¿Cuál es el punto de una caja de cambios planetaria?

¿Qué sentido tiene una caja de cambios planetaria?

En el campo de la transmisión industrial y los sistemas de propulsión de vehículos de nueva energía, los reductores planetarios han sido durante mucho tiempo componentes esenciales de transmisión. Sin embargo, su lógica de transmisión única y sus valores fundamentales aún generan dudas entre muchos principiantes e incluso profesionales del sector: ¿Cuál es exactamente la importancia de los reductores planetarios? ¿Qué ventajas ofrecen que los convierten en una configuración estándar para muchos dispositivos de alta precisión? ¿Y cómo determinan el proceso de forjado y el portareductores planetarios el límite de rendimiento de un reductor planetario? Este artículo analizará exhaustivamente la importancia de los reductores planetarios desde tres dimensiones: valores fundamentales, componentes clave y potenciación del proceso.

I.Valores fundamentales de la caja de engranajes planetarios: lograr un alto par en un tamaño pequeño y adaptarse a una transmisión precisa en diversos escenarios

La razón por la cual las cajas de engranajes planetarios se utilizan ampliamente en reductores de vehículos de nueva energía, juntas de robots industriales, cabrestantes de maquinaria de construcción y otros equipos radica en su estructura de transmisión planetaria única, que puede lograr cuatro valores fundamentales que son difíciles de alcanzar para las cajas de engranajes tradicionales:

Combina una alta relación de transmisión con un volumen compacto.

Para lograr una alta relación de transmisión, las cajas de engranajes tradicionales de eje fijo suelen requerir la superposición de múltiples engranajes, lo que resulta en un gran volumen y un peso excesivo. La caja de engranajes planetarios, mediante la operación coordinada del engranaje solar, el engranaje planetario, la corona dentada interna y el portaplanetarios, puede alcanzar una relación de transmisión de 3 a 10 en una sola etapa. Al combinar varias etapas, la relación de transmisión puede superar fácilmente 100, y su volumen total es solo entre un tercio y la mitad del de una caja de engranajes de eje fijo de la misma especificación. Se adapta perfectamente a entornos donde el espacio y el peso son importantes, como vehículos de nuevas energías y robots de precisión.

Alta densidad de par y fuerte capacidad de carga.

La estructura donde los engranajes planetarios giran alrededor del engranaje solar distribuye uniformemente la carga entre múltiples engranajes planetarios. En comparación con el modo de transmisión de un solo engranaje de la caja de cambios tradicional, la capacidad de carga de los engranajes planetarios se multiplica por un factor, lo que les permite generar un par extremadamente alto en un espacio limitado. Es la opción de transmisión preferida para equipos pesados, como maquinaria pesada de construcción y vehículos comerciales de nuevas energías.

Presenta una alta eficiencia de transmisión y un funcionamiento suave.

La disposición simétrica de múltiples engranajes planetarios compensa eficazmente la fuerza radial durante la transmisión y reduce la vibración y el ruido del engranaje. Además, su recorrido de transmisión es corto y la distribución de potencia es adecuada. La eficiencia general de la transmisión puede alcanzar el 95%-98%, muy superior a la de algunas cajas de engranajes tradicionales. Esto no solo reduce la pérdida de energía, sino que también mejora la estabilidad del funcionamiento del equipo.

Alta adaptabilidad, compatible con operaciones en múltiples condiciones.

Ya sea para el arranque y la parada frecuentes de vehículos de nueva energía, el posicionamiento de alta precisión de robots industriales o las duras condiciones de trabajo de la maquinaria de construcción, la caja de engranajes planetarios puede adaptarse a diferentes demandas mediante ajustes estructurales. Por ejemplo, en los reductores de vehículos de nueva energía, puede lograr una distribución de potencia y una regulación de velocidad continuas, y en las articulaciones de robots, puede garantizar una precisión de transmisión micrométrica.

ii. Portaplanetarios: El "centro de potencia" de las cajas de engranajes planetarios, donde la resistencia estructural determina la estabilidad de la transmisión.

Entre los componentes principales de la caja de engranajes planetarios, el portaplanetarios es sin duda el "centro de potencia". No solo es el soporte de instalación del engranaje planetario, que fija el eje del engranaje y transmite la potencia, sino que también debe soportar la fuerza centrífuga y el par generados por las revoluciones del engranaje planetario. Su resistencia estructural y precisión inciden directamente en la eficiencia de la transmisión y la vida útil de toda la caja de engranajes.

La función principal del portador planetario

El portaplanetarios conecta los engranajes planetarios con el eje de salida, convirtiendo la potencia orbital de los engranajes planetarios en potencia rotacional del eje de salida, a la vez que garantiza el funcionamiento sincronizado de múltiples engranajes planetarios y la distribución uniforme de las cargas. Si el portaplanetarios se deforma o se rompe, provoca una desalineación del engranaje de los engranajes planetarios, lo que provoca el bloqueo de la caja de engranajes, una caída repentina del par e incluso una falla general de la máquina.

