Устройство планетарного механизма: 1 — ИнноДрайв

коробка, механизм, шестерня, ряд и расчет

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

Содержание

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

Устройство и принцип работы

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

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

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

Устройство простого планетарного блока:

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

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

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

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

Управляя элементами простой «планетарки», получают разные характеристики:

Передача	Как работает планетарная коробка в АКПП
1	Солнце подаёт вращение на водило, корона двигается в противоположную сторону.
2	Корона подаёт вращение на водило, солнце зафиксировано.
3	Ведущее водило передаёт вращение солнцу. Корона заблокирована.
4	Водило двигает корону. Солнце зафиксировано.
Задний ход	Водило заблокировано. Солнечное колесо вращается, планеты обкатывают и двигают корону в противоположную сторону.

Кпд η простой передачи достигает 0,97.

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

Разновидности планетарных передач

По количеству ступеней планетарные механизмы разделяют на:

• однорядные;
• многорядные.

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

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

В АКПП применяют схемы, названные в честь изобретателей:

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

По типу зубчатых конструкций планетарные редукторы делятся на:

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

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

Характеристики основных разновидностей этого устройства

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

Цилиндрические

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

Конические

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

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

Волновые

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

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

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

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

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

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

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

Недостатки планетарного механизма:

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

Передаточное число планетарных передач

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

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

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

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

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

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

Подбор чисел зубьев планетарных передач

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

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

Основное соотношение подбора зубьев передачи через передаточное число выглядит так:

i = 1+Zкорона/Zсолнце,

где  i — передаточное число;

Zn — количество зубьев.

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

Zкорона= Zсолнце+2×Zсателлит.

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

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

где с — количество сателлитов.

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

Zсолнце/с = Z;

Zкорона/с = Z,

где Z — целое число.

Расчет на прочность планетарных передач

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

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

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

Алгоритм расчёта следующий:

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

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

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

Расчёт зубчатых передач выполняют по двум критериям:

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

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

d=K×η×∛ (T×Kн(i±1))/(Ψ×i×[σн]^2),

где K — вспомогательный коэффициент для прямозубых колёс, МПа;

η — коэффициент неравномерности;

Т — вращающий момент, Н×мм;

Kн — коэффициент нагрузки;

Ψ — коэффициент ширины колеса равный 0,75;

i — передаточное число;

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

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

σf= (M/W) – (F/(b×s) ≤ [σf],

где М — изгибающий момент;

W — осевой момент сопротивления;

F — сила сжатия;

b, s — размеры зуба в сечении;

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

Советы по подбору планетарного редуктора

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

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

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

Область применения планетарных передач

Планетарная схема используется в:

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

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

Заключение

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

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

Планетарная передача принцип работы

Планетарный редуктор представляет собой один из вариантов механических редукторов. Причина использования такого названия редуктора заключается в применении планетарной передачи, которая расположена в редукторе. Именно она отвечает за передачу и преобразование крутящего момента. Планетарные редукторы могут иметь одну планетарную передачу или больше.

• Принцип работы планетарного редуктора
• Устройство и принцип работы
• Виды планетарных редукторов
• Детальное описание устройств
• Варианты конфигурации
• Простые и сложные устройства
• Плоские и пространственные устройства
• Общие сведения о планетарных передачах
• Планетарная коробка передач: характеристики, принцип действия
• Принципы работы планетарных коробок передач
• Особенности рабочего процесса
• Простые и сложные планетарные передачи

Принцип работы планетарного редуктора

Солнечная шестерня в таком редукторе расположена в центральной части, а на его периферии находится коронная шестерня. Кроме этого, в нем используются сателлиты (на фото ниже их пять) – небольшие шестерни, которые установлены между коронной и солнечной.

Ведущий мост грузовиков МАЗ, троллейбусов ЗиУ-9, автобусов Икарус, тракторов К-700 и Т-150К

Благодаря использованию такого редуктора в бортовой передаче появляется возможность сделать диаметр основной передачи меньшим, в результате чего возрастает клиренс. Кроме этого, полуоси имеют меньший диаметр, что позволяет спроектировать их на менее высокий крутящий момент.

