Планетарный редуктор принцип работы: АВИ Солюшнс | Планетарный редуктор

Содержание

Планетарные редукторы — принцип работы, механизм действия, преимущества и недостатки

Планетарная передача — это механическая передача на основе вращательного движения, способная в пределах одной оси изменять, складывать и раскладывать угловые скорости и крутящий момент.

Планетарные передачи имеют небольшие размеры, обеспечивают большое передаточное отношение и крутящий момент, превосходя по характеристикам зубчатые передачи с фиксированной осью.

Простой планетарный редуктор изображен со стороны подачи момента. Двойные роликовые подшипники на выходе позволяют изолировать прямозубые шестерни от воздействия внешних поперечных нагрузок. Основой планетарной передачи является водило.

Планетарная передача имеет соосные валы и корпус цилиндрической формы, являясь компактной альтернативой стандартным редукторам на основе колеса и шестерни. Планетарная передача используется во многих устройствах — от электрических шуруповертов до силовых приводов бульдозеров, то есть в оборудовании, к которому предъявляются повышенные требования по компактности и легкости при обеспечении больших передаточных отношений и крутящего момента.

Разберемся в принципах работы планетарной передачи. Рассмотрев конструкцию и механику планетарных редукторов, можно выявить несколько не очевидных на первый взгляд факторов.

Конфигурация

Типичная планетарная передача включает в себя три группы зубчатых колес с различными степенями свободы. Планетарные шестерни (сателлиты) вращаются вокруг осей, которые, в свою очередь, вращаются вокруг солнечной шестерни, имеющей фиксированную ось вращения. Большое центральное зубчатое колесо с внутренними зубьями (эпицикл) имеет фиксированное положение и входит в зацепление с сателлитами. Концентричность сателлитов относительно солнечного колеса и эпицикла позволяет передавать крутящий момент по прямой линии. Многие силовые передачи «удобно» выровнены по прямой линии, а отсутствие смещенных валов не только экономит пространство, но и избавляет от необходимости перенаправления мощности или изменения расположения других элементов.

В простой планетарной передаче входная мощность проворачивает солнечное колесо с частотой вращения. Сателлиты, расположенные вокруг центральной оси вращения, входят в зацепление и с солнечным колесом, и с эпициклом, поэтому они вращаются по орбите. Все сателлиты монтируются на одном вращающемся звене, называемом водилом. При этом водило вращается с низкой частотой и высоким крутящим моментом.

Однако, использование фиксированного элемента не обязательно. В дифференциальных передачах все элементы вращаются. Подобные планетарные передачи позволяют реализовать механизм с одним выходом и двумя источниками крутящего момента, либо систему с одним источником момента и двумя выходами. Например, в автомобилях используется приводной дифференциал, который представляет собой коническую планетарную передачу — используются две выходные оси для передачи крутящего момента на колеса автомобиля, которые вращаются независимо с учетом угла расположения колес. Механизмы с коническими планетарными передачами работают по принципу, аналогичному механизмам с параллельными валами.

Даже простая планетарная передача имеет два входа; фиксированный эпицикл имеет постоянную нулевую угловую скорость.

Конструкторы имеют возможность использовать более сложные планетарные механизмы. Сложные планетарные передачи включают в себя минимум два сателлита, установленных в линию на одном валу и вращающиеся вокруг своей оси и по орбите с одинаковой скоростью, но входящими в зацепление с разными шестернями. Такие сателлиты могут иметь различное число зубьев, как и шестерни, с которыми они входят в зацепление. Подобные реализации обеспечивают дополнительные возможности с точки зрения механики узлов и позволяют значительно увеличить передаточное отношение каждой ступени. Сложные планетарные передачи легко могут быть скомпонованы таким образом, чтобы водило вращалось с высокой скоростью, но при этом редуцирование осуществлялось от солнечного колеса. Кроме того, сателлиты могут входить в зацепление (и вращаться вокруг) одновременно с подвижными и с неподвижными внешними зубчатыми колесами, поэтому использование эпициклической шестерни не является обязательным.

Увеличение степени редуцирования

2. Планетарная передача (приводное солнечное колесо)

Сателлиты имеют небольшой размер и большое количество зубьев, поэтому выходной вал может сделать один оборот за определенное количество оборотов приводного вала. Для реализации сравнимого передаточного отношения с использованием обычной передачи необходимо использовать колесо большого размера, которое будет входить в зацепление с маленькой шестерней.

Простая планетарная передача, как правило, имеет передаточное число до 10:1. Сложные планетарные механизмы, имеющие гораздо более замысловатые конструкции, могут обеспечивать значительно большую степень редуцирования. Очевидным решением для увеличения (а иногда и для уменьшения) степени редуцирования является последовательная установка планетарных ступеней. В данном случае выход первой планетарной ступени соединяется со входом следующей, в результате чего общее передаточное отношение редуктора повышается.

Другим вариантом является встраивание обычной зубчатой передачи в планетарную. Например, входной вал с высокой частотой вращения может соединяться со стандартной передачей с фиксированными осями вращения, после чего крутящий момент передается на планетарную передачу. Такая конфигурация называется гибридной и является упрощенной альтернативой установке дополнительных планетарных ступеней, либо применяется в случаях, когда частота вращения входного вала оказывается слишком высокой для планетарной передачи. Кроме того, такое использование обычной передачи требует смещения оси вращения. Для получения необходимого угла на входе планетарной передачи иногда используются конические или гипоидные передачи. При этом комбинирование червячной передачи с планетарной является более редким, поскольку червяная передача сама по себе имеет значительное передаточное отношение.

Передача крутящего момента


3. Передача с фиксированными осями (с приводной шестерней)

Поскольку сателлиты планетарной передачи входят в зацепление с солнечным колесом и эпициклом в нескольких местах, для перемещения нагрузки задействуется большее число зубьев по сравнению с обычными передачами.

Благодаря этому планетарная передача состоит из зубчатых колес меньших размеров (но включает большее их количество). Аналогично, радиальные плечи водила передают значительный момент на выходной вал — это другое преимущество концентрической компоновки механизма.

Менее очевидным, но более значительным является тот факт, что благодаря нескольким равномерно расположенным сателлитам (типовая реализация) подшипники выходного и входного валов испытывают меньшие радиальные нагрузки, появляющиеся в результате действия радиальных и тангенциальных ответных сил, поскольку эти силы отсутствуют. Кроме того, поскольку на подшипники не действуют подобные силы, существует меньшая вероятность повреждения корпуса.

С увеличением числа сателлитов улучшаются нагрузочные характеристики и жесткость на скручивание; чем более рассеянной является нагрузка, тем меньше изнашиваются и повреждаются зубья шестерен. Обычно в планетарных передачах используются три сателлита, зачастую — большее количество, а иногда и меньшее.

При этом повторимся, что, как правило, сателлиты равномерно расположены вокруг солнечного колеса.
Для восприятия нагрузок, превышающих возможности прямозубых передач, могут использоваться косозубые передачи сравнимого размера и характеристик, поскольку зубья их шестерен расположены под углом, что обеспечивает вхождение в зацепление большего количества зубьев одновременно. Однако косозубые планетарные передачи подвержены радиальным нагрузкам, которые не нивелируется сателлитами, поэтому подшипники должны быть рассчитаны с учетом этих дополнительных нагрузок.

Износ

Говоря о сроке службы, следует отметить, что планетарные передачи прекрасно распределяют нагрузку между основными элементами, о чем свидетельствуют их небольшие размеры. Если используются компоненты одинакового качества, потенциально слабым местом являются подшипники, на которых крепятся сателлиты.

Часто пространство для установки редуктора весьма ограничено, но планетарные передачи имеют компактные размеры и в них используются подшипники малых типоразмеров в сравнении с обычными передачами с большими подшипниками. Также не стоит забывать о том, что сателлиты нивелируют радиальные нагрузки только на центральные валы; фактически, подшипники отдельных сателлитов, приводящих в движение водило, подвержены радиальным нагрузкам.

В этих подшипниках может наблюдаться термическая и циклическая усталость, обусловленная ограниченным распределением нагрузки и высокой частотой вращения. Более того, большие частоты вращения и тяжелые сателлиты становятся причиной возникновения центробежной силы, значительно увеличивающей нагрузку на механизм. Однако это не означает, что степень надежности подшипников сателлитов не может превышать надежность других элементов. Очевидно, что использование высококачественных прецизионных подшипников при посредственном качестве зубчатых колес не соответствует принципу равномерности качества элементов механизма.

