Механизмът е планетарен: изчисление, схема, синтез

Има всички видове механични устройства. Някои от тях са познати от детството. Това, например, гледайте, велосипед, юле. Научаваме за другите, когато остареем. Това са двигателите на автомобили, кранове и други. Всеки механизъм за придвижване използва система, която принуждава колелата да се въртят и машината да работи. Един от най-интересните и популярни е планетарният механизъм. Същността му е, че машината се задвижва от колела или зъбни колела, които взаимодействат по специален начин. Нека разгледаме по-подробно.

Обща информация

Планетарното зъбно колело и планетарното зъбно колело са така наречени по аналогия с нашата слънчева система, която може да бъде условно представена както следва: в центъра има "слънце" (централното колело в механизма). Около него се движат "планети" (малки колела или сателити). Всички тези подробности в планетарния механизъм имат външни зъби. Поддържащата слънчева система има граница по диаметъра си. Ролята му в планетарния механизъм се осъществява от голямо колело или епицикъл. Има и зъби, само вътрешни. Много работа в този дизайн се извършва от превозвача, което е връзка. Движението може да се извърши по различни начини: или слънцето ще се върти, или епицикъл, но винаги със сателити.

При работата на планетарния механизъм може да се използва друг дизайн, например два слънца, сателити и носач, но без епицикъл. Друг вариант - два еписикъл, но без слънце. Водачът и спътниците винаги трябва да присъстват. В зависимост от броя на колелата и местоположението на осите на тяхното завъртане в пространството, дизайнът може да бъде прост или сложен, плосък или пространствен.

За да разберете напълно как функционира такава система, трябва да разберете подробностите.

Местоположение на елементите

Най-простата форма на планетарния механизъм включва три комплекта предавки с различна степен на свобода. Споменатите по-горе сателити се въртят около осите си и едновременно около слънцето остават на мястото си. Епикула свързва планетарния механизъм отвън и също се върти, като редува зъбите (то и сателитите). Този дизайн е в състояние да промени въртящия момент в една равнина (ъглови скорости).

При прост планетен механизъм слънцето и сателитите могат да се въртят, а епицентърът може да остане неподвижен. Във всеки случай, ъглови скорости всички компоненти не са хаотични, но имат линейна зависимост една от друга. Тъй като медията се върти, е осигурена нискоскоростна мощност с висок въртящ момент.

Това е същността на планетарното зъбно колело, че такъв дизайн е в състояние да промени, да разложи и да добави въртящ момент и ъглова скорост. Ротационните движения се извършват в една и съща геометрична ос. Изгражда се необходимия елемент на предаване на различни превозни средства и механизми.

Характеристики на структурните материали и схеми

Не винаги обаче е необходим фиксиран компонент. При диференциалните системи всеки елемент се върти. Планетарните механизми, като този, включват един изход, управляван (контрол) от два входа. Например, диференциалът, който контролира оста в колата, е подобна предавка.

Тези системи работят на същия принцип като структурите с паралелен вал. Дори и обикновената планетарна предавка има два входа, фиксираната зъбна предавка представлява постоянен вход с нулева ъглова скорост.

Подробно описание на устройствата

Смесените планетарни структури могат да имат различен брой колела, както и различни трансмисии, чрез които те са свързани. Наличието на такива подробности значително разширява възможностите на механизма. Комбинираните планетарни конструкции могат да бъдат сглобени така, че валът на носещата платформа да се движи с висока скорост. В резултат на това някои проблеми с редуциране, зъбно колело и други могат да бъдат елиминирани в процеса на подобряване на устройството.

По този начин, както може да се види от горната информация, планетарният механизъм работи на принципа на прехвърляне на въртенето между централните и мобилните връзки. В този случай сложните системи са по-търсени, отколкото прости.

Опции за конфигуриране

В планетарния механизъм може да се използва колела (зъбни колела) различна конфигурация. Подходящ стандарт с прави зъби, спираловиден, червей, шеврон. Типът ангажиране с общия принцип на действие на планетарния механизъм няма да бъде засегнат. Основното е, че осите на въртене на носача и централните колела съвпадат. Но осите на спътниците могат да бъдат разположени в други равнини (кръстосани, успоредни, пресичащи се). Пример за кръстосване е диференциалът между колелата, в който зъбните колела имат конична форма. Пример за кръстосване е самозасмукващ диференциал с червячна предавка (Torsen).

