Има всякакви видове механични устройства. Някои от тях са ни познати от детството. Това са например часовници, велосипеди, въртящи се върхове. С напредването на възрастта научаваме за другите. Това са мотори на автомобили, лебедки на кранове и други. Всеки движещ се механизъм използва някаква система, за да накара колелата да се въртят и машината да работи. Един от най-интересните и популярни е планетарният механизъм. Същността му се крие във факта, че машината се задвижва от колела или зъбни колела, които взаимодействат помежду си по специален начин. Нека го разгледаме по-отблизо.
Обща информация
Планетарната предавка и планетарният механизъм са наречени така по аналогия с нашата слънчева система, която условно може да бъде представена по следния начин: в центъра има "слънце" (централното колело в механизма). Около него се движат „планети“(малки колела или спътници). Всички тези части на планетарната предавка имат външни зъби. Условната слънчева система има граница в диаметъра си. Роляизпълнява се в планетарния механизъм от голямо колело или епицикъл. Има и зъби, само вътрешни. По-голямата част от работата в този дизайн се извършва от носача, който е лостов механизъм. Движението може да се извърши по различни начини: или слънцето ще се върти, или епицикълът, но винаги заедно със сателитите.
По време на работата на планетарния механизъм може да се използва друг дизайн, например две слънца, сателити и носител, но без епицикъл. Друг вариант са два епицикла, но без слънце. Носителят и сателитите трябва винаги да присъстват. В зависимост от броя на колелата и местоположението на техните оси на въртене в пространството, дизайнът може да бъде прост или сложен, плосък или пространствен.
За да разберете напълно как работи такава система, трябва да разберете подробностите.
Местоположение на елементите
Най-простата форма на планетарна предавка включва три комплекта зъбни колела с различни степени на свобода. Горните спътници се въртят около осите си и в същото време около слънцето, което остава на място. Епицикълът свързва планетарния механизъм отвън и също така се върти чрез алтернативно зацепване на зъбите (той и сателитите). Този дизайн е в състояние да променя въртящия момент (ъглови скорости) в една равнина.
При прост планетарен механизъм слънцето и сателитите могат да се въртят, докато епицентърът остава фиксиран. Във всеки случай ъгловите скорости на всички компоненти не са хаотични, а имат линейна зависимост една от друга. Докато медията се върти, тя осигуряваниска скорост, висок въртящ момент.
Тоест, същността на планетарната предавка е, че такъв дизайн е в състояние да променя, разширява и добавя въртящ момент и ъглова скорост. В този случай ротационните движения се извършват по една геометрична ос. Инсталиран е необходимият трансмисионен елемент на различни превозни средства и механизми.
Характеристики на структурните материали и схеми
Въпреки това, фиксиран компонент не винаги е необходим. В диференциалните системи всеки елемент се върти. Планетарните зъбни колела като тази имат един изход, задвижван (контролиращ) два входа. Например, диференциал, който управлява ос в автомобил, е подобна предавка.
Такива системи работят на същия принцип като конструкциите на паралелни шахти. Дори обикновената планетарна предавка има два входа, фиксираната пръстеновидна предавка е постоянен вход с нулева ъглова скорост.
Подробно описание на устройствата
Смесените планетарни структури могат да имат различен брой колела, както и различни зъбни колела, чрез които са свързани. Наличието на такива детайли значително разширява възможностите на механизма. Композитните планетарни структури могат да бъдат сглобени така, че валът на носещата платформа да се движи с висока скорост. В резултат на това някои проблеми с редуктор, слънчева предавка и други могат да бъдат елиминирани в процеса на подобряване на устройството.
Така, както се вижда отдадена информация, планетарният механизъм работи на принципа на прехвърляне на въртене между връзки, които са централни и мобилни. В същото време сложните системи са по-търсени от простите.
Опции за конфигуриране
В планетарния механизъм е възможно да се използват колела (зъбни колела) с различни конфигурации. Подходящ стандарт с прави зъби, спираловидни, червячни, шеврон. Видът на зацепването няма да повлияе на общия принцип на действие на планетарния механизъм. Основното е, че осите на въртене на носача и централните колела съвпадат. Но осите на спътниците могат да бъдат разположени в други равнини (пресичащи, успоредни, пресичащи се). Пример за кръстосани е междуколесен диференциал, в който зъбните колела са конични. Пример за кръстосани е самоблокиращ се диференциал с червячна предавка (Torsen).