Балансировка сателлитов

Нагрузка на сателлиты в реальных рабочих условиях не является идеально сбалансированной. Один из сателлитов может случайным образом оказаться ближе или дальше от оси солнечного колеса, либо ось водила может иметь небольшое отклонение. При низком качестве изготовления и увеличении числа сателлитов степень разбалансированности увеличивается.

В некоторых случаях дисбаланс не оказывает значительного влияния и является допустимым для нормальной работы механизма. Сателлиты могут притираться и, в результате, более равномерно распределять нагрузку. Однако некоторые конструкции могут быть чувствительны даже к небольшой разбалансировке и требуют применения высокоточных элементов и узлов; точное расположения осей сателлитов вокруг оси солнечного колеса может являться ключевым фактором надежности и работоспособности механизмов.

Другими способами балансировки является использование плавающих балансиров или «мягких» вспомогательных элементов, допускающих небольшое радиальное перемещение солнечного колеса или водила. В данном случае элементы могут непрерывно сдвигаться для более равномерного распределения нагрузки. Такая схема является достаточно распространенной, однако жесткая сборка имеет определенные преимущества, поэтому решение не всегда является очевидным.

Шум


4. На рисунке показан пример соосного дифференциала, включающего в себя сложную планетарную передачу со всеми вращающимися компонентами. Составные сателлиты вращаются с одинаковой скоростью, входя в зацепление с двумя различными солнечными колесами. Эти колеса являются косозубыми. В данном случае в качестве водила выступает корпус дифференциала. В конструкции отсутствует эпицикл и два солнечных колеса посажены на два отдельных концентрических вала.

Планетарная передача не является излишне шумной, причем зачастую она работает даже тише, чем обычная зубчатая передача. Зубчатые колеса меньшего размера являются причиной меньшей окружной скорости на начальной в сравнении с обычными передачами. Однако, большое число зубьев сателлитов, вступающих в зацепление с каждым оборотом вала, генерирует шум, особенно на высоких скоростях. При этом зацепление на круговой орбите еще более усложняет ситуацию. Очевидным решением является использование прямозубых шестерен высокого качества. Однако применение косозубых шестерен с постепенным зацеплением в некоторых случаях может оказаться более предпочтительным решением.

Другим способом снижения шума является проектирование механизма таким образом, чтобы обеспечить смещение фазы выхода из зацепления сателлитов относительно друг друга. Также может помочь демпфирование, предотвращающее появление резонанса.

Нагрев


5. Показанные на рисунке редуктор состоит из трех различных типов передач, включая простую косозубую планетарную передачу для передачи момента под прямым углом. Рассмотрим роль каждого типа передач: обычная косозубая является причиной нарушения соосности валов (нравится вам это или нет), но отлично подходит для восприятия высокой частоты вращения на входе и немного понижает его частоту; коническая передача плавно и эффективно поворачивает угол с дальнейшим снижением частоты вращения; компактная планетарная передача обеспечивает окончательное снижение частоты вращения, обеспечивая высокий крутящий момент.

Планетарная зубчатая передача, работающая на высоких скоростях в непрерывном режиме, генерирует большое количества тепла, которое требует отвода. В обычной зубчатой передаче для работы под нагрузкой зачастую требуется применение больших зубчатых колес с соответствующей площадью поверхности, через которую и отводится тепло. Компактность планетарной передачи ограничивает отвод тепла, что требует дополнительного теплоотвода; для этого может использоваться вентилятор или система циркуляции жидкости через теплообменник. При непрерывной работе механизм имеет меньше возможностей для охлаждения, поэтому при недостаточном теплоотводе в такой планетарной передаче вы будете вынуждены снизить допустимую частоту вращения. Либо, как уже упоминалось выше, перед планетарной передачей можно использовать передачу другого типа для снижения входной частоты вращения, несмотря на то, что это усложняет конструкцию.

Диапазон частоты вращения планетарной передачи в значительной степени зависит от конкретного применения. Зачастую, размер редуктора сильно влияет на максимально допустимую частоту вращения, поскольку высокая окружная скорость на начальной окружности может привести к повышенному тепловыделению, превышающему охлаждающий эффект большой площади поверхности. Действительно, существуют планетарные передачи, которые работают на частоте в несколько десятков тысяч оборотов в минуту.

DARXTON

Планетарный редуктор | Главный механик

Редуктор сам по себе это такое приспособление или механизм, при помощи которого при вращении передается мощность. Слово редуктор происходит от слова редуцировать, снижать усилие при передаче мощности и превращении её, мощности, в работу. Представьте себе две шестерни, работающие в паре. Одна из них большая, другая раза в два меньше. И вот маленькая шестерня будет ведущей и передавать вращение на большую, ведомую. При этом угловая скорость на маленькой шестерни будет больше, а на большой шестерне она будет меньше. Вот крутящий момент наоборот, меньший он на ведущей шестерне, а больше на ведомой. Это принцип работы механического редуктора и его назначение – не менять мощность, которая передается при помощи шестерен, а изменять две вышеназванные составляющие этой мощности.

Конечно, редукторы бывают и повышающие, у них разница между ведущей и ведомой шестерней обратная, меньше единицы. Это значит, что ведомая шестерня будет получать угловую скорость больше, чем ведущая шестерня. Но так как слово редуктор обозначает понижающий, то в этом случае правильней будет называть этот механизм мультипликатором, хотя это слово как технический термин не прижилось. Если обратиться к ГОСТу, это название, то есть повышающий редуктор, там зафиксировано.

Какие виды редукторов бывают

По классификации редукторов по типу передачи они могут разделяться на цилиндрические, конические, червячные, планетарные, волновые, спироидные, а также комбинированные.

Вид червячного редуктора

В цилиндрических редукторах валы редуктора расположены параллельно друг от друга, в конических редукторах валы пересекаются между собой, в червячных они перекрещиваются. Также редукторы могут быть одноступенчатыми, то есть иметь два вала, двухступенчатые – три вала и трехступенчатые.

Планетарный редуктор или как его ещё называют – дифференциальный как один из перечисленных видов имеет свое название от вида передачи – планетарной, которая как раз и передает крутящийся момент. Название произошло по прообразу планет, вращающихся вокруг солнца (центральной шестерни). Называются планетарные шестерни соответственно: солнце, (шестерня в центре), коронная шестерня, которая находится на краю редуктора, сателлиты, это три маленькие шестерни – планеты, которые находятся между этими двумя шестернями. Эти три шестерни соединяются при помощи оси специальной шестерни – водила.

Планетарный редуктор в разрезе

Планетарный механизм работает следующим образом: от главной передачи редуктора (электродвигателя) вращение посредством полуосей попадает на центральную солнечную шестерню, которая, вращаясь, передает вращающийся момент на сателлиты. Сателлиты, в свою очередь, через оси, которые закреплены на водиле, передают вращение на водило и на коронную шестерню. Водило передает вращение на балку моста. Коронная шестерня передает вращение на ступицу. При этом для расчета крутящего момента принимаем во внимание, что во сколько раз отношение между количеством зубьев, которое имеет солнечная шестерня, меньше, чем количество зубьев, которые имеет коронная шестерня, во столько увеличивается крутящийся момент этого редуктора.

Применение планетарных редукторов

Автомобилисты практически все знают о том, что в автоматической коробке передач в автомобиле, в троллейбусе в заднем ведущем мосту, в ведущих мостах таких больших грузовых автомобилей, как МАЗ, в тракторах , автобусах Икарус и других автомобилях. Если рассматривать процесс передачи вращающего момента с двигателя через полуоси непосредственно на колеса, тогда рассматриваем колесные редуктор, который для этого и служит. Он уменьшает количество оборотов и при этом дает возможность передать большую мощность при небольших размерах. Кроме того, колесный редуктор дает возможность иметь сравнительно небольшой просвет между полом и поверхностью дороги.

Устройство колесного редуктора не сложное. Шестерни – сателлиты вращаются при помощи пары роликовых подшипников, которые, в свою очередь, установленные на осях, прикрепляемых к водилу. К этому же водилу при помощи болтов прикрепляется и крышка этого редуктора, в центре которой при помощи упорной шайбы крепится резьбовой упорный палец. Также в крышке имеются два отверстия для заливки и слива масла, которые в рабочее время закрыты пробками.

