Existujú všetky druhy mechanických zariadení. Niektoré z nich sú nám známe z detstva. Sú to napríklad hodinky, bicykle, kolovrátky. S pribúdajúcim vekom sa učíme o druhých. Sú to motory áut, navijaky žeriavov a iné. Každý pohyblivý mechanizmus používa nejaký druh systému, aby sa kolesá otáčali a stroj fungoval. Jedným z najzaujímavejších a najobľúbenejších je planetárny mechanizmus. Jeho podstata spočíva v tom, že stroj je poháňaný kolesami alebo ozubenými kolesami, ktoré na seba zvláštnym spôsobom pôsobia. Pozrime sa na to bližšie.
Všeobecné informácie
Planétový prevod a planétový mechanizmus sú tak pomenované analogicky s našou slnečnou sústavou, ktorú možno podmienene znázorniť takto: v strede je „slnko“(centrálne koleso mechanizmu). Okolo nej sa pohybujú „planéty“(malé kolesá alebo satelity). Všetky tieto časti planétového prevodu majú vonkajšie zuby. Podmienená slnečná sústava má vo svojom priemere hranicu. Rolevykonáva sa v planetárnom mechanizme veľkým kolesom alebo epicyklom. Má aj zuby, len vnútorné. Väčšinu práce v tomto prevedení vykonáva nosič, čo je pákový mechanizmus. Pohyb sa môže vykonávať rôznymi spôsobmi: buď sa bude otáčať slnko alebo epicyklus, ale vždy spolu so satelitmi.
Počas prevádzky planetárneho mechanizmu je možné použiť inú konštrukciu, napríklad dve slnká, satelity a nosič, ale bez epicyklu. Ďalšou možnosťou sú dva epicykly, ale bez slnka. Nosič a satelity musia byť vždy prítomné. V závislosti od počtu kolies a umiestnenia ich osí otáčania v priestore môže byť dizajn jednoduchý alebo zložitý, plochý alebo priestorový.
Ak chcete úplne pochopiť, ako takýto systém funguje, musíte pochopiť podrobnosti.
Umiestnenie prvkov
Najjednoduchšia forma planétového súkolesia obsahuje tri sady ozubených kolies s rôznym stupňom voľnosti. Vyššie uvedené satelity sa otáčajú okolo svojich osí a zároveň okolo slnka, ktoré zostáva na svojom mieste. Epicyklus spája planetárny mechanizmus zvonku a tiež sa otáča pomocou striedavého záberu zubov (on a satelity). Táto konštrukcia je schopná meniť krútiaci moment (uhlové rýchlosti) v jednej rovine.
V jednoduchom planetárnom mechanizme sa Slnko a satelity môžu otáčať, zatiaľ čo epicentrum zostáva nehybné. V každom prípade uhlové rýchlosti všetkých komponentov nie sú chaotické, ale majú na sebe lineárnu závislosť. Ako sa médium otáča, poskytujenízke otáčky, vysoký krútiaci moment.
To znamená, že podstatou planétového prevodu je, že takáto konštrukcia je schopná meniť, rozširovať a pridávať krútiaci moment a uhlovú rýchlosť. Rotačné pohyby sa v tomto prípade vyskytujú v jednej geometrickej osi. Je nainštalovaný potrebný prevodový prvok rôznych vozidiel a mechanizmov.
Vlastnosti konštrukčných materiálov a schém
Pevný komponent však nie je vždy potrebný. V diferenciálnych systémoch sa každý prvok otáča. Planétové prevody, ako je tento, majú jeden výstup poháňaný (riadiaci) dva vstupy. Napríklad diferenciál, ktorý riadi nápravu v aute, je podobný prevod.
Takéto systémy fungujú na rovnakom princípe ako konštrukcie s paralelnými hriadeľmi. Dokonca aj jednoduché planétové koleso má dva vstupy, pevné ozubené koleso je konštantný vstup s nulovou uhlovou rýchlosťou.
Podrobný popis zariadení
Zmiešané planétové štruktúry môžu mať rôzny počet kolies, ako aj rôzne prevody, cez ktoré sú spojené. Prítomnosť takýchto detailov značne rozširuje možnosti mechanizmu. Kompozitné planétové konštrukcie môžu byť zostavené tak, aby sa hriadeľ nosnej plošiny pohyboval vysokou rýchlosťou. Výsledkom je, že niektoré problémy s redukčným prevodom, centrálnym kolesom a inými môžu byť odstránené v procese zlepšovania zariadenia.
Ako vidieť zdaných informáciách, planetárny mechanizmus funguje na princípe prenosu rotácie medzi článkami, ktoré sú centrálne a mobilné. Zložité systémy sú zároveň žiadanejšie ako jednoduché.
