Un accionamiento reductor es un dispositivo mecánico para cambiar la velocidad de rotación. Una unidad de reducción planetaria es una versión a pequeña escala que utiliza rodamientos de bolas en una disposición epicíclica en lugar de engranajes dentados .
Los accionamientos reductores se utilizan en motores de todo tipo para aumentar la cantidad de par por revolución de un eje: la caja de cambios de cualquier automóvil es un ejemplo omnipresente de accionamiento reductor. Los usos domésticos más comunes son lavadoras, batidoras y elevalunas. Las unidades de reducción también se utilizan para disminuir la velocidad de rotación de un eje de entrada a una velocidad de salida adecuada. Las transmisiones de reducción pueden ser de diseño de tren de engranajes o accionadas por correa .
Las unidades de reducción planetaria generalmente se conectan entre el eje del capacitor variable y la perilla de sintonización de cualquier radio , para permitir ajustes precisos del capacitor de sintonización con movimientos suaves de la perilla. En esta situación se utilizan accionamientos planetarios para evitar "contragolpes", lo que facilita el ajuste. Si el condensador tiene reacción, cuando uno intenta sintonizar una estación, la perilla de sintonización se sentirá descuidada y será difícil realizar pequeños ajustes. Se puede hacer que las transmisiones por engranajes no tengan juego mediante el uso de engranajes divididos y tensión de resorte, pero los cojinetes del eje deben ser muy precisos.
Las aeronaves ligeras con motor de pistón pueden tener transmisión directa a la hélice o pueden utilizar una transmisión reductora. Las ventajas de la transmisión directa son la simplicidad, la ligereza y la confiabilidad, pero es posible que un motor de transmisión directa nunca alcance la potencia máxima, ya que la hélice podría exceder sus rpm máximas permitidas . Por ejemplo, un motor aeronáutico de transmisión directa (como el Jabiru 2200 ) tiene una potencia máxima nominal de 64 kW (85 bhp ) a 3300 RPM , [1] pero si la hélice no puede exceder las 2600 rpm, la potencia máxima sería solo unos 70 CV. Por el contrario, un Rotax 912 tiene una cilindrada de sólo el 56% de la del Jabiru 2200, pero su engranaje reductor (de 1: 2,273 o 1: 2,43) permite aprovechar al máximo su potencia de 80 CV. El motor wankel de doble rotor Midwest tiene un eje excéntrico que gira hasta 7.800 rpm, por lo que se utiliza un engranaje reductor de 2,96:1.
Los engranajes reductores de los motores aeronáuticos suelen ser del tipo engranaje, pero los motores de dos tiempos más pequeños, como el Rotax 582, utilizan transmisión por correa con correas dentadas, que es una opción económica y liviana con amortiguación incorporada de sobretensiones.
La mayoría de los barcos del mundo funcionan con motores diésel que se pueden dividir en tres categorías: baja velocidad (<400 rpm), velocidad media (400-1200 rpm) y alta velocidad (más de 1200 rpm). Los motores diésel de baja velocidad funcionan a velocidades dentro del rango óptimo para el uso de la hélice. Por tanto, es aceptable transmitir potencia directamente desde el motor a la hélice. Para motores diésel de velocidad media y alta, la velocidad de rotación del cigüeñal dentro del motor debe reducirse para alcanzar la velocidad óptima para uso de una hélice.
Las transmisiones de reducción funcionan haciendo que el motor gire un piñón de alta velocidad contra un engranaje , convirtiendo la alta velocidad de rotación del motor en una velocidad de rotación más baja de la hélice. La cantidad de reducción se basa en la cantidad de dientes de cada engranaje. Por ejemplo, un piñón de 25 dientes, que hace girar un engranaje de 100 dientes, debe girar 4 veces para que el engranaje más grande gire una vez. Esto reduce la velocidad en un factor de 4 mientras aumenta el par 4 veces. Este factor de reducción cambia en función de las necesidades y velocidades de funcionamiento de la maquinaria. El engranaje reductor a bordo del buque escuela Golden Bear tiene una relación de 3,6714:1. Entonces, cuando los dos motores diésel Enterprise R5 V-16 funcionan a sus 514 rpm estándar, la hélice gira a 140 rpm.