Устройство и принцип работы

Устройство состоит из следующих элементов:

1. Основные элементы представлены зубчатыми и червячными парами.
2. Для установки и фиксации основных деталей проводится установка центрирующих подшипников.
3. Для смазывания трущихся деталей корпус заполняется специальным маслом. Исключить вероятность его вытекания можно за счет уплотнений.
4. Сальники также являются важной частью конструкции.
5. Корпус состоит из двух составных элементов, за счет которых есть возможность разобрать конструкция при обслуживании или ремонте.

Принцип работы планетарного редуктора предусматривает то, что смазывание основных деталей происходит за счет естественного разбрызгивания масла при работе устройства.

Схема классического устройства выглядит следующим образом:

1. В качестве источника вращения устанавливается мотор.
2. Другая часть представлена шестерней планетарного типа. Внутри расположены другие детали, крепление стакана редуктора к мотору проводится за счет фиксирующих элементов.
3. Далее идет вал с подшипником.

Защита конструкции обеспечивается за счет крышки редуктора. Его фиксация проводится за счет болтов. Принцип действия агрегата во многом зависит от кинематической схемы привода. Расчет передаточного отношения проводится при применении специальных формул, которые можно встретить в технической литературе.

Виды планетарных редукторов

1. Одноступенчатые.
2. Многоступенчатые.

Первый вариант исполнения намного проще, характеризуется меньшими размерами и обеспечивает более широкие возможности по передаче крутящего момента. Создание нескольких ступеней определяет существенное увеличение размеров конструкции, а диапазон передаточных чисел уменьшается.

По показателю сложности планетарного редуктора выделяют два основных типа:

1. Простые.
2. Дифференциальные.

В зависимости от формы корпуса и применяемым внутри элементам выделяют следующие типы:

1. Волновые.
2. Конические.
3. Червячные.
4. Цилиндрические или колесного типа.

Их применение позволяет передавать вращение между пересекающимися, перекрещивающимися и параллельными валами. 

Детальное описание устройств

Смешанные планетарные конструкции могут иметь разное количество колес, а также различные передачи, посредством которых они соединяются. Наличие таких деталей значительно расширяет возможности механизма. Составные планетарные конструкции могут быть собраны так, чтобы вал несущей платформы двигался с высокой скоростью. В результате некоторые проблемы с редукцией, солнечной шестерней и прочими могут быть устранены в процессе усовершенствования устройства.

Таким образом, как видно из приведенной информации, планетарный механизм работает по принципу передачи вращения между звеньями, являющимися центральными и подвижными. При этом сложные системы более востребованы, чем простые.

Варианты конфигурации

В планетарном механизме можно использовать колеса (шестерни) различной конфигурации. Подходят стандартные с прямыми зубьями, косозубые, червячные, шевронные. Тип зацепления на общий принцип работы планетарного механизма не будет влиять. Главное, чтобы совпадали оси вращения водила и центральных колес. А вот оси сателлитов могут располагаться в других плоскостях (скрещивающихся, параллельных, пересекающихся). Пример скрещивающихся — дифференциал межколесный, у которого зубчатые колеса имеют коническую форму. Пример скрещивающихся — дифференциал самоблокирующийся, у которого зацепление червячное (Torsen).

Простые и сложные устройства

Как уже отмечалось выше, схема планетарного механизма всегда включает водило и два центральных колеса. Сателлитов может быть сколько угодно. Это, так называемое, простое или элементарное устройство. В таких механизмах конструкции могут быть такими : «СВС», «СВЭ», «ЭВЭ», где:

• С — солнце.
• В — водило.
• Э — эпицентр.

Каждый такой набор колес + сателлиты называется планетарным рядом. При этом все колеса должны вращаться в одной плоскости. Простые механизмы бывают одно- и двухрядными. В различных технических приборах и машинах они используются редко. Примером может послужить планетарный механизм велосипеда. По такому принципу работает втулка, благодаря которой осуществляется движение. 

