REDUCTORES DE VELOCIDAD V - Hipocicloidales

INTRODUCCIÓN.

Los reductores de velocidad a base de mecanismos hipocicloidales, también conocidos como cicloidales, consisten en una rueda dentada, o leva, que gira en forma excéntrica en el interior de un circulo de pernos. El número de dientes de la leva es menor al número de pernos, que están colocados en un circulo básico con un diámetro mayor al de la leva. La salida se da a través de un elemento que gira a la velocidad de la rueda dentada pero en forma concéntrica respecto al eje de entrada [1].

La siguiente animación muestra el movimiento relativo entre el eje de entrada (azul) y el disco de salida. En este caso la relación es de 14:1 y la salida es en sentido opuesto a la entrada.

CARACTERÍSTICAS.

Estos mecanismos permiten altas relaciones de reducción de velocidad en espacios muy reducidos. Es común encontrar reductores hipocicloidales de catálogo con relaciones superiores a 100:1 en una sola etapa de reducción y del orden de 7500:1 en dos etapas.

La superficie de contacto entre los elementos de transmisión es mucho mayor a la que se da en los engranajes rectos, helicoidales, cónicos o tipo corona-sinfín. Además, los elementos de transmisión de los mecanismos hipocicloidales están sujetos a esfuerzos de compresión, a diferencia de otros los tipos de engranajes que están sujetos a esfuerzos de corte.  Estas dos características ofrecen ventajas significativas en cuanto a eficiencia, generación de calor, ruido, y capacidad para soportar cargas de choque.

La práctica normal para evitar el desbalanceo y vibraciones que podría provocar el movimiento excéntrico de la rueda dentada, es utilizar dos ruedas dentadas idénticas con excentricidades opuestas entre sí.

El par requerido para iniciar el movimiento en sentido invertido, con el lado de baja velocidad como motriz y el de alta velocidad como el conducido, hacen que, sin llegar a ser auto bloqueado como los engranajes tipo corona-sinfín, el mecanismo hipocicloidal no se preste para operar como multiplicador de velocidad.

La desventaja principal respecto a otros reductores de velocidad es su precio, que es más elevado debido a la complejidad de elaboración de los componentes y a la precisión requerida en el ensamble.

ARREGLOS

En general, se fabrican con opciones similares a reductores coaxiales con engranajes helicoidales:

 Se pueden suministrar como reductor de velocidad con eje de entrada o con brida para motor; como conjunto moto-reductor; y con brida o base para el montaje [2];

APLICACIONES.-

Su capacidad para soportar cargas excesivas momentáneas, la posibilidad de tener relaciones de reducción de velocidad elevadas en espacios pequeños y su alta eficiencia, hacen que estos mecanismos sean una muy buena opción para aplicaciones expuestas a golpes internos y/o aplicaciones con movimiento continuo a baja velocidad en que se justifica invertir un poco más para obtener mayor confiabilidad y ahorros en la operación.

También existen versiones con juego interno muy reducido que, por su precisión,  tamaño compacto y rigidez a la torsión, son buena opción para algunas aplicaciones de robótica [3].

NOTAS.-
1.- Animaciones y dibujos realizados en Blender con curvas parmétricas de Otvinta y con ayuda de videos tutoriales de Otvinta y Blender Guru

2.- Dibujos realizados con FreeCad

3.- Comparing Cycloidal and Planetary Gearboxes, Stephen Maz, Machine Design, febrero 3 del 2011