Možnosti konfigurácie
V planétovom mechanizme je možné použiť kolesá (ozubené kolesá) rôznych konfigurácií. Vhodné štandardné s rovnými zubami, špirálové, šnekové, chevronové. Typ zapojenia neovplyvní všeobecný princíp činnosti planétového mechanizmu. Hlavná vec je, že osi otáčania nosiča a centrálnych kolies sa zhodujú. Ale osi satelitov môžu byť umiestnené v iných rovinách (kríženie, paralelné, pretínajúce sa). Príkladom skríženého je medzikolesový diferenciál, v ktorom sú prevody kužeľové. Príkladom skríženého je samosvorný diferenciál so závitovkovým prevodom (Torsen).
Jednoduché a zložité zariadenia
Ako je uvedené vyššie, schéma planétového mechanizmu vždy obsahuje nosič a dve centrálne kolesá. Môže existovať ľubovoľný počet satelitov. Toto je takzvané jednoduché alebo elementárne zariadenie. V takýchto mechanizmoch môžu byť vzory nasledovné: "SVS", "SVE", "EVE", kde:
- S je slnko.
- B – prepravca.
- E je epicentrum.
Každá takáto súprava kolies + satelitov sa nazýva súprava planétových prevodov. V tomto prípade sa musia všetky kolesá otáčať v rovnakej rovine. Jednoduché mechanizmy sú jedno- a dvojradové. Zriedkavo sa používajú v rôznych technických zariadeniach a strojoch. Príkladmôže slúžiť ako mechanizmus planétového bicykla. Podľa tohto princípu funguje rukáv, vďaka ktorému sa vykonáva pohyb. Jeho dizajn bol vytvorený podľa schémy "SVE". Satelity nie 4 kusy. V tomto prípade je slnko pevne pripevnené k osi zadného kolesa a epicentrum je pohyblivé. K rotácii je nútený cyklistom stláčaním pedálov. V tomto prípade sa môže zmeniť prenosová rýchlosť, a teda aj rýchlosť otáčania.
Častejšie môžete nájsť komplexné planétové mechanizmy ozubených kolies. Ich schémy môžu byť veľmi odlišné, čo závisí od toho, na čo je tento alebo ten dizajn určený. Komplexné mechanizmy spravidla pozostávajú z niekoľkých jednoduchých, vytvorených podľa všeobecného pravidla pre planétové koleso. Takéto zložité systémy sú dvoj-, troj- alebo štvorradové. Teoreticky je možné vytvárať štruktúry s veľkým počtom riadkov, ale v praxi k tomu nedochádza.
Planárne a priestorové zariadenia
Niektorí ľudia si myslia, že jednoduché planétové koleso musí byť ploché. Je to pravda len čiastočne. Ploché môžu byť aj zložité zariadenia. To znamená, že planétové prevody, bez ohľadu na to, koľko ich je v zariadení použitých, sú v jednej alebo v paralelných rovinách. Priestorové mechanizmy majú planétové prevody v dvoch alebo viacerých rovinách. V tomto prípade môžu byť samotné kolesá menšie ako v prvom uskutočnení. Všimnite si, že plochý planetárny mechanizmus je rovnaký ako priestorový. Rozdiel je len v ploche, ktorú zariadenie zaberá, teda v kompaktnosti.
Stupne slobody
Toto je názov zbierkyrotačné súradnice, čo umožňuje určiť polohu systému v priestore v danom čase. V skutočnosti má každý planetárny mechanizmus aspoň dva stupne voľnosti. To znamená, že uhlové rýchlosti otáčania akéhokoľvek spojenia v takýchto zariadeniach nie sú lineárne spojené, ako pri iných prevodoch. To vám umožňuje dosiahnuť na výstupe uhlové rýchlosti, ktoré nie sú rovnaké ako tie na vstupe. To možno vysvetliť skutočnosťou, že v diferenciálnom zapojení v planetárnom mechanizme sú tri prvky v ľubovoľnom rade a zvyšok bude s ním spojený lineárne cez ktorýkoľvek prvok radu. Teoreticky je možné vytvárať planetárne systémy s tromi a viacerými stupňami voľnosti. V praxi sú však nefunkčné.
Planetárny prevodový pomer
Toto je najdôležitejšia charakteristika rotačného pohybu. Umožňuje vám určiť, koľkokrát sa moment sily na hnanom hriadeli zvýšil v porovnaní s momentom hnacieho hriadeľa. Prevodový pomer môžete určiť pomocou vzorcov:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, kde:
- 1 – vedúci odkaz.
- 2 – podriadený odkaz.
- d1, d2 - priemery prvého a druhého článku.
- Z1, Z2 - počet zubov.
- M1, M2 sú krútiace momenty.
- W1 W2 - uhlové rýchlosti.
- n1 n2 - rýchlosť.
Keď je teda prevodový pomer vyšší ako jeden na hnanom hriadeli, moment sily sa zvyšuje a frekvencia a uhlová rýchlosť sa znižujú. Toto treba vždy brať do úvahy pri tvorbe dizajnu, pretožeprevodový pomer v planétových mechanizmoch závisí od toho, koľko zubov majú kolesá a ktorý prvok radu je vedúci.
Rozsah aplikácie
V dnešnom svete existuje veľa rôznych strojov. Mnohé z nich pracujú s pomocou planétových prevodov.
