Заголовок
Такой вид редукторов, как планетарный (планетарный мотор редуктор) относится к передачам крутящего момента посредством зубчатого (зубчатое устройство) зацепления шестерен. Как и любой другой редуктор, планетарный редуктор, предназначен для передачи крутящего момента от двигателей различных видов непосредственно к приводам, при этом происходит понижение скорости вращения валов и увеличение крутящего момента. Главное отличие, которое имеет устройство планетарного редуктора от обычных (червячного, цилиндрического, конического и т.д.) заключается в том, что он имеет перемещающиеся оси зубчатых колес. В состав редуктора набор шестеренок - сателлитов. В связи с тем, что эти сателлиты движутся вокруг одного центрального, и все это устройство напоминает солнечную систему, то соответственно и родилось название планетарный редуктор. Маленькие шестеренки, вращающиеся вокруг одной центральной, имеют ось в центре (водило).
Эксплуатация Когда двигатель вращается, масло, содержащееся в корпусе, приводится в действие насосом, выступающим от его периферии к турбине, в которой лопасти падают параллельно оси. Указанное масло увлекается вращением насоса или самого проводящего ротора, образуя, таким образом, овальный вихрь. Кинетическая энергия масла, поражающего лопатки турбины, создает силу, которая стремится заставить ее вращаться. Когда двигатель вращается на холостом ходу, кинетическая энергия масла мала и сила, передаваемая турбине, недостаточна для преодоления прочного момента.
Преимущества планетарных устройств
По сравнению с традиционными редукторами можно выделить следующее преимущества, которые имеет это устройство: они могут создавать огромные передаточные отношения скоростей при невысоком количестве шестеренок. Шестерни механизма имеют небольшой размер благодаря их количеству. Так, одно более массивное колесо распределяет равномерно нагрузку по нескольким сателлитам. Из этого следует, что устройство получается не очень большим и громоздким. Однако, расчет и практика показывают, что при высоких передаточных числах работоспособность и коэффициент полезного действия сильно снижаются. И как вывод всего вышесказанного, основными преимуществами являются:
В этих условиях происходит полное проскальзывание между насосом и турбиной, в результате чего турбина остается неподвижной. Масло скользит через лопатки турбины и возвращается из центра турбины в центр насоса, где оно возвращается на периферию, чтобы следовать циклу. По мере увеличения оборотов двигателя вихрь масла становится более последовательным, сильнее воздействуя на лопатки турбины. Это действие преодолевает устойчивый крутящий момент и вращает турбину, в то время как проскальзывание масла между насосом и турбиной проверяется, что связано с постепенным сцеплением муфты.
- Большие передаточные числа;
- Невысокая масса;
- Относительная компактность;
- Его можно чинить и собирать своими руками.
Такие преимущества требуют и соответствующего изготовления. Начиная с расчета, проектирования и заканчивая изготовлением - все должно быть прецизионно точно. Эти редукторы нашили очень широкий ряд применений в различных отраслях: прибостроительной, станкостроительной, машиностроительной и т.д. В данной статье остановимся более подробно на применении этого устройства в машиностроительной отрасли.
Когда двигатель вращается быстро, чтобы развивать максимальный крутящий момент, масло приводится в движение с большой силой в турбине и приводится в движение с высокой скоростью без проскальзывания между ними. Крутящий момент передается за одно целое с передачей муфты, независимо от устойчивого момента, и, таким образом, даже если он быстро ускоряется от холостого хода, движение транспортного средства происходит постепенно, при этом происходит скольжение, которое уменьшается по мере того, как кинетическая сила преодолевает устойчивую пару.
