Планетарная передача принцип работы: устройство, принцип работы и особенности

Устройство и принцип действия АКПП

Устройство и принцип действия АКПП

• Автоматическая коробка передач имеет ряд неоспоримых достоинств. Она существенно упрощает управление автомобилем. Переключения производятся плавно, без рывков, что улучшает ездовой комфорт и увеличивает срок службы трансмиссии. Современные АКПП имеют возможность ручного переключения передач и режимов работы, могут подстраиваться под стиль вождения конкретного водителя.
Но даже самые совершенные гидромеханические коробки не лишены недостатков. К ним относятся: сложность конструкции, высокая цена и стоимость обслуживания, более низкий КПД, худшая динамика и повышенный расход топлива по сравнению с механической КПП, медлительность переключений.

— Устройство и принцип работы:

• Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных узлов: гидротрансформатора, планетарного ряда, системы управления и контроля. Коробка переднеприводных автомобилей дополнительно содержит внутри корпуса главную передачу и дифференциал.

Чтобы понять, как работает АКПП, необходимо представлять себе, что такое гидромуфта и планетарная передача. Гидромуфта — устройство, состоящее из двух лопастных колес, установленных в одном корпусе, который заполнен специальным маслом. Одно из колес, называемое насосным, соединяется с коленвалом двигателя, а второе, турбинное, — с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент примерно в соотношении 1:1. Для автомобиля такой вариант не подходит, так как нам нужно, чтобы крутящий момент изменялся в широких пределах. Поэтому между насосным и турбинным колесами стали устанавливать еще одно колесо — реакторное, которое в зависимости от режима движения автомобиля может быть либо неподвижно, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом момент на турбинном колесе увеличивается, т.е. мы его трансформируем.
Поэтому устройство с тремя колесами это уже не гидромуфта, а гидротрансформатор.
Но и гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в нужных нам пределах. Да и обеспечить движение задним ходом ему не под силу. Поэтому к нему присоединяют набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом — как бы несколько одноступенчатых КПП в одном корпусе. Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название- планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.
Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

— Режимы работы гидротрансформатора:

• Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное — неподвижны. Реакторное колесо закреплено на валу при помощи обгонной муфты, и поэтому может вращаться только в одну сторону. Включаем передачу, нажимаем педаль газа — обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает турбинное. Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток масла, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом с помощью реактора увеличивается крутящий момент, что и требуется при разгоне автомобиля. Когда автомобиль разогнался, и движется с постоянной скоростью, насосное и турбинное колеса вращаются примерно с одинаковыми оборотами.

При этом поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Увеличения крутящего момента не происходит, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты. Если же сопротивление движению автомобиля возросло (например, автомобиль едет в гору), скорость вращения ведущих колес, а, соответственно, и турбинного колеса падает. В этом случае потоки масла опять останавливают реактор — крутящий момент возрастает. Таким образом осуществляется автоматическое регулирование крутящего момента в зависимости от режима движения.
Отсутствие жесткой связи в гидротрансформаторе имеет свои достоинства и недостатки. Плюсы: крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы — низкий КПД, так как часть энергии теряется при «перелопачивании масла» и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.
Для устранения этого недостатка в гидротрансформаторе применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колес гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного «сухого» сцепления. При этом обеспечивается жесткая непосредственная связь двигателя с ведущими колесами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы АКПП. При повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.
При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, поэтому в конструкции АКПП предусматривается система охлаждения с радиатором, который или встраивается в радиатор двигателя, или устанавливается отдельно.

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя.

Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.
В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.
Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.
Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода.
Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.
Планетарный механизм Симпсона, состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции — вот ее неоспоримые достоинства.
Планетарный ряд Равинье иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равинье является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора. Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона. Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток — низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.
Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.
Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.
Конструкторы постоянно совершенствуют АКПП, увеличивая количество передач, что улучшает плавность работы и экономичность автомобиля. Современные «автоматы» могут иметь до восьми передач.

— Как работает система управления:

• Системы управления АКПП бывают двух типов: гидравлические и электронные. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, современные АКПП управляются электроникой.

Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления является масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленвала двигателя. Масляный насос создает и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель. В случае отклонения давления от номинального функционирование АКПП нарушается ввиду того, что исполнительные механизмы включения передач управляются давлением.
Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления существуют два датчика: скоростной регулятор и клапан — дроссель или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном валу АКПП. Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан — дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (в бензиновых двигателях), либо с рычагом ТНВД (в дизелях). В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан — дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны формируют давления, пропорциональные скорости движения автомобиля и загруженности двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора. В «принятии решения» о переключении передачи участвует и клапан выбора диапазона, который соединен с рычагом селектора АКПП и, в зависимости от его положения, запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, создаваемое клапаном — дросселем и скоростным регулятором, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причем, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при спокойном разгоне.
Как это происходит? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапана — дросселя с другой. Если машина ускоряется медленно, давление от гидравлического клапана скорости нарастает, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, клапан — дроссель не создает большое давление на клапан переключения. Если же машина ускоряется быстро, клапан — дроссель создает большее давление на клапан переключения, препятствуя его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превысить давление от клапана — дросселя, но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем при медленном разгоне.
Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления: чем быстрее движется автомобиль, тем более высшая передача включится. Блок клапанов представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами. Клапаны переключения подают гидравлическое давление на исполнительные механизмы: муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Тормоз — это механизм, который осуществляет блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКПП. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.
Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы два основных параметра: скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель. Но для определения этих параметров используются не механические, а электронные датчики. Основными из них являются датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора. Кроме того, блок управления АКПП получает дополнительную информацию от блока управления двигателем и других электронных систем автомобиля (например, от АБС). Это позволяет более точно, чем в обычной АКПП, определять моменты переключений и блокировки гидротрансформатора. Программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко вычислить силу сопротивления движению автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения, например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном автомобиле.
АКПП с электронным управлением так же, как и простые гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.
Применение электроники существенно расширило возможности АКПП. Они получили различные режимы работы: экономичный, спортивный, зимний. Резкий рост популярности «автоматов» был вызван появлением режима Autostick, который позволяет водителю самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу коробки передач свое название: Audi — Tiptronic, BMW — Steptronic. Благодаря электронике в современных АКПП стала доступна и возможность их «самообучения», т.е. изменение алгоритма переключений в зависимости от стиля вождения. Электроника предоставила широкие возможности для самодиагностики АКПП. И речь идет не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, вносит необходимые коррективы в работу АКПП.

 

Источник новости https://www.drive2.ru/b/1996595/

Механизм планетарной передачи и чертеж

Кроме обычных зубчатых передач, рассмотренных выше, на тракторах часто применяется планетарная передача, которая получила такое название потому, что ее детали перемещаются относительно друг друга аналогично движению планет вокруг солнца.

Устройство

Простейшая планетарная передача состоит из следующих главных частей:

1. Центральную — солнечную шестерню
2. Наружную — коронную шестерню
3. Сателлиты — спутники, вращающиеся вокруг центральной солнечной шестерни
4. Водило.

Коронная шестерня содержит внутренний зубчатый венец — корону и соединяется с валом, опирающимся на подшипники. Солнечная шестерня с наружными зубьями закреплена на целом или полом валу, также опирающемся на подшипники. На чертеже представлена такая передача.

1 — ведущий вал; 2 — коронная шестерня; 3 — сателлит; 4 — водило; 5 — солнечная шестерня; 6 — тормоз солнечной шестерни; 7 — ведомый вал; 8 — муфта сцепления.

Сателлиты входят одновременно в зацепление с коронной и солнечной шестернями и свободно вращаются в подшипниках на осях, закрепленных во фланце, который называется водилом. Водило планетарной передачи соединяется с ведомым валом. Такая планетарная передача работает разными способами.

Рабочий процесс

Если вращать коронную шестерню, соединенную с ведущим валом, при свободно вращающейся на подшипниках солнечной шестерне, то водило, соединенное с ведомым валом, не будет вращаться. В этом случае сателлиты будут передавать вращение солнечной шестерне в обратном направлении с передаточным числом, которое зависит от соотношения диаметров сцепленных шестерен.

В случае если солнечную шестерню затормозить, то при вращении коронной шестерни, сателлиты, обкатываясь по неподвижной солнечной шестерне, будут вести за собой водило, вращая ведомый вал с необходимым передаточным числом.

Если же жестко соединить между собой солнечную шестерню и водило, например, при помощи муфты сцепления, планетарный механизм будет замкнут — заблокирован и начнет вращаться, как одно целое. При этом число оборотов ведущего и ведомого валов будет одинаковым, передаточное число равно 1,0.

Включать и выключать такую передачу можно без прекращения вращения коронной шестерни и ведущего вала.

Возможны и другие случаи использования планетарной передачи, когда ведущая часть — солнечная шестерня, а ведомая — коронная.

Рассмотренная простейшая планетарная передача, у которой сателлиты одновременно входят в зацепление с солнечной и коронной шестернями, носит название передачи с внешним и внутренним зацеплением.

Механизм передачи с внешним зацеплением

Такая передача снабжается двойными сателлитами, которые входят в зацепление только с двумя солнечными шестернями, одна соединяется с ведущим валом, а вторая — с ведомым.

Главные достоинства:

• универсальность использования
• малые размеры и вес при получении больших передаточных чисел
• возможность изменения передаточных чисел без остановки ведущего и ведомого валов, на ходу трактора
• большой срок службы, так как все шестерни в постоянном зацеплении друг с другом и работают в масле.

Для остановки планетарной передачи используют ленточные тормоза, а для соединения частей друг с другом, блокирования — дисковые муфты сцепления.

Планетарные механизмы из-за преимуществ начинают шире применять на тракторах для изменения передаточных чисел силовой передачи на ходу при помощи увеличителя крутящего момента, для поворота гусеничного трактора и в механизме независимого привода вала отбора мощности.

Принцип работы планетарной передачи втулки велосипеда

Самые простые трёхскоростные втулки используют простую планетарную эпициклическую зубчатую передачу. Солнечная шестерня (желтая на рисунке) прикреплена непосредственно к оси и зафиксирована относительно велосипедной рамы. Три или четыре идентичных «планетарных» шестерёнок сцепляются с «солнечной» шестерёнкой и вращаются вокруг неё. «Планетарные» шестерёнки окружены и сцепляются с зубьями на внутренней поверхности «зубчатого колеса» (вывернутой наизнанку шестерни).