Прости и сложни устройства
Както беше отбелязано по-горе, схемата на планетарния механизъм винаги включва носач и две централни колела. Може да има произволен брой сателити. Това е така нареченото просто или елементарно устройство. В такива механизми дизайните могат да бъдат както следва: "SVS", "SVE", "EVE", където:
- S е слънцето.
- B - превозвач.
- E е епицентърът.
Всеки такъв комплект колела + сателити се нарича планетарна предавка. В този случай всички колела трябва да се въртят в една и съща равнина. Простите механизми са едноредови и двуредови. Рядко се използват в различни технически устройства и машини. Примерможе да служи като планетарен велосипеден механизъм. На този принцип работи ръкавът, благодарение на който се осъществява движението. Дизайнът му е създаден по схемата "SVE". Сателити в не 4 бр. В този случай слънцето е неподвижно прикрепено към оста на задното колело, а епицентърът е подвижен. Принуждава се да се върти от велосипедист, натискащ педалите. В този случай скоростта на предаване и следователно скоростта на въртене може да се промени.
По-често можете да намерите сложни зъбни планетарни механизми. Техните схеми могат да бъдат много различни, което зависи от това за какво е предназначен този или онзи дизайн. По правило сложните механизми се състоят от няколко прости, създадени според общото правило за планетарна предавка. Такива сложни системи са дву-, три- или четириредови. Теоретично е възможно да се създават структури с голям брой редове, но на практика това не се случва.
Планарни и пространствени устройства
Някои хора смятат, че обикновената планетарна предавка трябва да е плоска. Това е само отчасти вярно. Сложните устройства също могат да бъдат плоски. Това означава, че планетарните зъбни колела, независимо колко от тях се използват в устройството, са в една или в успоредни равнини. Пространствените механизми имат планетарни зъбни колела в две или повече равнини. В този случай самите колела могат да бъдат по-малки, отколкото в първото изпълнение. Имайте предвид, че плоският планетарен механизъм е същият като пространствения. Разликата е само в площта, заета от устройството, тоест в компактността.
Степени на свобода
Това е името на колекциятакоординати на въртене, което ви позволява да определите позицията на системата в пространството в даден момент. Всъщност всеки планетарен механизъм има поне две степени на свобода. Тоест, ъгловите скорости на въртене на която и да е връзка в такива устройства не са линейно свързани, както при други предавки. Това ви позволява да получите изходни ъглови скорости, които не са същите като тези на входа. Това може да се обясни с факта, че в диференциалната връзка в планетарния механизъм има три елемента във всеки ред, а останалите ще бъдат свързани с него линейно, чрез всеки един елемент от реда. Теоретично е възможно да се създадат планетни системи с три или повече степени на свобода. Но на практика те са неработоспособни.
Планетарно предавателно отношение
Това е най-важната характеристика на ротационното движение. Позволява ви да определите колко пъти се е увеличил моментът на сила върху задвижвания вал спрямо момента на задвижващия вал. Можете да определите предавателното отношение, като използвате формулите:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, където:
- 1 - водеща връзка.
- 2 - подчинена връзка.
- d1, d2 - диаметри на първата и втората връзка.
- Z1, Z2 - брой зъби.
- M1, M2 са въртящи моменти.
- W1 W2 - ъглови скорости.
- n1 n2 - скорост.
По този начин, когато предавателното отношение е по-високо от едно на задвижвания вал, моментът на сила се увеличава, а честотата и ъгловата скорост намаляват. Това винаги трябва да се има предвид при създаването на дизайн, т.кпредавателното отношение в планетарните механизми зависи от това колко зъби имат колелата и кой елемент от реда е водещ.
Обхват на приложение
В днешния свят има много различни машини. Много от тях работят с помощта на планетарни зъбни колела.
Използват се в автомобилни диференциали, планетарни предавки, в кинематичните схеми на сложни металорежещи машини, в скоростни кутии на авиационни двигатели на самолети, в велосипеди, в комбайни и трактори, в танкове и друга военна техника. Съгласно принципите на планетарната предавка, много скоростни кутии работят в задвижванията на електрически генератори. Помислете за друга такава система.
