Планетарная передача принцип работы: Планетарная передача принцип действия и кинематика красивого механизма

Ошибка

• Автомобиль — модели, марки
• Устройство автомобиля
• Ремонт и обслуживание
• Тюнинг

• Аксессуары и оборудование
• Компоненты
• Безопасность
• Физика процесса

• Новичкам в помощь
• Приглашение
• Официоз (компании)
• Пригородные маршруты

• Персоны
• Наши люди
• ТЮВ
• Эмблемы

•  
• А
• Б
• В
• Г
• Д
• Е
• Ё
• Ж
• З
• И
• Й
• К
• Л
• М
• Н
• О
• П
• Р
• С
• Т
• У
• Ф
• Х
• Ц
• Ч
• Ш
• Щ
• Ъ
• Ы
• Ь
• Э
• Ю
• Я

Навигация

• Заглавная страница
• Сообщество
• Текущие события
• Свежие правки
• Случайная статья
• Справка

Личные инструменты

• Представиться системе

Инструменты

• Спецстраницы

Пространства имён

• Служебная страница

Просмотры

Перейти к: навигация, поиск

Запрашиваемое название страницы неправильно, пусто, либо неправильно указано межъязыковое или интервики название. Возможно, в названии используются недопустимые символы.

Возврат к странице Заглавная страница.

Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.

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

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

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

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

Планетарная передача имеет соосные валы и корпус цилиндрической формы, являясь компактной альтернативой стандартным редукторам на основе колеса и шестерни. Планетарная передача используется во многих устройствах — от электрических шуруповертов до силовых приводов бульдозеров, то есть в оборудовании, к которому предъявляются повышенные требования по компактности и легкости при обеспечении больших передаточных отношений и крутящего момента. Разберемся в принципах работы планетарной передачи. Рассмотрев конструкцию и механику планетарных редукторов, можно выявить несколько не очевидных на первый взгляд факторов.

Конфигурация

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

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

Однако, использование фиксированного элемента не обязательно. В дифференциальных передачах все элементы вращаются. Подобные планетарные передачи позволяют реализовать механизм с одним выходом и двумя источниками крутящего момента, либо систему с одним источником момента и двумя выходами.

Например, в автомобилях используется приводной дифференциал, который представляет собой коническую планетарную передачу — используются две выходные оси для передачи крутящего момента на колеса автомобиля, которые вращаются независимо с учетом угла расположения колес. Механизмы с коническими планетарными передачами работают по принципу, аналогичному механизмам с параллельными валами.

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

Конструкторы имеют возможность использовать более сложные планетарные механизмы. Сложные планетарные передачи включают в себя минимум два сателлита, установленных в линию на одном валу и вращающиеся вокруг своей оси и по орбите с одинаковой скоростью, но входящими в зацепление с разными шестернями. Такие сателлиты могут иметь различное число зубьев, как и шестерни, с которыми они входят в зацепление. Подобные реализации обеспечивают дополнительные возможности с точки зрения механики узлов и позволяют значительно увеличить передаточное отношение каждой ступени.

Сложные планетарные передачи легко могут быть скомпонованы таким образом, чтобы водило вращалось с высокой скоростью, но при этом редуцирование осуществлялось от солнечного колеса. Кроме того, сателлиты могут входить в зацепление (и вращаться вокруг) одновременно с подвижными и с неподвижными внешними зубчатыми колесами, поэтому использование эпициклической шестерни не является обязательным.

Увеличение степени редуцирования

2. Планетарная передача (приводное солнечное колесо)

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

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

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

При этом комбинирование червячной передачи с планетарной является более редким, поскольку червяная передача сама по себе имеет значительное передаточное отношение.

Передача крутящего момента




3. Передача с фиксированными осями (с приводной шестерней)

Поскольку сателлиты планетарной передачи входят в зацепление с солнечным колесом и эпициклом в нескольких местах, для перемещения нагрузки задействуется большее число зубьев по сравнению с обычными передачами. Благодаря этому планетарная передача состоит из зубчатых колес меньших размеров (но включает большее их количество). Аналогично, радиальные плечи водила передают значительный момент на выходной вал — это другое преимущество концентрической компоновки механизма.

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

С увеличением числа сателлитов улучшаются нагрузочные характеристики и жесткость на скручивание; чем более рассеянной является нагрузка, тем меньше изнашиваются и повреждаются зубья шестерен. Обычно в планетарных передачах используются три сателлита, зачастую — большее количество, а иногда и меньшее. При этом повторимся, что, как правило, сателлиты равномерно расположены вокруг солнечного колеса.


