Υπάρχουν όλων των ειδών οι μηχανικές συσκευές. Μερικά από αυτά μας είναι γνωστά από την παιδική ηλικία. Αυτά είναι, για παράδειγμα, ρολόγια, ποδήλατα, σβούρες. Μαθαίνουμε για τους άλλους καθώς μεγαλώνουμε. Πρόκειται για κινητήρες αυτοκινήτων, βαρούλκα γερανών και άλλα. Κάθε κινούμενος μηχανισμός χρησιμοποιεί κάποιο είδος συστήματος για να κάνει τους τροχούς να γυρίζουν και να λειτουργεί το μηχάνημα. Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα και δημοφιλή είναι ο πλανητικός μηχανισμός. Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι το μηχάνημα κινείται από τροχούς ή γρανάζια που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με ιδιαίτερο τρόπο. Ας το ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά.
Γενικές πληροφορίες
Το πλανητικό γρανάζι και ο πλανητικός μηχανισμός ονομάζονται έτσι κατ' αναλογία με το ηλιακό μας σύστημα, το οποίο μπορεί να αναπαρασταθεί υπό όρους ως εξής: στο κέντρο υπάρχει ένας "ήλιος" (ο κεντρικός τροχός στον μηχανισμό). «Πλανήτες» (μικροί τροχοί ή δορυφόροι) κινούνται γύρω του. Όλα αυτά τα μέρη στο πλανητικό γρανάζι έχουν εξωτερικά δόντια. Το υπό όρους ηλιακό σύστημα έχει ένα όριο στη διάμετρό του. Ρόλοςεκτελείται στον πλανητικό μηχανισμό από έναν μεγάλο τροχό ή επίκυκλο. Έχει και δόντια, μόνο εσωτερικά. Το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας σε αυτό το σχέδιο εκτελείται από τον φορέα, ο οποίος είναι ένας μηχανισμός μοχλού. Η κίνηση μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορους τρόπους: είτε ο ήλιος θα περιστρέφεται είτε ο επίκυκλος, αλλά πάντα μαζί με τους δορυφόρους.
Κατά τη λειτουργία του πλανητικού μηχανισμού, μπορεί να χρησιμοποιηθεί άλλο σχέδιο, για παράδειγμα, δύο ήλιοι, δορυφόροι και ένας φορέας, αλλά χωρίς επίκυκλο. Μια άλλη επιλογή είναι δύο επίκυκλοι, αλλά χωρίς ήλιο. Ο μεταφορέας και οι δορυφόροι πρέπει να είναι πάντα παρόντες. Ανάλογα με τον αριθμό των τροχών και τη θέση των αξόνων περιστροφής τους στο χώρο, η σχεδίαση μπορεί να είναι απλή ή σύνθετη, επίπεδη ή χωρική.
Για να κατανοήσετε πλήρως πώς λειτουργεί ένα τέτοιο σύστημα, πρέπει να κατανοήσετε τις λεπτομέρειες.
Τοποθεσία στοιχείων
Η απλούστερη μορφή πλανητικού εξοπλισμού περιλαμβάνει τρία σετ γραναζιών με διάφορους βαθμούς ελευθερίας. Οι παραπάνω δορυφόροι περιστρέφονται γύρω από τους άξονές τους και ταυτόχρονα γύρω από τον ήλιο, ο οποίος παραμένει στη θέση του. Ο επίκυκλος συνδέει τον πλανητικό μηχανισμό από το εξωτερικό και επίσης περιστρέφεται μέσω μιας εναλλακτικής εμπλοκής των δοντιών (αυτός και οι δορυφόροι). Αυτός ο σχεδιασμός μπορεί να αλλάξει τη ροπή (γωνιακές ταχύτητες) σε ένα επίπεδο.
Σε έναν απλό πλανητικό μηχανισμό, ο ήλιος και οι δορυφόροι μπορούν να περιστρέφονται, ενώ το επίκεντρο παραμένει σταθερό. Σε κάθε περίπτωση, οι γωνιακές ταχύτητες όλων των συστατικών δεν είναι χαοτικές, αλλά έχουν γραμμική εξάρτηση μεταξύ τους. Καθώς το μέσο περιστρέφεται, παρέχειχαμηλή ταχύτητα εξόδου υψηλής ροπής.