Používajú sa v automobilových diferenciáloch, planétových prevodoch, v kinematických schémach zložitých obrábacích strojov, v prevodovkách leteckých vzduchových motorov, v bicykloch, v kombajnoch a traktoroch, v tankoch a inej vojenskej technike. Podľa princípov planétového prevodu mnohé prevodovky pracujú v pohonoch elektrických generátorov. Zvážte iný takýto systém.
Planetové otočné koleso
Tento dizajn sa používa v niektorých traktoroch, pásových vozidlách a tankoch. Jednoduchá schéma zariadenia je znázornená na obrázku nižšie.
Princíp činnosti mechanizmu planétového otáčania je nasledovný: nosič (pozícia 1) je spojený s brzdovým bubnom (2) a hnacím kolesom umiestneným v húsenici. Epicykel (6) je spojený s hriadeľom prevodovky (pozícia 5). Slnko (8) je spojené s kotúčom spojky (3) a bubnom výkyvnej brzdy (4). Keď je blokovacia spojka zapnutá a pásové brzdy sú vypnuté, satelity sa nebudú otáčať. Stanú sa ako páky, pretože sú spojené so slnkom (8) a epicyklom (6) pomocou zubov. Preto ich a nosič nútia súčasne sa otáčať okolo spoločnej osi. V tomto prípade je uhlová rýchlosť rovnaká.
Pri uvoľnení blokovacej spojky a použití brzdyotáčanie slnka sa začne zastavovať a satelity sa začnú pohybovať okolo svojich osí. Takto vytvárajú moment na nosiči a otáčajú hnacie koleso húsenice.
Nosiť
Pokiaľ ide o životnosť a tlmenie, v lineárnych planetárnych systémoch je rozloženie zaťaženia viditeľné medzi hlavnými komponentmi.
Tepelná a cyklická únava sa u nich môže zvýšiť v dôsledku obmedzeného rozloženia zaťaženia a skutočnosti, že planétové kolesá sa môžu pomerne rýchlo otáčať na svojich osiach. Navyše pri vysokých rýchlostiach a prevodových pomeroch planétového súkolesia môžu odstredivé sily značne zvýšiť rozsah pohybu. Treba tiež poznamenať, že keď presnosť výroby klesá a počet satelitov rastie, tendencia k nerovnováhe sa zvyšuje.
Tieto zariadenia a ich systémy môžu dokonca podliehať opotrebovaniu. Niektoré konštrukcie budú citlivé aj na malé nevyváženosti a môžu vyžadovať kvalitné a drahé montážne komponenty. Presné umiestnenie planétových kolíkov okolo osi centrálneho kolesa môže byť kľúčom.
Ďalšie planetárne usporiadania, ktoré pomáhajú vyrovnávať zaťaženie, zahŕňajú použitie plávajúcich podzostáv alebo „mäkkých“držiakov, aby sa slnko alebo epicentrum pohybovalo čo najdlhšie.
Základy syntézy planetárnych zariadení
Tieto znalosti sú potrebné pri navrhovaní a vytváraní komponentov strojov. Koncept "syntézy planetárnych mechanizmov" je vypočítať počet zubovna slnku, epicentre a satelitoch. V tomto prípade musí byť splnených niekoľko podmienok:
- Prevodový pomer sa musí rovnať nastavenej hodnote.
- Zapojenie zubov ozubeného kolesa musí byť správne.
- Je potrebné zabezpečiť zarovnanie vstupného hriadeľa a výstupného hriadeľa.
- Vyžaduje sa susedstvo (satelity sa nesmú navzájom rušiť).
Pri projektovaní je potrebné vziať do úvahy aj rozmery budúcej konštrukcie, jej hmotnosť a efektivitu.
Ak je uvedený prevodový pomer (n), potom počet zubov na slnečnom (S) a na planétovom kolese (P) musí spĺňať rovnicu:
n=S/P
Ak predpokladáme, že počet zubov v epicentre je skorý (A), potom pri uzamknutom nosiči by sa mala dodržať rovnosť:
n=-S/A
Ak je epicentrum pevné, potom bude platiť nasledujúca rovnosť:
n=1+ A/S
Takto sa vypočíta planetárny mechanizmus.
Výhody a nevýhody
Existuje niekoľko typov prenosu, ktoré sa úspešne používajú v rôznych zariadeniach. Planetárny medzi nimi vyniká týmito výhodami:
- Poskytuje menšie zaťaženie každého zuba kolies (slnko, epicentrum a satelity) vďaka tomu, že zaťaženie na nich je rozložené rovnomernejšie. To má pozitívny vplyv na životnosť konštrukcie.
- Pri rovnakom výkone má planétová prevodovka menšie rozmery a hmotnosť ako iné typy prevodoviek.
- Schopnosť dosiahnuť vyššie prevodové pomery smenej kolies.
- Zabezpečte menej hluku.
Nevýhody planétových prevodov:
- Potrebujú väčšiu presnosť pri ich výrobe.
- Nízka účinnosť s relatívne veľkým prevodovým pomerom.
