Mechanismus je planetární: výpočet, schéma, syntéza

Existují všechny druhy mechanických zařízení. Někteří z nás jsou z dětství známí. To například, hodinky, jízdní kolo, yule. Učíme se o ostatních, když zestárneme. Jedná se o motory automobilů, zvedací jeřáby a další. Každý pohyblivý mechanismus používá systém, který nutí kola k otáčení a stroj k běhu. Jedním z nejzajímavějších a nejoblíbenějších je planetární mechanismus. Její podstatou je, že stroj je poháněn kolektory nebo ozubenými soukolími, které se zvláštním způsobem vzájemně ovlivňují. Zvažme to podrobněji.

Obecné informace

Planetová a planetová převodovka jsou pojmenována analogicky s naší solární soustavou, která může být podmíněně znázorněna následovně: ve středu je "slunce" (centrální kolo v mechanismu). Kolem něj se pohybují "planety" (malé kolečka nebo satelity). Všechny tyto detaily v planetárním mechanismu mají vnější zuby. Podmínková sluneční soustava má hranici podél svého průměru. Jeho úloha v planetárním mechanismu je prováděna velkým kolem nebo epicyklem. Má také zuby, pouze vnitřní. Velkou část práce v tomto návrhu provádí dopravce, který je vazba. Pohyb může být prováděn různými způsoby: buď se bude slunce otáčet, nebo epicyklus, ale vždy společně se satelity.

Při ovládání planetárního mechanismu může být použit jiný design, například dva slunce, družice a nosič, ale bez epicykla. Další možnost - dva epicyklus, ale bez slunce. Řidič a družice by měly být vždy přítomny. V závislosti na počtu kol a umístění osy jejich rotace v prostoru může být návrh jednoduchý nebo složitý, plochý nebo prostorový.

Chcete-li plně pochopit, jak funguje tento systém, musíte tyto podrobnosti porozumět.

Umístění prvků

Nejjednodušší forma planetového mechanismu zahrnuje tři sady ozubených kol s různými stupni volnosti. Výše uvedené satelity se otáčejí kolem os a současně kolem slunce zůstávají na místě. Epicle spojuje planetový mechanismus zvenku a také se otáčí střídavým uchopením zubů (to a satelity). Tento návrh je schopen měnit točivý moment v jedné rovině (úhlové rychlosti).

V jednoduchém planetárním mechanismu se slunce a satelity mohou otáčet a epicentrum může zůstat pevné. V každém případě, úhlové rychlosti všechny součásti nejsou chaotické, ale mají navzájem lineární závislost. Při otáčení média je k dispozici nízkorychlostní výstup s vysokým točivým momentem.

To znamená, že podstatou planetového ozubení je to, že takový návrh je schopen změnit, rozložit a přidat točivý moment a úhlovou rychlost. Rotační pohyby se vyskytují ve stejné geometrické ose. Potřebný prvek přenosu různých vozidel a mechanismů je stanoven.

Vlastnosti konstrukčních materiálů a schémat

Pevná součást však není vždy nutná. V diferenciálních systémech se každý prvek otáčí. Planetární mechanismy, jako je tento, zahrnují jeden výstup řízený dvěma vstupy. Například diferenciál, který ovládá osu v autě, je podobný.

Tyto systémy pracují na stejném principu jako konstrukce s paralelním hřídelem. Dokonce i jednoduchá planetová převodovka má dva vstupy, pevná ozubená kola představují konstantní vstup nulové úhlové rychlosti.

Podrobný popis zařízení

Smíšené planetové struktury mohou mít různý počet kol, stejně jako různé přenosy, pomocí kterých jsou spojeny. Přítomnost takových detailů významně rozšiřuje možnosti mechanismu. Kompozitní planetové konstrukce mohou být sestaveny tak, aby se hřídel nosné plošiny pohybovala vysokou rychlostí. V důsledku toho mohou být v procesu vylepšování zařízení odstraněny některé problémy s redukcí, ozubeným kolem a dalšími zařízeními.

Tak jak vyplývá z výše uvedených informací, planetární mechanismus pracuje na principu přenášení otáčení mezi centrálními a mobilními spoji. V tomto případě jsou komplexní systémy více než poptávka po jednoduchých.

Možnosti konfigurace

V planetárním mechanismu lze použít kola (ozubená kola) různé konfigurace. Vhodný standard s přímými zuby, šroubovitý, šnekový, vroubkovaný. Typ interakce s obecným principem fungování planetárního mechanismu nebude ovlivněn. Hlavní věc spočívá v tom, že osy otáčení nosiče a středních kol se shodují. Ale osy družic mohou být umístěny v jiných rovinách (zkřížené, paralelní, protínající se). Příkladem křížení je diferenciál mezi koly, ve kterém mají ozubená kola kuželovitý tvar. Příkladem křížení je samosvorný diferenciál se šnekovým převodem (Torsen).

