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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2002.tde-15022024-143008
Document
Author
Full name
Fabricio Sunahara Nagahashi
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2002
Supervisor
Committee
Cabral, Eduardo Lobo Lustosa (President)
Duduch, Jaime Gilberto
Tu, Carlos Chien Ching
Title in Portuguese
Projeto, construção e testes de um redutor planetário de duplo estágio a tração.
Keywords in Portuguese
Atrito
Sistemas mecânicos
Tensão dos materiais
Abstract in Portuguese
Este trabalho apresenta o projeto, construção e teste de um redutor planetário de duplo estágio a tração. Este redutor tem como principais características a precisão de posicionamento, baixas flutuações de velocidade e de torque, baixo nível de vibração, alta eficiência e ausência de folgas. Para apresentar tais características, este redutor não apresenta engrenagens. A transmissão é realizada pelo atrito entre cilindros, o que possibilita a ausência de folgas. Nesta transmissão é utilizado um fluido de tração que forma uma camada de filme entre as superfícies evitando o contato metal-metal entre as mesmas. São estudadas as possíveis configurações dos redutores planetários existentes, os princípios de transmissão de movimento e torque, as tensões de contato de Hertz, bem como, critérios de fadiga de contato. As tensões de Hertz em conjunto com os critérios de fadiga são utilizados para se estimar a vida útil do redutor. O projeto do redutor descreve a sua configuração e princípio de funcionamento, assim como, apresenta as análises cinemática e dinâmica do redutor e o dimensionamento das superfícies de tração. São determinadas as dimensões dos elementos do redutor e a força de aperto necessária entre os elementos rolantes para um determinado torque requerido de saída. Para aferição da força de aperto são utilizados procedimentos de medição com extensômetros elétricos. Finalmente, são realizados testes experimentais para se determinar a precisão do redutor. Estes testes consistem nas medições do erro de transmissão angular, flutuação de velocidade, rigidez torsional e folga. Os resultados de erro de transmissão angular e folga, permitem concluir que o redutor fabricado é de precisão. A rigidez torsional deste redutor é menor que a rigidez de um redutor planetário de engrenagens com relação de redução e torque máximo semelhantes, mas esta é aceitável.
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Friction
Material tension
Mechanical systems
Abstract in English
This work presents the design, construction and test of a two-stage planetary traction speed reducer. This reducer has characteristics of positioning accuracy, low speed and torque fluctuations, low vibration level, high efficiency, and zero backlash. To present these characteristics, this reducer doesn't have gears. Transmission is produced by friction between rollers that enables the reducer to have null backlash. A traction fluid is used in this transmission forming a film pad between the surfaces avoiding the metal to metal contact. Theorical studies concerning the possible configurations of planetary reducers, the principles of movement and torque transmission, the Hertzian contact stresses, and the contact fatigue criterions are performed. The Hertzian contact stresses combined with the contact fatigue criterions are used to predict the life of the reducer. The reducer design describes its configuration, working principle, kinematics and dynamics analysis, and the calculation of the traction surfaces. The dimension of the reducer components and the pre-load force (normal force) are determined for a given output torque and life. The normal force is calibrated using strains gages placed on the planets and on the reducer body. Finally, tests to determine the reducer precision are performed. These tests are based on measurements of angular transmission error, speed fluctuation, torsional stiffness and backlash. Results of the angular transmission error andbacklash permitted to conclude that the reducer can be classified as a precise device. The torsional stiffness of this reducer is smaller than the torsional stiffness of a planetary gear reducer with similar reduction ratio and maximum torque, but it is acceptable.
 
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Publishing Date
2024-02-15
 
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