El principio de transmisión y las precauciones de uso de una transmisión continuamente variable de disco cónico planetario (caja de cambios variadora).

El variador mecánico de disco cónico planetario es un dispositivo sofisticado de transmisión continuamente variable. Puede lograr cambios continuos y suaves de la velocidad de salida dentro de un rango predeterminado mediante ajuste mecánico, manteniendo constante la velocidad de entrada. Su principio fundamental no se basa en los cambios tradicionales de relación de transmisión, sino más bien en el cambio continuo del radio de contacto en la transmisión por fricción.

La estructura principal de esta transmisión incluye un eje de entrada, un eje de salida y un mecanismo de disco cónico planetario. El eje de entrada está conectado a un disco cónico solar motriz. El disco cónico solar presenta típicamente una superficie de fricción cónica cóncava. Alrededor del disco cónico solar se distribuyen uniformemente varios engranajes cónicos planetarios. Estos discos cónicos planetarios tienen forma bicónica, de modo que sus dos superficies cónicas entran en contacto, respectivamente, con la superficie cónica interior del disco cónico solar y con la superficie cónica interior de un anillo de presión axialmente móvil (o anillo de salida). Sostenidos por una jaula o portaplanetario, los engranajes cónicos planetarios pueden girar sobre su propio eje y también orbitar dentro de la cavidad formada por el disco cónico solar y el anillo de presión.

El proceso de cambio de velocidad es una acción mecánica de coordinación precisa. Cuando necesitamos cambiar la velocidad de salida, accionamos el tornillo regulador de velocidad mediante un volante manual externo o un mecanismo regulador de velocidad. Este tornillo empuja la tuerca reguladora de velocidad para producir un desplazamiento axial. El movimiento de la tuerca, a través de un conjunto de rodamientos de empuje o mecanismos de conexión, transmite finalmente y modifica la posición angular de la leva reguladora de velocidad o de la placa inclinada. Este cambio en el ángulo de la leva obliga a que todos los engranajes cónicos planetarios se inclinen de forma sincrónica, es decir, que modifiquen el ángulo entre sus ejes y el eje del disco cónico solar.

El cambio en el ángulo de inclinación de los engranajes cónicos planetarios es la clave física de su variación de velocidad. Cuando el disco cónico planetario se encuentra en un ángulo de inclinación específico, el radio efectivo de su punto de contacto con el disco cónico solar es fijo. Este radio del punto de contacto, medido desde el centro de rotación del disco cónico solar, constituye el radio de entrada de la transmisión. Al mismo tiempo, el radio del punto de contacto entre el disco cónico planetario y el anillo de presión exterior constituye el radio de salida de la transmisión. Esto equivale a variar continuamente la relación entre los radios de transmisión del lado motriz (disco cónico solar) y el lado conducido (anillo de presión), es decir, la relación de transmisión.

Específicamente, cuando el mecanismo de ajuste inclina el engranaje cónico planetario en una determinada dirección, su punto de contacto con el disco cónico solar se desplaza hacia el extremo mayor del disco cónico solar (aumentando así el radio de entrada), mientras que su punto de contacto con el anillo de presión se desplaza hacia el extremo menor del anillo de presión (disminuyendo así el radio de salida). Según la fórmula de la relación de transmisión (velocidad de salida / velocidad de entrada ≈ radio de entrada / radio de salida), la relación de transmisión aumenta y la velocidad de salida disminuye. Por el contrario, cuando el engranaje cónico planetario se inclina en la dirección opuesta, el radio de entrada disminuye y el radio de salida aumenta, lo que provoca una disminución de la relación de transmisión y un aumento de la velocidad de salida. Durante todo el proceso de ajuste, la trayectoria de transmisión de potencia permanece continua: el eje de entrada impulsa la rotación del disco cónico solar, que a su vez impulsa la rotación del engranaje cónico planetario mediante fricción. Este último, a su vez, impulsa la rotación del anillo de presión también mediante fricción, y el anillo de presión transmite finalmente la potencia al eje de salida.

Al utilizar este tipo de cambiador de velocidad, es imprescindible seguir estrictamente los procedimientos de operación para garantizar su vida útil. En primer lugar, está absolutamente prohibida la sobrecarga. Esta provocará inmediatamente un deslizamiento severo, y la alta temperatura instantánea puede quemar las superficies de fricción del disco cónico y la rueda cónica, causando daños permanentes. La carga debe mantenerse siempre por debajo del valor de par nominal. En segundo lugar, el ajuste de velocidad debe realizarse mientras la máquina está en funcionamiento. Las operaciones de ajuste de velocidad deben efectuarse con el eje de entrada girando. Girar forzadamente la manecilla de ajuste de velocidad mientras la máquina está detenida provocará un desgaste severo o incluso el bloqueo del mecanismo de ajuste de la rueda cónica planetaria, ocasionando fallos del equipo. Los ajustes deben realizarse lentamente y de forma uniforme al girar la manecilla. En tercer lugar, asegúrese de que la lubricación sea adecuada y correcta. Debe utilizarse el aceite lubricante especial especificado por el fabricante. Este aceite lubricante no solo lubrica los rodamientos y engranajes, sino que su coeficiente de fricción específico también resulta fundamental para garantizar la estabilidad del par transmitido por los pares de fricción. Compruebe periódicamente el nivel de aceite y cámbielo según el ciclo prescrito para mantener su eficacia lubricante y refrigerante. En cuarto lugar, preste atención al monitoreo durante la operación y al mantenimiento diario. Durante el funcionamiento, escuche atentamente cualquier ruido anormal y verifique si la temperatura del reductor se mantiene dentro del rango normal. Revise periódicamente si todos los elementos de fijación están flojos. En equipos que operan durante largos períodos, consulte el manual de mantenimiento para inspeccionar periódicamente el desgaste de los engranajes cónicos planetarios y de los discos de fricción, y sustituya oportunamente las piezas desgastadas.

En resumen, el variador mecánico planetario de discos cónicos logra un cambio continuo de velocidad modificando con precisión el ángulo de inclinación de los engranajes cónicos planetarios, lo que permite variar de forma continua el radio efectivo de contacto de la transmisión por fricción. Se trata de un mecanismo clásico adecuado para aplicaciones de potencia media a baja donde se requiere una alta suavidad en la regulación de la velocidad. Solo mediante una comprensión profunda de los principios de su transmisión por fricción y del cambio geométrico de velocidad, y cumpliendo estrictamente los requisitos relativos a carga, regulación de velocidad y lubricación, podrán los usuarios garantizar su funcionamiento fiable y alcanzar un rendimiento óptimo.

I si desea obtener más información sobre reductores o cajas de cambios, no dude en ponerse en contacto con el ingeniero de WUMA. Si desea obtener más información sobre reductores o cajas de cambios, no dude en ponerse en contacto con el ingeniero de WUMA.