Планетарные шестерни, прикреплённые к детали, называемой «планетарной обоймой», вращаются. При этом зубчатое колесо вращается 4 раза на каждые 3 оборота планетарной обоймы. У разных моделей планетарных втулок это соотношение разное.

Принцип работы планетарной передачи во втулке велосипеда:

• На низкой передаче задняя звёздочка приводит в движение зубчатое колесо (красная на рисунке). Планетарная обойма (зелёная на рисунке) приводит в движение втулку, что даёт понижение передачи. Следовательно заднее колесо вращается три раза на каждые четыре оборота звёздочки, при этом понижая передачу на 25%.
• На средней передаче звёздочка по-прежнему передает усилие на зубчатое колесо, которое непосредственно приводит в движение втулку. Следовательно это прямая передача. Даже несмотря на то, что шестерёнки всегда вращаются, усилие с них далее никуда не передаётся.
• На высокой передаче усилие с задней звёздочки передаётся на планетарную обойму, которое далее через зубчатое колесо приводит в движение втулку. Следовательно заднее колесо вращается четыре раза на каждые три оборота звёздочки, при этом приводя к повышению передачи на 33%.

Планетарные втулки, имеющие больше трёх скоростей, используют не меньше двух блоков планетарных механизмов и / или комбинируют планетарные многоступенчатые шестерёнки, имеющие параллельно несколько рядов зубьев.

В отличии от классических переключателей передач из-за принципа работы планетарной передачи ось планетарной втулки участвует в передаче вращающего момента на всех передачах, за исключением прямой, и поэтому должна быть надёжно прикреплена к раме велосипеда. Обычно для этой цели хватает стопорных шайб между дропаутом и осевой гайкой, но в современных планетарных втулках широкого диапазона используется рычаг обратного действия, крепящийся к нижнему перу заднего треугольника. Втулка с ножным или барабанным тормозом (устанавливаются на городские велосипеды) в любом случае комплектуется рычагом обратного действия.

На большинство велосипедов с планетарными втулками устанавливаются один поворотный, триггерный переключатель, переключатель под большой палец. Исключением являются 5-скоростные планетарные втулки Sturmey-Archer старой конструкции, в которых используется второй трос, переключающий солнечные шестерёнки узкого и широкого диапазонов. Такие втулки конструкционно представляют собой две 3-скоростных втулки в одном механизме. Средняя передача в обоих диапазонах — прямая, так что в итоге втулка даёт пять отдельных передач. Переключение передач на такой втулке реализовано или специальным 5-скоростным переключателем с двумя тросиками, или стандартным 3-скоростным и фрикционным переключателями.

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.

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.

Достоинства и недостатки планетарных передач

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.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.

принцип работы, типы, схема, расчет, ремонт

В процессе развития автомобилестроения и промышленности появилось множество механизмов, принцип работы которых сохранился на протяжении столетия. Принцип работы планетарной коробки передач как раз считается неизменным. Чаше всего планетарная передача КПП используется в работе классического гидротрансформаторного автомата, так как посредством ее работы можно эффективно перераспределять как крутящий момент, так и передаточное число на валах коробки.

Что такое планетарная передача

Планетарная передача или планетарная коробка передач представляет собой механизм переключения ступеней в автомобильной коробке передач. Также данный механизм часто используется в иных отраслях промышленности, так как посредством шестерен такая коробка передач может с высокой эффективностью передавать огромный крутящий момент на вал, а также эффективно вести управление трансмиссиями. Планетарной такая коробка названа за сходство работы – во время рабочего процесса сателлиты шестерни ходят по кругу как планеты солнечной системы вокруг солнца. На данном принципе и основана работа планетарной передачи.

Большое распространение данный механизм получил не только в автомобилестроении, а также в корабельном деле, проектировании мотоциклов, промышленно-строительной техники. При этом в современном проектировании коробок передач используется не просто передача, а планетарный ряд АКПП, который состоит из нескольких как подвижных, так и неподвижных механизмов.

Трансмиссия планетарного типа выступает как единый механизм, состоящий из нескольких составных частей в классическом виде:

1. Коронная шестерня выступает венцом всего механизма. Представлена как круглая шестерня с зубцами, расположенными внутрь. Внутри данной шестерни по кругу как внутри солнечной системы ходят остальные части коробки. Данная шестерня находится в закрепленном положении — весь рабочий процесс происходит непосредственно внутри данной детали.
2. Сателлит – шестерня, которая непосредственно соприкасается с коронной шестерней одной стороной и во время вращения с солнечной шестерней. Данный элемент также немаловажен, ведь именно при помощи вращения сателлита вокруг солнечной шестерни происходит прокручивание главного вала и обеспечивается прием крутящего момента на солнечную шестерню.
3. Солнечная шестерня расположена в центре механизма и выступает главным передатчиком момента на вал при помощи регулирования водила, получает момент с сателлитов. При этом скорость вращения шестерен различна, однако при осуществлении механизма с рядом передач сумма солнечной и шестерни и сателлитов должна совпадать.

Все структуры связаны между собой и образуют единый механизм.

Плюсы и минусы планетарной трансмиссии

Учитывая долгое производство, планетарная раздаточная коробка со временем постоянно переносила улучшения, получая множество достоинств. К основным относятся следующие моменты:

1. В автомобилестроении преимуществом такой коробки является довольно маленькая вибронагруженность на агрегат и меньшие вибрации по всему кузову. Данная коробка передач в таком исполнении позволяет помимо снижения загруженности уменьшить вибрации кузова, что положительно сказывается на уровне комфорта в салоне.
2. Компактность габаритов. При размещении планетарного ряда присутствует возможность передачи большого крутящего момента, передаточное число планетарной передачи позволяет в компактных размерах разместить мощный механизм в сравнении с иными типами.
3. Способность переносить высокие нагрузки, а также выносливость при нагрузках. Учитывая большое количество зубьев и распределенную нагрузку, каждый элемент планетарной коробки считается надежным элементом – как в отдельности, так и в составе планетарного ряда. Кроме того, учитывая низкую нагруженность даже при получении высокого крутящего момента, такая коробка издает мало шума. В автомобильной промышленности это также положительно сказывается на работе коробки передач в целом, а также повышает комфорт при движении.

Однако данное устройство планетарной КПП предполагает наличие недостатков, вызванных технологическим прогрессом:

1. Сложность в производстве. Учитывая высокую точность производства каждой отдельной детали, а также всего механизма в целом, произвести качественную планетарную коробку передач можно лишь на специальном оборудовании с низким количеством допусков и минимальным количеством брака. Кроме того, общая сложность планетарной автоматической коробки передач при построении планетарного ряда также обязывает производителя учитывать все нюансы производства.
2. Сложность в изготовлении обуславливает высокую стоимость и дороговизну в изготовлении. Использование качественного металла, работа сложных станков, сложность в точном проектировании и построении сложных схем оправдывает высокую стоимость готового изделия.
3. Учитывая вышеизложенное, такая коробка передач помимо дороговизны потребует сложных ремонтных операций. Учитывая точность конструкции при сборке агрегата, при выходе из строя любого элемента владельца может ждать сложный и дорогостоящий ремонт.

Важно! Несмотря на наличие определенных недостатков, плюсы данного механизма перевешивают, а планетарная коробка пользуется повсеместной популярностью среди производителей.

Виды планетарных передач

К видам данных механизмов относятся:

1. Однорядные устройства, которые преимущественно используются как вспомогательные элементы в отраслях промышленности. Такие системы представлены одной передачей и передают крутящий момент на силовые элементы двигателя.
2. Двухрядные системы сложнее по конструкции и включают в себя несколько сочетаний передач, которые двигаются с разной скоростью и различными передаточными числами и могут предавать больший крутящий момент с достижением КПД 98%.
3. Многорядные системы используются в сложных конструкциях автомобильных коробок передач или промышленных станках. Такие устройства имеют сложное сочетание нескольких валов, тормозов и множество шестерен сочленяющихся между собой.

Каждый вид имеет свои особенности.

Принцип работы планетарной коробки передач

Принцип действия данного механизма заключается в закреплении одной из ведущих частей (шестерен) в жестком положении. Этой частью может быть коронная или солнечная шестерня. Через нее впоследствии будет передаваться момент.

К данной части присоединяется ведущий вал, который передает момент на противоположную шестерню – в случае жесткого закрепления коронной на солнечную. Затем солнечная шестерня передает момент на водило и непосредственно на выходной вал, далее в механизм.

Схема планетарной передачи

Простая схема данного агрегата представляет собой:

• в центре располагается вал, который передает крутящий момент на весь механизм в целом;
• вал непосредственно передает данное усилие на солнечную шестерню, а она последовательно передает момент на сателлиты, которые могут двигаться с разными скоростями в зависимости от размера;
• сателлиты приводят в движение коронную шестерню, которая также может быть соединена с иными механизмами.

Важно! Схема расположения может быть как классической с симметричными сателлитами, так и разноразмерной – в зависимости от используемой системы. Такие типы чаще всего используются в промышленности.

Передаточное отношение планетарной передачи

Расчет передаточного отношения в планетарной передаче служит для определения скорости разгона и динамики вращения зубьев. Для определения величины используется способ виллиса. Данный показатель сигнализирует об отношении количества зубцов ведущей шестерни к ведомым. Показатель напрямую зависит от устройства всего агрегата, будь то единичная коробка или сложный планетарный ряд с большим количеством шестерней, несколькими валами и сложной системой остановки.

Правила эксплуатации планетарной системы передач

К правилам эксплуатации планетарного ряда АКПП относятся следующие:

1. Уменьшение чрезмерных повышенных нагрузок на коробку. К таким относятся, прежде всего, долгая езда по плохому покрытию (вязкая грязь, мокрый снег). Такие воздействия ведут к нарушению цикла работы узла и перекосу зубьев на одной из шестерен.
2. Избегание перегрева коробки передач. Такая ситуация может возникать по множеству причин, начиная от неправильного режима эксплуатации (большое количество резких стартов за короткий промежуток времени) и заканчивая нарушением регламента замен рабочих жидкостей.
3. Проведение профилактических работ по мониторингу состояния всего агрегата в сервисных центрах. Не реже чем в 130-150 тысяч км проводить дефектовку агрегата с частичным или полным разбором коробки.
4. Поддержание достаточного уровня масла в коробке передач, предусмотренного производителем.