Планетарные редукторы в машиностроении
Широкое распространение редуктора, которые имеют устройство данного типа получили в ведущих мостах автомобилей и в автоматических коробках переключения передач. Колесный редуктор можно встретить в мостах таких автомобилей, как: МАЗ, Икарус, в некоторых троллейбусах, тракторах Т-150К, К-700. Этот колесный редуктор в мостах передает крутящий момент к ступицам колес от полуосей. Также они распространены в передаче бортового типа. Такое применение в бортовой передаче позволило существенно уменьшить как расчетный, так и практический диаметр основной передачи. Уменьшение диаметра отразилось повышенным просветом автомобиля и как следствие более высокой проходимостью. Использование планетарных коробок переключения передач набирает все большую популярность. Передаточное отношение устройства будет вытекать из расчета отношения числа зубьев на центральной шестерни к числу зубьев на коронной шестерне. Интересным моментом является расторможение коронной шестерни в коробке. В этом случае передаточное число равняется 1.
При подъеме по склону скорость транспортного средства уменьшается за счет увеличения прочного момента, но двигатель продолжает развивать свой максимальный крутящий момент за счет увеличения проскальзывания, который может поддерживаться более длительное время без опасности остановки двигателя.
Преимущества и недостатки гидравлических муфт. Этот тип сцепления имеет тот недостаток, что он не подходит для соединения с нормальной коробкой передач, то есть с параллельными передачами; так как даже при работе на холостом ходу, когда скольжение является максимальным, турбина подвергается толкающей силе, которая, хотя она не вращается, потому что устойчивый крутящий момент больше, действует на зубья шестерен и не позволяет маневрировать шестерней скорости. По этой причине это сцепление используется в автоматических коробках передач.
Мотор-редукторы планетарного типа
Это устройство предназначено для использования в роли привода в горизонтальном либо вертикальном положении. Мотор-редукторы исполнены из нескольких модулей. Такая кинематическая схема, включающая сразу мотор и устройство планетарного редуктора, имеет целый ряд значительных преимуществ и позволяет выполнять следующие задачи:
Устройство планетарной передачи
Для прикрепления к нормальному ящику необходимо вставить вспомогательную фрикционную муфту, позволяющую отключать коробку передач во время изменения. Из-за неизбежной потери энергии, скользя масло в муфте, чтобы получить максимальный крутящий момент, транспортные средства, оборудованные этим типом муфты, потребляют больше топлива, чем те, которые оснащены нормальной фрикционной муфтой. Они также представляют собой недостаток больших экономических затрат, а также необходимость подключения автоматической коробки передач.
- Вырабатывание высоких мощностей при невысоких габаритах;
- Большой коэффициент полезного действия;
- Масса в три раза меньше аналогов;
- Использование для специализированных установок;
- Расчет делать легче, чем у других редукторов;
- Невысокие затраты на обслуживание.
Расчет планетарного устройства
Обсудив в статье уже множество моментов по этому редуктору, стоит перейти и к основным моментам по его расчету перед проектированием. Расчет редуктора производится следующим образом:
В качестве сравнения с этими недостатками использование гидравлической муфты имеет следующие преимущества. Преобразователь крутящего момента Гидротрансформатор имеет операцию, которая похожа на работу гидравлической муфты, но имеет принципиальное различие, и заключается в том, что преобразователь способен самостоятельно увеличивать крутящий момент двигателя и передавать его. На рисунке ниже мы видим принцип работы как гидравлической муфты, так и преобразователя. У нас есть колесо с чашами, как будто это колесо нории из тех, которые использовались для извлечения воды из колодцев.
- Определяем число передаточных ступеней;
- Расчет сателлитов и числа зубьев;
- Выбор материала шестерен;
- Определяем межосевое расстояние;
- Проверочный расчет;
- Расчет сил;
- Выбор подшипников;
- Определение толщины колес;
- Вычисление осей шестеренок.
Ремонт редуктора своими руками
Ремонт редуктора своими руками является весьма непростой задачей. Так, данный механизм очень непростой и состоит из множества частей. При ремонте своими руками часто можно даже при разборке не ведая, что внутри просто растерять целую кучу маленьких деталей, например, иголки моментально рассыпаются и теряются. Ремонт планетарного редуктора лучше всего оставить профессионалам.