Гораздо чаще можно встретить сложные зубчатые планетарные механизмы. Их схемы могут быть самыми разными, что зависит от того, для чего предназначается та или иная конструкция. Как правило, сложные механизмы состоят из нескольких простых, созданных по общему правилу для планетарной передачи. Такие сложные системы бывают двух-, трех- или четырехрядные. Теоретически можно создавать конструкции и с большим числом рядов, но на практике такое не встречается.

Плоские и пространственные устройства

Некоторые думают, что простой планетарный механизм обязательно должен быть плоским. Это верно лишь отчасти. Сложные устройства тоже могут быть плоскими. Это значит, что планетарные ряды, сколько бы их ни использовалось в устройстве, находятся в одной либо в параллельных плоскостях. Пространственные механизмы имеют планетарные ряды в двух и более плоскостях. Самих колес может быть меньше, чем в первом варианте.

Общие сведения о планетарных передачах

Планетарными называют передачи, имеющие зубчатые колеса с подвижными осями. Отличительной особенностью механизмов, включающих планетарную передачу (или передачи), является наличие двух или более степеней свободы. При этом угловая скорость любого звена передачи определяется угловыми скоростями остальных звеньев.

Наибольшее распространение получила простая одинарная планетарная передача (рис. 1), которая состоит из центрального колеса 1 с наружными зубьями, неподвижного центрального колеса 3 с внутренними зубьями; сателлитов 2 – колес с наружными зубьями, зацепляющихся одновременно с колесами 1 и 3 (на рис. 1 число сателлитов с = 3), и водила Н, на котором закреплены оси сателлитов. Водило соединено с тихоходным валом. В планетарной передаче одно колесо неподвижно (соединено с корпусом). Обычно внешнее центральное колесо с внутренними зубьями называют коронным (коронная шестерня или эпицикл), а внутреннее колесо с внешними зубьями – солнечным колесом (солнечная шестерня или солнце).

При неподвижном колесе 3 вращение колеса 1 вызывает вращение сателлитов 2 относительно собственных осей, а обкатывание сателлитов по колесу 3 перемещает их оси и вращает водило Н. Сателлиты таким образом совершают вращение относительно водила и вместе с водилом вокруг центральной оси, с. е. совершают движение, подобное движению планет. Поэтому такие передачи и называют планетарными.

При неподвижном колесе 3 движение передают чаще всего от колеса 1 к водилу Н, можно передавать движение от водила Н к колесу 1.

В планетарных передачах применяют не только цилиндрические, но и конические колеса с прямым или косым зубом. Если в планетарной передаче сделать подвижными все звенья, т. е. оба колеса и водило, то такую передачу называют дифференциальной.С помощью дифференциального механизма можно суммировать движение двух звеньев на одном или раскладывать движение одного звена на два других. Например, в дифференциале заднего моста автомобиля движение от водила Н передают одновременно колесам 1 и 3, что позволяет при повороте одному колесу вращаться быстрее другого.

Область применения планетарных передач

Планетарные передачи применяют как редукторы в силовых передачах и приборах, в коробках передач автомобилей и другой самоходной техники, при этом передаточное число такой КПП может изменяться путем поочередного торможения различных звеньев (например, водила или одного из колес), в дифференциалах автомобилей, тракторов и т. п.

Широкое применение планетарные передачи нашли в автоматических коробках передач автомобилей благодаря удобству управления передаточными числами (переключением передач) и компактности. Можно встретить планетарные передачи и в механизмах привода ведущих колес современных велосипедов. Часто применяют планетарную передачу, совмещенную с электродвигателем (мотор-редуктор, мотор-колесо).

Планетарная коробка передач: характеристики, принцип действия

Планетарные механизмы относятся к наиболее сложным устройствам коробки передач. При небольших размерах конструкция характеризуется высокой функциональностью, что объясняет ее широкое применение в технологических машинах, велосипедной и гусеничной технике. На сегодняшний день планетарная коробка передач имеет несколько конструкционных исполнений, но основные принципы работы ее модификаций остаются прежними.

Принципы работы планетарных коробок передач

Изменение передачи зависит от конфигурации размещения функциональных узлов. Значение будет иметь подвижность элемента и направления крутящего момента. Один из трех компонентов (водило, сателлиты, солнечная шестерня) фиксируется в неподвижном положении, а два других вращаются. Для блокировки элементов планетарной коробки передач принцип работы механизма предусматривает подключение системы ленточных тормозов и муфт. Разве что в дифференциальных устройствах с коническими шестернями тормоза и блокировочные муфты отсутствуют.

