Análisis del contacto hertziano en transmisiones de engranajes planetarias

• J. SÁNCHEZ ESPIGA ^[1] ; N. DOURADO ^[2] ; A. FERNÁNDEZ DEL RINCÓN ^[1] ; F. MARQUES ^[2] ; F. VIADERO RUEDA ^[1] ; P. FLORES ^[2]
  1. [1] Universidad de Cantabria

     Universidad de Cantabria

     Santander, España

     
  2. [2] Universidade do Minho

     Universidade do Minho

     Braga (São José de São Lázaro), Portugal

     
• Localización: Revista iberoamericana de ingeniería mecánica, ISSN 1137-2729, Vol. 27, Nº 1, 2023, págs. 71-81
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Hertzian contact analysis in planetary gear transmissions
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• Resumen
  • español

    Este trabajo evalúa la precisión de la formulación de Weber-Banaschek, empleada en un modelo híbrido plano en la resolución de los contactos en transmisiones planetarias. Esta formulación considera el contacto Hertziano entre los flancos activos en las ruedas exteriores (sol-planeta) e interiores (planeta-anillo) de dichas transmisiones. El planteamiento Hertziano presenta limitaciones en cuanto a la resolución tanto del contacto exterior, como del interior, el cual es conforme para superficies con radios de curvatura similares, como ocurre en el contacto rueda-rail. Por esto, este análisis se extiende a la precisión del empleo de un planteamiento analítico en la resolución del contacto exterior e interior. Para evaluar la precisión de dicha formulación se presenta un nuevo modelo de elementos finitos con simplificaciones geométricas para reducir el coste computacional. Ambos modelos se emplean para la simulación de escenarios análogos en una transmisión con un solo planeta, para evitar la influencia de los contactos de otras ruedas. Los resultados de las fuerzas de contacto y la longitud de la zona de contacto se comparan entre ambos modelos. Las fuerzas de contacto muestran un grado elevado de precisión.

    Sin embargo, en cuanto a las longitudes de las zonas de contacto.

  • English

    This work evaluates the accuracy of the Weber-Banaschek formulation, implemented in a 2D hybrid model, for the resolution of the contact between gears of a planetary transmission. This formulation considers the Hertzian contact between active flanks in external (sun-planet) and internal gears (planet-ring). This approach presents some limitations regarding the resolution of both the external, and internal gear contact. The latter can be characterized as conformal whenever the curvature radii of the contact points are similar, as it happens in the wheel-rail contact. Thus, this analysis involves both contacts. In order to perform this assessment a new 3D finiteelement model is developed, which including some geometrical simplifications to reduce the computational effort.

    Both models simulate analogous meshing scenarios in a planetary transmission with just one planet. The results of both the hybrid and finite element models are compared in terms of the magnitude of the meshing forces and length of the contact area. The contact forces show a significant agreement for all scenarios, while the length of the contact area depicts a better agreement for internal contacts.