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

Износ

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

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

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

Балансировка сателлитов

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

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

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

Шум




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

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

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

Нагрев




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

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

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

DARXTON

Конструкция, детали, функции, соотношение и использование [PDF]

Из этой статьи вы узнаете  , что такое планетарная передача?   Его конструкция, детали, функции, преимущества и использование объясняются  Картинки . Если вам нужен файл PDF ? Скачать его можно в конце статьи.

Что такое планетарная передача?

Планетарные передачи лежат в основе современного машиностроения и используются в основных промышленных машинах и электромобилях. Они также известны как эпициклические шестерни, состоят из двух шестерен, так что центр одной шестерни вращается вокруг центра другой.

Водило, соединяющее центры двух шестерен, вращает планетарную и солнечную шестерни так, что их делительные окружности катятся без проскальзывания. Точка делительной окружности планетарной передачи очерчивает эпициклоиду. В этом случае солнечная шестерня неподвижна, а планетарные шестерни вращаются вокруг солнечной шестерни.

В начале 1900-х годов первая трансмиссия с планетарными передачами была сделана на автомобиле Wilson-Pilcher, произведенном в Великобритании. В настоящее время большинство инженеров используют планетарные передачи в приложениях, требующих таких свойств, как высокая плотность крутящего момента, эффективность работы и долговечность.

Читайте также: Как работает распределитель зажигания в двигателе? [PDF].

№1 Солнечная шестерня (центральная шестерня)

В планетарной коробке передач солнечная шестерня приводит в движение окружающие планетарные шестерни, закрепленные на водиле во избежание проскальзывания во время работы. Когда солнечная шестерня приводится в движение, планетарные шестерни вращают зубчатый венец (также известный как внешняя шестерня).

#2 Многопланетарные шестерни

Обычно планетарная передача имеет две шестерни, одна планетарная шестерня входит в зацепление с солнечной шестерней, а другая входит в зацепление с планетарным зубчатым венцом. Они используются в качестве редукторов скорости. Они используются для замедления двигателей и увеличения крутящего момента.

Основной и основной функцией планетарных передач является передача крутящего момента и изменение скорости вращения или крутящего момента между входным и выходным валами.

Кольцевая шестерня №3 (внешняя шестерня)

Нагрузка от солнечной шестерни распределяется на несколько планетарных шестерен, которые используются для привода внешнего кольца, вала или шпинделя. Зубчатый венец вращается в том же направлении, что и солнечная шестерня, обеспечивая тем самым обратное направление.

#4 Водило планетарной передачи

Водило планетарной передачи удерживает планетарную шестерню, которая вращается вокруг себя с вращением, противоположным водилу планетарной передачи. Обычно он соединяет центры двух шестерен и обеспечивает их вращение без проскальзывания.

Читайте также: Что такое шарнирный сустав и как он работает? [PDF]

Конструкция планетарной передачи

Планетарная передача — это очень общий термин, поскольку эта концепция очень адаптируема, в основном, она включает в себя. Три шестерни, солнечная шестерня, планетарная шестерня и зубчатый венец, а также множество передаточных чисел могут быть получены из небольшого объема по сравнению с другими типами зубчатых передач, которые занимают больше места.

В отличие от простых зубчатых передач, планетарная передача требует определения более одного входа для получения конкретного выхода. Многие выходные данные можно получить, зафиксировав шестеренку, то есть сделав ее неподвижной, подав входную мощность на другую шестерню и получив выходную мощность от третьей шестерни.

Солнечная шестерня расположена в центре узла. Он входит в зацепление с зубьями планетарных шестерен, планетарные шестерни представляют собой небольшие шестерни, встроенные в каркас, называемый водилом планетарной передачи.

Он изготовлен из чугуна, алюминия или стали и имеет вал для каждой планетарной шестерни, планетарные шестерни окружают центральную ось солнечной шестерни и окружены кольцом, которое является самой большой частью простой набор.

Солнце является центром солнечной системы с планетами, вращающимися вокруг него, отсюда и название планетарной передачи.

Читайте также: Какие типы карданных валов используются в автомобилях?

Работа планетарной передачи

Каждый элемент планетарной передачи может вращаться или находиться в состоянии покоя, передача мощности возможна только через планетарную передачу. Поскольку один из членов находится в состоянии покоя, два члена сцеплены вместе.

