Caja de cambios planetaria, caja de cambios diferencial (del lat. differentia - diferencia, diferencia) - una de las clases de cajas de cambios mecánicas . La caja de cambios se llama planetaria debido al engranaje planetario ubicado en la caja de cambios, que transmite y convierte el par .
La base mecánica de una caja de engranajes planetarios puede ser un engranaje planetario de cualquier forma y composición. La posibilidad fundamental de que un engranaje planetario funcione en modo engranaje no depende del formato de la distribución de funciones entre sus tres eslabones principales (engranaje solar, portasatélites con engranajes de piñón y corona): cualquier eslabón puede ser elegido por los diseñadores. como el principal, y cualquiera como el conducido. Pero al mismo tiempo, la presencia de dos grados de libertad en el engranaje planetario obliga a suprimir un grado de libertad para su funcionamiento como reductor; este problema se resuelve bloqueando el tercer eslabón en la carcasa de la caja de cambios, y el eslabón en sí se llama " enlace de soporte ".
En el contexto de la comparación de un engranaje planetario con cualquier otro tipo de engranaje para su uso como caja de cambios, estas características son: la alineación del flujo de potencia entrante y saliente (por ejemplo, ejes) incluso en un engranaje planetario de una sola fila; la capacidad de elegir entre seis relaciones de transmisión, incluso en un simple engranaje planetario de tres enlaces; dos grados de libertad de cualquier engranaje planetario; la posibilidad de obtener grandes relaciones de transmisión en condiciones de una dimensión transversal limitada.
En tales cajas de cambios, el enlace de soporte siempre está bloqueado en la carcasa de la caja de cambios. Al mismo tiempo, para cualquier engranaje planetario de tres enlaces, son posibles seis opciones para distribuir roles entre los tres enlaces principales, lo que da seis relaciones de transmisión, tres de las cuales pueden usarse para cajas de cambios (relación de transmisión mayor que uno) y tres para multiplicadores (relación de transmisión inferior a uno).
La reducción más profunda en el esquema SVE está dada por la opción 1 (del engranaje solar al portador), la más débil es la opción 3 (de la corona al portador). La opción 5 (del engranaje solar a la corona) proporciona un valor de reducción intermedio con rotación contraria obligatoria, pero por varias razones no se usa con frecuencia (el único ejemplo conocido son las cajas de cambios de las ruedas de los automóviles de carretera MAZ). Las tres opciones restantes dan multiplicación, incluida una relación de transmisión de rotación inversa.
Las cajas de engranajes planetarios con un grado de libertad se utilizan en transmisiones finales finales de vehículos sobre orugas, en transmisiones finales de dos etapas de camiones con ruedas en los cubos de las ruedas motrices, en cabrestantes y montacargas de carga, en motores de arranque de automóviles, en motores de engranajes planetarios combinados. El principio general de aplicación es el requisito de una caja de cambios compacta y la alineación de los ejes impulsor e impulsado. En cabrestantes y polipastos de carga, se pueden usar engranajes planetarios de dos y tres filas, y la relación de transmisión total de tales cajas de engranajes planetarios puede ser de aproximadamente 100.
Estructuralmente, un reductor planetario similar puede ser similar a un reductor planetario con un grado de libertad, con la única diferencia de que el enlace de referencia se puede desbloquear aquí. En este caso, el engranaje planetario deja de reducir y se convierte en diferencial, y debido a que en cualquier diferencial se iguala la potencia en los eslabones conducidos al mínimo requerido en cualquiera de estos dos eslabones, el eslabón conducido real deja de transmitir cualquier potencia significativa a través de la cadena cinemática de transmisión y se detiene, y solo gira el enlace de referencia desbloqueado. Tales cajas de cambios incluyen el término " caja de cambios diferencial ".
Se utilizan en mecanismos de giro de un solo radio de vehículos sobre orugas, donde realizan simultáneamente la función de reducción y brindan la posibilidad de una interrupción suave en el flujo de energía. También se pueden usar donde se requiera la opción de cortar el flujo de energía sin necesidad de detener el motor o el eje de transmisión.
Los reductores planetarios de varias velocidades permiten cambiar entre diferentes cadenas cinemáticas dentro de sí mismos, es decir, permiten utilizar diferentes relaciones de transmisión. Estructuralmente, esto siempre se implementa mediante el uso de los llamados elementos de control : frenos, embragues de bloqueo, embragues de rueda libre. La presencia de seis relaciones de transmisión, incluso en un engranaje planetario simple, teóricamente permite su uso lo mínimo posible, pero de hecho, todas las cajas de engranajes planetarios de varias velocidades se fabrican sobre la base de un engranaje planetario complejo o sobre la base de varios engranajes planetarios simples acoplados secuencialmente. (y complejos) engranajes planetarios. El número de grados de libertad de dichas cajas de cambios puede ser de 2 o más, el número total de elementos de control puede ser de más de diez. Todos los reductores planetarios de varias velocidades tienen la particularidad de que el enclavamiento de sus enlaces los convierte en una transmisión directa, que también se puede utilizar para ampliar el número de velocidades disponibles.
Se utilizan principalmente en transmisiones de vehículos de transporte: en mecanismos de giro de dos radios de vehículos sobre orugas, en cajas de cambios y cajas de transferencia de vehículos sobre ruedas y sobre orugas, donde pueden desempeñar tanto las funciones de divisor, sobremarcha, superreductor, como las funciones de el conjunto principal de marchas, incluida la marcha atrás, independientemente del número total de velocidades. También se utiliza en herramientas eléctricas donde se requiere la capacidad de obtener más de una velocidad de rotación.
Un rodamiento de bolas es un ejemplo de una caja de engranajes planetarios en la que la jaula es el portador, el anillo interior funciona como el engranaje solar, el anillo exterior funciona como la corona y los piñones son bolas. Usando rodamientos de bolas ordinarios , se pueden diseñar cajas de engranajes de baja potencia (para instrumentos científicos o de medición). Por ejemplo, las cajas de engranajes planetarios con cojinetes de bolas se utilizan en la construcción de un vernier que se utiliza para sintonizar con precisión una estación de radio a la frecuencia de recepción/transmisión deseada.