Análisis de cargas dinámicas en reductores cicloidales de baja y mediana potencia

Abstract

The speed reducers have a very important role when is necessary to transmit rotary movement from one point to another, it means, that this rotary movement is required with a specific speed, position and torque specific, in addition, to have a good precision at the moment to transfer the movement. There are different types of speed reducers, which have different technical characteristics, which adapt to the different types of environment in the industry; but when there is a need to reduce the output speed, to be use in systems with high precision of movement, one of the speed reducers that satisfy this requirement, beside its compact size, silent operation, dynamic balance, high capacity load and high efficiency is the cycloidal reducer. This type of speed reducers basically consists of a gear with a cycloidal profile driven by an eccentric shaft that rolls inside a ring with rollers, in such a way that the gear rotates at a reduced speed in the opposite direction to the eccentric axis. One of the challenges that arise is that we still do not have an exact knowledge of how the loads that are generated within the moving parts of this reducer are transferred. Currently there are private studies, but there is no established methodology for analyzing the dynamic loads within these mechanisms. The present work shows a methodology that helps to determine the internal dynamic loads of the reducer and the distribution of forces that act in it, in addition, of the study that relates these loads and the selected geometrical parameters, finally showing the influence of these loads in the design and contact efforts present in the cycloidal reducer at any time of its operation.

Los reductores de velocidad tienen un papel muy importante cuando es necesario trasmitir movimiento rotatorio de un punto a otro, es decir, que se requiere este movimiento rotativo con una velocidad, posición y par de torsión especifico, además, de tener una buena precisión al momento de transferir el movimiento. Existen diferentes tipos de reductores de velocidad, los cuales tienen diferentes características técnicas, que se adaptan a los diferentes tipos de entorno que se tienen en la industria; pero cuando se tiene la necesidad de reducir la velocidad de salida, para ser utilizada en sistemas con alta precisión de movimiento, uno de los reductores de velocidad que cumple con este requisito, además de su tamaño compacto, funcionamiento silencioso, equilibrio dinámico, alta capacidad de carga y alta eficiencia es el reductor cicloidal. Este tipo de reductores de velocidad constan básicamente, de un engrane con perfil cicloidal accionado por un eje excéntrico que rueda dentro de un anillo con rodillos, de tal manera que el engrane gira a una velocidad reducida en sentido opuesto al eje excéntrico. Uno de los desafíos que se presentan es debido a que todavía no se tiene un conocimiento exacto de cómo se trasfieren las cargas que se generan dentro de las partes móviles de este reductor. Actualmente se cuenta con estudios particulares, pero no se tiene una metodología establecida para el análisis de las cargas dinámicas dentro de estos mecanismos. El presente trabajo, muestra una metodología que ayuda a determinar las cargas dinámicas internas del reductor y la distribución de fuerzas que actúan en él, además, del estudio que relaciona estas cargas y los parámetros geométricos seleccionados, mostrando finalmente la influencia de estas cargas en el diseño y esfuerzos de contacto presentes en el reductor cicloidal en cualquier momento de su funcionamiento.