Обикновени и сложни устройства

Както вече бе отбелязано по-горе, подреждането на планетарното зъбно колело винаги включва носач и две централни колела. Може да има колкото се може повече сателити, колкото искате. Това, т.нар. Просто или елементарно устройство. При такива механизми структурите могат да бъдат: "SHS", "SVE", "EVE", където:

• C е слънцето.
• В превозвача.
• Е е епицентърът.

Всеки такъв комплект колела + сателити се нарича планетарна серия. По този начин всички колела трябва да се въртят в една равнина. Прости механизми са един и два реда. В различни технически средства и машини те се използват рядко. Пример за това е планетарният механизъм на велосипеда. По този принцип работи втулката, благодарение на която се извършва движението. Дизайнът му е създаден съгласно схемата "SVE". Сателити не в 4 броя. В този случай слънцето се закрепва твърдо към оста на задното колело и епицентърът е подвижен. Велосипедистът, натискайки педала, го принуждава да се върти. В този случай скоростта на предаване и следователно скоростта на въртене може да варира.

Много по-често можете да срещнете сложни планетни предавки. Техните схеми могат да бъдат много различни, в зависимост от това, което е предназначено за този или онзи дизайн. Като правило сложните механизми се състоят от няколко прости, създадени съгласно общото правило за планетарно предаване. Такива сложни системи са два, три или четири реда. Теоретично можете да създавате дизайни с голям брой редове, но на практика това не се случва.

Плоски и пространствени устройства

Някои смятат, че простият планетарен механизъм задължително трябва да е плосък. Това е само отчасти вярно. Комплексните устройства също могат да бъдат плоски. Това означава, че планетарните серии, независимо колко от тях се използват в устройството, са в една или в паралелни равнини. Пространствените механизми имат планетарни серии в две или повече равнини. В този случай самите колела могат да бъдат по-малки, отколкото в първата версия. Имайте предвид, че плоският планетен механизъм е същият като пространствения планетен механизъм. Разликата е само в областта, заемана от устройството, тоест в компактност.

Степени на свобода

Това е т.нар. Набор от координати на въртене, което дава възможност да се определи положението на системата в пространството в даден момент от времето. Всъщност всеки планетарен механизъм има поне две степени на свобода. Това означава, че ъгловите скорости на въртене на всяка връзка в такива устройства не са линейно свързани, както при другите предавки. Това ви позволява да получите изход ъглова скорост не е това, което е на входа. Това може да се обясни с факта, че в диференциалната връзка в планетарния механизъм има три елемента във всяка серия, а останалата част ще бъде свързана с нея линейно чрез всеки елемент от серията. Теоретично можете да създавате планетни системи с три или повече степени на свобода. Но на практика те се оказват неактивни.

Предавателното отношение на планетарната предавка

Това е най-важната характеристика на ротационното движение. Той ви позволява да определите колко пъти въртящият момент на вала се увеличава от робота по отношение на момента на задвижващия вал. Определянето на съотношението може да се изчисли по формулите:

i = d2 / d1 = Z2 / Z1 = М2 / М1 = W1 / W2 = n1 / n2, където:

• 1 - водещата връзка.
• 2 - връзката е роб.
• d1, d2 - диаметрите на първата и втората връзки.
• Z1, Z2 - брой зъби.
• M1, M2 са въртящите моменти.
• W1 W2 - ъглови скорости.
• n1 n2 е скоростта на въртене.

По този начин, при предавателно отношение над единица на задвижващия вал, въртящият момент се увеличава, а честотата и ъгловата скорост намаляват. Това винаги трябва да се има предвид при създаването на конструкцията, тъй като предавателното отношение в планетарните зъбни колела зависи от броя на зъбите на колелата и кой елемент от серията е капитанът.

Обхват на приложение

В съвременния свят има много различни машини. Много от тях работят с помощта на планетарни механизми.