Jednoduché a složité zařízení

Jak již bylo uvedeno výše, planetové uspořádání vždy zahrnuje nosič a dvě střední kola. Může jít o tolik družic, kolik chcete. Toto, takzvané, jednoduché nebo elementární zařízení. V takových mechanismech mohou být struktury: "SHS", "SVE", "EVE", kde:

• C je slunce.
• In - carrier.
• E je epicentrum.

Každá taková sada kol + satelity se nazývá planetární série. Všechny kola by se tak měly otáčet v jedné rovině. Jednoduché mechanismy jsou jednorázové a dvouřádkové. V různých technických zařízeních a strojích se používají jen zřídka. Příkladem je planetový mechanismus jízdního kola. Tímto principem pracuje pouzdro, díky němuž se pohyb provádí. Jeho návrh byl vytvořen podle schématu "SVE". Satelity v ne 4 kusy. V tomto případě je slunce pevně připevněno k ose zadního kola a epicentrum je pohyblivé. Cyklista, který tlačí pedál, ho nutí, aby se otočil. V takovém případě se může rychlost přenosu a tím i rychlost otáčení lišit.

Mnohem častěji se můžete setkat s komplexními planetary gears. Jejich schémata mohou být velmi odlišné, v závislosti na tom, co je určeno pro tento nebo ten design. Složité mechanismy sestávají zpravidla z několika jednoduchých, vytvořených podle obecného pravidla pro planetární přenos. Takové složité systémy jsou dva, tři nebo čtyři řádky. Teoreticky můžete vytvářet návrhy s velkým počtem řádků, ale v praxi to nedochází.

Ploché a prostorové zařízení

Někteří si myslí, že jednoduchý planetární mechanismus musí být nutně plochý. To je jen částečně pravdivé. Komplexní zařízení mohou být také ploché. To znamená, že planetová série, bez ohledu na to, kolik z nich jsou v zařízení použita, jsou v jedné nebo v paralelních rovinách. Prostorové mechanismy mají planetové řady ve dvou nebo více rovinách. V tomto případě mohou být kola samy o sobě menší než v první verzi. Mějte na paměti, že plochý planetový mechanismus je stejný jako prostorový planetový mechanismus. Rozdíl je pouze v oblasti, kterou přístroj zabírá, tedy v kompaktnosti.

Stupně svobody

Jedná se o takzvanou sadu rotačních souřadnic, která umožňuje určit polohu systému v prostoru v daném časovém okamžiku. Ve skutečnosti má každý planetový mechanismus alespoň dvě stupně volnosti. To znamená, že úhlová rychlost otáčení jakéhokoliv spojení v těchto zařízeních není lineárně spojená, jako u ostatních převodových stupňů. To vám umožní získat výstupní úhlová rychlost není to, co je na vstupu. To lze vysvětlit skutečností, že v diferenciálním spojení v planetárním mechanismu jsou v každé sérii tři prvky a zbytek bude s ním lineárně spojen pomocí jednoho prvku série. Teoreticky můžete vytvořit planetové systémy se třemi stupni volnosti. V praxi se však ukázaly jako neúčinné.

Převodový poměr planetového soukolí

To je nejdůležitější charakteristika rotačního pohybu. Umožňuje určit, kolikrát je krouticí moment na hřídeli zvětšen podřízeným vzhledem k momentu hnacího hřídele. Určit poměr lze vypočítat podle vzorce:

i = d2 / d1 = Z2 / Z1 = M2 / M1 = W1 / W2 = n1 / n2, kde:

• 1 - hlavní odkaz.
• 2 - odkaz je slave.
• d1, d2 - průměry prvního a druhého článku.
• Z1, Z2 - počet zubů.
• M1, M2 jsou točivé momenty.
• W1 W2 - úhlové rychlosti.
• n1 n2 je rychlost otáčení.

Takže s převodovým poměrem nad jednotou na hnaném hřídeli se zvyšuje točivý moment a frekvence a úhlová rychlost klesá. Toto by mělo být vždy bráno v úvahu při vytváření konstrukce, protože převodový poměr v planetových převodech závisí na tom, kolik zubů mají kola a který prvek řady je hlavní.

Rozsah aplikace

V moderním světě existuje mnoho různých strojů. Mnoho z nich pracuje s pomocí planetárních mechanismů.

