Rolamentos e Engrenagens

Jan 27, 2024

Goddard Space Flight Center

Os rolamentos de engrenagem são componentes mecânicos conceituais assim chamados porque funcionam como engrenagens e como rolamentos de rolos e/ou axiais. Os rolamentos de engrenagem serão componentes essenciais da próxima geração de acionamentos de engrenagem compactos e com grande vantagem mecânica.

A Figura 1 mostra uma transmissão de rolamento de engrenagem funcional com ganho de 70/1 em um diâmetro de 1,25 pol. por 0,75 pol. (3,18 cm de diâmetro por 1,91 cm). Os rolamentos de engrenagens existem como variantes de engrenagens retas ou helicoidais de dois tipos básicos: rolamentos de engrenagens de rolos e rolamentos de engrenagens de mudança de fase. Por uma questão de brevidade, apenas as variantes de engrenagem reta são descritas aqui; basta dizer que os princípios de operação das variantes de engrenagens helicoidais são semelhantes.

A Figura 2(a) descreve aspectos selecionados de rolamentos de engrenagens retas e um conjunto planetário parcial contendo rolamentos de engrenagens retas. O diâmetro da parte do rolo de cada rolamento da engrenagem reta é igual ao diâmetro primitivo da parte da engrenagem reta. Os dentes da engrenagem são coroados na extremidade do rolo, de modo que o apogeu da coroa em cada dente esteja no diâmetro do rolo/diâmetro primitivo: esse arranjo fornece resistência ao rolamento axial, bem como correspondência de velocidades e, portanto, eficiência.

A montagem planetária se manteria intrinsecamente unida, sem apoio de outras estruturas. Por exemplo, se um rolamento de engrenagem planetária mostrado na vista em corte transversal for empurrado para baixo, o deslizamento axial de seus dentes em relação aos dentes da engrenagem anelar e solar é interrompido pelo encosto do rolo planetário contra as coroas de os dentes da coroa. Quando a mesma engrenagem planetária é empurrada para cima, seu deslizamento axial é bloqueado pelo encontro dos dentes planetários contra o rolo anelar. Interações semelhantes impedem o deslizamento axial do rolamento da engrenagem de rolos solar além dos limites impostos pelos contatos dente/rolo entre os rolamentos da engrenagem de rolos solar e planetária.

Uma vantagem adicional é que, ao impor as localizações relativas desejadas das engrenagens com mais precisão, a incorporação dos rolos aumenta (em relação às engrenagens retas simples) a precisão da engrenagem dos dentes da engrenagem reta. Ao mesmo tempo, as engrenagens atuam como gaiolas e transportadores altamente eficientes e precisos para os rolos. O resultado líquido é uma montagem superior, mais simples e relativamente barata.

A Figura 2(b) apresenta um exemplo simples de rolamento de engrenagem reta desfasado. Os dentes nas metades superior e inferior são deslocados angularmente, um em relação ao outro, precisamente por um intervalo de meio dente. Este rolamento de engrenagem engrena com uma cópia de si mesmo. Os dentes superiores e inferiores são chanfrados e parcialmente interdigitados onde se encontram. O contato entre as superfícies chanfradas dos dentes superiores e inferiores fornece uma capacidade de suporte de impulso de maneira semelhante à do contato entre as coroas e os rolos dos rolamentos da engrenagem de rolos. Além disso, um conjunto planetário contendo engrenagens defasadas mantém-se unido de maneira semelhante a um conjunto contendo rolamentos de engrenagem de rolos conforme descrito acima.

Este trabalho foi feito por John M. Vranish deGoddard Space Flight Center.

Esta invenção é de propriedade da NASA, e um pedido de patente foi arquivado. Dúvidas sobre licença não exclusiva ou exclusiva para seu desenvolvimento comercial devem ser dirigidas a

Consulte GSC-14207.

Este artigo apareceu pela primeira vez na edição de abril de 2002 da Motion Control Tech Briefs Magazine.

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