Análisis modal y propiedades de vibración de engranaje planetario helicoidal doble

Abstract

[ES] Los engranajes planetarios son usados en un amplio rango de sectores como el automovilísti-co, el de los aerorreactores o el de los aerogeneradores, debido fundamentalmente a su alta densidad de potencia y grado de compacidad. Para sacar partido a la ventaja de los engrana-jes helicoidales en términos de menores esfuerzos, evitando la absorción de fuerzas axiales por parte de los cojinetes, los engranajes helicoidales dobles representan una solución viable. Con el propósito de estudiar el comportamiento dinámico de tales sistemas de engranajes, se desarrolla un modelo analítico paramétrico para obtener las frecuencias naturales y modos de vibración de engranajes planetarios con número variable de satélites y distinta geometría. Tal modelo incluye la posibilidad de definir errores comunes de fabricación y ensamblado, como excentricidades en el planeta o en la corona, errores de posicionamiento de los satélites y errores en la geometría. Se evalúan, a través del modelo desarrollado, la excitación y el comportamiento dinámico de un engranaje de cinco satélites, empleado en el banco de en-sayo de engranajes del Gear Research Centre. Los resultados obtenidos se comparan con las medidas experimentales de las aceleraciones en el banco de ensayo, para validar el mo-delo analítico.

[EN] Planetary gear sets are used in a wide range of applications such as in the automotive sector, aircraft engines and wind turbines due to the high-power density and compactness. To utilize the advantage of helical gears in terms of less mesh excitation but to avoid a bearing ar-rangement for absorbing axial forces, double-helical gear sets represent a suitable solution. In terms of comfort and operational safety, it is mandatory to investigate the dynamic behavior of such gearboxes. For this purpose, a parametric analytical model to calculate the eigenfre-quencies and eigenmodes of planetary gear sets with variable planet number and gear geom-etry will be developed. This model includes the possibility to define common manufacturing and assembly errors, such as eccentricities of sun gear, ring gear or carrier, planet positioning errors and gear geometry errors. The excitation and vibration behavior of a double-helical planetary gear set with five planets, that is also used in the FZG (Gear Research Centre) planetary gearbox back-to-back test rig, will also be evaluated with the developed model. Calculation results are compared with experimental measurement of the acceleration from the test rig to validate the analytical model.