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Los diferentes tipos de engranaje para empuje

Funciones de una unidad de engranajes:

 

Un engranaje tiene tres funciones principales:

aumentar el par de torsión del equipo de conducción (motor) al equipo accionado.

Reducir la velocidad generada por el motor y / o cambiar la dirección de los ejes giratorios.

La conexión de este equipo a la caja de engranajes:

Se puede realizar mediante el uso de acoplamientos, correas, cadenas o a través de conexiones de eje hueco.

La velocidad y el par están relacionados de manera inversa y proporcional cuando la potencia se mantiene constante.

Por lo tanto, a medida que la velocidad disminuye, el par aumenta en la misma proporción.

El corazón de una transmisión de engranajes es, obviamente, los engranajes dentro de ella.

Los engranajes operan en pares, comprometiéndose entre sí para transmitir potencia.

Engranaje hipoide

 

Los engranajes hipoidales de acero al carbono se parecen mucho a un engranaje cónico en espiral.

Pero funcionan en ejes que no se intersecan, como es el caso de un engranaje cónico en espiral.

En la disposición hipoidal porque el piñón está colocado en un plano diferente al del engranaje.

Los ejes están apoyados por los cojinetes en cada extremo del eje.

Engranaje cónico.

 

Los engranajes cónicos se utilizan más comúnmente para transmitir potencia.

Entre ejes que se intersecan en un ángulo de 90 grados.

Se utilizan en aplicaciones donde se requiere una transmisión por engranajes en ángulo recto.

Los engranajes cónicos de acero al carbono generalmente son más costosos y no pueden transmitir tanto torque.

Por tamaño, como una disposición de eje paralelo.

Engranaje de tornillo.

 

Los engranajes helicoidales transmiten potencia a través de ángulos rectos en ejes que no se intersecan.

Los engranajes helicoidales de acero al carbono producen carga de empuje.

Y son buenos para aplicaciones de alta carga de choque, pero ofrecen una eficiencia muy baja en comparación con los otros engranajes.

Debido a esta baja eficiencia, a menudo se usan en aplicaciones de menor potencia.

Ver también: Engranajes para el impulso de una hélice

Diseño de motor a reacción: Enfriamiento de turbina

La eficiencia del ciclo de la turbina de gas aumenta

A medida que aumenta la temperatura de entrada de la turbina (TET) .

Por lo tanto, cuanto más calientes son los gases de combustión que entran en la primera etapa de la turbina.

Más poder específico puede producir el motor a reacción.

Por supuesto, el TET está limitado por los límites metalúrgicos de los materiales de la cuchilla de acero al carbono.

Específicamente el esfuerzo de la raíz de la cuchilla.

 

La tensión de la fluencia y el punto de fusión del material de la cuchilla.

Las tensiones centrífugas en la raíz aumentan linealmente con la densidad del material de la cuchilla de acero al carbono.

Y linealmente con el cuadrado de la velocidad de rotación y el cuadrado de la relación entre el radio de la raíz y la punta.

La fluencia es la extensión continua y gradual de un material bajo carga constante a lo largo del tiempo.

Además de distorsionar las dimensiones físicas y, por lo tanto, reducir el rendimiento del motor.

Las tensiones de fluencia inducidas exacerban las tensiones operativas centrífugas.

Y por lo tanto, conducen a una falla prematura del material.

Una regla general es que la vida útil de la cuchilla se reduce a la mitad por cada aumento de 10 ° C en la temperatura del metal.

El TET ha aumentado de aproximadamente 1050K en 1944 a aproximadamente 1750 en el motor de 1994 Rolls-Royce Trent.

Esto se debe en parte al uso de mejores materiales como Inconely metales monocristalinos con mejores propiedades de fluencia y fatiga.

Sin embargo, esta solución está vinculada, ya que estas aleaciones a base de níquel suelen ser bastante pesadas.

Lo que lleva a un aumento de los esfuerzos centrífugos en la raíz.

Por lo tanto, más importante en este desarrollo ha sido la tecnología de canalización del aire frío del compresor para enfriar las hojas de la turbina de acero al carbono.

El uso de estas técnicas avanzadas de enfriamiento ha permitido a los ingenieros aumentar el TET más allá del punto de fusión de los materiales de la cuchilla.

Ver también: Tensiones en las hojas de las turbinas

Tensiones en las hojas de las turbinas

Las palas de entrada de la turbina de la primera etapa.

Son las que tienen más probabilidades de determinar la vida útil del motor.

Ya que se ejercen a las temperaturas más altas del fluido, las velocidades de rotación más altas y las cargas aerodinámicas más altas.

Las tensiones en las hojas de acero al carbono del rotor también imponen restricciones a las alturas y al área de flujo del anillo permitidas.

Y por eso el grosor de las tensiones mecánicas surge de las tensiones centrífugas de la turbina giratoria y los momentos de flexión ejercidos por los gases que fluyen.

Que desafortunada mente, son ambos máximos en la raíz de la pala.

El problema del estrés radicular centrífugo se discutió previamente para las cuchillas del compresor de acero al carbono.

Las palas de la turbina están sintonizadas.

Por supuesto, de modo que ninguna de sus frecuencias naturales coincida con ninguna frecuencia de excitación de rotación o fluida para evitar el comportamiento resonante.

La turbina de gas produce mayor potencia específica.

Por lo tanto, eficiencia a medida que aumenta la temperatura de entrada de la turbina (TET) del gas que sale de la cámara de combustión.

Por supuesto, el TET está limitado por la metalurgia de los materiales de la pala de la turbina.

El TET ha aumentado de alrededor de 800 ° C en 1940 a 1500 ° C en el motor Rolls-Royce Trent de 1994.

Este desarrollo se debe en parte a mejores materiales, pero lo que es más importante.

A través de la canalización del aire frío del compresor para enfriar las aspas de la turbina de acero al carbono.

En este entorno de alta temperatura, la vida útil de las palas de la turbina está limitada por la fluencia.

Que es la extensión continua y gradual de un material bajo una carga constante a lo largo del tiempo.

Además de distorsionar las dimensiones físicas y, por lo tanto, reducir el rendimiento del motor.

Sin embargo las tensiones de fluencia inducidas exacerban las tensiones operativas centrífugas y, por lo tanto, conducen a una falla prematura del material.

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