Jsou používány v automobilovém diferenciálů planetových ozubených kol, kinematické systémy ve složitých strojů, v převodových motorů letadel, cyklistika, v kombajnů a traktorů, tanků a jiné vojenské techniky. Podle zásad s planetovým soukolím pracovních mnoha převodovky pohání ve výrobě elektrické energie. Zvažme ještě jeden takový systém.

Planetární mechanismus řízení

Tento návrh se uplatňuje u některých traktorů, pásových vozidel a nádrží. Jednoduché schéma zařízení je znázorněno na následujícím obrázku. Princip fungování planetového rotačního mechanismu je následující: nosič (poloha 1) je spojen s brzdovým bubnem (2) a hnacím kolem umístěným v housence. Zásobník (6) je spojen s hřídelem převodovky (poloha 5). Slunce (8) je spojeno s deskou spojky (3) a otočným brzdovým bubnem (4). Když zapnete uzamknutou spojku a vypnete pásu, satelity se nebudou otáčet. Budou se podobat pákům, protože jsou spojeny pomocí zubů na slunce (8) a na epicyklus (6). Proto jsou nuceni otáčet současně kolem společné osy. Úhlová rychlost je stejná.

Když je blokovací spojka vypnutá a je aktivována otočná brzda, slunce se zastaví a satelity se začnou pohybovat kolem os. Tímto způsobem vytvářejí moment na nosiči a otáčejí hnací kolo housenky.

Odpisy

Pokud jde o životnost a odpisy, v lineárních mechanismech planetárních systémů je rozložení zatížení viditelné mezi hlavními součástmi.

Tepelná a cyklická únava se může zvětšit v důsledku omezeného rozložení zatížení a skutečnosti, že planetové převodovky se mohou otáčet poměrně rychle po jejich osách. Navíc při vysokých rychlostech a převodových poměrech planetového mechanismu mohou odstředivé síly významně zvýšit velikost pohybu. Dále je třeba poznamenat, že vzhledem k tomu, že přesnost výroby klesá a počet satelitů se zvyšuje, zvyšuje se tendence k nerovnováze.

Tato zařízení a jejich systémy mohou být dokonce vystaveny opotřebení. Některé návrhy budou citlivé na i malé nerovnováhy a budou schopny vyžadovat kvalitní a nákladné součásti sestavy. Přesné umístění planetových kolíků kolem osy centrálního kola může být klíčem.

Další schémata planetových mechanismů, které pomáhají k vyvážení zátěže, zahrnují použití plovoucích podsestavy nebo „měkké“ příslušenství, aby poskytovaly maximální trvanlivost pohybu slunce nebo v epicentru.

Základy syntézy planetárních zařízení

Tyto znalosti jsou potřebné při navrhování a vytváření uzlů strojů. Pojem "syntéza planetárních mechanismů" je počítat počet zubů na slunci, epicentru a družicích. Je třeba splnit řadu podmínek:

• Převodový poměr musí odpovídat nastavené hodnotě.
• Zapojení zubů kol musí být správné.
• Je nutné zajistit vyrovnání vstupního hřídele a výstupu.
• Je nutné zajistit sousedství (družice by neměly vzájemně zasahovat).

Také při navrhování je nutné vzít v úvahu rozměry budoucí konstrukce, její hmotnost a účinnost.

Je-li udán převodový poměr (n), počet ozubení na slunci (S) a planetových převodech (P) musí splňovat rovnici:

n = S / P

Za předpokladu, že počet zubů v epicentru je časnější (A), pak, když je nosič uzamčen, musí být dodržena následující rovnost:

n = -S / A

Pokud je epicentrum pevně nastaven, pak bude platná následující rovnost:

n = 1 + A / S

Takto se vypočítá planetový mechanismus.

Výhody a nevýhody

Existuje několik typů přenosu, které jsou bezpečně používány v různých zařízeních. Planetární z nich se vyznačuje těmito výhodami:

• Menší zatížení je zajištěno pro každý zub kol (a slunce, epicentrum a družice) vzhledem k tomu, že zatížení na nich je rozloženo rovnoměrněji. To má pozitivní vliv na životnost konstrukce.
• Při stejném výkonu má planetový mechanismus menší rozměry a hmotnost než u jiných typů přenosu.
• Schopnost dosáhnout vyššího převodového poměru s menším počtem kol.
• Poskytuje méně šumu.

Nevýhody planetárních mechanismů:

• Potřebujete zvýšit přesnost při jejich výrobě.
• Nízká účinnost při relativně vysokém převodovém poměru.