Понижающая передача может активизироваться по двум схемам. В первом варианте реализуется следующий принцип: останавливается эпицикл, на фоне чего рабочий момент от силового агрегата переправляется на базу солнечной шестерни и убирается с водила. В итоге интенсивность вращения вала будет понижаться, а солнечная шестерня прибавит в частоте работы. В альтернативной схеме блокируется солнечная шестерня устройства, а вращение передается от водила к эпициклу. Результат аналогичный, но с небольшим отличием. Дело в том, что передаточное число в данной рабочей модели будет стремиться к единице.

В процессе повышения передачи тоже может реализовываться несколько рабочих моделей, причем для одной и той же планетарной коробки передач. Принцип действия в простейшей схеме следующий: блокируется эпицикл, а момент вращения переносится с центральной солнечной шестерни и транслируется на сателлиты и водило. В таком режиме механизм работает как повышающий редуктор. В другой конфигурации будет блокироваться шестерня, а момент переправляется от коронной шестерни на водило. Также принцип действия схож с первым вариантом, но есть разница в частоте вращения. При включении заднего хода момент кручения снимется с эпицикла и будет передаваться на солнечную шестерню. При этом водило должно находиться в неподвижном состоянии.

Особенности рабочего процесса

Принципиальным отличием планетарных механизмов от других видов коробок передач является уже упомянутая независимость рабочих элементов, что формулируется как две степени свободы. Это значит, что благодаря дифференциальной зависимости для вычисления угловой скорости одного компонента системы необходимо брать во внимание скорости двух других зубчатых узлов. Для сравнения, другие зубчатые коробки передач предполагают линейную зависимость между элементами в определении угловой скорости. Иными словами, угловые скорости планетарной «коробки» могут меняться на выходе независимо от динамических показателей на входе. При зафиксированных и неподвижных шестернях появляется возможность суммировать и распределять потоки мощности.

В простейших механизмах отмечается две степени свободы зубчатых звеньев, но работа сложных систем может предусматривать и наличие трех степеней. Для этого механизм должен иметь как минимум четыре функциональных звена, которые будут находиться в дифференциальной связке между собой. Другое дело, что такая конфигурация фактически будет неэффективна в силу низкой работоспособности, поэтому на практике применения и передачи с четырьмя звеньями сохраняют две степени свободы.

Простые и сложные планетарные передачи

Уже был отмечен один из признаков разделения планетарных механизмов на простые и сложные – это количество рабочих звеньев. Причем речь идет только об основных узлах, и группы сателлитов не берутся в расчет. Простая система обычно имеет три звена, хотя кинематикой допускаются все семь. В качестве примера такой системы можно привести наборы одно- и двухвенцовых сателлитов, а также парные взаимозацепленные группы зубчатых колес.

В сложных механизмах основных звеньев гораздо больше, чем в простых. Как минимум в них предусматривается одно водило, однако центральных колес может быть больше трех. Ппринцип работы планетарной коробки передач позволяет даже в рамках одной сложной системы использовать несколько простых агрегатов. Однако о полной независимости простых планетарных систем в рамках сложных устройствах речи не идет. 

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 4 чел.
Средний рейтинг: 4.5 из 5.

Общие сведения о удерживающих устройствах планетарных передач

В этой статье мы рассмотрим три распространенных типа удерживающих устройств для планетарных передач. Каждый из них имеет свои отличительные преимущества.

В планетарном редукторе используются три типа удерживающих устройств. У каждого типа есть свои конструктивные преимущества. К ним относятся:

Многодисковая муфта – удерживает два вращающихся планетарных компонента Тормоз – удерживает планетарные компоненты в корпусе; два типа: многодисковый тормоз / тормозная лента обгонная муфта — удерживает планетарные компоненты в одном направлении вращения

многодисковая муфта и многодисковый тормоз являются наиболее распространенными из трех типов удерживающих устройств. Они универсальны и могут быть легко модифицированы путем удаления или включения большего количества фрикционных дисков. Тормозная лента занимает очень мало места в полости корпуса трансмиссии и имеет большую площадь поверхности для создания сильных удерживающих усилий. Односторонние муфты имеют небольшой размер, быстро срабатывают и срабатывают, обеспечивая хороший отклик при переключении на более высокую и более низкую передачу.