Планетарные редукторы широко применяются в домашних электроинструментах, таких как электродрели, шуруповерты. Если в этом инструменте должна быть более, чем одна скорость вращения, применяется многоскоростной редуктор. В основе такого редуктора всегда стоит солнечная шестерня. Как один из наиболее распространённых механизмов можно назвать велосипед, у которого имеется планетарная втулка. Применяется планетарный редуктор и в бетономешалке, которую можно приобрести готовой или изготовить самому.

Усовершенствование механической бетономешалки или как сделать редуктор самому

При строительстве дома, нежилых сооружений, то есть сарая, гаража в качестве необходимого оборудования всегда выступает бетономешалка. Покупать её действительно накладно, тем более, что хозяин не собирается стоиться всю свою жизнь. Но изготовить её самостоятельно вполне возможно и не очень сложно, если использовать инструкции. Можно использовать готовую механическую конструкцию, а можно все изготовить самому. Конструкция может быть как для стационарного использования, так и передвижной. Тогда можно использовать старую тележку на колёсах.

Один из примеров изготовления самодельной бетономешалки

Изготовить планетарный редуктор своими руками, который будет вращать емкость бетономешалки, несложно. Скорость перемешивания бетона не должна быть высокой. Он является посредником между электродвигателем и нашим баком и будет регулировать скорость вращения через вал редуктора. При его изготовлении важную роль играет корпус редуктора, в котором будут находиться валы, оси с необходимой соосностью, а также шестерни должны быть выставлены с необходимым зазором. Если нет возможности подобрать необходимого размера корпус, нужно или переделать из готового или сварить новый. При сварке обязательно нужно учитывать деформацию металла.

Иные мастера советуют варить корпус полностью и использовать в качестве гнёзд для подшипников опоры обрезки труб, которые можно выставить в необходимом положении и закрепить или при помощи сварки или болтового соединения. Что бы была возможность смазывать наш редуктор, крышку делают съемной.

Изготавливают валы и оси, которые будут служить опорой шестерням, из стали с хорошими характеристиками по прочности. Шестерни на них должны быть закреплены жёстко. Ось используют в конструкции в случае, когда нужна в редукторе промежуточная шестерня, которую можно застопорить на оси или стопорной разрезной шайбой или гайкой с упорным буртиком.

Примерный набор валов и шестерен

Валы опираются на опорные подшипники и их правильный подбор влияет на работоспособность всего редуктора. Лучше всего выбрать закрытый подшипник, что бы не приходилось часто разбирать конструкцию и смазывать подшипники. Выбор подшипника зависит также и от вида зуба у шестерни. Прямозубые шестерни требуют обычных однорядных, лучше двухрядных шарикоподшипников, а косозубые работают лучше с радиально упорным подшипником, причем лучше выбрать роликовый.

Шестерни изготовить достаточно сложно, лучшим вариантом будет снять их со старого списанного оборудования. Главное, что бы они были парами и отвечали вашей задумке по количеству зубьев. Для этого нужно рассчитать передачу. Допустим, бетономешалка должна вращаться со скоростью 35 оборотов за одну минуту. Двигатель дает 1000 оборотов за одну минуту. Производим вычисление: 1000/35 = 28. Значит, диаметр одной шестерни и её зубьев должен также соотноситься в диаметром другой шестерни.

Смазываем их жидким маслом так, что бы нижние зубья были им покрыты и выставляем необходимый зазор, регулируя его так, для того, что бы уменьшить шум в работе, и выдерживалась необходимая нагрузка. Необходимо установить и сальниковые уплотнители, что бы не просачивалось масло. Также необходимо установить крышки подшипников, которые также можно подобрать уже готовыми.

Далее свариваем раму и устанавливаем на неё вашу емкость, предварительно убедившись в её герметичности, если вы используете подручный материал. Если будем изготавливать подвижной вариант бетономешалки, привариваем стойки к тележке и устанавливаем вашу емкость на тележку. Вы должны обеспечить возможность опрокидывания ёмкости для выгрузки бетона. Для этого крепление на раму делаем подвижным при помощи осей или болтов и сверху крепим штурвал. На основании закрепляем раму с прикреплённым двигателем и редуктором, собранным в одно целое и крепим наш узел на середину днища, на который предварительно при помощи сварки или болтов крепим так называемый венец. В принципе, вот и всё.

 Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению  подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:

     +7(499)403 39 91  

       zakaz@themechanic. ru

   

  Доставка подшипников  по РФ  и зарубежью.

  Каталог подшипников на сайте themechanic.ru

 

 

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+7 (495) 128 22 34
[email protected]
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

themechanic.ru

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+7 (495) 128 22 34
[email protected]
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

themechanic.ru

коробка, механизм, шестерня, ряд и расчет

Планетарная передача — вид зубчатой передачи, применяемой в механических и автоматических трансмиссиях. Помимо преобразования вращения «планетарка» способна суммировать и раскладывать мощности. Зная о планетарном механизме: что это такое, как работает, по каким критериям оценивают редуктор, станет понятно устройство и характеристики АКПП. В случае поломки расчёт передачи поможет выбрать надёжный и долговечный механизм.

Содержание

  1. Устройство и принцип работы
  2. Разновидности планетарных передач
  3. Характеристики основных разновидностей этого устройства
  4. Цилиндрические
  5. Конические
  6. Волновые
  7. Достоинства и недостатки планетарных передач
  8. Передаточное число планетарных передач
  9. Подбор чисел зубьев планетарных передач
  10. Расчет на прочность планетарных передач
  11. Советы по подбору планетарного редуктора
  12. Область применения планетарных передач
  13. Заключение

Устройство и принцип работы

Планетарный механизм — это конструкция из зубчатых колёс, перемещающихся относительно центра. По центральной оси расположены колёса разного диаметра:

  • малое солнечное с внешними зубцами;
  • большое коронное или эпицикл с внутренними зубцами.

Между колёсами передвигаются сателлиты. Их вращение напоминает движение планет Солнечной системы. Оси сателлитов механические соединены на водиле, которое вращается относительно центральной оси.

Устройство простого планетарного блока:

  • 1 эпицикл;
  • 1 солнечное колесо;
  • 1 водило.

Планетарный механизм собирают в каскады из двух и более звеньев на одном валу для получения широкого диапазона передач. Главной кинематической характеристикой зубчатой передачи является передаточное отношение.

Принцип работы планетарной коробки заключается в блокировке одного из основных элементов и передаче вращения через ведущее колесо. Для остановки элемента применяют тормозные ленты, блокировочные муфты, конические шестерни. Передаточное отношение меняется в зависимости от схемы закрепления. Описать принцип действия планетарного механизма удобнее на примере:

  1. Корона блокируется.
  2. Вал подаёт крутящий момент на солнце.
  3. Вращение солнца заставляет планеты обкатываться вместе с ним.
  4. Водило становится ведомым, сообщая пониженную передачу.

Управляя элементами простой «планетарки», получают разные характеристики:

Передача

Как работает планетарная коробка в АКПП

1

Солнце подаёт вращение на водило, корона двигается в противоположную сторону.

2

Корона подаёт вращение на водило, солнце зафиксировано.

3

Ведущее водило передаёт вращение солнцу. Корона заблокирована.

4

Водило двигает корону. Солнце зафиксировано.

Задний ход

Водило заблокировано. Солнечное колесо вращается, планеты обкатывают и двигают корону в противоположную сторону.

Кпд η простой передачи достигает 0,97.

Планетарный ряд с одной степенью свободы становится планетарной передачей. Две степени образуют дифференциал. Дифференциал складывает моменты на ведомом колесе, поступающие от основных ведущих звеньев.

Разновидности планетарных передач

По количеству ступеней планетарные механизмы разделяют на:

  • однорядные;
  • многорядные.

Планетарная передача из одной солнечной шестерни, одновенцовых сателлитов, водила и эпицикла будет однорядной. Замена сателлитов на двухвенцовые усложняет конструкцию, делая её двухрядной.

Многоступенчатая планетарная коробка передач — это последовательно установленные однорядные блоки. Такая схема позволяет суммировать передаточные числа и получать большие значения. 4-скоростные АКПП состоят из двухрядных планетарных конструкций, 8-скоростные — из четырёхрядных.