Те се използват в автомобилната диференциали на планетни зъбни колела, кинематични схеми в сложни машини, в редуктори самолети, колоездене, в комбайни и трактори, танкове и друга военна техника. Много от скоростните кутии работят в принципите на планетарното зъбно колело в задвижванията на електрически генератори. Нека разгледаме още една такава система.

Планетарен механизъм за управление

Този дизайн намира приложение в някои трактори, верижни превозни средства и резервоари. Една проста схема на устройството е показана на фигурата по-долу. Принципът на действие на планетарния ротационен механизъм е следният: носачът (положение 1) е свързан към спирачния барабан (2) и задвижващото колело, разположено в гъсеницата. Епилокът (6) е свързан към трансмисионния вал (позиция 5). Слънцето (8) е свързано с плочата на съединителя (3) и спирачния барабан (4). Когато включите заключващия съединител и изключите спирачките, сателитите няма да се въртят. Те ще станат като лостове, защото те са свързани чрез зъбите към слънцето (8) и еписикъл (6). Следователно те са принудени да се въртят едновременно около общата ос. Ъгловата скорост е една и съща.

Когато заключващият съединител се изключи и задействащата спирачка се активира, слънцето ще спре и сателитите ще започнат да се движат около осите си. По този начин те създават момент върху носача и завъртат задвижващото колело на гъсеницата.

износване

Що се отнася до експлоатационния живот и амортизацията, в линейните механизми на планетарните системи разпределението на натоварването се забелязва сред основните компоненти.

Термичната и цикличната умора може да се увеличи поради ограниченото разпределение на натоварването и факта, че планетните зъбни колела могат да се въртят сравнително бързо по техните оси. Освен това, при високи скорости и предавателни отношения на планетарния механизъм, центробежните сили могат значително да увеличат магнитуда на движението. Следва също така да се отбележи, че тъй като точността на производството намалява и броят на спътниците се увеличава, тенденцията към дисбаланс се увеличава.

Тези устройства и техните системи могат дори да бъдат обект на износване или разкъсване. Някои проекти ще бъдат чувствителни към дори малки неравновесия и ще са в състояние да изискват висококачествени и скъпи компоненти на монтажа. Точното разположение на планетните щифтове около оста на централното зъбно колело може да бъде ключ.

Други схеми на планетни механизми, които спомагат за балансиране на натоварването, включват използването на плаващи подкомплекти или "меки" анкери за осигуряване на най-трайното движение на слънцето или епицентъра.

Основи на синтеза на планетни устройства

Това знание е необходимо при проектирането и създаването на машинни възли. Концепцията за "синтез на планетарни механизми" е да се изчисли броят на зъбите на слънцето, епицентъра и спътниците. Необходимо е да се спазват редица условия:

• Съотношението на предавките трябва да е равно на зададената стойност.
• Зацепването на зъбите на колелата трябва да е правилно.
• Необходимо е да се осигури изравняване на входния вал и изхода.
• Необходимо е да се осигури кварталът (сателитите не трябва да се намесват помежду си).

Също така, при проектирането е необходимо да се вземат предвид размерите на бъдещия дизайн, неговата маса и ефективност.

Ако е дадено предавателно отношение (n), броят на зъбите на слънцето (S) и на планетарните зъбни колела (P) трябва да отговаря на уравнението:

n = S / P

Ако приемем, че броят зъби в епицентъра е ранен (А), тогава, когато носачът е заключен, трябва да се спазва следното равенство:

n = -S / A

Ако епицентърът е фиксиран, тогава следващото равенство ще бъде вярно:

n = 1+ A / S

Така се изчислява планетарният механизъм.

Предимства и недостатъци

Има няколко вида предавки, които се използват безопасно в различни устройства. Планетарната сред тях се отличава със следните предимства:

• По-малък товар се осигурява за всеки зъб на колелата (и слънцето, епицентъра и спътниците), поради това, че натоварването върху тях се разпределя по-равномерно. Това има положителен ефект върху експлоатационния живот на структурата.
• При една и съща мощност планетарният механизъм има по-малки размери и маса, отколкото при други видове предавки.
• Способността да се постигне по-високо предавателно отношение с по-малко колела.
• Осигурява по-малко шум.

Недостатъци на планетарните механизми:

• Нуждаете се от повишена точност при производството им.
• Ниска ефективност при относително високо предавателно отношение.