Многодисковая муфта

Многодисковая муфта соединяет два вращающихся элемента планетарного ряда. Две многодисковые муфты — это муфта переднего хода и муфта прямого/обратного хода. Каждый из них состоит из барабана сцепления, который имеет шлицы для приема входного вала и крутящего момента от двигателя. Барабан также служит отверстием для поршня сцепления. Поскольку этот узел вращается во время движения автомобиля, возникает уникальная проблема, связанная с обеспечением того, чтобы жидкость под давлением достигала сцепления и удерживала сцепление во включенном состоянии на протяжении тысяч километров.

Поршень имеет уплотнение по внутреннему и внешнему диаметру, которое герметизирует жидкость, воздействующую на поршень. В корпусе поршня многодисковой муфты расположен предохранительный шаровой клапан. Этот клапан выполняет важную функцию по сбросу давления гидравлической жидкости. Когда сцепление отпущено, за поршнем все еще остается немного жидкости. Когда барабан вращается, центробежная сила будет выталкивать жидкость наружу из барабана, что будет пытаться включить сцепление. Предохранительный шаровой клапан предназначен для выпуска жидкости после сброса давления.

Гидравлическое давление приводит в действие поршень, а возвратные пружины возвращают поршень в исходное положение в барабане сцепления после сброса давления. Фрикционные диски представляют собой стальные пластины, к которым приклеен фрикционный материал. Они всегда располагаются между двумя стальными пластинами. Внутренний диаметр фрикционного диска имеет прорези, чтобы соответствовать шлицам ступицы сцепления.

Тормоза

Существует два типа тормозов: ленточный тормоз и многодисковый тормоз.

Тормозная лента – расположена по внешней окружности барабана прямого сцепления. Один конец этой тормозной ленты прикреплен к корпусу трансмиссии с помощью штифта, а другой конец контактирует с тормозным поршнем, который приводится в действие гидравлическим давлением.

Когда на поршень действует гидравлическое давление, поршень перемещается влево в цилиндре поршня, сжимая внешнюю пружину. Внутренняя пружина передает движение штоку поршня, перемещая его вместе с поршнем влево, и давит на конец тормозной ленты. Это уменьшает жесткое взаимодействие группы. Когда внутренняя пружина сжимается, поршень вступает в непосредственный контакт с заплечиком штока поршня, и между тормозной лентой и барабаном возникает высокая сила трения. Поскольку другой конец тормозной ленты прикреплен к картеру трансмиссии, диаметр тормозной ленты уменьшается. Тормозная лента зажимает барабан, удерживая его в неподвижном состоянии, в результате чего барабан и элемент планетарной передачи удерживаются в картере трансмиссии.

Когда жидкость под давлением сливается из цилиндра, поршень и шток поршня под действием внешней пружины отталкиваются назад, так что барабан освобождается тормозной лентой.

Многодисковый тормоз – выполняет ту же функцию, что и тормозная лента, и устроен аналогично многодисковому сцеплению. Он блокирует и удерживает вращающийся компонент планетарного ряда на корпусе трансмиссии.

Гидравлическое давление приводит в действие поршень, а возвратные пружины возвращают поршень в исходное положение в барабане сцепления после сброса давления. Фрикционные диски представляют собой стальные пластины, к которым приклеен фрикционный материал. Они всегда располагаются между двумя стальными пластинами. Внутренний диаметр фрикционного диска имеет прорези, чтобы соответствовать шлицам ступицы сцепления, аналогично многодисковому сцеплению, однако стальные пластины соединяются шлицами с корпусом трансмиссии, обеспечивая таким образом анкерное крепление.