Изображение: Википедия

Когда ни один член не задержан или не заблокирован, существуют нейтральные условия. Любой из трех элементов может использоваться в качестве ведущего или входного элемента, в то время как другой элемент может быть удержан от вращения и, таким образом, становится неподвижным элементом, а третий элемент становится выходным элементом.

В зависимости от того, какой элемент является приводным, какой удерживается и какой приводится в движение, планетарная передача обеспечивает либо увеличение крутящего момента, либо увеличение скорости. Кроме того, направление вывода также может быть изменено с помощью различных комбинаций.

В комбинациях и зубчатый венец, и солнечная шестерня являются входными элементами, они вращаются по часовой стрелке с одинаковой скоростью, внутренние зубья зубчатого венца, вращающегося по часовой стрелке, пытаются вращать планетарные шестерни по часовой стрелке, но солнечная шестерня, которая вращается по часовой стрелке, пытается вращать планетарные шестерни против часовой стрелки, эти противодействующие силы блокируют планетарные шестерни от вращения.

Таким образом, весь планетарный ряд вращается как единое целое, обеспечивая прямой привод.

Читайте также: Различные типы систем трансмиссии и их использование

Передаточное число планетарной передачи

Одноступенчатая планетарная передача состоит из кольцевого (кольца) с внутренними зубьями и окружающего его ленточного тормоза. В центре этой шестерни находится солнечная шестерня S, являющаяся частью входного вала. Солнечная шестерня и кольцевая шестерня соединены серией сателлитов P, установленных на водиле C и объединенных с выходным валом.

Для передачи крутящего момента солнечная шестерня, водило или кольцевая шестерня должны быть установлены неподвижно.

Рассмотрена ситуация, когда неподвижна только кольцевая шестерня. При вращении вала входной солнечной шестерни с фиксированным ленточным тормозом кольцевой шестерни планетарные шестерни одновременно вращаются вокруг своих осей и вращаются вокруг оси входной солнечной шестерни по внутренней окружности кольцевой шестерни.

Таким образом, ведущий и вторичный валы поддерживают оси планетарной передачи, также вращаются, но с меньшей скоростью, чем входной вал.

Let,

• TA = количество зубьев на кольцевой, внутренней или кольцевой шестерне
• TS = количество зубьев на солнечной или центральной шестерне
• TP = количество зубьев на планетарной шестерне
• TC = количество эффективных зубьев на рычаге или водило планетарной передачи

Кроме того, TA = TS + 2TP и TC = TS + TA

Передаточное число первой передачи

Кольцевая шестерня удерживается в неподвижном состоянии, а водило планетарной передачи приводится в движение мощностью, подаваемой на солнечную шестерню.

Передаточное число второй передачи

Солнечная шестерня удерживается неподвижно. Водило планетарной передачи является ведомым элементом, а кольцевая шестерня — ведущим элементом.

Задняя передача

Здесь строгальный носитель удерживается неподвижно. Кольцевая шестерня приводится в движение солнечной шестерней, на которую подается мощность.

Преимущества планетарной передачи

1. Обеспечивает более компактный узел, работающий вокруг общей центральной оси.
2. Редукторы и корпуса редукторов имеют сравнительно меньшие габаритные размеры.
3. Этот набор шестерен является более гибким по сравнению с обычным набором шестерен.
4. Эти типы зубчатых передач занимают меньше места.
5. Эта шестерня имеет высокое передаточное число и больший крутящий момент.
6. Обычно имеет компактные размеры.
7. Вместо нагрузки только на одну пару шестерен она распределяется по нескольким шестерням.

Недостатки планетарного редуктора

1. Общая стоимость планетарного редуктора будет выше, чем у обычного редуктора.
2. Конструкция и изготовление планетарных передач довольно сложны и сложны.
3. Определение эффективности планетарной передачи было бы сложной задачей.
4. Система передач требует точности передачи, поэтому это довольно сложно.
5. Некоторые типы планетарных передач производят больше шума при работе.
6. Чтобы игнорировать любую дополнительную передачу, ведущий и ведомый элементы должны сойтись.

Применение планетарной передачи

1. Эти шестерни обычно используются для увеличения крутящего момента в роботах.
2. Кроме того, он также используется в печатных машинах для уменьшения скорости роликов.
3. Используется в упаковочных машинах для воспроизводимых продуктов в промышленности.
4. Кроме того, он также используется в таких приводах, как колесный привод, гусеничный привод, конвейер, поворотный привод, привод подъемного устройства и привод лебедки.
5. Они также используются в насосах, инжекторах гибких насосно-компрессорных труб и приводах режущих головок.

