Reductores Harmónicos

[danielfelix]

Desde siempre mis preguntas fueron: cómo se hace? qué hay adentro? cómo funciona? No podía ser menos con los nuevos trackers harmónicos.

No encontré nada en ningún lado, cómo funcionan? Hasta que la IA me dió la respuesta. Se las transcribo por si alguien tiene mi misma inquietud.

 

- "Cómo funciona un reductor de velocidad con engranajes armónicos y en que se diferencian de los clásicos reductores con corona y piñon. Muestrame imagenes o videos donde pueda verlos funcionar"

 

Claro, aquí tienes una explicación detallada sobre los reductores de velocidad con engranajes armónicos y sus diferencias con los reductores clásicos de corona y piñón:

Reductores de velocidad con engranajes armónicos

Funcionamiento:

Un reductor armónico utiliza la deformación elástica de un engranaje flexible (flexspline) para transmitir el movimiento.

Consta de tres componentes principales: un generador de ondas (wave generator), un flexspline y un engranaje circular (circular spline).

El generador de ondas, con forma elíptica, deforma el flexspline, haciendo que sus dientes engranen con los del engranaje circular en dos puntos opuestos.

Al girar el generador de ondas, la zona de engrane se desplaza, generando una reducción de velocidad.

Este tipo de engranajes tienen alta precisión y muy poco juego mecánico.

Ventajas:

Alta precisión y repetibilidad.

Relaciones de reducción elevadas en un espacio compacto.

Funcionamiento suave y silencioso.

Bajo o nulo juego mecánico (backlash).

Alta capacidad de carga.

Aplicaciones:

Robótica industrial.

Sistemas de posicionamiento de precisión.

Equipos médicos.

Industria aeroespacial.

Diferencias con los reductores clásicos de corona y piñón

Mecanismo de transmisión:

Los reductores de corona y piñón utilizan el engrane directo de dientes entre dos engranajes rígidos.

Los reductores armónicos se basan en la deformación elástica de un engranaje flexible.

Precisión:

Los reductores armónicos ofrecen una precisión muy superior debido a la ausencia de holgura.

Los engranajes de corona y piñón siempre tienen un cierto juego mecánico.

Relación de reducción:

Los reductores armónicos pueden alcanzar relaciones de reducción mucho mayores en un tamaño más compacto.

Los reductores de corona y piñón requieren múltiples etapas para lograr reducciones similares.

Complejidad:

Los reductores armónicos son más complejos en su diseño y fabricación.

Los reductores de corona y piñón son más sencillos y robustos.

Aplicaciones:

Los reductores de corona y piñón se usan en aplicaciones de alta potencia y baja precisión.

Los reductores armónicos son ideales para aplicaciones que requieren alta precisión y compacidad.

 

Recursos visuales

 

 

 

-"En un reductor de velocidad con corona y piñón la relación de los dientes determina la reducción, en un reductor de velocidad armónico, como se determina?"

 

En un reductor de velocidad armónico (o drive armónico), la reducción se determina por la diferencia en el número de dientes entre el generador de ondas (wave generator), el flexspline y el circular spline.

La relación de reducción se calcula con la siguiente fórmula:

R=Ns−NfNfR = \frac{N_s - N_f}{N_f}R=NfNs−Nf

Donde:

RRR es la relación de reducción.

NsN_sNs es el número de dientes del circular spline (anillo fijo).

NfN_fNf es el número de dientes del flexspline (componente flexible).

Explicación:

El circular spline generalmente tiene 2 dientes más que el flexspline.

El wave generator (excéntrico con rodillos) deforma el flexspline, haciendo que engrane con el circular spline en dos puntos opuestos.

Debido a la diferencia en el número de dientes, cada revolución del wave generator hace que el flexspline se desplace en dirección opuesta con una fracción del giro.

Ejemplo:

Si el circular spline tiene 100 dientes y el flexspline tiene 98 dientes, la relación de reducción será:

R=100−9898=298=1:49R = \frac{100 - 98}{98} = \frac{2}{98} = 1:49R=98100−98=982=1:49

Esto significa que por cada 49 vueltas del wave generator, el flexspline rota una vuelta en sentido contrario.