Δηλαδή, η ουσία του πλανητικού γραναζιού είναι ότι ένας τέτοιος σχεδιασμός μπορεί να αλλάζει, να επεκτείνεται και να προσθέτει ροπή και γωνιακή ταχύτητα. Οι περιστροφικές κινήσεις σε αυτή την περίπτωση συμβαίνουν σε έναν γεωμετρικό άξονα. Το απαραίτητο στοιχείο μετάδοσης των διαφόρων οχημάτων και μηχανισμών είναι εγκατεστημένο.
Χαρακτηριστικά δομικών υλικών και σχημάτων
Ωστόσο, ένα σταθερό εξάρτημα δεν είναι πάντα απαραίτητο. Στα διαφορικά συστήματα, κάθε στοιχείο περιστρέφεται. Τα πλανητικά γρανάζια όπως αυτό έχουν μία έξοδο (ελέγχου) δύο εισόδους. Για παράδειγμα, ένα διαφορικό που ελέγχει έναν άξονα σε ένα αυτοκίνητο είναι παρόμοια ταχύτητα.
Τέτοια συστήματα λειτουργούν με την ίδια αρχή με τις κατασκευές παράλληλων αξόνων. Ακόμη και ένα απλό πλανητικό γρανάζι έχει δύο εισόδους, ο σταθερός δακτύλιος είναι μια σταθερή είσοδος μηδενικής γωνιακής ταχύτητας.
Αναλυτική περιγραφή συσκευών
Οι μικτές πλανητικές δομές μπορούν να έχουν διαφορετικό αριθμό τροχών, καθώς και διαφορετικά γρανάζια μέσω των οποίων συνδέονται. Η παρουσία τέτοιων λεπτομερειών διευρύνει πολύ τις δυνατότητες του μηχανισμού. Οι σύνθετες πλανητικές δομές μπορούν να συναρμολογηθούν έτσι ώστε ο άξονας της πλατφόρμας φορέα να κινείται με υψηλή ταχύτητα. Ως αποτέλεσμα, ορισμένα προβλήματα με τον μειωτήρα, τον αντιηλιακό και άλλα μπορούν να εξαλειφθούν κατά τη διαδικασία βελτίωσης της συσκευής.
Έτσι, όπως φαίνεται απόμε δεδομένες πληροφορίες, ο πλανητικός μηχανισμός λειτουργεί με βάση την αρχή της μεταφοράς περιστροφής μεταξύ κεντρικών και κινητών συνδέσμων. Ταυτόχρονα, τα πολύπλοκα συστήματα έχουν μεγαλύτερη ζήτηση από τα απλά.
Επιλογές διαμόρφωσης
Είναι δυνατή η χρήση τροχών (γρανάζι) διαφόρων διαμορφώσεων στον πλανητικό μηχανισμό. Κατάλληλο στάνταρ με ίσια δόντια, ελικοειδή, σκουλήκια, chevron. Ο τύπος εμπλοκής δεν θα επηρεάσει τη γενική αρχή λειτουργίας του πλανητικού μηχανισμού. Το κύριο πράγμα είναι ότι οι άξονες περιστροφής του φορέα και των κεντρικών τροχών συμπίπτουν. Αλλά οι άξονες των δορυφόρων μπορούν να βρίσκονται σε άλλα επίπεδα (διασταύρωση, παράλληλη, τέμνουσα). Ένα παράδειγμα διασταύρωσης είναι ένα διαφορικό μεταξύ τροχών, στο οποίο τα γρανάζια είναι κωνικά. Ένα παράδειγμα διασταύρωσης είναι ένα αυτοασφαλιζόμενο διαφορικό με ατέρμονα γρανάζι (Torsen).
Απλές και σύνθετες συσκευές
Όπως σημειώθηκε παραπάνω, το σχήμα του πλανητικού μηχανισμού περιλαμβάνει πάντα έναν φορέα και δύο κεντρικούς τροχούς. Μπορεί να υπάρχει οποιοσδήποτε αριθμός δορυφόρων. Αυτή είναι η λεγόμενη απλή ή στοιχειώδης συσκευή. Σε τέτοιους μηχανισμούς, τα σχέδια μπορεί να είναι ως εξής: "SVS", "SVE", "EVE", όπου:
- S είναι ο ήλιος.
- B - φορέας.
- E είναι το επίκεντρο.