Подведение итогов

Планетарные передачи широко используются в различных отраслях промышленности. Поскольку шестерня является одним из важнейших компонентов планетарного механизма, эти шестерни будут влиять на всю систему трансмиссии.

Эти шестерни имеют много преимуществ, таких как повышенный крутящий момент, меньший сравнимый размер, меньший вес, более высокий КПД и многое другое.

---

Надеюсь, я рассказал все о « Планетарная передача ». Если у вас остались сомнения или вопросы по этой теме, вы можете связаться с нами или задать в комментариях, я вам отвечу. Если вам понравилось, поделитесь этим в кругу друзей и распространите знания.

Хотите получать бесплатные PDF-файлы прямо на свой почтовый ящик? Тогда подпишитесь на нашу рассылку.

Введите адрес электронной почты…

Загрузить эту статью в формате PDF:

Щелкните здесь, чтобы загрузить

Кроме того, мы также написали множество статей, некоторые из которых упомянуты ниже:

1. Как работает универсальный шарнир? Типы и применение
2. Каков принцип работы маховика в двигателе?
3. Типы шатунов: работа и применение

Мир планетарных передач

1. Есть крутящий момент? Простая планетарная передача, вид со стороны нагнетателя. Двойные роликоподшипники на выходе помогают изолировать зацепление (цилиндрические шестерни) от воздействия внешних поперечных нагрузок. Тяжелый диск является водителем планеты. (Любезно предоставлено GAM Gear.)

Планетарная передача с присущим ей линейным валом и цилиндрическим корпусом часто считается компактной альтернативой стандартным шестеренчатым редукторам. Подходящие для широкого спектра применений — от электрических шуруповертов до силовых передач бульдозера — эти агрегаты являются сильными соперниками, когда главными проблемами являются пространство и вес в сравнении с уменьшением и крутящим моментом. Чтобы полностью понять их работу, вам нужны подробности. Изучение конструкции и механики планетных систем позволяет выявить некоторые из менее очевидных факторов, которые вступают в игру.

Устройство

Самая простая форма планетарной передачи включает три набора шестерен с разными степенями свободы. Планетарные шестерни вращаются вокруг осей, вращающихся вокруг солнечной шестерни, которая вращается на месте. Зубчатый венец связывает планеты снаружи и полностью фиксируется. Концентричность планетарной группы с солнечной и кольцевой шестернями означает, что крутящий момент передается по прямой линии. Многие силовые передачи «удобно» выстроены прямо, а отсутствие смещенных валов не только уменьшает пространство, но и устраняет необходимость перенаправлять мощность или перемещать другие компоненты.

В простой планетарной установке входная мощность вращает солнечную шестерню с высокой скоростью. Планеты, расположенные вокруг центральной оси вращения, зацепляются с солнцем, а также с неподвижным зубчатым венцом, поэтому они вынуждены вращаться по орбите во время вращения. Все планеты установлены на одном вращающемся элементе, называемом клеткой, рычагом или водилой. Когда водило планетарной передачи вращается, оно обеспечивает выходную мощность с низкой скоростью и высоким крутящим моментом.

Однако фиксированный компонент не всегда необходим. В дифференциальных системах каждый элемент вращается. Подобные планетарные схемы обеспечивают один выход, управляемый двумя входами, или один вход, управляющий двумя выходами. Например, дифференциал, который приводит в движение ось в автомобиле, представляет собой планетарно-коническую передачу — скорости вращения колес представляют собой два выходных сигнала, которые должны различаться для управления поворотами. Планетарные системы с коническими зубчатыми колесами работают по тому же принципу, что и системы с параллельными валами.

Даже простая планетарная передача имеет два входа; закрепленное зубчатое колесо представляет собой постоянный ввод нулевой угловой скорости.

Дизайнеры могут углубиться в эту «планетарную» тему. Составные (в отличие от простых) планетарные передачи имеют как минимум две планетарные шестерни, прикрепленные на одной линии к одному и тому же валу, вращающиеся и вращающиеся по орбите с одинаковой скоростью и зацепляясь с разными шестернями. Составные планеты могут иметь разное количество зубьев, как и шестерни, с которыми они зацепляются. Наличие таких опций значительно расширяет механические возможности и позволяет больше уменьшать количество ступеней. Составные планетарные передачи можно легко сконфигурировать таким образом, чтобы вал водила планетарной передачи вращался с высокой скоростью, а редуктор исходил от солнечного вала, если разработчик предпочитает это. Еще одна особенность сложных планетарных систем: планеты могут зацепляться (и вращаться вокруг) одновременно с неподвижными и вращающимися внешними шестернями, поэтому зубчатый венец не обязателен.

