Det finns alla typer av mekaniska enheter. Några av dem är bekanta för oss från barndomen. Det är till exempel klockor, cyklar, snurror. Vi lär oss om andra när vi blir äldre. Dessa är motorer av bilar, vinschar av kranar och andra. Varje rörlig mekanism använder någon form av system för att få hjulen att snurra och maskinen att fungera. En av de mest intressanta och populära är planetmekanismen. Dess väsen ligger i det faktum att maskinen drivs av hjul eller växlar som samverkar med varandra på ett speciellt sätt. Låt oss titta närmare på det.
Allmän information
Planetväxeln och planetmekanismen heter så i analogi med vårt solsystem, som kan villkorligt representeras enligt följande: i mitten finns en "sol" (det centrala hjulet i mekanismen). "Planeter" (små hjul eller satelliter) rör sig runt den. Alla dessa delar i planetväxeln har yttre tänder. Det villkorade solsystemet har en gräns i sin diameter. Rolldet utförs i planetmekanismen av ett stort hjul eller epicykel. Den har även tänder, bara inre. Det mesta av arbetet i denna design utförs av bäraren, som är en spakmekanism. Rörelse kan utföras på olika sätt: antingen roterar solen eller epicykeln, men alltid tillsammans med satelliterna.
Under driften av planetmekanismen kan en annan design användas, till exempel två solar, satelliter och en bärare, men utan en epicykel. Ett annat alternativ är två epicyklar, men utan solen. Bärare och satelliter måste alltid vara närvarande. Beroende på antalet hjul och placeringen av deras rotationsaxlar i rymden kan designen vara enkel eller komplex, platt eller rumslig.
För att helt förstå hur ett sådant system fungerar måste du förstå detaljerna.
Placering av element
Den enklaste formen av planetväxel inkluderar tre uppsättningar växlar med olika frihetsgrader. Ovanstående satelliter roterar runt sina axlar och samtidigt runt solen, som förblir på plats. Epicykeln förbinder planetmekanismen utifrån och roterar också med hjälp av ett alternativt ingrepp mellan tänderna (den och satelliterna). Denna design kan ändra vridmomentet (vinkelhastigheter) i ett plan.
I en enkel planetmekanism kan solen och satelliterna rotera, medan epicentret förblir fixerat. Hur som helst är vinkelhastigheterna för alla komponenter inte kaotiska, utan har ett linjärt beroende av varandra. När mediet roterar ger detlåg hastighet högt vridmoment.
Det vill säga kärnan i planetväxeln är att en sådan design kan ändra, expandera och lägga till vridmoment och vinkelhastighet. Rotationsrörelser i detta fall sker i en geometrisk axel. Det nödvändiga transmissionselementet för olika fordon och mekanismer är installerat.
Funktioner hos konstruktionsmaterial och scheman
En fast komponent är dock inte alltid nödvändig. I differentialsystem roterar varje element. Planetväxlar som denna har en utgångsdriven (kontrollerar) två ingångar. Till exempel är en differential som styr en axel i en bil en liknande växel.
Sådana system fungerar enligt samma princip som parallella axelkonstruktioner. Även en enkel planetväxel har två ingångar, den fasta ringkugghjulet är en konstant ingång med noll vinkelhastighet.
Detaljerad beskrivning av enheter
Blandade planetstrukturer kan ha olika antal hjul, såväl som olika växlar genom vilka de är anslutna. Närvaron av sådana detaljer utökar kraftigt mekanismens möjligheter. Sammansatta planetstrukturer kan monteras så att axeln på bärplattformen rör sig med hög hastighet. Som ett resultat kan vissa problem med reduktionsväxel, solutrustning och andra elimineras i processen att förbättra enheten.
Därmed, sett frångivet information fungerar planetmekanismen enligt principen att överföra rotation mellan länkar som är centrala och mobila. Samtidigt är komplexa system mer efterfrågade än enkla.
Konfigurations alternativ
Det är möjligt att använda hjul (växlar) av olika konfigurationer i planetmekanismen. Lämplig standard med raka tänder, spiralformad, mask, chevron. Typen av ingrepp kommer inte att påverka den allmänna principen om planetmekanismens funktion. Huvudsaken är att bärarens och de centrala hjulens rotationsaxlar sammanfaller. Men satelliternas axlar kan placeras i andra plan (korsande, parallella, korsande). Ett exempel på korsad är en mellanhjulsdifferential, där växlarna är koniska. Ett exempel på korsad är en självlåsande differential med snäckväxel (Torsen).