В АКПП применяют схемы, названные в честь изобретателей:

  • Механизм Уилсона представляет собой трёхрядную конструкцию, в которой соединены корона первого, водило второго и корона третьего рядов. Количество передач — 5 прямых и 1 задняя.
  • Механизм Лепелетье состоит из 3 соосно расположенных простых планетарных передач. Количество передач — 6 прямых и 1 задняя.
  • Схема Симпсона — 2 редуктора с общей солнечной шестернёй. Водило второго ряда оборудовано тормозом. Корона первого ряда и солнце через две блокировочные муфты жёстко соединены с ведущим валом. Механизм реализует режимы: нейтраль; 1,2,3 передачи; задний ход.

По типу зубчатых конструкций планетарные редукторы делятся на:

  • цилиндрические;
  • конические;
  • волновые;
  • червячные.

Разные типы применяют для передачи момента между валами, расположенными параллельно или под углом. А также в механизмах, требующих низкой или высокой кинематической характеристики.

Характеристики основных разновидностей этого устройства

В конструкции планетарного ряда АКПП применяют различные типы зубчатых передач. Выделяют три основные наиболее распространенные: цилиндрические, конические и волновые.

Цилиндрические

Зубчатые механизмы передают момент между параллельными валами. В конструкцию цилиндрической передачи входит две и более пар колёс. Форма зубьев шестерней может быть прямой, косой или шевронной. Цилиндрическая схема простая в производстве и действии. Применяется в коробках передач, бортовых редукторах, приводах. Передаточное число ограничено размерами механизма: для одной колёсной пары достигает 12. КПД — 95%.

Конические

Колёса в конической схеме преобразуют и передают вращение между валами, расположенными под углом от 90 до 170 градусов. Зубья нагружены неравномерно, что снижает их предельный момент и прочность. Присутствие сил на осях усложняет конструкцию опор. Для плавности соединения и большей выносливости применяют круговую форму зубьев.

Производство конических передач требует высокой точности, поэтому обходится дорого. Угловые конструкции применяются в редукторах, затворах, фрезерных станках. Передаточное отношение конических механизмов для техники средней грузоподъёмности не превышает 7. КПД — 98%.

Волновые

Во волновой передаче отсутствуют солнечная и планетные шестерни. Внутри коронного колеса установлено гибкое зубчатое колесо в форме овала. Водило выступает в качестве генератора волн, и выглядит в виде овального кулачка на специальном подшипнике.

Гибкое стальное или пластмассовое колесо под действием водила деформируется. По большой геометрической оси зубья сцепляются с короной на всю рабочую высоту, по малой оси зацепление отсутствует. Движение передаётся волной, создаваемой гибким зубчатым колесом.

Во волновых механизмах КПД растёт вместе с передаточным числом, превышающим 300. Волновая передача не работает в схемах с кинематической характеристикой ниже 20. Редуктор выдает 85% КПД, мультипликатор — 65%. Конструкция применяется в промышленных роботах, манипуляторах, авиационной и космической технике.

Планетарная передача выигрывает у простых зубчатых механизмов аналогичной мощности компактным размером и массой меньшей в 2 — 3 раза. Используя нескольких планетных шестерней, достигается зацепление зубьев на 80%. Нагрузочная способность механизма повышается, а давление на каждый зубец уменьшается.

Кинематическая характеристика планетарного механизма доходит до 1000 с малым числом зубчатых колёс без применения многорядных конструкций. Помимо передачи планетарная схема способна работать как дифференциал.

За счёт соосности валов планетарного механизма, компоновать машины проще, чем с другими редукторами.

Применение планетарного ряда в АКПП снижает уровень шума в салоне автомобиля. Сбалансированная система имеет высокую вибропрочность за счет демпфирования колебаний. Соответственно снижается вибрация кузова.

Недостатки планетарного механизма:

  • сложное производство и высокая точность сборки;
  • в сателлиты устанавливают подшипники, которые выходят из строят быстрее, чем шестерня;
  • при повышении передаточных отношений КПД падает, поэтому приходится усложнять конструкцию.

Передаточное число планетарных передач

Передаточным называют отношение частоты ведущего вала планетарной передачи к частоте ведомого. Визуально определить его значение не получится. Механизм приводится в движение разными способами, а значит передаточное число в каждом случае различно.

Для расчёта передаточного числа планетарного редуктора учитывают число зубьев и систему закрепления. Допустим, у солнечной шестерни 24 зуба, у сателлита — 12, у короны — 48. Водило закреплено. Ведущим становится солнце.

Сателлиты начнут вращаться со скоростью, передаваемой солнечной шестернёй. Передаточное отношение равно: -24/12 или -2. Результат означает, что планеты вращаются в противоположном направлении от солнца с угловой скоростью 2 оборота. Сателлиты обкатывают корону и заставляют её обернуться на 12/48 или ¼ оборота. Колёса с внутренним закреплением вращаются в одном направлении, поэтому число положительное.

Общее передаточное число равно отношению числа зубьев ведущего колеса к количеству зубьев ведомого: -24/48 или -1/2 оборота делает корона относительно солнца при зафиксированном водиле.

Если водило станет ведомым при ведущем солнце, то передаточное отношение: (1+48/24) или 3. Это самое большое число, какое способна предложить система. Самое маленькое отношение получается при фиксировании короны и подачи момента на водило: (1+/(1+48/24)) или 1/3.

Передаточные числа простой планетарной схемы: 1,25 — 8, многоступенчатой: 30 — 1000. С ростом кинематической характеристики КПД снижается.

Подбор чисел зубьев планетарных передач

Число зубьев колёс подбирают на первом этапе расчёта планетарной схемы по заранее установленному передаточному отношению. Особенность проектирования планетарного ряда заключается в соблюдении требований правильной сборки, соосности и соседства механизма:

  • зубья сателлитов должны совпадать с впадинами солнца и эпицикла;
  • планеты не должны задевать друг друга зубьями. На практике более 6 сателлитов не используют из-за трудностей равномерного распределения нагрузки;
  • оси водила, солнечного и коронного колёс должны совпадать.

Основное соотношение подбора зубьев передачи через передаточное число выглядит так:

i = 1+Zкорона/Zсолнце,

где  i — передаточное число;

Zn — количество зубьев.

Условие соосности соблюдается при равных межосевых расстояниях солнечного колеса, короны и водила. Для простой планетарной зубчатой передачи проверяют межосевые расстояния между центральными колёсами и сателлитами. Равенство должно удовлетворять формуле:

Zкорона= Zсолнце+2×Zсателлит.

Чтобы между планетами оставался зазор, сумма радиусов соседних шестерней не должна превышать осевое расстояние между ними. Условие соседства с солнечным колесом проверяют по формуле:

sin (π/c)> (Zсателлит+2)/(Zсолнце+Zсателлит),

где с — количество сателлитов.

Планетные колёса размещаются равномерно, если соотношение зубьев короны и солнца к количеству сателлитов окажется целым:

Zсолнце/с = Z;

Zкорона/с = Z,

где Z — целое число.

Расчет на прочность планетарных передач

Прочностной расчёт планетарных передач проводят как для цилиндрических зубчатых передач. Вычисляют каждое зацепление:

  • внешнее — между солнцем и планетными колёсами;
  • внутреннее — между планетами и короной.

Если колёса изготовлены из одного материала, а силы в зацеплении равны, рассчитывают наименее прочное соединение — внешнее.

Алгоритм расчёта следующий:

  1. Выбирают схему редуктора.
  2. Определяют исходные данные: передаточное число i, крутящий момент Твых и частоту вращения выходного вала Uвых.
  3. Подбирают число зубьев с проверкой условий сборки и соседства планетных шестерней.
  4. Рассчитывают угловые скорости колёс.
  5. Вычисляют КПД и моменты выходных валов.
  6. Рассчитывают прочность зацепления.

В расчёте момента учитывают количество планетных колёс и неравномерное нагружение их зубьев. Вводят поправочный коэффициент η =1,5…2, если меры выравнивания отсутствуют:

  • повышенная точность изготовления;
  • радиальная подвижность солнца, короны или водила;
  • применение упругих элементов.