Повышающее передаточное число

2. Планетарная передача (ведущая солнечная шестерня)

Планетарные шестерни из-за своего размера зацепляют большое количество зубьев, вращаясь вокруг солнечной шестерни, поэтому они могут легко приспособиться к многочисленным оборотам привода для каждого оборота выходного вала. Чтобы выполнить сравнимое уменьшение между стандартной шестерней и шестерней, большая шестерня должна войти в зацепление с довольно маленькой шестерней.

Простые планетарные передачи обычно обеспечивают передаточное число до 10:1. Составные планетарные системы, намного более сложные, чем простые версии, могут обеспечить во много раз большее снижение. Существуют очевидные способы дальнейшего снижения (или, в зависимости от обстоятельств, увеличения) скорости, например последовательное соединение планетарных ступеней. Вращательный выход первой ступени связан с входом следующей, а кратность отдельных передаточных чисел представляет собой окончательное сокращение.

Другой вариант – установить стандартные шестеренчатые редукторы в планетарную передачу. Например, высокоскоростная мощность может проходить через обычную шестерню с неподвижной осью перед планетарным редуктором. Такая конфигурация, называемая гибридной , иногда предпочтительнее в качестве упрощенной альтернативы дополнительным планетарным ступеням или для снижения входных скоростей, которые слишком высоки для некоторых планетарных блоков. Он также обеспечивает смещение между входом и выходом. Если необходим прямой угол, к встроенной планетарной системе иногда присоединяют конические или гипоидные шестерни. Комбинации червячного и планетарного редуктора встречаются редко, потому что червячный редуктор сам по себе обеспечивает такие высокие изменения скорости.

Получение крутящего момента

3. Зубчатая передача с неподвижной осью (ведущая шестерня)

Поскольку планетарные шестерни входят в зацепление с солнечной шестерней и зубчатым венцом в нескольких местах, для передачи нагрузки зацепляется больше зубьев по сравнению с обычным зубчатым зацеплением. Следовательно, для той же нагрузки планетарная передача требует меньших шестерен (хотя и в большем количестве), чем стандартная передача от шестерни к шестерне. Точно так же радиальные рычаги водила планетарной передачи передают значительный момент на выходной вал — еще одна иллюстрация эффективности концентрического расположения.

Возможно, менее очевидным, но не менее важным соображением является то, что при наличии нескольких равноотстоящих сателлитов (как это обычно бывает) подшипники входного и выходного валов избавлены от радиальных нагрузок, возникающих в результате разделительных и тангенциальных сил реакции зубчатого колеса, поскольку эти реакции компенсируются вне. Кроме того, поскольку на эти подшипники не действуют такие силы, вероятность деформации внешнего корпуса меньше.

Чем больше планет, тем выше грузоподъемность и жесткость на кручение; чем больше распределена нагрузка, тем меньше прогиб и износ зубьев шестерни. Из этого следует, что сравнительно небольшой и обтекаемый планетарный редуктор может приводить в движение довольно большую нагрузку. Типичным для числа планет является три, но бывает и больше, а иногда и меньше. Опять же, часто несколько планет находятся на одинаковом расстоянии друг от друга.

Косозубые зубчатые колеса могут использоваться для большей грузоподъемности, чем цилиндрические зубчатые колеса, при сопоставимых размерах зубчатых колес и количестве сателлитов, потому что косозубые зубчатые колеса расположены под углом, а не с прямыми зубьями, и за одно зацепление входит даже больше зубьев. Но в косозубых планетарных передачах есть осевые реакции, и они не компенсируются с несколькими планетами, как тангенциальные и разделительные реакции шестерни, поэтому подшипники должны учитывать осевую нагрузку.

Изнашивание

Что касается срока службы и износа, рядные планетарные системы замечательно распределяют нагрузку между основными компонентами, и экономичность подтверждает это. Если бы все компоненты были одинакового качества, но необходимо было бы выделить потенциально слабое место, это могли бы быть подшипники, поддерживающие отдельные планетарные шестерни.

Место часто очень ограничено, поэтому планетарные подшипники могут быть меньше по сравнению с некоторыми обычными редукторами с зубчатыми колесами, где есть много возможностей для более крупных подшипников. И не забывайте, компенсирующий эффект нескольких сателлитов на радиальные нагрузки распространяется только на центральный вал; на самом деле радиальная нагрузка на отдельные планетарные подшипники приводит в движение водило.