Enkla och komplexa enheter
Som noterats ovan inkluderar planetmekanismens schema alltid en bärare och två centrala hjul. Det kan finnas hur många satelliter som helst. Detta är den så kallade enkla eller elementära enheten. I sådana mekanismer kan designen vara enligt följande: "SVS", "SVE", "EVE", där:
- S är solen.
- B - operatör.
- E är epicentrum.
Varje sådan uppsättning hjul + satelliter kallas en planetväxel. I detta fall måste alla hjul rotera i samma plan. Enkla mekanismer är enkel- och dubbelrad. De används sällan i olika tekniska apparater och maskiner. Ett exempelkan fungera som en planetarisk cykelmekanism. Enligt denna princip fungerar hylsan, tack vare vilken rörelsen utförs. Dess design skapades enligt "SVE" -schemat. Satelliter i inte 4 stycken. I det här fallet är solen styvt fäst vid bakhjulets axel, och epicentret är rörligt. Den tvingas rotera av en cyklist som trycker på pedalerna. I det här fallet kan överföringshastigheten, och därmed rotationshastigheten, ändras.
Oftare kan du hitta komplexa planetmekanismer. Deras system kan vara mycket olika, vilket beror på vad den här eller den designen är avsedd för. Som regel består komplexa mekanismer av flera enkla, skapade enligt den allmänna regeln för en planetväxel. Sådana komplexa system är två-, tre- eller fyraradiga. Teoretiskt är det möjligt att skapa strukturer med ett stort antal rader, men i praktiken sker det inte.
Planära och rumsliga enheter
Vissa människor tror att en enkel planetväxel måste vara platt. Detta är bara delvis sant. Komplexa enheter kan också vara platta. Det betyder att planetväxlarna, oavsett hur många av dem som används i enheten, är i ett eller parallella plan. Rumsliga mekanismer har planetväxlar i två eller flera plan. I detta fall kan själva hjulen vara mindre än i den första utföringsformen. Observera att den platta planetmekanismen är densamma som den rumsliga. Skillnaden är endast i det område som upptas av enheten, det vill säga i kompakthet.
Frihetsgrader
Detta är namnet på samlingenrotationskoordinater, vilket gör att du kan bestämma systemets position i rymden vid en given tidpunkt. Faktum är att varje planetmekanism har minst två frihetsgrader. Det vill säga att vinkelhastigheterna för rotation av någon länk i sådana anordningar inte är linjärt relaterade, som i andra växlar. Detta gör att du kan få utgångsvinkelhastigheter som inte är desamma som vid ingången. Detta kan förklaras av det faktum att i differentialkopplingen i planetmekanismen finns det tre element i vilken rad som helst, och resten kommer att vara anslutna till den linjärt, genom vilket element som helst i raden. Teoretiskt är det möjligt att skapa planetsystem med tre eller fler frihetsgrader. Men i praktiken går de inte att använda.
Planetary Gear Ratio
Detta är den viktigaste egenskapen hos roterande rörelse. Den låter dig bestämma hur många gånger kraftmomentet på den drivna axeln har ökat i förhållande till drivaxelns moment. Du kan bestämma utväxlingsförhållandet med hjälp av formlerna:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, där:
- 1 - ledande länk.
- 2 - slavlänk.
- d1, d2 - diametrarna för den första och andra länken.
- Z1, Z2 - antal tänder.
- M1, M2 är vridmoment.
- W1 W2 - vinkelhastigheter.
- n1 n2 - hastighet.
Sålunda, när utväxlingen är högre än ett på den drivna axeln, ökar kraftmomentet, och frekvensen och vinkelhastigheten minskar. Detta bör alltid beaktas när man skapar en design, eftersomutväxlingen i planetmekanismer beror på hur många tänder hjulen har och vilket element i raden som är det ledande.
Tillämpningsomfattning
I dagens värld finns det många olika maskiner. Många av dem arbetar med hjälp av planetväxlar.