Планетарно завъртане
Този дизайн се използва в някои трактори, верижни превозни средства и танкове. Проста диаграма на устройството е показана на фигурата по-долу.
Принципът на действие на планетарния ротационен механизъм е както следва: носачът (позиция 1) е свързан със спирачния барабан (2) и задвижващото колело, разположено в гъсеницата. Епицикълът (6) е свързан към трансмисионния вал (позиция 5). Слънцето (8) е свързано към диска на съединителя (3) и барабана на люлеещата се спирачка (4). Когато заключващият съединител е включен и лентовите спирачки са изключени, сателитите няма да се въртят. Те ще станат като лостове, тъй като са свързани със слънцето (8) и епицикъла (6) посредством зъби. Следователно те принуждават тях и носача едновременно да се въртят около обща ос. В този случай ъгловата скорост е същата.
При изключване на блокиращия съединител и натискане на спирачкатазавъртането на слънцето ще започне да спира и спътниците ще започнат да се движат около осите си. Така те създават момент върху носача и въртят задвижващото колело на гъсеницата.
Носи
По отношение на експлоатационния живот и затихване, в линейните планетарни системи, разпределението на натоварването се забелязва между основните компоненти.
Термичната и цикличната умора може да се увеличи в тях поради ограниченото разпределение на натоварването и факта, че планетарните зъбни колела могат да се въртят доста бързо по осите си. Освен това при високи скорости и предавателни отношения на планетарната предавка центробежните сили могат значително да увеличат количеството на движение. Трябва също да се отбележи, че с намаляване на точността на производство и увеличаване на броя на сателитите, тенденцията за дисбаланс се увеличава.
Тези устройства и техните системи може дори да са подложени на износване. Някои дизайни ще бъдат чувствителни дори към малки дисбаланси и може да изискват качествени и скъпи компоненти за сглобяване. Точното местоположение на планетарните щифтове около оста на слънчевата предавка може да бъде ключ.
Други планетарни механизми, които помагат за балансиране на натоварванията, включват използването на плаващи възли или "меки" опори, за да поддържат слънцето или епицентъра да се движат възможно най-дълго.
Основи на синтеза на планетарни устройства
Тези знания са необходими при проектирането и създаването на машинни компоненти. Концепцията за "синтез на планетарни механизми" е да се изчисли броят на зъбитена слънце, епицентър и сателити. В този случай трябва да бъдат изпълнени редица условия:
- Предавката трябва да е равна на зададената стойност.
- Зацепването на зъбите на предавката трябва да е правилно.
- Необходимо е да се осигури подравняването на входящия и изходящия вал.
- Изисква се квартал (сателитите не трябва да пречат един на друг).
Също така, когато проектирате, трябва да вземете предвид размерите на бъдещата конструкция, нейното тегло и ефективност.
Ако е дадено предавателното отношение (n), тогава броят на зъбите на слънцето (S) и на планетарните зъбни колела (P) трябва да отговаря на уравнението:
n=S/P
Ако приемем, че броят на зъбите в епицентъра е ранен (A), тогава при заключен носител трябва да се спазва равенството:
n=-S/A
Ако епицентърът е фиксиран, тогава следното равенство ще бъде вярно:
n=1+ A/S
Така се изчислява планетарният механизъм.
Предимства и недостатъци
Има няколко вида предаване, които се използват успешно в различни устройства. Планетарният сред тях се откроява със следните предимства:
- Осигурява по-малко натоварване на всеки зъб на колелата (и слънцето, и епицентъра, и сателитите) поради факта, че натоварването върху тях се разпределя по-равномерно. Това има положителен ефект върху експлоатационния живот на конструкцията.
- Със същата мощност планетарната предавка има по-малки размери и тегло от другите видове трансмисия.
- Възможност за постигане на по-високи предавателни числа спо-малко колела.
- Осигурете по-малко шум.
Недостатъци на планетарните зъбни колела:
- Необходима е повече прецизност при производството им.
- Ниска ефективност с относително голямо предавателно отношение.
