Există tot felul de dispozitive mecanice. Unele dintre ele ne sunt familiare încă din copilărie. Acestea sunt, de exemplu, ceasuri, biciclete, topuri. Învățăm despre ceilalți pe măsură ce îmbătrânim. Acestea sunt motoare de mașini, trolii de macarale și altele. Fiecare mecanism de mișcare folosește un fel de sistem pentru a face roțile să se întoarcă și mașina să funcționeze. Unul dintre cele mai interesante și populare este mecanismul planetar. Esența sa constă în faptul că mașina este condusă de roți sau roți dințate care interacționează între ele într-un mod special. Să aruncăm o privire mai atentă.
Informații generale
Angrenajul planetar și mecanismul planetar sunt numite astfel prin analogie cu sistemul nostru solar, care poate fi reprezentat condiționat astfel: în centru se află un „soare” (roata centrală în mecanism). „Planetele” (roți mici sau sateliți) se mișcă în jurul lui. Toate aceste părți ale angrenajului planetar au dinți externi. Sistemul solar condiționat are o limită în diametrul său. Rolse realizează în mecanismul planetar printr-o roată mare sau epiciclu. Are si dinti, doar interni. Cea mai mare parte a lucrărilor din acest design este efectuată de purtător, care este un mecanism de pârghie. Mișcarea poate fi efectuată în diferite moduri: fie soarele se va roti, fie epiciclul, dar întotdeauna împreună cu sateliții.
În timpul funcționării mecanismului planetar, se poate folosi un alt design, de exemplu, doi sori, sateliți și un purtător, dar fără epiciclu. O altă opțiune sunt două epicicluri, dar fără soare. Transportatorul și sateliții trebuie să fie întotdeauna prezenți. În funcție de numărul de roți și de locația axelor lor de rotație în spațiu, designul poate fi simplu sau complex, plat sau spațial.
Pentru a înțelege pe deplin cum funcționează un astfel de sistem, trebuie să înțelegeți detaliile.
Locația elementelor
Cea mai simplă formă de angrenaj planetar include trei seturi de angrenaje cu diferite grade de libertate. Sateliții de mai sus se rotesc în jurul axelor lor și, în același timp, în jurul soarelui, care rămâne pe loc. Epiciclul conectează mecanismul planetar din exterior și, de asemenea, se rotește prin intermediul unei angajări alternative a dinților (el și sateliții). Acest design este capabil să modifice cuplul (viteze unghiulare) într-un singur plan.
Într-un mecanism planetar simplu, soarele și sateliții se pot roti, în timp ce epicentrul rămâne fix. În orice caz, vitezele unghiulare ale tuturor componentelor nu sunt haotice, ci au o dependență liniară unele de altele. Pe măsură ce media se rotește, acesta oferăieșire de cuplu mare cu viteză mică.
Adică, esența angrenajului planetar este că un astfel de design este capabil să schimbe, să se extindă și să adauge cuplul și viteza unghiulară. Mișcările de rotație în acest caz au loc pe o axă geometrică. Este instalat elementul de transmisie necesar pentru diferite vehicule și mecanisme.
Caracteristici ale materialelor și schemelor structurale
Cu toate acestea, o componentă fixă nu este întotdeauna necesară. În sistemele diferențiale, fiecare element se rotește. Angrenajele planetare ca acesta au o ieșire condusă (controlând) două intrări. De exemplu, un diferențial care controlează o osie dintr-o mașină este o treaptă similară.
Astfel de sisteme funcționează pe același principiu ca și structurile cu arbore paralel. Chiar și un angrenaj planetar simplu are două intrări, inelul fix este o intrare constantă cu viteză unghiulară zero.
Descrierea detaliată a dispozitivelor
Structurile planetare mixte pot avea un număr diferit de roți, precum și diferite roți dințate prin care sunt conectate. Prezența unor astfel de detalii extinde foarte mult posibilitățile mecanismului. Structurile planetare compozite pot fi asamblate astfel încât arborele platformei de transport să se miște cu viteză mare. Ca urmare, unele probleme cu reductorul, angrenajul solar și altele pot fi eliminate în procesul de îmbunătățire a dispozitivului.
Astfel, așa cum se vede dindate fiind informații, mecanismul planetar funcționează pe principiul transferului de rotație între legăturile care sunt centrale și mobile. În același timp, sistemele complexe sunt mai solicitate decât cele simple.
Opțiuni de configurare
În mecanismul planetar este posibil să se utilizeze roți (roți dințate) de diferite configurații. Standard potrivit cu dinți drepti, elicoidal, vierme, chevron. Tipul de angajare nu va afecta principiul general de funcționare al mecanismului planetar. Principalul lucru este că axele de rotație ale suportului și roțile centrale coincid. Dar axele sateliților pot fi localizate în alte planuri (încrucișare, paralelă, intersectare). Un exemplu de încrucișat este un diferențial între roți, în care angrenajele sunt conice. Un exemplu de încrucișare este un diferențial cu autoblocare cu angrenaj melcat (Torsen).