Обгонная муфта

Обратная муфта представляет собой удерживающее устройство, для которого не требуются уплотнения или гидравлическое давление. Это либо роликовое сцепление, либо пружинное сцепление. Оба работают таким образом, что полагаются на вклинивание металла между двумя расами.

Обгонная муфта свободного хода состоит из ступицы в качестве внутренней обоймы и барабана или внешней обоймы. Две расы разделены рядом спрагов. Вид сбоку на кулисы ниже показывает четыре лепестка. Две доли, обозначенные L1, короче, чем расстояние между двумя гонками, чем доли, обозначенные L2. В результате, когда центральная часть дорожки поворачивается по часовой стрелке, кулиса наклоняется, а короткое расстояние позволяет гонке поворачиваться. Когда центральная дорожка поворачивается по часовой стрелке, она пытается переместить кулачок так, чтобы длинная часть заклинила внешнюю дорожку, в результате чего центральная дорожка перестала вращаться.

источники-

http://www.procarcare.com/icarumba/resourcecenter/encyclopedia

http://www.catalogs.com/info/automotive/automatic-transmission.html

http://www. autoshop101.com

 

Что такое планетарная передача и как она работает?

Даже если вы опытный домашний механик, в вашем автомобиле есть детали, которые, вероятно, доставят вам неприятности. Они либо слишком труднодоступны, либо слишком сложны для работы в вашем гараже. Трансмиссии, как правило, попадают в эту категорию, потому что они представляют собой сложные компоненты с множеством внутренних движущихся частей, которые требуют точного размещения для правильной работы.

Одно дело избегать ремонта коробки передач дома, но шестерни и внутренняя работа современных коробок передач слишком интересны, чтобы их игнорировать. Планетарные передачи попадают в эту категорию, и поскольку технология существует уже тысячи лет, забавно думать о том, что они отключаются в большинстве современных автоматических трансмиссий.

The Drive и его партнеры могут получать комиссию, если вы покупаете продукт по одной из наших ссылок. Подробнее., ZF

Что такое планетарные передачи? Как они влияют на ваши ежедневные поездки? В этом посте мы изложили для вас основу, и наша цель — помочь вам понять основы планетарных передач и трансмиссий в целом. Давайте покатаемся.

Вы сказали, что тысячи лет. Когда именно была изобретена планетарная передача?

Планетарные передачи, также известные как планетарные передачи, были разработаны греками более 2000 лет назад и изначально предназначались для предсказания движения планет в Солнечной системе. Что касается того, как они придумали эту шестерню, самое простое объяснение здесь является лучшим: планетарные шестерни состоят из центральной ведущей шестерни (то есть солнца) с несколькими «планетарными» шестернями, которые вращаются вокруг нее. Зубчатый венец окружает как центральную, так и планетарную шестерни.

В автомобильном мире первые трансмиссии с планетарными передачами были установлены в начале 1900-х годов на автомобиле Wilson-Pilcher, который производился в Соединенном Королевстве. Затем в 1908 году Ford Model T использовал планетарные передачи для своей двухступенчатой ​​​​механической коробки передач. Забегая вперед на несколько десятилетий, Oldsmobile разработал автоматическую коробку передач в 1937 году, в которой использовались планетарные передачи, получившие название «Автоматическая безопасная трансмиссия», и она могла переключаться между высокими и низкими диапазонами передач и использовала сцепление только для старта с места.

Как работают планетарные передачи?

Планетарные редукторы могут использоваться в сочетании с двигателями внутреннего сгорания, электродвигателями или гидравлическими двигателями и используются из-за их долговечности, эффективности и способности выдерживать нагрузки с высоким крутящим моментом. Как упоминалось выше, центральная «солнечная» шестерня обычно является входной шестерней. Вокруг него две или более планетарных шестерни вращаются внутри внешнего зубчатого венца и соединены с выходным валом через водило.

Примером того, как это может работать, является то, что солнечная шестерня вращается, а планетарная шестерня удерживается на месте. Когда солнечная шестерня вращается, она заставляет планетарные шестерни вращаться на месте внутри кольца. Это движение, в свою очередь, вращает выходной вал в обратном направлении.

Нужна помощь с визуализацией? Вот видео работы планетарного редуктора.

Где используются планетарные передачи?