Расчёт зубчатых передач выполняют по двум критериям:

  • контактная прочность, т.е. выносливость рабочих поверхностей зубьев под нагрузкой;
  • напряжение на изгиб, усталостный излом.

Расчёт контактной прочности сводится к проверке условия, что напряжение σн не превышает допустимого значения. Вычисления проводят по формуле Герца для цилиндрических поверхностей, добавляя уточняющие коэффициенты. В результате получают значение межосевого расстояния — главную геометрическую характеристику зубчатой передачи:

d=K×η×∛ (T×Kн(i±1))/(Ψ×i×[σн]^2),

где K — вспомогательный коэффициент для прямозубых колёс, МПа;

η — коэффициент неравномерности;

Т — вращающий момент, Н×мм;

Kн — коэффициент нагрузки;

Ψ — коэффициент ширины колеса равный 0,75;

i — передаточное число;

[σн] — допускаемое контактное напряжение, МПа. 3)/(Ψ×d) ≤ [σн]

При расчёте на изгиб принимают условие, что вся нагрузка передаётся одной паре зубьев и приложена к его вершине. Расчётное напряжение не должно превышать допускаемое:

σf= (M/W) – (F/(b×s) ≤ [σf],

где М — изгибающий момент;

W — осевой момент сопротивления;

F — сила сжатия;

b, s — размеры зуба в сечении;

[σf] — допускаемое напряжение изгиба. Зависит от предела выносливости, шероховатости, погрешности изготовления зубьев.

Советы по подбору планетарного редуктора

Перед выбором планетарного редуктора проводят точный расчёт нагружения и режимов работы механизма. Определяют тип передачи, осевые нагрузки, температурный диапазон и типоразмеры редуктора. Для тяжёлой спецтехники, где нужен большой крутящий момент при малых скоростях, выбирают редуктор с высоким передаточным отношением.

Чтобы сбавить угловую скорость, не снижая крутящего момента, применяют привод с электродвигателем и редуктором. При выборе мотор редуктора учитывают:

  • эксплуатационную нагрузку;
  • момент вала на выходе;
  • частоту вращения входного и выходного валов;
  • мощность электродвигателя;
  • монтажное исполнение.

Область применения планетарных передач

Планетарная схема используется в:

  • редукторах;
  • автоматических и механических коробках передач;
  • в приводах летательных аппаратов;
  • дифференциалах машин, приборов;
  • ведущих мостах тяжёлой техники;
  • кинематических схемах металлорежущих станков.

Планетарную коробку передач применяют в агрегатах с переменным передаточным отношением, затормаживая водило. В гусеничной технике для сложения потоков мощности элементы в планетарном механизме не блокируют.

Заключение

Планетарные передачи в АКПП зарекомендовали себя десятилетиями эксплуатации со времён Ford T: компактными размерами, малым весом, высокими скоростями, надёжностью и выносливостью. Планетарная схема способна передавать вращение и управлять потоками мощности, поэтому нашла применение в авиации, машиностроении, промышленности.

Чтобы не ошибиться с выбором конструкции, проводят точный расчёт геометрии и прочности зубчатой передачи, сверяя с допустимыми значениями. Ошибки вычислений приводят к чрезмерной нагрузке зубчатых передач, поломке и истиранию зубьев.

Компоненты

, принцип работы, преимущества, недостатки и области применения [PDF]

Актуальные темы

Планетарная коробка передач также известна как планетарная коробка передач, планетарная передача или планетарная передача. Он используется в качестве системы трансмиссии для получения различных передаточных чисел как в прямом, так и в обратном направлении.

Знакомство с системами передачи:

Как вы знаете, есть два типа систем передачи. Одна из них — это система ручной трансмиссии, а другая — автоматическая система трансмиссии. Каждая из этих систем трансмиссии подразделяется на следующие категории.

Система механической трансмиссии:

Системы трансмиссии, входящие в Систему механической трансмиссии:

  1. Коробка передач со скользящим зацеплением
  2. Коробка передач с постоянным зацеплением
  3. Синхронизированная коробка передач

Системы автоматической трансмиссии2, входящие в систему

: Система трансмиссии

  • Планетарная коробка передач
  • Гидротрансформатор
  • Повышающая передача в автомобиле

Итак, в этой статье мы можем подробно обсудить планетарную коробку передач, также называемую планетарной коробкой передач w. r.t. различные случаи и во время работы, различные наблюдения, и все это будет обсуждаться здесь.

Давайте углубимся в статью.

Планетарная коробка передач в деталях

Планетарная коробка передач играет жизненно важную роль в системе автоматической трансмиссии. Нет необходимости давить на педаль сцепления, достаточно нажать на педаль акселератора. С помощью этой планетарной коробки передач мы можем достичь различных передаточных чисел относительно скорости. присутствующие в нем компоненты.

Мы можем видеть различные Случаи и Наблюдения, замеченные во время работы Эпициклического Редуктора.

Компоненты планетарной коробки передач:

Планетарная коробка передач состоит из четырех компонентов.

  1. Солнечная шестерня
  2. Планетарная шестерня
  3. Кольцевая шестерня
  4. Водило планетарной передачи.
Компоненты эпициклического редуктора
Солнечная шестерня — желтый цвет
Планетарная шестерня — синий цвет
Кольцевая шестерня — красный цвет
планетарная опора — зеленый цвет

солнечная шестерня:

Вал, прикрепленный к солнечной шестерне, служит входом для передачи мощности от двигателя. Он расположен в центре коробки передач и находится в зацеплении с планетарными шестернями. Также прилагается более одной солнечной шестерни для достижения разных результатов.

Планетарные шестерни:

Планетарные шестерни могут вращаться вокруг своей оси, а также под осью солнечной шестерни и кольцевой шестерни.

Планетарные шестерни находятся в постоянном зацеплении с солнечной шестерней и кольцевой шестерней для передачи крутящего момента.

Зубчатый венец:

Это самое внешнее зубчатое колесо, имеющее форму кольца, внутренняя сторона которого имеет угловые зубья, так что они входят в зацепление с внешними зубьями планетарных шестерен.

Когда зубчатый венец находится в движении, он достигает более высоких скоростей, чем другие, которые подробно анализируются в этой статье.

Водило планетарной передачи:

Водило планетарной передачи используется для поддержки планетарных шестерен, которые находятся в зацеплении с солнечной шестерней и кольцевой шестерней.

Это водило, которое крепится к оси планетарных шестерен и отвечает за конечную передачу.

Теперь давайте разберемся, как эти детали отвечают за достижение более высоких скоростей в Коробке передач.

Принцип работы эпициклической зубчатой ​​передачи:

Наблюдается, что в условиях работы планетарной коробки передач скорость выходного вала будет иногда медленной, иногда быстрой, а иногда она может даже изменить свое направление.

А знаете ли вы, как происходит изменение скоростей?

Я рассмотрел 3 случая, чтобы подробно понять концепцию планетарного редуктора.

Случай 1: Зубчатый венец неподвижен, а солнечная шестерня вращается.

Случай 2: Солнечная шестерня неподвижна, а коронная шестерня вращается.

Случай 3: Каркас планетарной установки неподвижен, а солнечная шестерня вращается.

Но прежде чем анализировать все случаи, вам нужно иметь базовые знания о том, как Gear взаимодействует друг с другом?

Как Gear взаимодействует с другим Gear?

Когда две шестерни вращаются под сеткой, то они должны иметь одинаковую скорость на границе раздела, т. е. скорость шестерни A должна быть равна скорости шестерни B .

т. е. скорость шестерни A = скорость шестерни B.

Если скорости этих двух шестерен A и B не равны, то они будут проникать друг в друга, что приводит к износу зуба.

Убедитесь, что вышеуказанное условие должно выполняться, т. е. Vel of A = Vel of B.

Теперь давайте проанализируем планетарную коробку передач во всех трех случаях.

Случай 1: Зубчатый венец неподвижен, а солнечная шестерня вращается

Поскольку зубчатый венец неподвижен, нам нужно сосредоточиться только на других частях эпициклического редуктора, то есть на солнечной шестерне, планетарной шестерне и водиле планетарной передачи.

Как только коронная шестерня останавливается, солнечная шестерня начинает вращаться, получая мощность от вала сцепления. Здесь вал, прикрепленный к солнечной шестерне, является входным валом системы трансмиссии.

Планетарный редуктор

Планетарные шестерни, зацепленные с солнечной шестерней, и кольцевая шестерня вращаются вокруг них.