Dispozitive simple și complexe
După cum sa menționat mai sus, schema mecanismului planetar include întotdeauna un suport și două roți centrale. Pot exista orice număr de sateliți. Acesta este așa-numitul dispozitiv simplu sau elementar. În astfel de mecanisme, modelele pot fi după cum urmează: „SVS”, „SVE”, „EVE”, unde:
- S este soarele.
- B - operator.
- E este epicentrul.
Fiecare astfel de set de roți + sateliți se numește angrenaj planetar. În acest caz, toate roțile trebuie să se rotească în același plan. Mecanismele simple sunt pe un singur și cu două rânduri. Ele sunt rareori utilizate în diferite dispozitive și mașini tehnice. Un exemplupoate servi ca mecanism planetar de bicicletă. Conform acestui principiu, manșonul funcționează, datorită căruia se realizează mișcarea. Designul său a fost creat conform schemei „SVE”. Sateliți în nu 4 bucăți. În acest caz, soarele este atașat rigid de axa roții din spate, iar epicentrul este mobil. Este forțat să se rotească de un biciclist care apasă pedalele. În acest caz, viteza de transmisie și, prin urmare, viteza de rotație se poate modifica.
Mai des puteți găsi mecanisme planetare complexe cu angrenaje. Schemele lor pot fi foarte diferite, ceea ce depinde de ceea ce este destinat cutare sau cutare design. De regulă, mecanismele complexe constau din mai multe simple, create conform regulii generale pentru un angrenaj planetar. Astfel de sisteme complexe sunt pe două, trei sau patru rânduri. Teoretic, este posibil să se creeze structuri cu un număr mare de rânduri, dar în practică acest lucru nu se întâmplă.
Dispozitive plane și spațiale
Unii oameni cred că un angrenaj planetar simplu trebuie să fie plat. Acest lucru este doar parțial adevărat. Dispozitivele complexe pot fi, de asemenea, plate. Aceasta înseamnă că angrenajele planetare, indiferent câte dintre ele sunt folosite în dispozitiv, sunt într-unul sau în plan paralel. Mecanismele spațiale au angrenaje planetare în două sau mai multe planuri. În acest caz, roțile în sine pot fi mai mici decât în primul exemplu de realizare. Rețineți că mecanismul planetar plat este același cu cel spațial. Diferența este doar în suprafața ocupată de dispozitiv, adică în compactitate.
Grade de libertate
Acesta este numele colecțieicoordonatele de rotație, care vă permit să determinați poziția sistemului în spațiu la un moment dat. De fapt, fiecare mecanism planetar are cel puțin două grade de libertate. Adică, vitezele unghiulare de rotație ale oricărei legături în astfel de dispozitive nu sunt legate liniar, ca în alte angrenaje. Acest lucru vă permite să ajungeți la viteze unghiulare de ieșire care nu sunt aceleași cu cele de la intrare. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că în conexiunea diferențială în mecanismul planetar există trei elemente pe orice rând, iar restul vor fi conectate cu acesta liniar, prin orice element al rândului. Teoretic, este posibil să se creeze sisteme planetare cu trei sau mai multe grade de libertate. Dar, în practică, acestea sunt inoperabile.
Raport de transmisie planetară
Aceasta este cea mai importantă caracteristică a mișcării de rotație. Vă permite să determinați de câte ori a crescut momentul forței pe arborele antrenat în raport cu momentul arborelui antrenat. Puteți determina raportul de transmisie folosind formulele:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, unde:
- 1 - link principal.
- 2 - link slave.
- d1, d2 - diametrele primei și celei de-a doua verigi.
- Z1, Z2 - numărul de dinți.
- M1, M2 sunt cupluri.
- W1 W2 - viteze unghiulare.
- n1 n2 - viteza.
Astfel, atunci când raportul de transmisie este mai mare decât unul pe arborele antrenat, momentul forței crește, iar frecvența și viteza unghiulară scad. Acest lucru ar trebui să fie întotdeauna luat în considerare la crearea unui design, deoareceraportul de transmisie în mecanismele planetare depinde de câți dinți au roțile și de ce element al rândului este cel care conduce.
Domeniul de aplicare
În lumea de astăzi există multe mașini diferite. Multe dintre ele funcționează cu ajutorul angrenajelor planetare.