Мы нажимаем струю масла под давлением на чашу, это толкает движение колеса. Мы видим, что сила тяги невелика, поскольку пальцем руки мы останавливаем колесо. Теперь мы видим, что тяга струи на чаше больше, и нам нужно больше силы в руке, чтобы предотвратить поворот колеса. На приведенной ниже диаграмме показана схема компонентов гидравлического преобразователя. В дополнение к характеристике насоса и турбины гидравлической муфты гидротрансформатор имеет промежуточный элемент, называемый реактором.
Колесо насоса приводится в движение непосредственно двигателем, в то время как турбина управляет первичным валом коробки передач. Реактор имеет свободный ход колеса и поддерживается полым валом, прикрепленным к корпусу коробки передач. Как насос, так и турбина и реактор имеют изогнутые лопасти, которые отвечают за правильное проведение масла.
Стоит отметить, что на сегодняшний день планетарный редуктор весьма распространен и используется в большинстве грузовых автомобилей в ведущих мостах, а также очень часто встречается в роли лебедок.
Как и все редукторы, он может быть как одноступенчатым, так и многоступенчатым. Если Вы собираетесь приобрести механизм данного типа, то лучше всего покупать его у проверенных производителей, так как ремонт своими руками очень затруднен, а если он будет часто выходить из строя, то денег на него будет уходить много. В данной статье мы попытались собрать общую информацию по устройствам планетарного типа использующихся для производства автомобилей. Также нужно сказать, что данный вид устройства очень интенсивно внедряется во многие сферы и отрасли благодаря своим очень весомым преимуществам.
Эксплуатация Когда насос приводится в движение непосредственно при движении коленчатого вала, масло приводится от колеса насоса к колесу турбины. На выходе масла масло встречает лопасти реактора, которые имеют кривизну, противоположную кривизне насоса и турбинных колес. Этот поток масла толкает реактор вращением насоса и турбины против часовой стрелки. Поскольку реактор не может выполнить этот ход, поскольку он удерживается свободным колесом, масло затормаживается, и тяга передается через масло на насос.
Таким образом, до тех пор, пока существует разница в скорости вращения насоса и турбины, момент поворота будет больше в турбине, чем в насосе. Тогда крутящий момент, создаваемый турбиной, будет представлять собой сумму, которую передает насос через масло и дополнительный крутящий момент, который создается реакцией из реактора на насосе и который, в свою очередь, снова передается на турбину. Чем больше разность между турбиной и насосом, тем выше разность крутящего момента между входом и выходом инвертора, что в три раза превышает выход.
Практически все изобретения механики, основанные на вращательном движении, можно исторически соотнести с принципом колеса и временем его изобретения. До того, как был понят этот принцип, ничего подобного существовать не могло бы. Кто и когда первым придумал возможность соединять за счет зубцов несколько колес и вращать их друг за счет друга - неизвестно, но этот человек создал небольшую революцию.
Делаем планетарный редуктор своими руками
По мере уменьшения разности скоростей отклонение потока масла и, следовательно, дополнительная тяга на турбине уменьшается, так что коэффициент крутящего момента между выходом и входом уменьшается постепенно. Когда скорости вращения турбины и рабочего колеса выравниваются, реактор вращается даже в том же направлении без какой-либо дополнительной тяги, так что передача крутящего момента не будет увеличена преобразователем в качестве обычной гидравлической муфты. Эта ситуация называется «точкой сцепления».
Так появилась первая шестерня. Принцип шестеренчатой передачи энергии движения можно считать революционным в развитии промышленности.
Планетарный редуктор
В современной промышленности планетарные редукторы, в основе которых лежит шестерня солнечная, используются в лебедках и электроинструменте. Наиболее популярным техническим средством, которое есть практически в каждом доме и где может быть использована солнечная шестерня - велосипед с планетарной втулкой.