Планетарные передачи используются в условиях ограниченного пространства, поскольку они обычно меньше, чем другие типы редукторов. Они также составляют основу наиболее распространенного типа автоматической трансмиссии, известной как гидравлическая планетарная автоматическая трансмиссия. Большинство современных автоматических коробок передач в автомобильной промышленности используют планетарные передачи.

В других местах планетарные передачи используются в таком оборудовании, как шнеки и ветряные турбины, а также в автомобильных приводных системах для вертолетов и авиационных двигателей. Планетарные передачи также популярны для промышленного оборудования, где их используют управляемые роботы, станки для лазерной резки и даже операционные столы в больницах. Также велика вероятность того, что мясо для сэндвичей в вашем холодильнике было нарезано на слайсере с планетарной передачей.

В легковых автомобилях с автоматической коробкой передач используются планетарные передачи, поэтому их использует «бьюик» вашей бабушки, точно так же, как раздражающий 19 вашего соседа95 Форд Мустанг V6.

Автоматические трансмиссии всех типов оснащены планетарными передачами, такими как эта 10-ступенчатая от Ford., Ford

Имеют ли бесступенчатые трансмиссии планетарные передачи?

В то время как традиционные автоматические и механические трансмиссии имеют фиксированные передаточные числа, бесступенчатая трансмиссия (CVT) работает с двумя коническими шкивами, соединенными ремнем. Они используются для повышения экономии топлива, поскольку вариаторы обычно предназначены для поддержания двигателя в наиболее эффективном и идеальном диапазоне мощности.

Однако существуют версии вариаторов с планетарными передачами. В этих трансмиссиях, называемых эпициклическими вариаторами или планетарными вариаторами, для передачи крутящего момента используются планетарные шестерни. Toyota использовала его в Prius еще в конце 1990-х годов.

Планетарные передачи подходят и для гибридов., GM

Какое отношение планетарная передача имеет к портальным мостам?

Портальные мосты используются для увеличения дорожного просвета и позволяют использовать передачу, снижающую нагрузку на дифференциал. В таких транспортных средствах, как грузовик Mercedes-AMG G63 6×6 и Mercedes-Benz Unimog, используются портальные мосты. В этих приложениях используется планетарный (планетарный) редуктор, который позволяет полуосям вращаться быстрее, чем колесам.

Это уменьшает величину крутящего момента, необходимого для получения того же уровня мощности. В случае таких транспортных средств, как Unimog и G63, большие колеса и шины уже обеспечивают большую часть необходимого дорожного просвета, поэтому портальные оси играют несколько иную роль.

Часто задаваемые вопросы о планетарных передачах 

У вас есть вопросы, У привода есть ответы!

В: Как узнать, есть ли в моей машине планетарные передачи?

A: Если вы ездите на современном автомобиле с автоматической коробкой передач, велика вероятность, что в нем есть планетарные передачи. Если вы хотите это выяснить, обратитесь к руководству по техническому обслуживанию вашего автомобиля для получения информации о коробке передач, обратитесь в сервисный отдел вашего дилера или попробуйте всезнающую панель поиска, от которой мы все так зависим.

В: Являются ли планетарные передачи более дорогими, чем другие типы?

А: В общем да. Они дороже, потому что они более сложны и состоят из большего количества частей, чем другие типы трансмиссий.

В: Нужна ли смазка планетарным передачам?

А: Да. Как и любая другая шестерня или механический компонент вашего автомобиля, планетарные передачи нуждаются в смазке для плавной работы и предотвращения повреждений или износа. Коробки передач, как и все другие части вашего автомобиля, требуют регулярного внимания и обслуживания, которое может включать в себя незначительные работы, такие как замена жидкости. Со временем шестерни внутри трансмиссии могут изнашиваться, что приводит к проскальзыванию или странным шумам, поэтому важно следить за смазкой и регулярно проводить техническое обслуживание, чтобы как можно быстрее устранять проблемы.

Давайте поговорим: оставьте комментарий ниже и свяжитесь с редакторами руководств и Gear!

Мы здесь, чтобы быть экспертами во всем, что связано с практическими рекомендациями.