Existují všechny druhy mechanických zařízení. Některé z nich známe z dětství. Jedná se například o hodinky, jízdní kola, kolovrny. S přibývajícím věkem se učíme o druhých. Jedná se o motory automobilů, navijáky jeřábů a další. Každý pohyblivý mechanismus používá nějaký systém, aby se kola otáčela a stroj fungoval. Jedním z nejzajímavějších a nejoblíbenějších je planetární mechanismus. Jeho podstata spočívá v tom, že stroj je poháněn koly nebo ozubenými koly, které na sebe zvláštním způsobem působí. Pojďme se na to podívat blíže.
Obecné informace
Planetové soukolí a planetový mechanismus jsou tak pojmenovány analogicky s naší sluneční soustavou, kterou lze podmíněně znázornit takto: ve středu je „slunce“(centrální kolo v mechanismu). Kolem ní se pohybují „planety“(malá kolečka nebo satelity). Všechny tyto části planetového kola mají vnější zuby. Podmíněná sluneční soustava má ve svém průměru hranici. Roleprovádí se v planetovém mechanismu velkým kolem nebo epicyklem. Má také zuby, jen vnitřní. Většinu práce v tomto provedení odvede nosič, což je pákový mechanismus. Pohyb lze provádět různými způsoby: buď se bude otáčet Slunce, nebo epicyklus, ale vždy společně se satelity.
Při provozu planetárního mechanismu lze použít jiné provedení, například dvě slunce, satelity a nosič, ale bez epicyklu. Další možností jsou dva epicykly, ale bez slunce. Nosič a satelity musí být vždy přítomny. V závislosti na počtu kol a umístění jejich os otáčení v prostoru může být design jednoduchý nebo složitý, plochý nebo prostorový.
Abyste plně porozuměli tomu, jak takový systém funguje, musíte porozumět detailům.
Umístění prvků
Nejjednodušší forma planetového soukolí obsahuje tři sady ozubených kol s různými stupni volnosti. Výše uvedené satelity rotují kolem svých os a zároveň kolem slunce, které zůstává na svém místě. Epicyklus spojuje planetární mechanismus zvenčí a také se otáčí pomocí střídavého záběru zubů (on a satelity). Tato konstrukce je schopna měnit točivý moment (úhlové rychlosti) v jedné rovině.
V jednoduchém planetárním mechanismu se slunce a satelity mohou otáčet, zatímco epicentrum zůstává pevné. V každém případě úhlové rychlosti všech složek nejsou chaotické, ale mají na sobě lineární závislost. Jak se médium otáčí, poskytujenízké otáčky a vysoký točivý moment.
To znamená, že podstatou planetového převodu je, že taková konstrukce je schopna měnit, roztahovat a přidávat točivý moment a úhlovou rychlost. Rotační pohyby v tomto případě probíhají v jedné geometrické ose. Je nainstalován nezbytný převodový prvek různých vozidel a mechanismů.
Vlastnosti konstrukčních materiálů a schémat
Pevná součást však není vždy nutná. V diferenciálních systémech se každý prvek otáčí. Planetová soukolí, jako je tato, mají jeden výstup poháněný (řídící) dva vstupy. Například diferenciál, který řídí nápravu v autě, je podobný převod.
Takové systémy fungují na stejném principu jako konstrukce s paralelními hřídeli. Dokonce i jednoduché planetové kolo má dva vstupy, pevné ozubené kolo je konstantní vstup s nulovou úhlovou rychlostí.
Podrobný popis zařízení
Smíšené planetové struktury mohou mít různý počet kol a také různá ozubená kola, kterými jsou spojena. Přítomnost takových detailů značně rozšiřuje možnosti mechanismu. Kompozitní planetové konstrukce lze sestavit tak, aby se hřídel nosné plošiny pohybovala vysokou rychlostí. Výsledkem je, že některé problémy s redukčním převodem, centrálním kolem a dalšími mohou být odstraněny v procesu zlepšování zařízení.
Jak je tedy vidět zdané informace, planetární mechanismus funguje na principu přenosu rotace mezi články, které jsou centrální a mobilní. Zároveň jsou složité systémy více žádané než jednoduché.
Možnosti konfigurace
V planetovém mechanismu je možné použít kola (ozubená kola) různých konfigurací. Vhodné standardní s rovnými zuby, spirálové, šnekové, chevronové. Typ zapojení neovlivní obecný princip činnosti planetového mechanismu. Hlavní věc je, že osy otáčení nosiče a centrálních kol se shodují. Ale osy satelitů mohou být umístěny v jiných rovinách (křižující se, rovnoběžné, protínající se). Příkladem zkříženého je mezikolový diferenciál, u kterého jsou ozubená kola kuželová. Příkladem zkříženého je samosvorný diferenciál se šnekovým převodem (Torsen).
Jednoduchá a složitá zařízení
Jak je uvedeno výše, schéma planetového mechanismu vždy obsahuje nosič a dvě centrální kola. Satelitů může být libovolný počet. Jedná se o tzv. jednoduché nebo elementární zařízení. V takových mechanismech mohou být návrhy následující: "SVS", "SVE", "EVE", kde:
- S je slunce.
- B – dopravce.
- E je epicentrum.
Každá taková sada kol + satelitů se nazývá planetová převodovka. V tomto případě se musí všechna kola otáčet ve stejné rovině. Jednoduché mechanismy jsou jedno- a dvouřadé. V různých technických zařízeních a strojích se používají jen zřídka. Příkladmůže sloužit jako mechanismus planetového kola. Podle tohoto principu funguje návlek, díky kterému se provádí pohyb. Jeho design byl vytvořen podle schématu "SVE". Satelity ne po 4 kusech. Slunce je v tomto případě pevně připevněno k ose zadního kola a epicentrum je pohyblivé. K rotaci je nucen cyklista sešlápnout pedály. V tomto případě se může změnit přenosová rychlost, a tedy i rychlost otáčení.
Častěji můžete najít složité planetové mechanismy ozubených kol. Jejich schémata se mohou velmi lišit, což závisí na tom, na co je tento nebo ten design určen. Složité mechanismy se zpravidla skládají z několika jednoduchých, vytvořených podle obecného pravidla pro planetové kolo. Takové složité systémy jsou dvou-, tří- nebo čtyřřadé. Teoreticky je možné vytvářet struktury s velkým počtem řad, ale v praxi k tomu nedochází.
Planární a prostorová zařízení
Někteří lidé si myslí, že jednoduché planetové soukolí musí být ploché. To je pravda jen částečně. Složitá zařízení mohou být také plochá. To znamená, že planetová kola, bez ohledu na to, kolik jich je v zařízení použito, jsou v jedné nebo v paralelních rovinách. Prostorové mechanismy mají planetová kola ve dvou nebo více rovinách. V tomto případě mohou být samotná kola menší než v prvním provedení. Všimněte si, že plochý planetární mechanismus je stejný jako prostorový. Rozdíl je pouze v ploše, kterou zařízení zabírá, tedy v kompaktnosti.
Stupně svobody
Toto je název sbírkyrotační souřadnice, což umožňuje určit polohu systému v prostoru v daném čase. Ve skutečnosti má každý planetární mechanismus alespoň dva stupně volnosti. To znamená, že úhlové rychlosti otáčení jakéhokoli článku v takových zařízeních nejsou lineárně související, jako u jiných ozubených kol. To vám umožní získat na výstupu úhlové rychlosti, které nejsou stejné jako ty na vstupu. To lze vysvětlit skutečností, že v diferenciálním zapojení v planetovém mechanismu jsou tři prvky v libovolné řadě a zbytek s ní bude spojen lineárně, prostřednictvím jakéhokoli jednoho prvku řady. Teoreticky je možné vytvořit planetární systémy se třemi a více stupni volnosti. Ale v praxi jsou nefunkční.
Poměr planetárního převodu
Toto je nejdůležitější charakteristika rotačního pohybu. Umožňuje určit, kolikrát se moment síly na hnaném hřídeli zvýšil ve vztahu k momentu hnacího hřídele. Převodový poměr můžete určit pomocí vzorců:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, kde:
- 1 – úvodní odkaz.
- 2 – podřízený odkaz.
- d1, d2 - průměry prvního a druhého článku.
- Z1, Z2 - počet zubů.
- M1, M2 jsou krouticí momenty.
- W1 W2 - úhlové rychlosti.
- n1 n2 - rychlost.
Když je tedy převodový poměr vyšší než jedna na hnaném hřídeli, moment síly se zvyšuje a frekvence a úhlová rychlost se snižují. To je třeba vždy vzít v úvahu při tvorbě návrhu, protožepřevodový poměr v planetových mechanismech závisí na tom, kolik zubů mají kola a který prvek řady je vedoucí.
Rozsah aplikace
V dnešním světě existuje mnoho různých strojů. Mnoho z nich pracuje s pomocí planetových převodů.
Používají se v automobilových diferenciálech, planetových převodech, v kinematických schématech složitých obráběcích strojů, v převodovkách leteckých vzduchových motorů, v jízdních kolech, v kombajnech a traktorech, v tancích a další vojenské technice. Podle principů planetového převodu pracuje mnoho převodovek v pohonech elektrických generátorů. Zvažte jiný takový systém.
Planetové soukolí
Tento design se používá u některých traktorů, pásových vozidel a tanků. Jednoduché schéma zařízení je znázorněno na obrázku níže.
Princip činnosti planetového rotačního mechanismu je následující: unášeč (pozice 1) je spojen s brzdovým bubnem (2) a hnacím kolem umístěným v housence. Epicykl (6) je připojen k hřídeli převodovky (pozice 5). Slunce (8) je spojeno s kotoučem spojky (3) a bubnem kyvné brzdy (4). Když je sepnutá blokovací spojka a pásové brzdy jsou vypnuté, satelity se neotáčí. Stanou se jako páky, protože jsou spojeny se sluncem (8) a epicyklem (6) pomocí zubů. Proto nutí je i nosič k současnému otáčení kolem společné osy. V tomto případě je úhlová rychlost stejná.
Při uvolnění blokovací spojky a použití brzdyotáčení slunce se začne zastavovat a satelity se začnou pohybovat kolem svých os. Vytvářejí tak moment na nosiči a otáčejí hnacím kolem housenky.
Nošení
Pokud jde o životnost a tlumení, v lineárních planetových systémech je rozložení zatížení patrné mezi hlavní komponenty.
Tepelná a cyklická únava se u nich může zvýšit kvůli omezenému rozložení zatížení a skutečnosti, že planetová kola se mohou poměrně rychle otáčet kolem své osy. Navíc při vysokých rychlostech a převodových poměrech planetového kola mohou odstředivé síly značně zvýšit rozsah pohybu. Je třeba také poznamenat, že jak přesnost výroby klesá a počet satelitů stoupá, tendence k nerovnováze se zvyšuje.
Tato zařízení a jejich systémy mohou dokonce podléhat opotřebení. Některé konstrukce budou citlivé i na malé nevyváženosti a mohou vyžadovat kvalitní a drahé montážní komponenty. Klíčem může být přesné umístění planetových kolíků kolem osy centrálního kola.
Další planetární uspořádání, která pomáhají vyrovnávat zatížení, zahrnují použití plovoucích podsestav nebo „měkkých“držáků, aby se slunce nebo epicentrum pohybovalo co nejdéle.
Základy syntézy planetárních zařízení
Tyto znalosti jsou potřebné při navrhování a vytváření strojních součástí. Koncept "syntézy planetárních mechanismů" spočívá ve výpočtu počtu zubůna slunci, epicentru a satelitech. V tomto případě musí být splněno několik podmínek:
- Převodový poměr se musí rovnat nastavené hodnotě.
- Zapojení zubů ozubených kol musí být správné.
- Je nutné zajistit vyrovnání vstupního a výstupního hřídele.
- Vyžadováno sousedství (satelity se nesmí vzájemně rušit).
Při navrhování je také třeba vzít v úvahu rozměry budoucí konstrukce, její hmotnost a účinnost.
Pokud je zadán převodový poměr (n), musí počet zubů na centrálním (S) a na planetovém soukolí (P) splňovat rovnici:
n=S/P
Pokud předpokládáme, že počet zubů v epicentru je raný (A), pak se zamčeným nosičem by měla být dodržena rovnost:
n=-S/A
Pokud je epicentrum pevné, bude platit následující rovnost:
n=1+ A/S
Takto se vypočítá planetární mechanismus.
Výhody a nevýhody
Existuje několik typů přenosu, které se úspěšně používají v různých zařízeních. Planetární mezi nimi vyniká následujícími výhodami:
- Poskytuje menší zatížení na každý zub kol (jak slunce, tak epicentrum a satelity), protože zatížení na nich je rozloženo rovnoměrněji. To má pozitivní vliv na životnost konstrukce.
- Při stejném výkonu má planetová převodovka menší rozměry a hmotnost než jiné typy převodovek.
- Schopnost dosáhnout vyšších převodových poměrů sméně kol.
- Zajistěte méně hluku.
Nevýhody planetových převodů:
- Potřebují větší přesnost při jejich výrobě.
- Nízká účinnost s relativně velkým převodovým poměrem.