Рассмотрим две точки A и B, когда планетарная шестерня входит в зацепление с солнечной шестерней, как показано на рисунке.

Эпициклический редуктор — зубчатый венец неподвижен, а солнечная шестерня вращается

В точке A планетарная шестерня должна иметь определенную скорость, а в точке B скорость планетарной шестерни равна нулю, поскольку зубчатый венец неподвижен.

Единственный способ удовлетворить эти условия — планетарная передача должна » Вращение, а также поворот «.

вращение создаст скоростей в противоположном направлении в верхней и нижней точках, как показано на рисунке, тогда как вращение создаст однонаправленных скоростей .

вверху скорости вращения и поворота противоположны, поэтому скорость в точке B равна нулю, а внизу они складываются, потому что скорость вращения и скорость поворота могут двигаться только в одном направлении. 0003

Поскольку водило прикреплено к планетарной шестерне, оно будет вращаться вместе с планетарной шестерней. Таким образом, мы можем получить меньшую скорость.

Скорость планетарного редуктора рассчитывается по следующей формуле, т. е.

V = (радиус) солнечной шестерни * ω (угловая скорость)

Наблюдения для случая 1:
  • Кольцевая шестерня 1 фиксирована.
  • Солнечная шестерня вращается по часовой стрелке
  • Планетарная шестерня вращается против часовой стрелки.

Случай 2: солнечная шестерня неподвижна, а кольцевая шестерня вращается

Это случай, противоположный предыдущему (случай 1). Следовательно, в точке A скорость равна нулю, тогда как в точке B скорость равна до скорости зубчатого венца.

В этом случае планетарная передача меняет свое направление, чтобы удовлетворить условию скоростей.

Epicycle-Gearbox-Case2

Однако у этого корпуса есть еще одно отличие, т. е. Скорость точки B будет выше скорости точки A (по сравнению с предыдущим случаем).

Это связано с тем, что радиус Кольцевой шестерни больше, чем радиус Солнечной шестерни.

Это заставит планетарную шестерню вращаться и вращаться с более высокой скоростью, и это заставит планетоноситель вращаться с более высокой скоростью.

Таким образом, скорость на выходном валу очень высокая по сравнению с предыдущим случаем и рассчитывается по формуле.

V = (радиус) зубчатого венца * ω (угловая скорость)

Примечание:

Из формулы видно, что радиус шестерни играет жизненно важную роль.

т. е. в случае 1 солнечная шестерня находится в движении. Следовательно, необходимо учитывать радиус солнечной шестерни, тогда как в случае 2 кольцевая шестерня вращается. Поэтому необходимо учитывать радиус зубчатого венца.

Теперь, если вы видите, что радиус кольцевой шестерни больше, чем радиус солнечной шестерни.

Если подставить эти значения в данную формулу, то скорость Кольцевой Шестерни больше по сравнению со скоростью Солнечной Шестерни только из-за ее радиуса.

Наблюдения для случая 2:
  • Солнечная шестерня неподвижна
  • Планетарная шестерня вращается по часовой стрелке
  • Кольцевая шестерня вращается по часовой стрелке

    В этом случае планетарные шестерни не могут вращаться , но они могут вращаться и это вращение будет противоположно вращению солнечной шестерни.

    Вращающаяся планетарная шестерня заставит кольцевую шестерню вращаться в противоположном направлении. направление вращения кольцевой шестерни будет противоположно направлению вращения солнечной шестерни. Таким образом, в данном случае мы получим заднюю передачу.

    Наблюдения для случая 3:
    • Водило планетарной передачи зафиксировано
    • Солнечная шестерня вращается в направлении по часовой стрелке
    • Планетарная шестерня вращается в направлении против часовой стрелки
    • Кольцевая шестерня вращается в направлении против часовой стрелки

    Коробка передач с различными случаями и наблюдениями.

    Теперь давайте обсудим преимущества планетарной передачи.

    Преимущества эпициклического редуктора:

    Преимущества планетарного редуктора заключаются в следующем.

    • Эпициклические зубчатые передачи имеют более высокие передаточные числа
    • Они используются в различных автомобилях, благодаря чему снижается усилие водителя и повышается комфорт.
    • Эти зубчатые передачи также используются в велосипедах для управления мощностью во время педалирования.

    Недостатки планетарной передачи:

    Недостатки планетарной передачи заключаются в следующем.

    • Стоимость изготовления высока.
    • Сложность конструкции
    • Требуется постоянная смазка.
    • Высокие нагрузки на подшипники.

      • Применяются для привода якоря ветряных турбин
      • Применяются в различных автомобилях с автоматической коробкой передач.
      • Также используется в тракторах и велосипедах.

      Дополнительные ресурсы:

      Редуктор со скользящей сеткой
      Константная сетчатая коробка передач
      Синхромешская коробка передач

      Внешние ссылки:

      Проектирование и анализ эпициклической передачи

      СМИ:

      Изображение 1: By и Gathledel). полностью создал эту работу самостоятельно., CC BY-SA 3.0, https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=33814843

      Изображение 2: Автор Laserlicht — собственная работа, CC0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=401

      Изображение 3,4: Все права защищены. Администратор освобождает все права, но мы приветствуем фото, если это изображение используется где-либо на любой платформе. Благодарю вас!

      Видео : Изучение техники

      Присоединяйтесь к Telegram

      Как работает планетарная передача?

      Планетарная передача представляет собой планетарную передачу, в которой несколько шестерен (планетарные шестерни) входят в зацепление с центральной шестерней (солнечной шестерней).

      • 1 Стационарный редуктор
      • 2 От стационарного редуктора к планетарному редуктору
        • 2.1 Внутренняя зубчатая передача в качестве выходной передачи
        • 2,2 Вставка дополнительных шестерни на холостом ходу
        • 2. 3 Монтаж на холостое время на переносе
      • 3 Ratios
        • 3.1. Стоимость фиксированного кольца
        • 3,2 3,2. Стояние
        • 3,1 Стоящее кольцо
        • 3.2. СПАСИБО
        • 3,1. СПАСИТЕЛЬНОСТЬ СВОЕМ ЗАНЕСКИ
        • 3.2. СПАСИБО.
        • 3.4 Прямой привод
        • 3.5 Резюме

      Стационарный редуктор

      Так называемые стационарные редукторы характеризуются тем, что зубчатые колеса имеют неподвижные оси вращения. На рисунке ниже показана двухступенчатая стационарная коробка передач с тремя передачами. 9Входная шестерня 0103 приводит в движение выходную шестерню посредством промежуточной шестерни (промежуточная шестерня).

      Рисунок: Стационарная коробка передач с внешней выходной шестерней

      Передаточное число i 1 или i 2 соответствующих ступеней редуктора определяется соотношением соответствующего числа зубьев на промежуточной шестерне z промежуточной шестерни и входной шестерни z в или ведомая шестерня z из .

      \begin{align}
      &\text{1. Стадия:} ~~~i_1 = \frac{z_{idler}}{z_{in}}  \\[5px]
      &\текст{2. Ступень:} ~~~i_2 = \frac{z_{out}}{z_{idler}} \\[5px]
      \end{align}

      Общее передаточное число i total двухступенчатой ​​неподвижной передачи единица (поэтому также называемая стационарным передаточным отношением или фиксированным передаточным числом поезда) получается путем умножения передаточных чисел i 1 и i 2 :

      \begin{align}
      &i_{total} = i_1 \cdot i_2 =\frac{z_{idler}}{z_{in}} \cdot \frac{z_{out}}{z_{idler}}  \\[5px]
      \label{i}
      &\boxed{i_{total} = \frac{z_{out}}{z_{in}}} ~~~\text{коэффициент стационарной передачи} \\[5px]
      \end{ align}

      Очевидно, что для общего передаточного числа имеет значение только количество зубьев выходной шестерни и количество зубьев входной шестерни! Количество зубьев промежуточной шестерни значения не имеет.

      От неподвижной передачи к планетарной передаче

      Анимация: От неподвижной передачи к планетарной передаче

      Внутреннее зубчатое колесо в качестве выходного колеса

      Вместо выходного зубчатого колеса с внешним зацеплением в принципе можно использовать зубчатый венец с внутренним зацеплением. Пока количество зубьев не изменяется, это не влияет на общее передаточное число согласно уравнению (\ref{i}). В результате изменится только направление вращения выходной шестерни.