Κάθε τέτοιο σύνολο τροχών + δορυφόρων ονομάζεται πλανητικό σύνολο εργαλείων. Σε αυτή την περίπτωση, όλοι οι τροχοί πρέπει να περιστρέφονται στο ίδιο επίπεδο. Οι απλοί μηχανισμοί είναι μονής και διπλής σειράς. Σπάνια χρησιμοποιούνται σε διάφορες τεχνικές συσκευές και μηχανήματα. Ενα παράδειγμαμπορεί να χρησιμεύσει ως πλανητικός μηχανισμός ποδηλάτου. Σύμφωνα με αυτή την αρχή, το μανίκι λειτουργεί, χάρη στο οποίο πραγματοποιείται η κίνηση. Ο σχεδιασμός του δημιουργήθηκε σύμφωνα με το σχήμα "SVE". Δορυφόροι σε όχι 4 κομμάτια. Σε αυτή την περίπτωση, ο ήλιος είναι άκαμπτα συνδεδεμένος με τον άξονα του πίσω τροχού και το επίκεντρο είναι κινητό. Αναγκάζεται να περιστραφεί από έναν ποδηλάτη που πιέζει τα πεντάλ. Σε αυτήν την περίπτωση, η ταχύτητα μετάδοσης και επομένως η ταχύτητα περιστροφής μπορεί να αλλάξει.
Πιο συχνά μπορείτε να βρείτε πολύπλοκους πλανητικούς μηχανισμούς με γρανάζια. Τα σχέδιά τους μπορεί να είναι πολύ διαφορετικά, κάτι που εξαρτάται από το τι προορίζεται αυτό ή εκείνο το σχέδιο. Κατά κανόνα, οι σύνθετοι μηχανισμοί αποτελούνται από πολλούς απλούς, που δημιουργούνται σύμφωνα με τον γενικό κανόνα για ένα πλανητικό γρανάζι. Τέτοια πολύπλοκα συστήματα είναι δύο, τριών ή τεσσάρων σειρών. Θεωρητικά, είναι δυνατό να δημιουργηθούν δομές με μεγάλο αριθμό σειρών, αλλά στην πράξη αυτό δεν συμβαίνει.
Επίπεδες και χωρικές συσκευές
Μερικοί άνθρωποι πιστεύουν ότι ένα απλό πλανητικό γρανάζι πρέπει να είναι επίπεδο. Αυτό είναι μόνο εν μέρει αλήθεια. Οι σύνθετες συσκευές μπορούν επίσης να είναι επίπεδες. Αυτό σημαίνει ότι τα πλανητικά γρανάζια, ανεξάρτητα από το πόσα από αυτά χρησιμοποιούνται στη συσκευή, βρίσκονται σε ένα ή σε παράλληλα επίπεδα. Οι χωρικοί μηχανισμοί έχουν πλανητικά γρανάζια σε δύο ή περισσότερα επίπεδα. Σε αυτή την περίπτωση, οι ίδιοι οι τροχοί μπορεί να είναι μικρότεροι από ό,τι στην πρώτη υλοποίηση. Σημειώστε ότι ο επίπεδος πλανητικός μηχανισμός είναι ίδιος με τον χωρικό. Η διαφορά είναι μόνο στην περιοχή που καταλαμβάνει η συσκευή, δηλαδή στη συμπαγή.
Βαθμοί ελευθερίας
Αυτό είναι το όνομα της συλλογήςσυντεταγμένες περιστροφής, που σας επιτρέπει να προσδιορίσετε τη θέση του συστήματος στο χώρο σε μια δεδομένη στιγμή. Στην πραγματικότητα, κάθε πλανητικός μηχανισμός έχει τουλάχιστον δύο βαθμούς ελευθερίας. Δηλαδή, οι γωνιακές ταχύτητες περιστροφής οποιουδήποτε συνδέσμου σε τέτοιες συσκευές δεν σχετίζονται γραμμικά, όπως σε άλλα γρανάζια. Αυτό σας επιτρέπει να φτάσετε στις γωνιακές ταχύτητες εξόδου που δεν είναι ίδιες με αυτές στην είσοδο. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι στη διαφορική σύνδεση στον πλανητικό μηχανισμό υπάρχουν τρία στοιχεία σε οποιαδήποτε σειρά και τα υπόλοιπα θα συνδεθούν μαζί του γραμμικά, μέσω οποιουδήποτε στοιχείου της σειράς. Θεωρητικά, είναι δυνατή η δημιουργία πλανητικών συστημάτων με τρεις ή περισσότερους βαθμούς ελευθερίας. Αλλά στην πράξη, δεν μπορούν να λειτουργήσουν.