Термическая и циклическая усталость этих подшипников может быть вызвана ограниченным распределением нагрузки и тем фактом, что планетарные шестерни могут довольно быстро вращаться вокруг своих осей. Более того, при высоких скоростях и тяжелых планетарных передачах центробежные силы могут значительно увеличить нагрузку. Это не означает, что подшипники сателлитов часто не служат дольше других компонентов. И ясно, что высококлассные прецизионные подшипники, используемые с низкокачественными шестернями с высокими допусками, не являются универсальным устройством.

Балансировка сателлитов

Нагрузка, воспринимаемая сателлитами, в реальных ситуациях не полностью сбалансирована. Одна планета может случайно оказаться радиально ближе или дальше от оси Солнца, чем другие, или ось вращения носителя может быть немного смещена. По мере снижения точности изготовления и увеличения числа сателлитов увеличивается тенденция к дисбалансу.

Иногда влияние дисбаланса невелико, и операция способна его принять. Планеты могут даже «изнашиваться» и постепенно более равномерно распределять нагрузку. Но некоторые конструкции будут чувствительны даже к незначительным дисбалансам и могут потребовать высокоточных узлов и агрегатов; точное определение правильного расположения штифтов сателлитов вокруг оси солнечной шестерни может быть ключом.

Другие схемы, помогающие сбалансировать нагрузки на планету, включают использование плавающих узлов или «мягких» креплений, допускающих небольшое радиальное движение солнца или водила планетарной системы. Таким образом, компоненты могут постоянно немного смещаться, помогая выравнивать неравномерную нагрузку. Установка мягкой части сборки не является редкостью при проектировании, но жесткие сборки могут иметь преимущества перед гибкими, так что ответ не всегда однозначен.

Шум

4. Вот пример прямолинейного дифференциала, в котором используется составная планетарная передача – это дифференциал, потому что все элементы вращаются. Составные планеты вращаются и перемещаются с одинаковой скоростью, зацепляясь с двумя разными солнечными шестернями. Шестерни винтовые. В этой установке водилом планетарной передачи фактически является весь внешний корпус. Зубчатый венец не используется, а две солнечные шестерни соединены с отдельными концентрическими валами. (Любезно предоставлено Andantex. )

У планетарок шумность обычно не хуже, а часто и лучше, чем у стандартных шестеренчатых редукторов. Наличие шестерен меньшего размера означает меньшую скорость линии тангажа, чем у комплекта шестерня и шестерня сравнимого номинала. Однако наличие множества одинаковых зубьев сателлита, зацепляющихся с одинаковой частотой при каждом обороте входного вала, способствует шуму, особенно на очень высоких скоростях. И тот факт, что эти сетки возникают на круговой орбите, может усложнить ситуацию. Очевидно, что использование цилиндрических зубчатых колес достаточно высокого качества не повредит. Но косозубые шестерни с их постепенным, а не мгновенным зацеплением зубьев могут быть лучше для некоторых операций.

Другая используемая стратегия шумоподавления включает проектирование системы таким образом, чтобы планеты сцеплялись не в фазе друг относительно друга и тем самым обеспечивали эффект подавления. Также может помочь демпфирование системы, так как оно препятствует возникновению резонанса.

Heat

5. Этот редуктор сочетает в себе три различных типа зубчатых передач, в том числе простую планетарно-винтовую передачу, для передачи мощности под прямым углом. Подумайте о роли каждого набора шестерен: обычные геликаты обеспечивают смещение (нравится вам это или нет), но они также хорошо подходят для приема высокоскоростного входа и немного уменьшают его; спиральные скосы поворачивают угол с хорошей плавностью и эффективностью, при этом еще больше снижая скорость вращения; компактные планетарные передачи обеспечивают значительное конечное снижение и передают высокий крутящий момент. (Любезно предоставлено Bayside Motion Group.)

Планетарная передача, работающая на очень высоких скоростях и в непрерывном режиме, может выделять достаточно тепла, чтобы оправдать охлаждение. В обычных зубчатых передачах нагрузка часто требует довольно большой части зубчатой ​​передачи и площади поверхности, что составляет значительный теплоотвод. Компактность планетарных агрегатов может ограничивать скорость отвода тепла, поэтому иногда принимают дополнительные меры; смазка может циркулировать через теплообменник или может использоваться охлаждающий вентилятор.