      Рисунок: Стационарный редуктор с внутренним выходным зубчатым колесом

      В общем случае оси вращения входного и выходного валов не идеально соосны на общей оси, а имеют смещение. Однако, разумно выбрав диаметр и, следовательно, количество зубьев промежуточной шестерни, можно добиться того, чтобы входной вал и выходной вал находились на общей оси.

      Обратите внимание, что количество зубьев промежуточной шестерни в соответствии с уравнением (\ref{i}) в любом случае не влияет на общее передаточное число и поэтому в принципе может быть выбрано произвольно!

      Если входной и выходной валы должны быть соосными («соосными» = «соосными на одной оси»), диаметр делительной окружности промежуточной шестерни должен точно соответствовать разности радиусов делительной окружности выходного и входного механизм. Поскольку количество зубьев прямо пропорционально диаметру делительной окружности, вместо диаметра делительной окружности можно использовать соответствующее количество зубьев. В результате число зубьев промежуточной шестерни должно быть равно половине разницы между числом зубьев выходной и ведущей шестерен.

      \begin{align}
      &d_{idler} = r_{out}-r_{in}=\frac{d_{out}}{2}-\frac{d_{in}}{2}=\frac{ d_{out}-d_{in}}{2} \\[5px]
      &\boxed{z_{idler} =\frac{z_{out}-z_{in}}{2}} \\[5px]
      \end{align}

      Рисунок: Соосность входной и выходной шестерни

      Установка дополнительных промежуточных шестерен

      Недостатком данного редуктора является то, что входной вал (как и выходной вал) подвергается изгибающей нагрузке от односторонняя фланговая сила. На рисунке ниже F обозначает силу реакции промежуточной шестерни, действующую на боковую поверхность зуба входной шестерни.

      Рисунок: Силы, действующие на входное зубчатое колесо

      Однако можно избежать изгибающих напряжений, если несколько промежуточных зубчатых колес расположены симметрично, так что боковые силы компенсируют друг друга в своем изгибающем действии. В случае, полученном с тремя промежуточными шестернями, входной и выходной валы больше не подвергаются изгибающей нагрузке, а только скручивающей.

      Рисунок: Стационарный редуктор с тремя промежуточными шестернями

      Установка промежуточных шестерен на водило

      В принципе, данная коробка передач уже представляет собой предварительную ступень планетарной передачи. Последний шаг состоит только в установке промежуточных шестерен на так называемом носитель . Само водило соединено с валом и проходит коаксиально через выходной вал, выполненный в виде полого вала.

      Рисунок: Планетарная передача

      С водилом планетарная передача в принципе завершена. В этом режиме работы он имеет стационарное передаточное число  ( фиксированное передаточное число несущего поезда) в соответствии с уравнением (\ref{i}). С точки зрения функции в этом рабочем состоянии планетарная передача еще не отличается от описанной выше стационарной коробки передач.

      Однако это меняется, если планетарная передача используется по-другому. Это связано с тем, что выход планетарного редуктора не всегда должен происходить на вышеупомянутом «выходном валу». Также можно использовать водило в качестве выходного вала, при этом полый вал шестерни с внутренним зацеплением надежно фиксируется. В этом случае промежуточные шестерни теперь «вращаются» вокруг расположенной в центре ведущей шестерни, как планеты вокруг солнца; отсюда и термин планетарная передача . Передаточное отношение планетарного редуктора в этом режиме работы теперь отличается от передаточного отношения стационарного редуктора!

      Анимация: Принцип действия планетарной передачи

      Зубчатые колеса, ранее называемые «промежуточными шестернями», обычно обозначаются как планетарные шестерни   , а расположенная в центре внешняя шестерня упоминается как солнечная шестерня . Зубчатое колесо с внутренним зацеплением обычно называется зубчатым венцом или кольцом .

      В отличие от стационарных передач, планетарные передачи (также называемые планетарными передачами) характеризуются подвижной осью вращения!

      В этот момент также становится очевидной необходимость симметричного расположения планетарных шестерен, так как в противном случае при высоких скоростях вращения возникнут огромные силы дисбаланса.

      С планетарной передачей можно не только надежно заблокировать зубчатый венец и обеспечить выход через водило. Возможны многие другие варианты, каждый с другим передаточным числом (см. следующий раздел «Передаточные числа»). Это делает планетарную передачу особенно подходящей для таких трансмиссий, как ступицы велосипедов или автоматические трансмиссии автомобилей.

      Преимущество планетарных передач по сравнению с обычными стационарными трансмиссиями заключается в их компактной конструкции и преимуществе соосности всех валов. Для очень больших передаточных чисел также возможно последовательное соединение нескольких планетарных передач.

      Передаточные числа

      С помощью планетарной передачи можно получить различные передаточные числа в зависимости от того, на каком валу происходит входной или выходной сигнал, и от жесткой блокировки зубчатого колеса. Различные передаточные числа будут объяснены на примере планетарной передачи, показанной ниже. Солнечная шестерня имеет z s = 12 зубьев, планетарные шестерни z p = 18 зубьев и зубчатый венец z r = 48 зубьев.

      Анимация: Режимы работы планетарных передач

      Вывод передаточных чисел, показанных ниже, будет подробно обсуждаться в отдельной статье из-за их сложности.

      Фиксированное зубчатое колесо

      Наибольшее передаточное число i=5 достигается в этом случае, когда редуктор приводится в движение солнечной шестерней, а зубчатый венец зафиксирован. Затем вывод осуществляется перевозчиком. Очевидно, что наименьшее передаточное отношение i=0,2 (=1/5) получается, когда вход и выход меняются местами, а зубчатый венец остается фиксированным. Направление вращения входного и выходного валов сохраняется в обоих случаях.

      Анимация: Планетарная передача с фиксированным зубчатым венцом

      Неподвижное водило

      Второе по величине передаточное число i=4 достигается в данном случае, если планетарный редуктор все еще приводится в движение солнечной шестерней, но на этот раз водило зафиксировано, а выход осуществляется зубчатым венцом. Следовательно, второе наименьшее передаточное число i=0,25 (=1/4) получается путем изменения входа и выхода. Однако в обоих случаях направление вращения входного и выходного валов разное! В таком случае передаточное отношение имеет отрицательный знак (см. таблицу ниже). Таким образом может быть сгенерирована задняя передача.

      Анимация: Планетарная передача с фиксированным водилом

      Фиксированная солнечная шестерня

      Дополнительное передаточное отношение достигается, когда планетарная передача приводится в движение зубчатым венцом, а солнечная шестерня зафиксирована. В этом случае водило служит выходом редуктора. Передаточное отношение теперь становится i=1,25, а направление вращения сохраняется. Если выход и вход редуктора поменяны местами, передаточное число i=0,8 (=1/1,25).

      Анимация: планетарная передача с фиксированной солнечной шестерней

      Прямой привод

      С планетарной передачей также возможен так называемый прямой привод . Затем все компоненты планетарной передачи прочно соединяются друг с другом. Передаточное отношение в этом случае i=1. Такой прямой привод используется, например, в трехступенчатых ступицах в качестве «2-й передачи».

      Анимация: планетарная передача с прямым приводом

      Резюме

      Различные передаточные числа приведены в таблице ниже. В круглых скобках даны передаточные числа для реверсивного входа и выхода (обратное передаточное отношение). Отрицательные знаки указывают на изменение направления вращения.

      Variants 1 2 3 4
      fixed  ring gear carrier  sun gear direct drive
      вход солнечная шестерня солнечная шестерня зубчатый венец
      водил8 выход
      зубчатый венец водило
      передаточное отношение \begin{align}
      \notag
      i = 1+\frac{z_r}{z_s} \\[5px]
      0 8      		 \begin{align}
      \notag
      i = -\frac{z_r}{z_s} \\[5px]
      \end{align}      		 \begin{align}\
      \notag
      i = 1+\frac {z_s}{z_r} \\[5px]
      \end{align}      		 \begin{align}
      \notag
      i = 1 \\[5px]
      \end{align}
      диапазон передаточное отношение (обратное) 2 < i < ∞
      (0 < i < 0,5)       		-∞ < i < -1
      (-1 < i < 0) 8
      (0. 5 < i < 1)
      i = 1.00
      (i = 1.00)
      transmission ratio of the example used
      (reciprocal)       		5.00
      (0.20 )       		-4,00
      (-0,25)       		1,25
      (0,80)       		1,00
      (1,00)

      ) фиксируется в зависимости от желаемой передачи. Однако по функциональным причинам не все передаточные числа, указанные в таблице выше, могут быть достигнуты с помощью одной планетарной передачи ( планетарная передача ). Однако передаточные числа трансмиссии можно значительно увеличить, если объединить несколько отдельных планетарных рядов. На практике в одном редукторе обычно бывает до трех планетарных рядов.