Se folosesc în diferențiale de automobile, angrenaje planetare, în schemele cinematice ale mașinilor-unelte complexe, în cutiile de viteze ale motoarelor aeriene de avioane, în biciclete, în combine și tractoare, în tancuri și alte echipamente militare. Conform principiilor angrenajului planetar, multe cutii de viteze funcționează în acționările generatoarelor electrice. Luați în considerare un alt astfel de sistem.
Unelte de întoarcere planetare
Acest design este folosit la unele tractoare, vehicule pe șenile și tancuri. O diagramă simplă a dispozitivului este prezentată în figura de mai jos.
Principiul de funcționare al mecanismului de rotație planetară este următorul: suportul (poziția 1) este conectat la tamburul de frână (2) și roata motoare situată în omidă. Epiciclul (6) este conectat la arborele de transmisie (poziția 5). Soarele (8) este conectat la discul de ambreiaj (3) și la tamburul de frână basculant (4). Când ambreiajul de blocare este cuplat și frânele cu bandă sunt oprite, sateliții nu se vor roti. Vor deveni ca niște pârghii, deoarece sunt conectate cu soarele (8) și epiciclul (6) prin intermediul dinților. Prin urmare, îi forțează pe ei și pe purtător să se rotească simultan în jurul unei axe comune. În acest caz, viteza unghiulară este aceeași.
La decuplarea ambreiajului de blocare și la aplicarea frâneiîntoarcerea soarelui va începe să se oprească, iar sateliții vor începe să se miște în jurul axelor lor. Astfel, ele creează un moment pe suport și rotesc roata de antrenare a omizii.
Urtare
În ceea ce privește durata de viață și amortizarea, în sistemele planetare liniare, distribuția sarcinii este vizibilă între componentele principale.
Oboseala termică și ciclică poate crește în ele din cauza distribuției limitate a sarcinii și a faptului că angrenajele planetare se pot roti destul de repede pe axele lor. Mai mult, la viteze mari și rapoarte de transmisie ale angrenajului planetar, forțele centrifuge pot crește foarte mult cantitatea de mișcare. De asemenea, trebuie remarcat faptul că, pe măsură ce precizia producției scade și numărul de sateliți crește, tendința de dezechilibru crește.
Aceste dispozitive și sistemele lor pot fi chiar supuse uzurii. Unele modele vor fi sensibile chiar și la dezechilibre mici și pot necesita componente de asamblare de calitate și scumpe. Locația exactă a știfturilor planetare în jurul axei angrenajului solar poate fi o cheie.
Alte aranjamente planetare care ajută la echilibrarea sarcinilor includ utilizarea subansamblurilor plutitoare sau a suporturilor „moale” pentru a menține soarele sau epicentrul în mișcare cât mai mult posibil.
Fundamentele sintezei dispozitivelor planetare
Aceste cunoștințe sunt necesare la proiectarea și crearea componentelor mașinii. Conceptul de „sinteză a mecanismelor planetare” este de a calcula numărul de dințiîn soare, epicentru și sateliți. În acest caz, trebuie îndeplinite o serie de condiții:
- Raportul de transmisie trebuie să fie egal cu valoarea setată.
- Angrenarea dinților angrenajului trebuie să fie corectă.
- Este necesar să se asigure alinierea arborelui de intrare și a arborelui de ieșire.
- Cartier necesar (sateliții nu trebuie să interfereze între ei).
De asemenea, atunci când proiectați, trebuie să luați în considerare dimensiunile viitoarei structuri, greutatea și eficiența acesteia.
Dacă este dat raportul de transmisie (n), atunci numărul de dinți de pe soare (S) și de pe angrenajele planetare (P) trebuie să satisfacă ecuația:
n=S/P
Dacă presupunem că numărul de dinți la epicentru este precoce (A), atunci cu purtătorul blocat, trebuie respectată egalitatea:
n=-S/A
Dacă epicentrul este fix, atunci următoarea egalitate va fi adevărată:
n=1+ A/S
Așa se calculează mecanismul planetar.
Avantaje și dezavantaje
Există mai multe tipuri de transmisie care sunt utilizate cu succes în diferite dispozitive. Planetar printre ele se remarcă prin următoarele avantaje:
- Oferă mai puțină sarcină pe fiecare dinte al roților (atât soarele, cât și epicentrul, și sateliți) datorită faptului că sarcina asupra acestora este distribuită mai uniform. Acest lucru are un efect pozitiv asupra duratei de viață a structurii.
- Cu aceeași putere, angrenajul planetar are dimensiuni și greutate mai mici decât alte tipuri de transmisie.
- Abilitatea de a obține rapoarte de transmisie mai mari cumai puține roți.
- Asigurați mai puțin zgomot.
Dezavantajele angrenajelor planetare:
- Au nevoie de mai multă precizie în fabricarea lor.
- Eficiență scăzută cu un raport de transmisie relativ mare.