Los puntos débiles en el rendimiento del portaplanetarios

En condiciones de operación de alto par y alta frecuencia, los portasatélites deben soportar simultáneamente tensiones radiales, axiales y torsionales combinadas. Si se utilizan procesos de fundición convencionales o materiales de baja resistencia, es muy probable que se produzcan problemas como la concentración de tensiones y el agrietamiento por fatiga, especialmente en equipos sometidos a altas cargas, como los reductores de vehículos de nueva energía. La fiabilidad de los portasatélites está directamente relacionada con la seguridad de conducción de todo el vehículo.

iii. Potenciación de procesos: mejora del portador planetario y liberación de alto rendimiento de las cajas de engranajes planetarios

Para abordar el problema del rendimiento de los portaplanetarios, el proceso de forjado se ha convertido en una tecnología estándar para los reductores planetarios de alta gama. En comparación con los procesos de fundición tradicionales, la mejora del rendimiento que aporta el forjado se refleja en tres dimensiones fundamentales:

La estructura metálica densa mejora la resistencia estructural

El proceso de forjado, mediante la aplicación de alta temperatura y alta presión a las palanquillas metálicas, refina y ordena los granos internos, eliminando por completo defectos como poros y agujeros de arena, comunes en los procesos de fundición. El portaplanetarios forjado tiene una resistencia a la tracción de 800-1200 MPa, más del doble que la de las piezas fundidas. Soporta fácilmente impactos de tensión en condiciones de alto par, lo que reduce significativamente el riesgo de deformación y fractura.

El diseño liviano reduce el consumo general de energía.

Los procesos de forjado permiten reducir con precisión el peso estructural de los portasatélites, garantizando al mismo tiempo su resistencia. Optimizando el perfil y reduciendo el espesor de pared de las piezas no sometidas a tensión, se logra un efecto de ligereza entre un 20 % y un 30 % superior al de las piezas fundidas. Esto permite reducir eficazmente la masa no suspendida de todo el vehículo y aumentar la autonomía de los vehículos de nuevas energías. En el caso de los robots industriales, permite reducir la carga sobre las articulaciones y mejorar la flexibilidad de movimiento.

La alta precisión dimensional garantiza la estabilidad del mallado.

La tecnología de forjado de precisión permite obtener portaplanetarios con una forma prácticamente perfecta, y solo se requiere un pequeño mecanizado posterior para cumplir con los requisitos de precisión de ensamblaje. La coaxialidad y la tolerancia del diámetro de los orificios del eje del engranaje planetario se pueden controlar a nivel micrométrico, lo que garantiza un engrane preciso del engranaje planetario con el engranaje solar y la corona dentada interna, evitando la disminución de la eficiencia de la transmisión y el aumento del ruido causados ​​por la desalineación de los componentes.

Tomemos como ejemplo el portaplanetarios de los reductores de vehículos de nueva energía. Los productos fabricados mediante forja presentan una disminución de la eficiencia de transmisión de tan solo el 2 % en la prueba de durabilidad de 100 000 kilómetros del vehículo completo, mientras que la disminución de las piezas fundidas puede superar el 8 %. En la prueba de impacto de par, el portaplanetarios forjado puede soportar un impacto instantáneo de tres veces el par nominal sin sufrir daños, lo que demuestra plenamente el valor potenciador del proceso de forja para el rendimiento de las cajas de engranajes planetarios.

IV. Puntos clave para la selección de reductores planetarios: Observe la calidad del portareductores. Elegir productos forjados es más fiable.

Para los fabricantes y compradores de equipos, a la hora de juzgar la calidad de un reductor planetario, la clave está en el proceso de fabricación de su portador planetario:

Para los portadores planetarios que priorizan los procesos de forjado, es necesario confirmar que el proveedor tiene una línea de producción completa de forjado, tratamiento térmico y procesamiento de precisión, y que los productos hayan pasado certificaciones de la industria como ISO/TS16949.

Verifique los parámetros básicos de rendimiento, centrándose en indicadores como la resistencia a la tracción, la vida a la fatiga y la tolerancia dimensional del soporte planetario, para garantizar que sean compatibles con las condiciones reales de trabajo del equipo.

Centrándose en las capacidades de personalización, los proveedores de cajas de engranajes planetarios de alta calidad pueden personalizar la estructura y los materiales de los portadores planetarios forjados de acuerdo con los requisitos de torque y velocidad del equipo, logrando la combinación óptima del sistema de transmisión.

Resumen

El valor fundamental de los reductores planetarios reside en su capacidad para lograr una transmisión precisa con altas relaciones de transmisión y elevados pares en un tamaño compacto. Como eje central de la potencia, el rendimiento de los portaplanetarios es clave para determinar la fiabilidad de los reductores. El proceso de forjado permite alcanzar mayores límites de rendimiento para los reductores planetarios al mejorar su resistencia estructural, ligereza y precisión, lo que les permite satisfacer los exigentes requisitos de diversos sectores, como los vehículos de nuevas energías, la robótica industrial y la maquinaria de construcción.

Ya sea la selección de fabricantes de vehículos, la mejora de equipos industriales o la adquisición de componentes de transmisión, sólo reconociendo el valor central de las cajas de cambios planetarias e identificando el proceso de forjado de los portaplanetarios se puede seleccionar una solución de transmisión de alto rendimiento que realmente se adapte a las condiciones de trabajo.