¿Es posible agregar "planetas" a la caja de cambios de un Trent 1000?

La caja de cambios de un motor turboventilador con engranajes tiene 4 ruedas pequeñas de engranajes reductores que son giradas por una rueda o engranaje más grande, haciendo girar simultáneamente el eje que está conectado al ventilador.

Eso es 8 puntos de contacto, dos para cada rueda/engranaje pequeño, lo que significa 8 puntos donde se produciría la fricción y el calor posterior. Deduzco que el uso de 4 ruedas/engranajes pequeños en lugar de uno es para reducir la carga sobre los dientes en cada punto dado.

¿Aumentar las ruedas dentadas más pequeñas (es decir, los "planetas") de 4 a 8 o 12 o 16 para una caja de cambios diseñada para un motor del tamaño de un Trent 1000 o más haría que los dientes del engranaje fueran menos propensos a romperse o fallar?

Con algo de refuerzo en los dientes, ¿sería posible hacer una caja de cambios para este gran motor?

En cuanto al calor adicional, enfriar y rotar el aceite a través de un enfriador o a lo largo de la aeronave varias veces, expuesto a la atmósfera a altitud de crucero usando una bomba de aceite de alta presión que pasa el aceite a través de una caja de engranajes sellada se encargaría del enfriamiento. .

Con las pérdidas de energía ambiental por calor, ¿esto haría que el motor fuera mucho más eficiente en combustible y posible?

¿Cómo aumentas los puntos de contacto? aumentar el numero de dientes? pero luego tienes dientes que son muy pequeños. luego tienes que aumentar el diámetro de los engranajes y terminas con una caja de cambios que es demasiado grande.
El problema con el enfriamiento de la caja de cambios no es enfriar el aceite después, sino hacer circular suficiente aceite de manera eficiente para enfriar la caja de cambios en primer lugar. Tal vez esto pueda ayudarlo a enfocar su pregunta hacia lo que realmente quiere preguntar.
Los dientes más pequeños significan que no puede soportar tanto torque, por lo que creo que agregar dientes hará que sea más probable que falle.
Mientras mencionas 4 satélites, el PW1100 tiene 5 . El engranaje epicicloidal es una tecnología loca y las cajas de engranajes eficientes son difíciles de construir debido a los juegos complejos para atrapar a pesar del desgaste si desea que todos los dientes transfieran la carga.

Respuestas (1)

La pregunta fundamental que parece hacerse es si agregar más planetarios a un engranaje planetario mejora la capacidad de carga de la caja de engranajes. La respuesta a esa pregunta es sí... hasta cierto punto.

Eche un vistazo a una imagen de la caja de cambios del turboventilador con engranajes PW. Notarás que hay cinco planetas allí, y están muy apretados. Realmente no hay espacio para agregar más. Aunque agregar más planetas distribuiría la carga de manera que cada planeta tome menos carga, es imposible en esta configuración porque no hay espacio. Digamos que realmente querías que fueran seis planetas en lugar de cinco. La única forma de hacer suficiente espacio sería hacer los planetas más pequeños. A medida que haces los planetas más pequeños, entonces la corona también tiene que hacerse más pequeña o la rueda solar tiene que hacerse más grande. De cualquier manera, eso va a cambiar la relación de transmisión ( ver fórmulas aquí). Específicamente, la relación de transmisión se acercará a 1, lo que significa que la caja de cambios ya no hace el trabajo para el que estaba destinada (es decir, reducir la velocidad y aumentar el par).

Así que no puedes tener tu pastel y comértelo también. Si desea 16 planetas en un engranaje planetario, puede hacerlo, pero la relación de transmisión será algo así como 1.02: 1, lo cual no es útil. También podría olvidarse de la caja de cambios y simplemente hacer transmisión directa en ese punto. Si necesita una relación de reducción decentemente alta como 2: 1, puede hacerlo, pero estará limitado en la cantidad de planetas que puede incluir.

Caja de cambios PW GTF

La caja de cambios PW del turboventilador con engranajes se diseñó para un motor diseñado para un avión del tamaño de un A320. Uno esperaría que la caja de cambios de un motor diseñado para un A380 fuera más grande, por lo tanto, un gran sol. Reducir el tamaño de los planetas y aumentar el tamaño del sol daría como resultado una mayor relación de transmisión. Reducir el tamaño de los planetas aumentaría el espacio para agregar más planetas y aumentar el tamaño del sol aumentaría el espacio para más planetas, por lo tanto, más planetas más pequeños y un sol más grande aumentaría la relación de transmisión. si los planetas fueran del tamaño del sol, la relación de transmisión sería 1: 1
“Específicamente, la relación de transmisión se acercará a 1”, esto no es cierto. en el limite norte s ≈ norte r , norte pag ≪ norte s , la relación de transmisión ω C ω s enfoques 1 2 . Es decir, es posible tener una caja de engranajes planetarios con muchos engranajes planetarios arbitrariamente, mientras se obtiene una conversión de par útil. Probablemente no ofrezca una compensación tan buena entre potencia, peso, confiabilidad y ganancia de eficiencia como lo hace la configuración de 5 planetas.
@leftaroundabout Estoy corregido. No estoy seguro de lo que estaba pensando cuando escribí la respuesta, pero tienes razón.
¿Es posible agregar "planetas" a la caja de cambios de un Trent 1000?
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