De används i bildifferentialer, planetväxlar, i kinematiska scheman för komplexa verktygsmaskiner, i växellådor för flygmotorer, i cyklar, i skördetröskor och traktorer, i stridsvagnar och annan militär utrustning. Enligt principerna för planetväxel fungerar många växellådor i drivningarna av elektriska generatorer. Överväg ett annat sådant system.
Planetarisk svängväxel
Denna design används i vissa traktorer, bandvagnar och tankar. Ett enkelt diagram över enheten visas i figuren nedan.
Principen för den planetariska rotationsmekanismens funktion är som följer: hållaren (position 1) är ansluten till bromstrumman (2) och drivhjulet placerat i larven. Epicykeln (6) är ansluten till transmissionsaxeln (position 5). Solen (8) är ansluten till kopplingsskivan (3) och svängbromstrumman (4). När låskopplingen är inkopplad och bandbromsarna är avstängda kommer satelliterna inte att rotera. De kommer att bli som spakar, eftersom de är förbundna med solen (8) och epicykeln (6) med hjälp av tänder. Därför tvingar de dem och bäraren att samtidigt rotera runt en gemensam axel. I det här fallet är vinkelhastigheten densamma.
När du kopplar ur låskopplingen och ansätter bromsenatt vända solen kommer att sluta, och satelliterna kommer att börja röra sig runt sina axlar. Således skapar de ett ögonblick på bäraren och roterar larvens drivhjul.
Wear
När det gäller livslängd och dämpning, i linjära planetsystem är lastfördelningen märkbar bland huvudkomponenterna.
Termisk och cyklisk utmattning kan öka i dem på grund av den begränsade lastfördelningen och det faktum att planetväxlar kan rotera ganska snabbt på sina axlar. Dessutom, vid höga hastigheter och utväxlingsförhållanden för planetväxeln, kan centrifugalkrafter avsevärt öka mängden rörelse. Det bör också noteras att när noggrannheten i produktionen minskar och antalet satelliter ökar, ökar tendensen till obalans.
Dessa enheter och deras system kan till och med utsättas för slitage. Vissa konstruktioner kommer att vara känsliga för även små obalanser och kan kräva kvalitet och dyra monteringskomponenter. Den exakta platsen för planetstiften runt solhjulets axel kan vara en nyckel.
Andra planetarrangemang som hjälper till att balansera laster inkluderar användningen av flytande underenheter eller "mjuka" fästen för att hålla solen eller epicentret i rörelse så länge som möjligt.
Fundamentals of syntes av planetariska enheter
Denna kunskap behövs när man designar och skapar maskinkomponenter. Konceptet med "syntes av planetmekanismer" är att beräkna antalet tänderi solen, epicentrum och satelliter. I det här fallet måste ett antal villkor vara uppfyllda:
- Utväxlingen måste vara lika med det inställda värdet.
- Kugghjulets ingrepp måste vara korrekt.
- Det är nödvändigt att säkerställa inriktningen av den ingående axeln och den utgående axeln.
- Omgivning krävs (satelliter får inte störa varandra).
Också när du designar måste du ta hänsyn till dimensionerna på den framtida strukturen, dess vikt och effektivitet.
Om utväxlingsförhållandet (n) anges måste antalet tänder på solen (S) och på planetväxlarna (P) uppfylla ekvationen:
n=S/P
Om vi antar att antalet tänder vid epicentret är tidigt (A), då med bäraren låst, bör likheten observeras:
n=-S/A
Om epicentret är fixat kommer följande likhet att vara sann:
n=1+ A/S
Så här beräknas planetmekanismen.
Fördelar och nackdelar
Det finns flera typer av överföringar som framgångsrikt används i olika enheter. Planetary bland dem utmärker sig för följande fördelar:
- Ger mindre belastning på varje tand på hjulen (både solen, epicentrum och satelliter) på grund av att belastningen på dem fördelas jämnare. Detta har en positiv effekt på strukturens livslängd.
- Med samma kraft har planetväxeln mindre dimensioner och vikt än andra typer av transmissioner.
- Förmåga att uppnå högre utväxlingar medfärre hjul.
- Se till mindre buller.
Nackdelar med planetväxlar:
- Behöver mer precision i tillverkningen.
- Låg verkningsgrad med ett relativt stort utväxlingsförhållande.