En la industria se utiliza una gran variedad de disposiciones de engranajes reductores. Las tres disposiciones más comúnmente utilizadas son: doble reducción utilizando dos piñones anidados, doble reducción utilizando dos piñones articulados y doble reducción utilizando un tren bloqueado de dos piñones. [2]
Los engranajes utilizados en la caja reductora de un barco suelen ser engranajes de doble hélice . [2] Este diseño ayuda a reducir la cantidad de mantenimiento requerido y aumentar la vida útil de los engranajes. Se utilizan engranajes helicoidales porque la carga sobre ellos está más distribuida que en otros tipos. El juego de engranajes de doble hélice también se puede llamar engranaje en espiga y consta de dos juegos de dientes en ángulos opuestos. Un solo juego de dientes helicoidales producirá un empuje paralelo al eje del engranaje (conocido como empuje axial) debido a la naturaleza angular de los dientes. Al agregar un segundo conjunto opuesto al primero, el empuje axial creado por ambos conjuntos se anula entre sí. [3]
Al instalar engranajes reductores en barcos, la alineación del engranaje es fundamental. La alineación correcta ayuda a garantizar una distribución uniforme de la carga en cada piñón y engranaje. Cuando se fabrican, los engranajes se ensamblan de tal manera que se obtenga una distribución uniforme de la carga y un contacto de los dientes. Una vez finalizada la construcción y entrega al astillero, se requiere que estos engranajes logren una alineación adecuada cuando se operen por primera vez bajo carga. Algunos constructores navales transportarán e instalarán los engranajes como un conjunto completo. A otros les desmontarán los engranajes, los enviarán, los volverán a montar en sus talleres y los bajarán como un conjunto completo al barco. Mientras que finalmente otros tendrán los engranajes desmantelados, enviados y reensamblados en el barco. Estos tres métodos son los más utilizados por los constructores navales para lograr una alineación adecuada y cada uno de ellos funciona basándose en el supuesto de que el fabricante logró correctamente la alineación adecuada. [2]
Debido a la participación en el proceso de alinear las iniciativas de reducción, existen dos fuentes principales de responsabilidad para lograr una alineación adecuada. La del constructor naval y la del fabricante de engranajes. El constructor naval debe proporcionar una base que sea lo suficientemente fuerte y rígida para que la superficie de montaje del engranaje no se desvíe mucho en condiciones de operación, un plano de alineación del eje que detalla las posiciones de los cojinetes de línea y el método para alinear la pieza delantera del eje de línea con el el acoplamiento del engranaje reductor y la ubicación de la bocina sean tales que el desgaste normal de la bocina no induzca un movimiento significativo del acoplamiento del engranaje reductor desde su alineación adecuada.
Luego, el fabricante de engranajes es responsable de garantizar la alineación básica de los engranajes, de modo que las medidas del ensamblaje final se tomen cuidadosamente y se registren para que la transmisión reductora se instale correctamente, un contacto adecuado entre los dientes en la fábrica, donde el fabricante ensambla con exactitud y precisión los engranajes y piñones. , y denotar todos los pasos realizados, realizar mediciones de las piezas en los diferentes pasos y el ensamblaje final y luego enviar estos datos al constructor naval para que pueda asegurar el grado de precisión requerido por el diseñador del engranaje en el ensamblaje a bordo resultante. [2]
Los cojinetes de empuje no suelen aparecer en las transmisiones de reducción de los barcos porque la carga axial es manejada por un cojinete de empuje separado del conjunto de la transmisión de reducción. Pero en reductores más pequeños acoplados a maquinaria auxiliar o si el diseño del barco lo exige, se pueden encontrar cojinetes de empuje como parte del conjunto. [4]
Para garantizar el buen funcionamiento y una larga vida útil de un reductor, es fundamental contar con aceite lubricante . Un reductor que funciona con aceite libre de impurezas como agua, suciedad, arena y escamas de metal requiere poco cuidado en comparación con otro tipo de maquinaria de sala de máquinas. Para garantizar que el aceite lubricante en los engranajes reductores permanezca de esta manera, se instalará un purificador de aceite lubricante con la transmisión. [4]