Este principio permite obtener altas relaciones de reducción en un espacio compacto y con alta precisión, lo que hace a los reductores armónicos ideales para robótica y aplicaciones de precisión.

 

-"Entonces el Flex gira ya que tiene 2 dientes menos?"

 

¡Exactamente! El flexspline gira porque tiene 2 dientes menos que el circular spline.

Cada vez que el wave generator gira, deforma el flexspline, obligándolo a engranar con el circular spline en dos puntos opuestos. Debido a la diferencia de dientes, el flexspline no se mantiene fijo, sino que se desplaza lentamente en dirección opuesta al wave generator.

Como resultado, el flexspline rota a una velocidad reducida en comparación con el wave generator, logrando la reducción de velocidad deseada.

Es una forma muy eficiente de lograr reducciones altas sin necesidad de engranajes grandes.

 

-"El web generator al ser ovalado apoya al Flex en 2 sitios opuestos, correcto?"

 

Sí, correcto. El wave generator (generador de ondas) es un disco excéntrico ovalado con un rodamiento de contacto interno.

Cuando gira, deforma el flexspline y lo fuerza a engranar con el circular spline en dos puntos opuestos.

Estos dos puntos son los únicos lugares donde hay contacto efectivo entre el flexspline y el circular spline, y a medida que el wave generator rota, estos puntos de contacto se desplazan, causando que el flexspline gire lentamente en la dirección opuesta.

Esta deformación cíclica es la clave del funcionamiento del reductor armónico, permitiendo lograr altas reducciones de velocidad en un diseño compacto y preciso.

 

-"Qué material se usa en el Flex para q soporte la deformación?"

 

El Flexspline debe ser lo suficientemente fuerte para transmitir torque, pero también lo bastante flexible para deformarse sin fallar. Por eso, se fabrican con aleaciones de alta resistencia y buena elasticidad, como:

Acero inoxidable de alta resistencia

Ejemplo: AISI 17-4 PH o AISI 15-5 PH

Son aceros endurecidos por precipitación que combinan resistencia mecánica y cierta elasticidad.

Aleaciones de titanio (en aplicaciones aeroespaciales o de alto rendimiento)

Tienen alta resistencia específica (resistencia/peso) y son más ligeros que el acero.

Aleaciones de aluminio (en algunas aplicaciones de baja carga)

Se usan cuando se necesita reducir peso, pero no soportan cargas tan altas como el acero o el titanio.

El material se selecciona según la aplicación, considerando factores como torque, vida útil, peso y condiciones de operación

 

-"Cómo está lubricado el conjunto?"

 

El reductor armónico requiere una lubricación especializada debido a las altas cargas y los movimientos de flexión repetitivos. Se suelen usar dos tipos de lubricación:

Grasa de alta viscosidad (la más común)

Se emplea grasa sintética con aditivos para reducir fricción y desgaste.

Debe soportar altas presiones y evitar la oxidación.

Se usa en aplicaciones cerradas y de bajo mantenimiento (ej. robótica, maquinaria CNC).

Ejemplo: Grasas a base de PTFE o con aceites sintéticos como PAO o ésteres.

Aceite lubricante (menos común, pero usado en aplicaciones exigentes)

Se emplean aceites de alta viscosidad, similares a los de engranajes de precisión.

Se usan en aplicaciones de alta velocidad o refrigeradas por aceite.

Ejemplo: Aceites sintéticos ISO VG 100-320 con aditivos antifricción.

Cómo se mantiene la lubricación?

El reductor suele estar sellado herméticamente, evitando fugas y contaminación.

En aplicaciones industriales, puede haber rellenado periódico o incluso circulación de aceite en sistemas más grandes.

En general, la lubricación adecuada es clave para evitar desgaste prematuro y garantizar la precisión y larga vida útil del reductor armónico.

 

 

Ahora me faltaría encontrar el despiece de una ZWO AM5 o AM3 y estaría completo el informe, espero les guste.

Saludos