      Планетарная передача | КХК

      • org/ListItem»> ТОП
        • >
      • Знание передач
        • >
      • Технический справочник по шестерням
        • >
      • Планетарный зубчатый механизм

      Трансмиссия и планетарная передача

      Многие «шестерни» используются для автомобилей, но они также используются для многих других машин. Наиболее типичным из них является «трансмиссия», которая передает мощность двигателя на шины. В целом трансмиссия автомобиля играет две роли: первая заключается в замедлении высокой скорости вращения, создаваемой двигателем, для передачи на шины; другой — изменить передаточное число в соответствии с ускорением/торможением или скоростью движения автомобиля.

      Частота вращения двигателя автомобиля в общем режиме движения составляет 1000-4000 оборотов в минуту (17-67 в секунду). Так как невозможно вращать шины с одинаковой скоростью вращения для запуска, необходимо снизить скорость вращения, используя соотношение числа зубьев шестерни. Такая роль называется замедлением; отношение скорости вращения двигателя к скорости вращения колес называется передаточным числом.

      Тогда зачем менять передаточное отношение в зависимости от ускорения/торможения или скорости движения? Это связано с тем, что веществам требуется большая сила, чтобы начать движение, однако им не требуется такая большая сила, чтобы продолжать движение после того, как они начали движение. В качестве примера можно привести автомобиль. Однако двигатель по своей природе не может так тонко изменять свою мощность. Следовательно, его мощность регулируется путем изменения передаточного отношения с помощью трансмиссии.

      Передача движущей силы через шестерни очень напоминает принцип рычага (рычага). Отношение числа зубьев шестерен, входящих в зацепление друг с другом, можно принять за отношение длин плеч рычагов. То есть, если передаточное отношение велико, а скорость вращения на выходе низка по сравнению со скоростью на входе, выходная мощность при передаче (крутящий момент) будет большой; с другой стороны, если скорость вращения на выходе не такая низкая по сравнению со скоростью на входе, выходная мощность при передаче (крутящий момент) будет небольшой. Таким образом, изменение передаточного отношения с помощью трансмиссии очень похоже на принцип перемещения вещей.

      Тогда как трансмиссия меняет передаточное число? Ответ кроется в механизме, называемом планетарным зубчатым механизмом.

      Планетарная передача представляет собой зубчатую передачу, состоящую из 4 компонентов, а именно солнечной шестерни A, нескольких планетарных шестерен B, внутренней шестерни C и водила D, которое соединяет планетарные шестерни, как показано на графике ниже. Он имеет очень сложную структуру, что затрудняет его проектирование или производство; он может реализовать высокое передаточное отношение с помощью шестерен, однако этот механизм подходит для механизма редуктора, который требует как небольшого размера, так и высокой производительности, например, трансмиссии для автомобилей.


      График 17.1: Структура планетарного механизма

      Планетарные зубчатые механизмы имеют свойство изменять передаточное отношение, выбирая, какой из компонентов должен быть зафиксирован.
      Например, предположим, что внутренняя шестерня C зафиксирована, входная ось соединена с солнечной шестерней A, а водило выходной оси D. Когда солнечная шестерня A совершает один оборот, планетарная шестерня B будет вращаться раз. Если внутренняя шестерня C не зафиксирована, а вместо нее закреплено водило D, то когда планетарная шестерня B вращается один раз, внутренняя шестерня C будет вращаться несколько раз. Это означает, что когда солнечная шестерня A совершает один оборот, внутренняя шестерня C будет совершать один оборот. Но так как в действительности внутреннее зубчатое колесо С неподвижно, а водило D будет двигаться, то весь планетарный зубчатый механизм следует рассматривать только как число оборотов. Затем солнечная шестерня A будет вращаться раз и 9 раз.0062 несущей D раз, что приводит к уменьшению коэффициента .
      Далее, предположим, что водило D зафиксировано, входная ось соединена с солнечной шестерней A, а выходная ось планетарной шестерни C. В этом случае планетарная шестерня B будет вращаться только для передачи движущей силы в качестве неосновной шестерни. Кроме того, поскольку внутренняя шестерня C будет вращаться в направлении, обратном солнечной шестерне A, передаточное число будет равно.
      Таким образом, фиксируя и вращая компоненты зубчатого механизма, трансмиссия изменяет передаточное отношение, не требуя большого механизма.

      Приложение – Планетарный редуктор

      Эта статья воспроизводится с разрешения.
      Масао Кубота, Хагурума Нюмон, Токио: Ohmsha, Ltd., 1963.

      Планетарная передача представляет собой зубчатую передачу, состоящую из шестерни (солнечной шестерни), которая закреплена или вращается вокруг фиксированного центра, и шестерни (планетарной шестерни), вращающейся вокруг центра, который вращается вокруг солнечной шестерни. На рис. 12.9 показана простейшая планетарная передача. Когда шестерня A (количество зубьев α) зафиксирована (фиксированная солнечная шестерня), а рычаг C вращается в направлении ωc, а шестерня B (планетарная шестерня, число зубьев b) вращается при вращении.


      Рис 12.9 Очень простая планетарная передача

      Приняв угловую скорость пространства, в котором он вращается, за ωb, получим связь между ωb и ωc. Во-первых, скорость v2 в центре O2 планетарной шестерни B равна ωc на O1O2. С другой стороны, точка P зафиксирована, потому что шестерня A не вращается. Поскольку шестерня B вращается вокруг точки B с угловой скоростью со скоростью ωb, v2 = ωb по PO2. Следовательно,

      ωb /ωc = O1O2 / PO2 = a + b / b
      (12.3)

      В качестве альтернативы вы можете рассмотреть следующее: рассмотрите вращение, когда шестерня A и B находятся в зацеплении, а рычаг C фиксируется как обычное зацепление, затем придайте A обратное вращение, в то время как A, B и C взаимно зафиксированы. Затем вращение A становится равным 0 (фиксированное), а вращение B и C показано в таблице 12. 1.
      Таблица 12.1

      А Б С
      Против С 1 – а/б 0
      С С -1 -1 -1 (+
      0 – (1+а/б) -1

      Когда C вращается на -1 оборот, B вращается – (a+b) / b и соответствует результату формулы 12.3.


      Рис. 12.10 Реверсивная планетарная передача с внешним зацеплением

      Рис. 12.10 показывает типовую реверсивную планетарную передачу, которая поворачивается назад и передает вращение от неподвижной солнечной шестерни к концентрически вращающейся солнечной шестерне через планетарную шестерню. Вы можете получить большое передаточное отношение, используя небольшую машину. Этот механизм используется для понижающей/ускоряющей передачи. На рисунке выше зацепление представляет собой солнечную шестерню A -> планетарная шестерня B -> планетарная шестерня C (сцепленная с шестерней B) -> солнечная шестерня D (концентричная по отношению к шестерне B, но не соединенная с ней) и шестерня А неподвижен, а рука Е вращается.

      Чтобы получить передаточное отношение, сначала зафиксируйте рычаг Е и получите оборот каждой шестерни за один оборот шестерни А, затем рассчитайте количество оборотов каждой шестерни, задав шестерне А -1 оборот, как в таблице 12.2.

      Таблица 12.2

      А Б С Д Е
      Против Е + 1 – а/б – а/б ак / бд 0
      С Е -1 –1 -1 –1 -1 (+
      0 – (1+а/б) – (1+а/б) – (1-акр/сп) -1

      Следовательно, если угловая скорость рычага равна ωe, угловая скорость ωd солнечной шестерни D выражается следующей формулой:

      ωd = – (ac / bd – 1) ωe
      (12,4)

      В этом случае D вращается обратно к E, когда ac>bd, D и E вращаются синхронно, когда ac

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *