Cuscinetti e ingranaggi

Jan 27, 2024

Centro di volo spaziale Goddard

I cuscinetti per ingranaggi sono componenti meccanici concettuali così chiamati perché funzionano come ingranaggi e come cuscinetti a rulli e/o reggispinta. I cuscinetti per ingranaggi saranno componenti essenziali della prossima generazione di ingranaggi compatti e ad alto vantaggio meccanico.

La Figura 1 mostra una trasmissione con cuscinetto a ingranaggi funzionante con guadagno 70/1 in un diametro di 1,25 pollici per 0,75 pollici. Confezione (3,18 cm di diametro per 1,91 cm). I cuscinetti per ingranaggi esistono come varianti a ingranaggi cilindrici o elicoidali di due tipi fondamentali: cuscinetti per ingranaggi a rulli e cuscinetti per ingranaggi sfasati. Per brevità vengono qui descritte solo le varianti con ingranaggi cilindrici; basti dire che i principi di funzionamento delle varianti ad ingranaggi elicoidali sono simili.

La Figura 2 (a) illustra aspetti selezionati dei cuscinetti per ingranaggi cilindrici a rulli e un gruppo planetario parziale contenente cuscinetti per ingranaggi cilindrici a rulli. Il diametro della porzione a rullo di ciascun cuscinetto dell'ingranaggio cilindrico a rulli è uguale al diametro primitivo della porzione dell'ingranaggio cilindrico. I denti dell'ingranaggio sono coronati all'estremità del rullo, in modo tale che l'apogeo della corona su ciascun dente si trovi in ​​corrispondenza del diametro del rullo/diametro primitivo: questa disposizione fornisce resistenza reggispinta nonché adattamento delle velocità e, quindi, efficienza.

L'assemblea planetaria si manterrebbe intrinsecamente unita, senza il sostegno di altre strutture. Ad esempio, se un cuscinetto a rulli satelliti mostrato nella vista in sezione venisse spinto verso il basso, lo scorrimento assiale dei suoi denti rispetto ai denti di corona e solare viene arrestato dalla battuta del rullo satelliti contro le corone di i denti della corona dentata. Quando lo stesso ingranaggio planetario viene spinto verso l'alto, il suo scorrimento assiale viene bloccato dall'battuta dei denti planetari contro la corona. Interazioni simili impediscono lo scorrimento assiale del cuscinetto dell'ingranaggio a rulli solari oltre i limiti imposti dai contatti dente/rullo tra i cuscinetti dell'ingranaggio a rulli planetari e del sole.

Un ulteriore vantaggio è che, imponendo le posizioni relative desiderate degli ingranaggi in modo più preciso, l'incorporazione dei rulli aumenta (rispetto ai semplici ingranaggi cilindrici) la precisione dell'ingranamento dei denti dell'ingranaggio cilindrico. Allo stesso tempo, gli ingranaggi fungono da gabbie e supporti altamente efficienti e precisi per i rulli. Il risultato netto è un assemblaggio superiore, più semplice e relativamente economico.

La Figura 2 (b) presenta un semplice esempio di cuscinetto per ingranaggi cilindrici sfasati. I denti nella metà superiore e inferiore sono spostati angolarmente, l'uno rispetto all'altro, esattamente di un intervallo di mezzo dente. Questo cuscinetto dell'ingranaggio si incastra con una copia di se stesso. I denti superiori e inferiori sono smussati e parzialmente interdigitati nel punto in cui si incontrano. Il contatto tra le superfici smussate dei denti superiore e inferiore fornisce una capacità di cuscinetto reggispinta in modo simile a quello del contatto tra le corone e i rulli dei cuscinetti degli ingranaggi a rulli. Inoltre, un gruppo planetario contenente ingranaggi sfasati si mantiene insieme in un modo simile a quello di un gruppo contenente cuscinetti per ingranaggi a rulli come descritto sopra.

Questo lavoro è stato svolto da John M. Vranish diCentro di volo spaziale Goddard.

Questa invenzione è di proprietà della NASA ed è stata depositata una domanda di brevetto. Dovrebbero essere indirizzate richieste relative a licenze non esclusive o esclusive per il suo sviluppo commerciale

Fare riferimento a GSC-14207.

Questo articolo è apparso per la prima volta nel numero di aprile 2002 della rivista Motion Control Tech Briefs Magazine.

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