Также изготовителями приведен регламент проведения замены жидкости, которого следует строго придерживаться.

Как проверить планетарку АКПП

Для проверки исправности данного агрегата в автомобиле необходимо:

• завести мотор и прогреть автомобиль в течение 5-15 минут;
• переключать режимы работы АКПП по очереди, если при переключении чувствуются отчетливые «пинки», коробка с трудом переключается в иной режим – на лицо первый признак неисправности;
• при движении с ускорением передачи коробки должны переключаться без рывков и посторонних звуков;
• при замене масла из поддона коробки передач не должна вместе с отработанным маслом выливаться металлическая стружка, которая говорит о стачивании механизма и скором выходе из строя всего агрегата.

Кроме того, самым верным способом проверки работоспособности всего механизма служит полная разборка коробки. Данная процедура довольно дорогостоящая и проводится лишь специалистами.

Ремонт планетарки АКПП

Учитывая специфику конструкции данного агрегата и принцип работы планетарной передачи, ее ремонт технически довольно сложен. При повреждении отдельного элемента необходимо произвести несколько этапов ремонта:

1. Демонтаж коробки или ее отдельного элемента при наличии планетарного ряда. Данная процедура полностью зависит от размеров всего агрегата и места его расположения.
2. Частичная или полная разборка всего узла в зависимости от степени и места повреждения. Чаще всего встречается срезание зубцов на одной из шестерен или механическая деформация всего узла при несоблюдении температурного режима или чрезмерных нагрузках.
3. Исправление шестерен редко возможно из-за сложности выправления особо прочных сплавов. Чаще всего ремонтники прибегают к замене вышедшего из строя элемента новым путем приобретения или изготовления аналогичного, но лишь при наличии специального оборудования.

Важно! При первых признаках неисправности механизма вне зависимости от расположения такой коробки необходимо обратиться в сервисный центр, так как повреждение одной шестерни может повлечь за собой полный необратимый выход из строя всего агрегата.

Заключение

Учитывая простой принцип работы планетарной коробки передач и ее общую высокую эффективность, данный агрегат используется во многих автомобильных и иных промышленных узлах на протяжении десятилетий. При этом производители постоянно совершенствуют общий принцип работы конструкции и усложняют кинематическую схему планетарной передачи.

Как устроен планетарный мотор-редуктор: Статьи

Планетарная передача имеет те же физические принципы работы, что и обычная прямозубая, только с той разницей, что вместо наружного зубчатого обода колеса используется внутренний. Передача считается планетарной, если в ее составе есть хотя бы одна орбитальная шестерня (с внутренним зубчатым венцом).

Именно у планетарной передачи наиболее высокое отношение собственного веса к передаваемой мощности при значительном передаточном числе. По этому показателю ее обгоняет только волновая передача, но из-за необходимости использования гибких ненадежных шестерней использование волновых редукторов ограничено. Единственным вариантом надежного и мощного редуктора с минимальным весом является планетарный. Именно по планетарной схеме исполнены вертолетные редуктора и понижающие ступени турбовинтовых самолетов. Перспективно внедрение этих технологий в автомобилестроение. Планетарные коробки передач есть на некоторых военных автомобилях.

Другое преимущество планетарной передачи состоит в ее повышенной нагрузочной способности. Если взять водило и сателлиты и скомпоновать их в другую (не планетарную схему), то максимально допустимая нагрузка упадет в разы. Так происходит из-за кратного снижения числа зубцов, находящихся в зацеплении одновременно. Даже у шестерен большого диаметра в зацеплении находятся только 2-4 зуба одновременно. Конечно, форму зубьев можно изменить, и нагрузка возрастет, но КПД недопустимо снизится.

Задача увеличения нагрузочной способности передач решается двумя путями:

1. Использование гибких шестерней. При вхождении в зацеплении шестерня изгибается с помощью генератора волны и количество зубьев, входящих в зацепление, увеличивается. Это принцип работы волновой передачи.
2. Использование планетарных шестерней. Одно и то же зубчатое колесо одновременно входит в зацепление с несколькими (сателлиты). В свою очередь несколько сателлитов передают вращение не разным, а одному колесу (орбитальная шестерня). По такому принципу делаются планетарные передачи.

Типовое число сателлитов в планетарной передаче — 3-4. Благодаря этому одновременно в зацеплении находятся 9-12 зубьев, против 2-3 у обычных шестеренчатых передач. Такой прирост нагрузочной способности означает кратное снижение габаритов и материалоемкости. Однако это дается не даром. Планетарная передача сложна в производстве и требует высокой точности изготовления.

Конструкционное исполнение планетарных передач

Планетарные передачи изготавливают одноступенчатыми. Теоретически возможна и многоступенчатая схема, но в ней необходимости нет, так как даже одна ступень обеспечивает достаточное передаточное число.

Типовые примеры использования планетарной передачи

Учитывая, что планетарная передача дороже прямозубой при одинаковых показателях крутящего момента и передаточного числа, ее применяют там, где есть жесткие массогабаритные требования:

• Авиация: вертолетные и самолетные редукторы.
• Автомобильные агрегаты: трансмиссия мощных тягачей.
• Гидродвигатели на транспорте и спецтехнике.
• Мобильные буровые станки.
• Мобильные установки различного назначения: автобетоносмесители, дорожно-строительная техника.
• Промышленные станки, металлообрабатывающие машины малого и среднего масштаба.

Для промышленности актуально другое качество планетарных передач, а именно — соосность входного и выходного вала. Благодаря этому планетарный редуктор очень удобно крепить на электродвигателе. Получается единый агрегат в сборе, который именуется, как мотор-редуктор. Он легко устанавливается на станок, также просто, как обычный электродвигатель. Не требуется выдерживать параллельность валов на стыке электродвигатель-редуктор.

Немаловажное качество планетарных редукторов — низкий уровень шума и вибрации. Особенно это актуально для станочного оборудования, так как оно обслуживается людьми, а шум вызывает быстрое утомление персонала и вреден для здоровья.

Планетарная передача отлично комбинируется с другими типами зубчатых передач. В промышленности распространены коническо-планетарные и комбинированные планетарные редукторы.

Какие мотор-редукторы применяются в промышленности

Благодаря конструкции с применением планетарной передачи агрегаты превосходно справляются с перегрузками, возникающими во время эксплуатации. Именно поэтому планетарные мотор-редукторы повседневно применяются на многих промышленных заводах и фабриках. Популярным моделям российского производства можно отнести такие механизмы как: 3МП-40 или 3МП50. Эти агрегаты обладают превосходными характеристиками и невысокой стоимостью.

Для нужд хим. заводов были разработаны специальные мотор-редукторы МПО2М-15 с высокой степенью защиты. Для небольших буровых установок потребители выбирают малогабаритные редукторы 3МП-31,5 возможности питания от бытовой сети 220В.

Что такое планетарные втулки. Принцип их работы, преимущества и недостатки.

Отредактировано: 01.03.2021

Для переключения передач на велосипедах используют две системы:

• Систему переключения передач на звездах и
• Планетарные втулки

Что такое скорости у велосипеда и как их переключать мы рассмотрели в отдельной статье, а здесь поговорим о втором типе механизмов переключения передач – о планетарных втулках.

 

Планетарная втулка (планетарка) – механизм переключения скоростей, основанный на принципе работы планетарной передачи.

Что такое планетарная передача можно почитать в википедии.

Трансмиссии на планетарных втулках, переживают в настоящее время свое очередное возрождение. Изобретенная впервые в далеком 1880 году для мотоциклов, она была двухскоростной и не смогла получить широкого распространения.

Затем, в начале 20 века количество скоростей увеличилось до трех, и в 30 годы 20 века велосипедный рынок был полон ими. Особенно велосипеды с планетарками были распространены в Европе и, в частности, в Великобритании, Германии, Голландии, на Скандинавском полуострове.

Позже, с появлением на рынке более дешевых и легких переключателей скоростей и кассет, устанавливаемых на втулке, они опять ушли в забвение. Но прогресс не стоит на месте и в 21 веке производители велосипедов вновь обратили свой взгляд на планетарные системы переключения скоростей. Особенно это стало заметно после разработки 7-скоростных втулок в конце 90-х. С этого периода они постоянно совершенствуются. 

Основными фирмами, выпускающими планетарные втулки, являются SRAM, Shimano (маркируются «SG»), Sturmey-Archer и Rohloff. На сегодняшний день они производят втулки, которые могут переключать до 14 скоростей.

В чем принцип работы планетарной втулки.

Для её работы используется простая планетарная эпициклическая зубчатая передача.

Попробуем разобраться в работе этого механизма хотя бы на уровне общего понимания работы трех скоростной планетарки.

Солнечная шестерня (светло-желтая деталь на рисунке) жестко крепится к оси втулки, которая, в свою очередь, крепится в дропаутах велосипеда. Три — четыре одинаковых «планетарных» шестерёнки (детали синего цвета на рисунке) сцепляются зубьями с «солнечной» шестерёнкой, вращаясь вокруг неё.

Планетарные шестерёнки, прикреплённые к «планетарной обойме» (деталь салатового цвета), сцепляются с зубьями на внутренней поверхности «зубчатого колеса» или эпицикла. Это розовая деталь на рисунке с зубьями внутри.

При вращении планетарной обоймы (голубой), зубчатое колесо (розовое) вращается 4 раза на каждые 3 оборота планетарной обоймы. Это соотношение у разных моделей планетарных втулок разное.

Принцип работы планетарной передачи во втулке велосипеда:

• На низкой передаче (первой) задняя звёздочка (фиолетовая деталь на рисунке) вращает зубчатое колесо (розовая деталь на рисунке). Планетарная обойма (салатовая на рисунке) вращает втулку, что даёт понижение передачи. Таким образом, на каждые четыре оборота звездочки заднее колесо повернется три раза. Т.е. передача понижается на 25%.
• На  средней передаче (второй) задняя звёздочка напрямую передает усилие на зубчатое колесо, приводящее в движение втулку. Это прямая передача. Усилие с вращающихся внутри втулки шестеренок никуда не передается.
• На  высокой передаче (третьей) усилие с задней звёздочки (фиолетовая) передаётся на планетарную обойму (салатовая на рисунке). Оно через зубчатое колесо (розовая деталь) приводит в движение втулку и, соответственно, заднее колесо. Получается, что на каждые три оборота звёздочки колесо провернется четыре раза. Т.е. передача повышается на 33%.

Во втулках с более чем тремя скоростями, используют не менее двух разных блоков планетарных механизмов или комбинируют планетарные многоступенчатые шестерёнки с несколькими параллельными рядами зубьев.

Видео как работает планетарная втулка

 

В чем плюсы планетарных втулок

1. Высокая надежность по сравнению с системой переключения передач на основе кассеты. Передачи переключаются быстро и точно. К тому же их можно переключать стоя на месте, в отличие от наружной системы, в которой скорости нужно переключать только в движении.
2. В планетарной втулке можно переключатся между разными скоростями напрямую, а не последовательно как на обычной системе.

   Т.е., если необходимо быстро переключится с 1-ой скорости на 5-ю, то на обычной системе нужно последовательно переключать скорости: с первой на вторую, потом на 3, 4 и только потом на 5-ю, что занимает определенное время, то в планетарке можно сразу переключить с первой на пятую.

   Правда, все плюсы от такого переключения можно ощутить только на многоскоростных моделях. На модели с тремя скоростями это не так заметно, хотя переключение всё равно происходит быстрее и удобнее чем на стандартном варианте.

   Особенно это удобно при езде в городском ритме.

3. Не нужно практически никакого технического обслуживания.

   Вообще эти втулки необслуживаемый компонент. Единственно, в процессе эксплуатации, возможно, придется регулировать натяжение тросика переключения передач, который может растянуться. Зато Вы избавлены от проблемы износа звезд системы, кассеты, цепи, настройке механизма переключения передач и прочих забот.

4. Использование обычной односкоростной цепи.

   На планетарной втулке, как и на односкоростном велосипеде, используются только две звезды – передняя и задняя, и цепь работает без перекосов. В результате одна цепь будет работать всю велосипедную жизнь.

   А с учетом того, что односкоростные цепи дешевле своих многоскоростных собратьев и их не нужно регулярно менять – эксплуатация такого велосипеда будет стоить значительно дешевле. А теперь добавьте сюда необходимость так же регулярно, в связи с износом, менять звезды системы и кассеты, их стоимость, а так же стоимость таких работ и станет понятно, что при длительной эксплуатации велосипеда, первоначально более высокая цена планетарной втулки вполне себя оправдывает и окупает.

5. Её не нужно регулярно мыть и чистить.

   Механизм втулки находится в масле в пыле и влагозащищенном корпусе, но грязевые ванны для него все равно нежелательны.

   Помните, что обычный механизм переключения передач требует регулярной мойки и чистки от попадающей в него грязи для уменьшения износа цепи и звезд.

   Так же при мойке велосипеда струей воды под большим напором, например, на автомойке или домашним кёрхером, не нужно струю воды направлять непосредственно на саму втулку.

6. Возможность использования ножного тормоза.

   Ножной тормоз – один из самых интуитивно понятных, эффективных и надежных. Работает в любую погоду: в грязи, под дождем, на колесах с «восьмеркой» и т.д. Лично мне байки с такими тормозами нравятся больше всего. Особенно если в дополнение к ножному тормозу на заднем колесе стоит ободной тормоз на переднем.

   Справедливости ради скажем, что ножной тормоз работает только на втулках с внутренним тормозным механизмом. Существуют многоскоростные втулки без такого механизма и на велосипедах с ними устанавливают дисковые или ободные тормоза.

7. Достаточно интересный и не такой явный, но очень практичный плюс планетарок в том, что на таких велосипедах, как и на односкоростных моделях, используется защита цепи, чего нельзя поставить на обычных многоскоростных байках. А это значит, что не пачкаются брюки и на цепь попадает гораздо меньше грязи и ее нужно реже мыть и смазывать.

   Так что если велосипед используется при поездках на работу, то чистые брюки – большой плюс.

8. Для любителей зимнего катания использование планетарного переключения передач просто находка. В отличие от звездной системы переключения передач планетарка не забивается снегом, не подвергается обледенению и её механизм всегда работает надежно.

   Встроенный в планетарку барабанный тормоз надежно работает при низких температурах и, в отличие от V-brake и дисковых тормозов, не боится налипания снега на тормозные колодки и обледенения ободов или ротора, продолжая зимой работать так же надежно, как и летом.

9. Планетарки не повреждаются при авариях и падениях велосипеда на бок. Там просто нечему ломаться – нет никаких наружных частей.
10. Для переключения передач используется только одна ручка и скорости идут одна за другой. Новичку легче разобраться, хотя, это дело привычки.
11. Заднее колесо более прочное и жесткое. Так же как и на односкоростном байке, угол наклона спиц на колесе с планетаркой одинаков с обеих сторон. Это дает возможность увеличивать натяжение спиц. А чем оно выше — тем колесо прочнее и жестче.

 

Недостатки планетарных втулок

1. Самый главный минус – они дороже, чем обычная система переключения передач. Но с учетом того, что их уже не нужно обслуживать в дальнейшем – стоимость эксплуатации велосипеда будет значительно ниже.
2. Маленькое общее передаточное отношение.

   У обычных переключателей передаточное отношение в среднем 550%. Это значит, что за один оборот педалей на самой высокой передаче велосипед проедет в 5,5 раз большее расстояние, чем на самой низкой передаче.

   У планетарных втулок это соотношение порядка 300%. На них сложно будет преодолевать крутые подъемы и разгоняться до высоких скоростей.

   Хотя прогресс не стоит на месте, и инженеры велосипедных фирм работают над улучшением выпускаемых моделей. Уже сейчас есть хорошие 7, 11 и даже 14 скоростные варианты.

3. Они тяжелее.

   Тут то же не все однозначно. Да, сама планетарная втулка тяжелее аналогичной втулки с кассетой для горного многоскоростного велосипеда. Но, ставя её, Вы так же снимаете с велосипеда все ненужное оборудование для переключения передач (две передних звездочки, оставляя только одну, одну ручку переключения передач, тросики, механизмы переброски цепи и т.д.) Вместе с этим отпадают вопросы по их обслуживанию. Да и, в конце концов, если Вы не веломаньяк по весу, то лишние полкило для городского велосипеда не делают никакой погоды.

4. Ремонт их в домашних условиях слишком сложен. Для нашего человека нет неремонтируемых механизмов, но отремонтировать планетарную втулку значительно сложнее, чем обычный переключатель скоростей. Правда и ломаются они ну очень уж редко.
5. Не подходят для скоростных гонок и агрессивной езды.
6. Планетарные втулки нельзя использовать с эксцентриковыми зажимами оси заднего колеса. Это объясняется тем, что если ось слабо крепится к дропаутам, то она может провернуться и сломать саму втулку или раму велосипеда.
7. По сравнению с обычными системами переключения скоростей в планетарных втулках из-за того, что много зубчатых передач, ниже КПД и больше потерь энергии велосипедиста на трение. Считается, что их эффективность составляет 92%, по сравнению с 98% для обычных переключателей.

Как правильно переключать передачи на планетарной втулке

Планетарный механизм переключения скоростей на велосипеде имеет сходство с механической коробкой передач на автомобиле, поэтому если систематически неправильно переключать передачи – можно сломать даже такой надежный механизм, как у них.

Переключать передачи на планетарной втулке в движении нужно без педалирования. Т.е. в момент переключения велосипед должен двигаться накатом (педали крутить не нужно) или стоять на месте.

С помощью ручки переключения, установленной на руле, выбирается нужная скорость и буквально через пару секунд можно крутить педали.

Помните, что при езде в горку переходим на пониженную передачу. На трех скоростной втулке – это первая скорость.

Если нужно ехать быстрее – переходим на повышенные скорости. На трех скоростной втулке – это третья скорость.

Ну и еще. Не забудьте прочитать инструкцию к вашему велосипеду. Вполне возможно, что производитель втулки, установленной на Вашем байке, описал правила эксплуатации своего оборудования.

Перечислив все плюсы и минусы планетарных втулок можно сделать итоговый вывод:

Планетарная втулка для езды по городу значительно удобнее, чем переключение передач на звездочках.

Поэтому, если Вы не веломаньяк, борющийся с каждым граммом веса, используете велосипед для городских поездок и для спокойной (не скоростной) езды по более-менее равнинной местности с небольшими горками, не любите постоянно мыть трансмиссию и следить за её износом, то велосипед с планетарной втулкой это как раз то, что Вам нужно.

Если вы любите агрессивную езду, скоростные поездки, а так же преодолеваете большие подъемы – лучше выбирайте обычную систему переключения передач на звездах.

Благодаря всем перечисленным выше преимуществам планетарок, в Европейских странах городские велосипеды с ними очень распространены. 

Что ещё можно почитать:

1. Что такое передачи (скорости) у велосипеда и как их переключать.
2. Велосипедные динамо-втулки: принцип работы и подключения, плюсы и минусы
3. Почему нельзя переключать передачи на велосипеде стоя на месте

Принцип работы планетарных шестерен

Принцип работы неподвижных зубчатых передач очень прост.

В паре зацепляющихся шестерен есть шестерня в качестве ведущего колеса, и мощность поступает от нее.

Другая шестерня действует как ведомое колесо, от которого выдается мощность.

Есть еще шестерни только в качестве раздаточной станции.

Одна сторона зацепляется с ведущим колесом, а другая сторона зацепляется с ведомым колесом, и мощность проходит через него.

Этот тип шестерни называется холостым.

В системе передач с планетарными передачами ситуация иная.

Поскольку есть водила планетарной передачи, то есть три вращающихся вала, которые позволяют вводить / выводить мощность, а также можно использовать сцепление или тормоз.

При необходимости ограничьте вращение одного из валов, оставив два вала для передачи.

Таким образом, взаимосвязь между зацепляющими шестернями может быть скомбинирована разными способами:

Мощность поступает от солнечной шестерни, выводится от наружной кольцевой шестерни, и водило планетарной передачи блокируется механизмом;

Мощность поступает от солнечной шестерни, выводится от водила планетарной передачи, и внешняя кольцевая шестерня заблокирована;

Мощность поступает от водила планетарной передачи, выводится от солнечной шестерни, и внешняя кольцевая шестерня заблокирована;

Мощность поступает от водила планетарной передачи, выводится от наружной коронной шестерни, солнечная шестерня заблокирована;

Мощность поступает от наружной коронной шестерни, выводится от водила планетарной передачи, солнечная шестерня заблокирована;

Мощность поступает от наружной коронной шестерни, выводится от солнечной шестерни, водило планетарной передачи заблокировано;

Две мощности вводятся от солнечной шестерни и внешнего зубчатого венца соответственно, и синтезируются и выводятся от водила планетарной передачи;

Две мощности поступают от водила планетарной передачи и солнечной шестерни соответственно, и объединяются и выводятся через внешнюю коронную шестерню;

Две мощности поступают от водила планетарной передачи и наружной коронной шестерни, соответственно, и объединяются и выводятся от солнечной шестерни;

Мощность поступает от солнечной шестерни и выводится двумя путями от внешнего кольцевого зубчатого колеса и водила планетарной передачи;

Мощность поступает от водила планетарной передачи и выводится двумя способами через солнечную шестерню и внешнюю кольцевую шестерню;

Силовая внешняя кольцевая шестерня получает два входа от солнечной шестерни и водила планетарной передачи.

Мы знаем, что у автомобиля только один двигатель и четыре колеса.

Характеристики частоты вращения и крутящего момента двигателя сильно отличаются от требований вождения по дороге.

Чтобы правильно распределить мощность двигателя между ведущими колесами, можно использовать вышеуказанные характеристики планетарных шестерен.

Такие, как автоматические коробки передач, но также использование этих характеристик планетарных передач.

Различные передаточные числа получаются путем изменения соотношения относительного движения различных компонентов муфты и тормоза.

Проверьте это

Простой пошаговый процесс работы с планетарным редуктором

Интересная особенность принципа работы планетарного редуктора заключается в том, что вы можете достичь многих передаточных чисел с помощью компактной и прочной конструкции.

Во-первых, я хочу, чтобы вы поняли, что принцип работы планетарной коробки передач включает три основных компонента:

Изменяя состояние любой из этих шестерен, вы можете достичь многих передаточных чисел.

В этих редукторах любой из трех компонентов может оставаться неподвижным, и они могут действовать как входные или выходные.

В зависимости от типа компонента планетарного редуктора, который является входным, выходным или неподвижным, вы можете достичь диапазона передаточных чисел.

Эти шестерни хороши тем, что вы можете достичь любого передаточного числа без необходимости включать или отключать другие передачи.

Давайте посмотрим на этот пример объяснения планетарной передачи (Источник: How Stuff Works ):

Вход	Выход	Стационарный	Расчет	Передаточное число
Sun (S)	Несущая планка (S) )	Кольцо (правое)	1 + R / S	3.4: 1
Несущая планета (C)	Кольцо (R)	Солнце (S)	1 / (1 + S / R)	0,71: 1
Солнце (S )	Кольцо (правое)	Водило (C)	-R / S	-2,4: 1

В этом примере коронная шестерня имеет 72 зуба, а солнечная шестерня имеет 30 зубов.

Очевидно, что вы можете получить широкий диапазон передаточных чисел в зависимости от конкретных рабочих требований.

Возьмем для примера:

• 4: 1 — это в основном процесс сокращения; выходная скорость ниже входной
• 71: 1 — повышенная передача; выходная скорость выше входной

Очевидно, вы можете видеть, насколько удобна планетарная коробка передач в большинстве механических систем.

Анализ принципа работы планетарной коробки передач

Как я уже упоминал ранее, обычная коробка передач имеет три набора шестерен.

Все шестерни имеют разную степень свободы.

В нормальных условиях мы имеем:

• Планетарные шестерни, вращающиеся вокруг солнечной шестерни
• Планетарные шестерни, свободно вращающиеся на подвижном рычаге. Иногда они могут вращаться относительно солнечной шестерни.
• Во время работы весь процесс включает в себя коронную шестерню или кольцевое пространство.

В зависимости от конструкции шестерни, мы можем использовать как простой, так и сложный планетарный редуктор.

То есть простой планетарный редуктор имеет планетарные шестерни, водило, коронную шестерню и солнечную шестерню.

С другой стороны, составные планетарные передачи имеют планетарную, ступенчатую и многоступенчатую конструкции.

В основном различия между этими двумя типами передач зависят от желаемого передаточного числа, отношения крутящего момента к весу и гибкости в конфигурациях.

Итак, что все это означает?

В простой планетарной коробке передач, когда входная мощность вращает солнечную шестерню, планеты вокруг центральной оси начинают вращаться.

То есть планеты сцепляются с Солнцем, заставляя их вращаться как единое целое.

К концу процесса, когда водило планетарной передачи вращается, оно обеспечивает требуемый выходной крутящий момент.

Опять же, если удерживать любую из частей в фиксированной точке, в то время как использование других секций в качестве выхода или входа приводит к разным степеням мощности или скорости.

Вы можете увидеть это, как показано в таблице ниже:

0 Фиксированный

0 Фиксированный

Положение рычага	Положение солнечной шестерни	Положение шестерни	Степень мощности	Степень скорости
Выход	Вход	Фиксированный	Увеличено	Уменьшено
Вход	Выход	Фиксированный	Уменьшенный	Увеличенный
Выход	Фиксированный	Ввод	Увеличенный	Уменьшенный
Вход
Вход	Выход	Уменьшено	Увеличено

Что ж, всесторонний анализ планетарных редукторов требует большого количества вычислений, которые могут выходить за рамки данной статьи.

Вот почему я могу порекомендовать Gear Trains (Анализ зубчатых передач) .

Короче говоря, принцип работы планетарного редуктора основан на фиксации одной точки при использовании других как выходных или входных.

При этом шестерни должны плавно входить в зацепление, тем самым увеличивая или уменьшая скорость.

Как работает планетарная коробка передач?

Планетарный редуктор, также известный как планетарный редуктор, является одним из самых интересных типов редукторов, доступных для управления движением.Они часто используются в автомобилестроении как важная часть автоматических трансмиссий.

Планетарные редукторы

— это редукторы, в которых входной и выходной валы имеют одинаковый центр вращения. Это означает, что центр входной шестерни вращается вокруг центра выходной шестерни, а входной и выходной валы выровнены.

Как работает планетарная коробка передач?

Расположение шестерен можно сравнить с нашей солнечной системой, где планеты вращаются вокруг Солнца, отсюда и название «планетарный редуктор».

В середине планетарного редуктора находится «солнечная» шестерня, также известная как центральная шестерня. Часто это входная шестерня. Снаружи расположены 2 или более «планетарных» шестерни или внешние шестерни. Вокруг планетарных шестерен находится зубчатый венец, который скрепляет пласт. Планетарные шестерни соединены водилом, который, в свою очередь, соединен с выходным валом.

Применение планетарного редуктора

Планетарные коробки передач используются не только в трансмиссиях в транспортных средствах, но и в различных отраслях промышленности.Они предлагают высокую точность и высокое отношение крутящего момента к объему, что делает их хорошо подходящими для применений, которые включают: увеличение крутящего момента, снижение скорости, точное позиционирование и управление воспроизводимым оборудованием. Приложения включают;

• AGV
• Колесные приводы
• Поворотные приводы
• Приводы лебедки
• Поворотные приводы
• Приводы гусеницы
• Смешивание
• Насосы
• Режущие головки
• Возобновляемая энергия
• Сканеры медицинские
• Столы операционные
• Нефтехимия

Выбор планетарной коробки передач

При выборе планетарного редуктора для вашего применения важно учитывать;

Требуемые технические характеристики — необходимо учитывать крутящий момент, люфт, передаточное отношение и т. Д. В зависимости от области применения.

Окружающая среда — в некоторых средах редуктор может подвергаться воздействию пыли, грязи или влаги, поэтому важно учитывать этот фактор и выбирать редуктор с правильной защитой.

Space — планетарные редукторы доступны в различных размерах, при ограниченном пространстве можно использовать редукторы меньшего размера.

Планетарные редукторы Heason

Наши планетарные редукторы поставляются нашим поставщиком Micron, мы являемся ведущим дистрибьютором их продукции в Великобритании.У нас есть команда специалистов, которые помогут вам с выбором и дадут экспертный совет о том, какой планетарный редуктор лучше всего подходит для вашей области применения.

Мы можем поставить планетарные редукторы Micron в комплекте с системой RediMount, подходящей для вашего двигателя. Мы даже можем поставить редуктор и двигатель в собранном и испытанном виде.

Просмотрите наш полный ассортимент планетарных редукторов: доступно семь различных типов, каждый из которых подходит для различных условий и применений.

Для получения дополнительной информации о наших планетарных редукторах или обсуждения вашего применения свяжитесь с нами.

Планетарный редуктор

: работа, типы и применение

Планетарный редуктор, также представленный как планетарный редуктор, является одной из самых интересных форм устройств, представленных в управлении движением. Обычно они используются в автомобилестроении в качестве важного компонента автоматических трансмиссий. Планетарные коробки передач — это форма коробки передач, в которой выходной и входной валы имеют один и тот же центр поворота. Это означает, что центр входной шестерни вращается вокруг центра выходной секции, а выходной и входной валы выровнены.

Что такое планетарная коробка передач?

Планетарный редуктор — это прибор с совмещенными выходным и входным валами. Планетарный редуктор используется для передачи максимального крутящего момента в наиболее компактной форме (представленной как плотность крутящего момента).

Благодаря внутренней цилиндрической сборке и рядному валу, планетарная передача всегда является компактной альтернативой обычным шестеренчатым редукторам. Эти наборы подходят для широкого спектра применений — от силовых агрегатов для бульдозеров до электрических отверток — они являются серьезными соперниками, когда вес и пространство по сравнению с крутящим моментом и уменьшением являются главными проблемами.Нам нужны подробности, чтобы полностью понять их функцию. Изучение механики и конструкции планетарной коробки передач позволяет выявить некоторые из менее очевидных особенностей, которые вступают в силу.

Ускоряющая ступица велосипеда является базовым экземпляром планетно-колесных систем; Вы когда-нибудь задумывались, как получить столько возможностей и мощности в таком маленьком концентраторе? Для трехступенчатой ​​втулки используется одностоечная планетарная коробка передач, а для пятиступенчатой ​​- двухстоечная. Каждая планетарная передача имеет режим понижающей передачи, режим ускорения и прямое соединение.

В математическом обсуждении наименьший коэффициент уменьшения составляет 3: 1, а наибольший — 10: 1. Солнечная шестерня становится слишком большой относительно планетарных шестерен при передаточном числе менее 3. Солнечное колесо становится слишком низким, и крутящий момент уменьшается при передаточном числе более 10. Передаточные числа обычно являются абсолютными, то есть целочисленными значениями. Кто изобрел планетарный редуктор, не известен, но в основном он был объяснен Леонардо да Винчи в 1490 году и использовался веками.

Почему это называется планетарной коробкой передач?

Планетарный редуктор получил свое название из-за того, как различные шестерни движутся вместе.Мы видим сателлитную (кольцевую) шестерню, солнечную (солнечную) шестерню и две или более планетарных шестерен в планетарной коробке передач. Солнечная шестерня обычно работает и, таким образом, перемещает планетарные шестерни, закрепленные болтами в водиле планетарной передачи, и образуют выходной вал. Шестерни сателлитов имеют постоянное расположение по отношению к внешним компонентам. Это похоже на нашу планетарную солнечную структуру, и отсюда термин. Помогло то, что древние зубчатые конструкции широко использовались в астрологии для картирования небесных тел и слежения за ними.Так что это был не такой важный шаг.

Почему это называется планетарной коробкой передач (Ссылка: apexdyna.nl )

Мы всегда говорим практически с точки зрения использования планетарных редукторов для промышленного применения. Вот почему мы называем солнечную шестерню, входной вал и планетарные шестерни, водило, выходной вал и сателлитную часть (или кольцевой компонент) корпусом.

Как работает планетарная коробка передач?

Один тип редуктора соответствует всем концепциям моделирования сервоприложений, демонстрируя сравнительно долгий срок службы при минимальных потребностях в техническом обслуживании — планетарный редуктор.Это связано с тем, что планетарные редукторы обеспечивают отличную передачу крутящего момента с подходящей жесткостью и низким уровнем шума при более компактных размерах, чем у других форм устройств.

Расположение шестерен можно сравнить с нашим Млечным путем, где планеты вращаются вокруг Солнца, отсюда и название «планетарная коробка передач».

Как обсуждалось ранее, в середине планетарной коробки передач находится «солнечная» шестерня, которая также используется как центральная шестерня. Это всегда входная часть. Снаружи расположены два или более «планетарных» компонента — внешних шестерен.Части планеты окружает кольцевой компонент, объединяющий формацию. Планетарные шестерни соединены водилом, который, в свою очередь, прикреплен к выходному валу.

Конструкция планетарного редуктора относительно проста, включая центральную солнечную шестерню, внешнее кольцо (также известное как внутренняя шестерня, поскольку его зубцы обращены внутрь), водило и планетарные шестерни. Подача энергии на солнечную шестерню приводит к вращению. Зацепление планетарных шестерен с солнечной шестерней имеет стандарт, и поскольку солнечная шестерня вращается на основе этого, планетарные шестерни вращаются согласно своим осям.

Планетарные шестерни также пропорциональны кольцевой части, которая закреплена, заставляя планетарные части вращаться вокруг солнечной шестерни. Водило сохраняет планетарные передачи в их основной форме и устанавливает их зазоры. Он вращается вместе с планетарными частями и включает выходной вал.

Планетарные передачи: принципы работы Планетарные передачи

лежат в основе новейших разработок и используются в коробках передач, приводящих в действие все, от базовых устройств завода до передовых электрических систем.Простое устройство центрального привода и поворотных механизмов было представлено тысячи лет назад для моделирования движения планет. Сегодня конструкторы используют планетарные передачи в случаях, когда требуется высокая плотность крутящего момента, функциональная эффективность и долговечность. Мы обсуждаем принципы работы, принцип работы планетарных шестерен и где их можно найти.

Планетарный редуктор

: принципы работы (Ссылка: apexdyna.nl )

В планетарной коробке передач многие зубья работают одновременно, что обеспечивает высокую скорость передачи, которую можно получить с помощью сравнительно небольших шестерен и меньшей инерции, отражающейся обратно в систему.Наличие нескольких зубьев, разделяющих нагрузку, также позволяет деталям планетарной передачи передавать высокий крутящий момент. Сочетание большого снижения скорости, компактных размеров и передачи высокого крутящего момента делает планетарные редукторы обычным вариантом для использования в условиях ограниченного пространства.

Что такое планетарный редуктор?

Простой планетарный ряд состоит из трех основных частей:

• Солнечная шестерня расположена в центре (центральная часть)
• Несколько планетарных шестерен
• Зубчатый венец (наружная деталь)

Три части образуют ступень планетарной коробки передач.Мы можем предложить двойные или тройные ступени для больших передаточных чисел. Планетарные коробки передач могут приводиться в действие гидравлическими двигателями, электродвигателями, дизельными или бензиновыми двигателями внутреннего сгорания. Щелкните здесь, чтобы узнать их подробнее.

Что такое планетарный редуктор (Ссылка: lancereal.com )

Нагрузка от солнечной шестерни прилагается к нескольким планетарным частям, которые могут использоваться для вращения наружного кольца, шпинделя или вала. Центральная солнечная шестерня принимает на себя высокоскоростной вход с низким крутящим моментом.Он может работать с множеством вращающихся внешних шестерен, что улучшает крутящий момент.

Базовая модель — это высокоэффективный и действенный метод передачи энергии от двигателя на выход. Приблизительно 97% потребляемой мощности обеспечивается как выходная мощность.

Подробнее о промышленной коробке передач Linquip

Подробный обзор функций, типов и удобства использования

Типы планетарных редукторов

Доступны три основных типа планетарных редукторов в зависимости от их характеристик, включая привод колеса, выход вала и выход шпинделя.Вот что они собой представляют и как работают.

Колесный привод

Типы планетарных коробок передач: колесный привод (Ссылка: lancereal.com )

Солнечная шестерня вращает окружающие планетарные части, которые прикреплены к водилу планетарной коробки передач с полным приводом. Когда солнечная шестерня выполняется, планетарные шестерни вращают внешнюю кольцевую шестерню. Колеса можно комбинировать над корпусом системы. Соединяя колесо прямо с коробкой передач, можно оптимизировать размер системы.Планетарный редуктор с полным приводом может использоваться при крутящем моменте до 332 000 Нм.

Выходной вал

Типы планетарных редукторов: выходной вал (Ссылка: lancereal.com )

Солнечная шестерня вращает окружающие части планетарной передачи, которые размещены в водиле поворота в редукторе с приводом вала. Кольцевая часть удерживается фиксированной с помощью поворотного держателя, передающего привод на вал. Корпусная часть системы крепится прямо к машине, а на выходе — вращающийся вал.Диапазон выходного вала редуктора может достигать 113000 Нм.

Выход шпинделя

Типы планетарных редукторов: выход шпинделя (Ссылка: lancereal.com )

Планетарные редукторы на выходе шпинделя работают так же, как и выходные валы, хотя выход выполнен в виде фланца. Планетарные приводы шпинделя могут использоваться в приложениях с крутящим моментом до 113 000 Нм.

Для чего используется планетарная коробка передач?

Планетарный редуктор может использоваться для разных целей.Предлагаем планетарные передачи для промышленных и мобильных корпусов, в том числе:

• В роботе для улучшения крутящего момента.
• В печатном станке для уменьшения скорости роликов
• Для точного позиционирования
• В упаковочной машине для воспроизводимых продуктов
• Колесные приводы
• Приводы гусеницы
• Конвейеры
• Поворотные приводы
• Приводы подъемные
• Смешивание
• Приводы лебедки
• Насосы
• Форсунки для гибких труб
• Приводы шнека и сверла
• Приводы фрезерной головки

Для чего используется планетарная коробка передач? (Ссылка: lancereal.com )

Планетарные передачи

могут использоваться поэтапно, что обеспечивает множество вариантов скорости передачи, которые могут удовлетворить наши требования.

Выбор планетарной коробки передач

При выборе планетарного редуктора для специального применения важно учитывать следующее.

• Требуемые характеристики: крутящий момент, люфт, передаточное отношение и т. Д. Корпуса должны быть приняты во внимание.
• Окружающая среда: в некоторых средах устройство может подвергаться воздействию пыли, грязи или влаги; Поэтому очень важно учитывать это свойство и выбирать планетарный редуктор с правильной защитой.
• Space: планетарные редукторы присутствуют в разных размерах; если имеется ограниченное место, можно использовать планетарный редуктор меньшего размера.

Возможности планетарных редукторов

Можно идентифицировать разные скорости и направления вращения с одной и той же структурой. Это может быть достигнуто, например, путем реверсирования коробки передач, что дает следующие возможности:

Возможности планетарной коробки передач (Артикул: apexdyna.нл )

Покупка планетарной коробки передач: на что следует обратить внимание на

Какие проблемы возникают при покупке планетарной коробки передач? Ответить на этот вопрос проблематично, поскольку он в основном зависит от того, где именно используется коробка передач. Прежде всего, должны быть правильными основные характеристики (например, люфт, крутящий момент и передаточное отношение), а затем второстепенные (например, уровень шума, коррозионная стойкость и конструкция) и третьи (например, цена, время доставки, обслуживание и глобальный уровень). доступность) важны.

Поскольку некоторые конструкторы работают быстрее, вы можете обращаться к ним по всем вопросам. Они ответят немедленно, всегда в тот же день, с индивидуальным ответом и / или полным предложением. Благодаря этому методу вам никогда не придется беспокоиться о задержке, поскольку они доставляют все планетарные редукторы, которые отсутствуют на складе, и быстрее, чем кто-либо другой.

Консистентная смазка или масло в качестве смазочного материала в планетарной коробке передач

Даже несмотря на то, насколько точно сконструирован и собран планетарный редуктор, внутри часто бывают подвижные или скользящие секции.Вот почему в каждый планетарный редуктор входит смазка — будь то консистентная смазка, масло или синтетический гель — для обеспечения хорошей работы шестерен и предотвращения износа.

Консистентная смазка или масло в планетарной коробке передач (Ссылка: apexdyna.nl )

Кроме того, смазка всегда охлаждает и снижает шум или вибрацию. Некоторые конструкторы используют специальную смазку от компании Nye Lubricants для улучшения своего качества; по сути, это форма геля.

Аргументы в пользу планетарной коробки передач в сочетании с серводвигателем

Основным преимуществом использования планетарного редуктора в сочетании с серводвигателем является то, что крутящий момент разделен на 3 передачи (части планетарной передачи), и, следовательно, — при тех же размерах — крутящий момент почти в 3 раза больше, чем «типичный» коробка передач.Другие аргументы:

• Компактный и, следовательно, с малой инерцией массы.
• Низкий люфт
• Высокая эффективность
• Закрытая система
• Абсолютное соотношение от 3: 1 до 10: 1 на ступень

Каковы недостатки использования планетарной коробки передач?

Планетарный редуктор имеет недостатки и недостатки. Их сложность в моделировании и производстве делает их более дорогостоящим методом, чем другие формы редукторов.И для этих инструментов очень важна точность конструкции. Если одна планетарная шестерня расположена ближе к солнечной шестерне, чем другие, это может привести к дисбалансу планетарных шестерен, что приведет к увеличению износа и отказу. Кроме того, компактность планетарных шестерен приводит к сильному рассеиванию тепла, поэтому приложения, которые работают с очень высокой скоростью или постоянно работают, могут потребовать охлаждения.

При использовании «нормального» (иными словами, рядного) планетарного редуктора двигатель и ведомые части должны находиться на одной линии друг с другом, хотя конструкторы представляют прямоугольные модели, которые включают в себя другие зубчатые передачи (всегда конические шестерни с косозубыми зубьями). для предоставления смещения между выходом и входом.

Учтите, что планетарный редуктор может быть выполнен как с цилиндрическими, так и с косозубыми шестернями. Цилиндрические зубчатые колеса имеют нулевой угол наклона винтовой линии; поэтому они не создают осевых сил. В результате подшипники в цилиндрических планетарных редукторах служат только для обеспечения валов шестерен.

Винтовые типы, напротив, имеют угол наклона спирали от 10 до 30 градусов, что приводит к возникновению значительных осевых сил. Подшипники, применяемые в косозубых планетарных редукторах, должны выдерживать эти осевые нагрузки.(Большие углы винтовой линии вызывают большие осевые силы, но также представляют более высокий потенциал крутящего момента, более плавную работу и меньший шум.)

Цилиндрическая и косозубая шестерня в планетарной коробке передач (Ссылка: motioncontroltips.com )

Кроме того, в планетарной коробке передач — будь то косозубая или прямозубая — подшипники играют важную роль в передаче крутящего момента. Но планетарная конфигурация обеспечивает ограниченный зазор в коробке передач для размещения подшипников.Игольчатые подшипники являются подходящим вариантом с точки зрения размера, но они не сконструированы таким образом, чтобы выдерживать значительные осевые нагрузки. Конические роликоподшипники более предпочтительны при высоких осевых усилиях, но обычно они больше игольчатых подшипников.

Основные ограничения на тип и размер подшипника в сочетании с двойной задачей по поддержанию осевых нагрузок и передаче крутящего момента означают, что уровни крутящего момента косозубого планетарного редуктора могут быть меньше, чем у аналогичных редукторов с цилиндрическими шестернями, подшипники которых выдерживают только некоторые усилия. из-за передачи крутящего момента (отсутствие осевых сил).

С другой стороны, спиральные планетарные модели имеют более плавную работу, более низкий уровень шума и более высокую жесткость, чем прямозубые планетарные модели. Эти свойства делают косозубые планетарные редукторы более распространенным вариантом в сервоприводах.

Какие у нас есть варианты?

Планетарные коробки передач представлены в одно- и двухскоростном вариантах. Профессиональные производители могут поставить одинарные, двойные или тройные комплекты на любой случай. Они также могут включать динамическое, гидравлическое и электромагнитное торможение в диапазоне планетарных коробок передач.

Как узнать, какая планетарная коробка передач нам нужна?

После выбора планетарной коробки передач ее передаточное число и размер должны определяться результатом. Это важный баланс между эффективностью, размером, стоимостью и производительностью. У известных конструкторов консультативный подход к моделированию. Каждый проект они начинают с глубокого изучения конкретного случая, крутящего момента, скорости и производительности машины.

Они также используют свое понимание и опыт, чтобы определить и предложить подходящий метод планетарного редуктора, который будет надежным и рентабельным.Каждый редуктор, который они поставляют, будет безотказно работать в течение многих лет. Именно сочетание постоянных инноваций и инженерного мастерства позволяет им оставаться в авангарде технологий планетарных редукторов.

Мир планетных передач

Ученые разработали процесс окрашивания, который помогает обнаруживать износ изоляции проводов электродвигателя.

Обычно инженеры могут определить состояние электродвигателя по износу изоляционного покрытия его медных проводов.Внутри они обычно состоят из туго намотанных медных проводов, которые, в свою очередь, покрыты изолирующей смолой. Когда изоляция кабеля становится хрупкой из-за нагрева и химических процессов, это может быть признаком того, что срок службы двигателя приближается к концу.

Проблема в том, что невозможно определить целостность изоляции внутри корпуса двигателя, не сняв внешний корпус двигателя.

Ученые из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) в сотрудничестве с ELANTAS — подразделением группы специализированных химикатов ALTANA — попытались решить эту проблему, разработав интегрированный процесс окрашивания, который позволяет им определять износ кабеля электродвигателя. изоляция.

Медные провода внутри электродвигателей изолированы специальными смолами, которые защищают их от внешних воздействий. ELANTAS

«До сих пор разработчики уделяли особое внимание степени разложения материала в определенных условиях», — пояснил Александр Фунтан, химик из компании. MLU.

Следующим шагом была разработка метода оценки того, сколько времени должно пройти до того, как потребуется замена. Фактический износ, как отметили исследователи, зависит от условий (например, температуры), в которых используется двигатель.

Фунтан сказал, что он разработал испытательный стенд для анализа четырех различных систем смол в течение нескольких месяцев, чтобы определить, какие продукты разложения образуются при разных температурах. Он обнаружил, что четыре системы смол постоянно выделяют определенный спирт при различных температурных условиях.

Краситель, добавленный в систему смолы, меняет цвет, когда с ней связывается спирт, выделяемый смолой. Уни Халле / Александр Фунтан

«Затем мы тесно сотрудничали с исследователями и разработчиками из ELANTAS, чтобы найти молекулу датчика для этот алкоголь », — сказал он.

Сенсорная молекула должна соответствовать следующим критериям:

• Сенсорная молекула должна быть веществом, которое может быть легко обнаружено и свойства которого изменяются, когда с ней связывается спирт.
• Молекула сенсора должна выдерживать высокие температуры и нормальные производственные процессы.
• Молекула сенсора не может изменить электрохимические свойства изоляции.

Исследователи выбрали краситель, который обычно светится красновато-оранжевым светом в УФ-свете; но когда с ним связывается алкоголь, цветовой спектр становится светло-зеленым.Они объяснили, что различные цветовые спектры затем могут быть проанализированы с помощью специальных устройств, которые можно установить непосредственно в двигатель.

«Таким образом, вы можете увидеть, нужна ли замена, не открывая двигатель», — сказал профессор Вольфганг Биндер из Института химии MLU.

Исследователи надеются, что новая изоляция в будущем позволит избежать ненужных замен двигателя. Возможные варианты использования изобретения включают двигатели электромобилей, а также машины и другое оборудование.

ELANTAS подала патент на новый процесс в начале года. Исследование финансировалось группой специальных химикатов ALTANA, а также финансировалось проектом ЕС BAT4EVER в рамках программы «Horizon 2020».

Ознакомьтесь с исследованием: Funtan, A. et al. Полимеры для самодиагностики — обнаружение термической деструкции ненасыщенных полиэфиримидов на линии. Расширенные материалы (2021). DOI: 10.1002 / adma.202100068

Как работает планетарный редуктор?

Планетарная шестерня — планетарная шестерня, в которой несколько шестерен (планетарные шестерни) сцепляются с центральной шестерней (солнечной шестерней).

Стационарный редуктор

Так называемые стационарные редукторы отличаются тем, что шестерни имеют неподвижные оси вращения. На рисунке ниже показана двухступенчатая стационарная трансмиссия с тремя передачами. Входная шестерня приводит в движение выходную шестерню с помощью промежуточной шестерни (промежуточная шестерня).

Рисунок: Стационарный редуктор с внешней выходной шестерней

Передаточное отношение i ₁ или i ₂ соответствующих ступеней шестерни определяется соотношением соответствующего количества зубьев промежуточной шестерни z _{промежуточной шестерни} и ведущей шестерни z _из или выходная шестерня z _из .

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

Общее передаточное число i _всего 2-ступенчатой ​​стационарной передачи (поэтому также называется передаточным числом стационарной передачи или фиксированным передаточным числом несущей передачи ) 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 {стационарный коэффициент передачи} \\ [5px]
\ конец

Для общего передаточного числа, очевидно, имеют значение только количество зубьев выходной шестерни и количество зубцов входной шестерни! Количество зубьев промежуточной шестерни значения не имеет.

От стационарной коробки передач к планетарной коробке передач

Анимация: от неподвижной шестерни к планетарной передаче

Внутреннее зубчатое колесо в качестве ведомой шестерни

Вместо ведомой шестерни с внешними зубьями в принципе можно использовать коронную шестерню с внутренними зубьями. Пока количество зубьев не изменяется, это не влияет на общее передаточное отношение согласно уравнению (\ ref {i}). В результате изменится только направление вращения выходной шестерни.

Рисунок: Стационарный редуктор с внутренней выходной шестерней

Обычно оси вращения входного и выходного валов не идеально совмещены с общей осью, но имеют смещение. Однако, грамотно подобрав диаметр и, следовательно, количество зубьев промежуточной шестерни, можно обеспечить, чтобы входной и выходной валы находились на одной оси.

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

Если входной и выходной валы должны быть соосными («соосный» = «выровненный по общей оси»), диаметр делительной окружности промежуточной шестерни должен точно соответствовать разнице между радиусами делительной окружности вторичной и первичной шестерен. .Поскольку количество зубьев прямо пропорционально диаметру делительной окружности, соответствующее количество зубцов можно использовать вместо диаметра делительной окружности. В результате количество зубьев промежуточной шестерни должно составлять половину разницы между количеством зубьев ведомой 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}

Рис.: Соосное выравнивание входной и выходной шестерни

Установка дополнительных промежуточных шестерен

Недостатком данной коробки передач является то, что входной вал (а также выходной вал) подвергается изгибающей нагрузке со стороны односторонней боковой силы.На рисунке ниже F обозначает силу реакции промежуточной шестерни, действующую на боковую поверхность зуба входной шестерни.

Рис.: Действующие силы на входную шестерню

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

Рис.: Стационарный редуктор с тремя промежуточными шестернями

Установка промежуточных шестерен на водило

В принципе, данная коробка передач уже является предварительной ступенью планетарной передачи.Последний этап заключается только в установке промежуточных шестерен на так называемое водило . Сам носитель соединен с валом и направляется коаксиально через выходной вал, который выполнен в виде полого вала.

Рис.: Планетарная шестерня

Планетарная шестерня в принципе укомплектована водилом. В этом рабочем режиме он имеет стационарное передаточное число (фиксированное передаточное число несущей ) в соответствии с уравнением (\ ref {i}). В функциональном отношении планетарный редуктор в этом рабочем состоянии не отличается от описанного выше стационарного редуктора.

Однако это меняется, если планетарная передача используется иначе. Это связано с тем, что выход планетарного редуктора не всегда должен происходить на вышеупомянутом «выходном валу». Также возможно использовать водило в качестве выходного вала, в то время как полый вал шестерни с внутренними зубьями надежно заблокирован. В этом случае промежуточные шестерни теперь «вращаются» вокруг центральной ведущей шестерни, как планеты вокруг солнца; Отсюда и термин планетарная передача . Передаточное число планетарной передачи в этом режиме работы теперь отличается от передаточного отношения стационарной коробки передач!

Анимация: Принцип работы планетарной шестерни

Шестерни, ранее называвшиеся «промежуточными шестернями», обычно называются планетарными шестернями , а центральная внешняя шестерня упоминается как солнечная шестерня .Зубчатое колесо с внутренними зубьями обычно называют зубчатым венцом или кольцевым зазором .

В отличие от неподвижных шестерен, планетарные шестерни (также называемые планетарными шестернями) характеризуются подвижной осью вращения!

Здесь также становится очевидной необходимость симметричного расположения планетарных шестерен, поскольку в противном случае при высоких скоростях вращения возникли бы огромные силы дисбаланса.

С планетарной передачей можно не только надежно заблокировать коронную шестерню и позволить выходу происходить через водило.Возможны многие другие варианты, каждый с различным передаточным числом (см. Следующий раздел «Передаточные числа»). Это делает планетарную передачу особенно подходящей для таких трансмиссий, как ступичные шестерни велосипедов или автоматические трансмиссии автомобилей.

Преимущество планетарных передач перед обычными стационарными трансмиссиями заключается в их компактной конструкции и преимуществе соосных валов. При очень больших передаточных числах можно также последовательно соединить несколько планетарных шестерен.

Передаточные числа

С планетарной передачей могут быть достигнуты разные передаточные числа, в зависимости от вала, на котором происходит вход или выход, и надежно заблокированного зубчатого колеса. Различные передаточные числа будут объяснены на примере планетарной передачи, показанной ниже. Солнечная шестерня имеет z _s = 12 зубьев, планетарная шестерня z _p = 18 зубьев, а коронная шестерня z _r = 48 зубцов.

Анимация: Режимы работы планетарных передач

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

Фиксированная коронная шестерня

Наивысшее передаточное число i = 5 получается в этом случае, когда коробка передач приводится в движение солнечной шестерней, а коронная шестерня зафиксирована. Затем вывод осуществляется перевозчиком. Очевидно, самое низкое передаточное отношение i = 0,2 (= 1/5) получается, когда вход и выход меняются местами, в то время как коронная шестерня остается неподвижной. Направление вращения входного и выходного валов сохраняется в обоих случаях.

Анимация: планетарная шестерня с неподвижным венцом

Неподвижное водило

Второе по величине передаточное отношение i = 4 достигается в данном случае, если планетарный редуктор все еще приводится в движение солнечной шестерней, но на этот раз водило зафиксировано, и выход осуществляется с помощью коронной шестерни.Следовательно, второе наименьшее передаточное число i = 0,25 (= 1/4) получается путем реверсирования входа и выхода. Однако в обоих случаях направление вращения входного и выходного валов разное! В этом случае передаточное число имеет отрицательный знак (см. Таблицу ниже). Таким образом можно включить передачу заднего хода.

Анимация: планетарная передача с неподвижным водилом

Неподвижная солнечная шестерня

Дополнительное передаточное число получается, когда планетарный редуктор приводится в движение коронной шестерней, а солнечная шестерня зафиксирована.В этом случае водило служит выходом коробки передач. Передаточное число теперь становится i = 1,25, а направление вращения остается. Если выход и вход коробки передач 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 . После этого все компоненты планетарной передачи надежно соединяются друг с другом. Передаточное число в этом случае i = 1.Такой прямой привод используется, например, в ступицах трехскоростных передач в качестве «2-й передачи».

Анимация: планетарная передача с прямым приводом

Сводка

Различные передаточные числа приведены в таблице ниже. В круглых скобках указаны передаточные числа для обратных входов и выходов (обратные передаточные числа). Отрицательные знаки указывают на изменение направления вращения.

Варианты	1	2	3	4
фиксированная	кольцевая шестерня	водило	солнечная шестерня	прямой привод
вход	солнечная шестерня	солнечная шестерня	кольцевая шестерня
выход	водило	кольцевая шестерня	водило
передаточное число	\ begin {align} \ notag i = 1+ \ frac {z_r} {z_s} \\ [5px] \ end {align}	\ 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 число (обратное)	2	-∞	1	i = 1.00
(0	(-1	(0,5	(i = 1,00)
коэффициент передачи в примере используется (обратный)	5,00	-4,00	1,25	1,00
(0,20)	(-0,25)	(0,80)	(1,00)

дюйм В механических коробках передач переключение различных передаточных чисел осуществляется с помощью муфт, которые позволяют фиксировать определенные компоненты (солнечную шестерню, водило или коронную шестерню) в зависимости от желаемой передачи.Однако по функциональным причинам не все передаточные числа, показанные в таблице выше, могут быть достигнуты с помощью одной планетарной передачи (планетарный ряд ). Однако передаточные числа могут быть значительно увеличены, если объединить несколько отдельных планетарных передач. На практике в одной коробке передач обычно используется до трех планетарных передач.

Эпициклические зубчатые передачи — обзор

8.3.2 Эпициклические зубчатые передачи

На рисунке 8.13 показан пример планетарной зубчатой ​​передачи.Эпициклические зубчатые передачи включают солнечную шестерню, водило планетарной передачи и одну или несколько планетарных шестерен. Планетарные шестерни могут также зацепляться с шестерней с внутренним венцом. Эпициклические зубчатые передачи имеют две степени свободы, и для определения их движения необходимо определить два входа, такие как скорость как солнца, так и коронной шестерни. Для примера, показанного на рис. 8.13, скорость вращения солнечной шестерни равна

(8.9) nsun = narm + nsun / arm

Если n _F представляет скорость первой передачи в train и n _L скорость последней передачи в поезде,

(8.10) nF / arm = nF − narm

(8.11) nL / arm = nL − narm

Деление уравнения (8.11) на (8.10) дает

(8.12) nL / armnF / arm = nL − narmnF − narm = e = ± Продукция с номерами транспортных средств. Продукция с номерами транспортных средств = NSNPNPNR

, где e — стоимость поезда. Для прямозубых и косозубых шестерен значение поезда положительное, если последняя шестерня вращается в том же направлении, что и первая шестерня.

Уравнение (8.12) можно изменить, чтобы получить передаточное число, определяемое как n _sun / n _рычаг , который для планетарного редуктора с неподвижным неподвижным кольцом n _L = 0, n _F = n _sun , определяется как

(8.13) nsunnarm = NRNS + 1

Для расчета напряжения может также потребоваться определение скорости планетарных шестерен. Для этого можно использовать уравнения разности скоростей. Для показанной зубчатой ​​передачи

(8.14) nplanet / arm = nplanet − narm

(8.15) nsun / arm = nsun − narm

Исходя из данных n _arm , N _P и N _S эти уравнения могут быть решены для определения n _P.

Обратите внимание, что если требуется равное расстояние планетарных шестерен, передаточное число, указанное в уравнении (8.16), должно быть целым числом. Равное расстояние планет желательно для создания сбалансированных сил на шестерне и коронной шестерне.

(8.16) NS + NRNumberofplanets = integer

Пример 8.5

Для планетарной коробки передач, показанной на рисунке 8.28, определите скорость и направление главной передачи, а также скорость и направление планетарных шестерен. Число зубцов солнца, планет и коронной шестерни — 20, 30 и 80 соответственно.Скорость и направление солнечной шестерни — 1000 об / мин по часовой стрелке, а коронная шестерня остается неподвижной.

Рисунок 8.28. Эпициклическая зубчатая передача.

Решение

Из уравнения (8.13)

narm = nsun (80/20) + 1 = −10005 = −200 об / мин

Скорость главной передачи составляет 200 об / мин по часовой стрелке.

Передаточное число коробки передач равно n _sun / n _arm = 1000/200 = 5.

Для определения скорости планет используйте уравнения (8.14) и (8.15).

Планеты и солнце находятся в сетке, поэтому

nplanet / narmnsun / narm = −NSNP

nplanet − narmnsun − narm = −NSNP

nplanet — (- 200) −1000 — (- 200) = — 2030

nplanet = −2030 × (−800) −200 = 333 об / мин

Скорость вращения планетарных шестерен 333 об / мин против часовой стрелки.

Пример 8.6

Эпициклический редуктор требуется для передачи 12 кВт от вала, вращающегося со скоростью 3000 об / мин. Желаемая выходная скорость составляет примерно 500 об / мин.Используя шестерню из закаленной стали модуля 3, определите количество зубьев каждой шестерни одноступенчатого редуктора.

Решение

Соотношение солнце / рука = 3000/500 = 6

nsunnarm = 3000500 = 6

nL − narmnF − narm = −NSNPNPNR

Обычно устанавливается N _s = 18 рекомендуется)

0−5003000−500 = −18NR

NR = 90

При м = 3 подходит ли это?

dR = mN = 3 × 90 = 270 мм

dS = mN = 3 × 18 = 54 мм

Это оставляет 270/2 — 54/2 = 108 мм в качестве диаметра планетарных шестерен.