Основное преимущество гидравлического гидротрансформатора над гидравлической муфтой заключается в том, что первая позволяет в ситуациях, когда требуется больше тяги, таких как повышение крутизны или пусков, движение реактора, в результате чего передаваемый крутящий момент увеличивается по сравнению с тем, который обеспечивается двигатель в случае необходимости. Кроме того, гидравлический преобразователь гасит через масло любую вибрацию двигателя, прежде чем он перейдет в любую часть коробки передач.
Планетарные редукторы в автоматической коробке передач
Хотя гидравлический преобразователь представляет собой трансформатор крутящего момента, его невозможно использовать непосредственно на транспортном средстве, поскольку при определенных обстоятельствах при низких скоростях поворота он будет иметь очень низкую эффективность. Кроме того, он не мог увеличить пару более чем на три. Все это заставляет оснащать транспортные средства, в дополнение к преобразователю, механизмом планетарных передач, которые позволяют почти прогрессивно менять крутящий момент.
Сам принцип нескольких зубчатых колес, которые передают энергию движения друг другу, далеко не нов. И даже планетарный редуктор не самое свежее изобретение. Новшеством здесь можно считать лишь то, насколько активно этот принцип работы распространяется в современных приборах и технике самого разного назначения.
Планетарные втулки сегодня в велосипедах ставятся туда, куда прежде ставили звездочки для байка для регулирования передач. В спортивных велосипедах каждая звездочка на велосипед отвечает за свою передачу скоростей. Более простая задняя планетарная втулка, которая работает на солнечной шестерне, ставится на велосипеды для города, а также на туристические велосипеды.
Также называемые «эпициклическими редукторами», они используются автоматическими коробками передач. Эти шестерни приводятся в действие обычно гидравлическими или электронными системами управления, которые приводят в действие тормоза и муфты, которые управляют перемещением различных зубчатых элементов.
Основное преимущество планетарных передач по сравнению с зубчатыми передачами, используемыми механическими коробками передач, заключается в том, что их форма более компактна и позволяет распределять крутящий момент в разных точках через спутники, имея возможность передавать более высокие пары. Во внутренней части планета вращается вокруг центральной оси. Спутники входят в шестерню центральной шестерни. Кроме того, спутники могут вращаться как вокруг своей оси, так и в цепи вокруг центральной шестерни.
Как было сказано, задняя планетарная втулка более популярна, чем передняя. В первую очередь, это определяется особенностью крепления велосипедной цепи и классической установки звездочки на велосипед. Но если вы хотите переделать свой байк из обычного в электрический, то вам придется столкнуться с таким изобретением как мотор-колесо. Ставится оно обычно на переднюю вилку (хотя можно поставить и на заднюю, и даже заменить оба колеса, сделав велосипед полноприводным), одна из важных частей мотор-колеса - планетарный редуктор, в основу которого так же положена шестерня солнечная.
Спутники размещены со своими осями в спутниковой несущей. Спутник-спутник инициирует вращательное движение спутников вокруг центральной шестерни; с ним, логически, также вокруг центральной оси. Корона взаимодействует со своими внутренними зубьями на спутниках и окружает весь планетарный поезд. Центральная ось также поворачивает центр для короны.
Эти три компонента планетарного поезда могут свободно перемещаться без передачи какого-либо движения, но если один из компонентов заблокирован, остальные компоненты могут вращаться, причем движение передается с результирующим передаточным отношением в соответствии с соотношением между их звездочками. Если два компонента заблокированы, сборка блокируется, перемещая всю систему до скорости вращения, принимаемой двигателем.
Изначально мотор-колёса были иного принципа, но требования удешевления из-за возрастания массовости спроса на электровелосипеды привело к тому, что именно роторная передача, основанная на планетарном принципе, стала наиболее выгодной системой генерации энергии движения и распределения ее. Это решение увеличивает статическую тягу при уменьшении веса колеса, но при этом становится более шумным сам мотор и усиливаются вибрации от высоких частот, передающиеся на раму. На текущий момент основная часть колес с мотором до 500 Ватт - редукторные. Это сделало электровелосипеды более шумными и тяжелыми, но резко снизило стоимость конструкции. Однако, при установке такого планетарного редуктора нужно проследить, чтобы допустимые вибрации не превышали норму, иначе это отразится на сроке службы рамы.
Соотношения, которые могут быть получены в эпициклоидальном поездах, зависят от того, есть ли перед входом или поворотом один из его элементов другой, который вызывает реакцию. Работа планетарного поезда следующая. 1-е отношение: если движение входит в планетарий и тормозит корону, спутники затаскиваются их шестерней с планетарной прокаткой внутри неподвижной коронки. Результатом является уменьшение вращения, так что носитель планеты движется намного медленнее, чем планетарный или вход. 2-е отношение: если движение входит в корону, а планетарный тормозит, спутники заталкиваются в планетарий движением короны. Эффект - это движение несущей планеты с меньшим отношением, чем в предыдущем случае. Отношение 3: если движение входит в планетарный, и корона или носитель планеты становятся сплошными в своем движении к планетарному с помощью сцепления, тогда весь набор вращается одновременно создавая прямую передачу, вращающую весь набор с той же скоростью, что и двигатель. 4-е отношение: если движение входит в планетарий и замедляет несущую планеты, оно вызывает планетарное вращение на собственной оси, и в свою очередь они создают перемещение короны в противоположном направлении, изменение направления вращения и формирование большого отношения. Это приводит к перемещению спутниковой несущей. . При инвертировании ввода и вывода в соотношениях умножения будут получены коэффициенты умножения.
Принцип работы редукторов
Как же работает редуктор с солнечной шестерней?
Любой редуктор состоит из нескольких обязательных элементов. Очевидно, что в основе лежит шестерня солнечная, а так же имеется коронная шестерня (эпицикл), которая находится на периферии редуктора и как бы вмещает в себя остальные элементы, несколько шестерен-сателлитов, находящихся между солнечной шестерней и эпициклом, взаимодействующих с обеими. А так же закрепленное водило, на осях которого вращаются сателлиты.
Процесс работы передаточного цикла зависит от кинематической схемы привода. От типа кинематической схемы вращение может подводиться к каждому элементу редуктора и сниматься с любого из оставшихся. При этом третья составная должна быть заторможена. Изменяя схему подвода и снятия крутящего момента внутри данной конкретной планетарной передачи, мы имеем возможность получить различные передаточные числа и направления вращения.
На этом принципе основана работа любого планетарного двигателя, будь то планетарная втулка велосипеда или мотор мотор-колеса электровелосипеда. Разница только в том, от какой энергии начинается работа планетарного двигателя.
Конечно, большинство людей, покупая технику в дом, совсем не интересуются в деталях составными частями, еще меньше их интересует, что же именно в их технике делает шестерня солнечная, и это правильно, так как невозможно знать и понимать все. Но, если вы покупаете байки, работающие на планетарной втулке или мотор-колесе, стоит понимать уровень сложности механизма, который помогает приводить в движение ваш транспорт. Как следствие, оценивать проблемы технического характера, которые могут возникнуть при поломке такого устройства.
При всем том, что технически сложные приспособления при поломках непросто восстановить, а самостоятельно часто невозможно, они очень облегчают жизнь велолюбителям. Так планетарная втулка и звездочка на велосипед могут выполнять одни и те же функции, однако, ясно, что для не спортсменов велосипед с планетарной втулкой, основанной на солнечной передаче, намного удобнее. Тем более, если речь идет об электровелосипедах.
- Многие выбирают именно этот тип транспорта, специально подыскивают оборудование для переделки обычных велосипедов в электровелосипеды.
Очевидно, что человек, который сам изготавливает электровелосипед, в общих чертах представляет, как работает мотор-колесо, и на каких принципах основано движение велосипеда с электрической тягой, в отличие от механического принципа движения велосипеда.
Если вы планируете покупать или делать своими руками электровелосипед , то принцип работы планетарного редуктора будет далеко не лишним знанием, которое поможет вам полнее представлять, что за технику вы получите в конце концов.