Planetary Gear Ratio
Αυτό είναι το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό της περιστροφικής κίνησης. Σας επιτρέπει να προσδιορίσετε πόσες φορές έχει αυξηθεί η ροπή δύναμης στον κινούμενο άξονα σε σχέση με τη ροπή του κινητήριου άξονα. Μπορείτε να προσδιορίσετε τη σχέση μετάδοσης χρησιμοποιώντας τους τύπους:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, όπου:
- 1 - κορυφαίος σύνδεσμος.
- 2 - σύνδεσμος σκλάβων.
- d1, d2 - διάμετροι του πρώτου και του δεύτερου συνδέσμου.
- Z1, Z2 - αριθμός δοντιών.
- M1, M2 είναι ροπές.
- W1 W2 - γωνιακές ταχύτητες.
- n1 n2 - ταχύτητα.
Έτσι, όταν η σχέση μετάδοσης είναι μεγαλύτερη από μία στον κινούμενο άξονα, η ροπή της δύναμης αυξάνεται και η συχνότητα και η γωνιακή ταχύτητα μειώνονται. Αυτό πρέπει πάντα να λαμβάνεται υπόψη κατά τη δημιουργία ενός σχεδίου, γιατίη σχέση μετάδοσης στους πλανητικούς μηχανισμούς εξαρτάται από το πόσα δόντια έχουν οι τροχοί και ποιο στοιχείο της σειράς είναι το κορυφαίο.
Πεδίο εφαρμογής
Στον σημερινό κόσμο υπάρχουν πολλές διαφορετικές μηχανές. Πολλά από αυτά λειτουργούν με τη βοήθεια πλανητικών γραναζιών.
Χρησιμοποιούνται σε διαφορικά αυτοκινήτων, πλανητικά γρανάζια, σε κινηματικά σχήματα σύνθετων εργαλειομηχανών, σε κιβώτια ταχυτήτων κινητήρων αεροσκαφών, σε ποδήλατα, σε συνδυασμούς και τρακτέρ, σε τανκς και άλλο στρατιωτικό εξοπλισμό. Σύμφωνα με τις αρχές του πλανητικού γραναζιού, πολλά κιβώτια ταχυτήτων λειτουργούν στους κινητήρες ηλεκτρικών γεννητριών. Σκεφτείτε ένα άλλο τέτοιο σύστημα.
Πλανητικός εξοπλισμός στροφής
Αυτός ο σχεδιασμός χρησιμοποιείται σε ορισμένα τρακτέρ, οχήματα με ιχνηλάτες και τανκς. Ένα απλό διάγραμμα της συσκευής φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Η αρχή λειτουργίας του μηχανισμού πλανητικής περιστροφής είναι η εξής: ο φορέας (θέση 1) συνδέεται με το τύμπανο του φρένου (2) και τον κινητήριο τροχό που βρίσκεται στην κάμπια. Ο επίκυκλος (6) συνδέεται με τον άξονα μετάδοσης κίνησης (θέση 5). Ο ήλιος (8) συνδέεται με το δίσκο του συμπλέκτη (3) και το τύμπανο του φρένου περιστροφής (4). Όταν ο συμπλέκτης ασφάλισης είναι ενεργοποιημένος και τα φρένα ζώνης είναι απενεργοποιημένα, οι δορυφόροι δεν θα περιστρέφονται. Θα γίνουν σαν μοχλοί, καθώς συνδέονται με τον ήλιο (8) και τον επίκυκλο (6) μέσω δοντιών. Επομένως, τα αναγκάζουν και τον φορέα να περιστρέφονται ταυτόχρονα γύρω από έναν κοινό άξονα. Σε αυτήν την περίπτωση, η γωνιακή ταχύτητα είναι η ίδια.
Όταν αποσυνδέετε τον συμπλέκτη ασφάλισης και πατάτε το φρένογυρίζοντας τον ήλιο θα αρχίσει να σταματάει και οι δορυφόροι θα αρχίσουν να κινούνται γύρω από τους άξονές τους. Έτσι, δημιουργούν μια στιγμή στον φορέα και περιστρέφουν τον κινητήριο τροχό της κάμπιας.
Φόρεμα
Όσον αφορά τη διάρκεια ζωής και την απόσβεση, στα γραμμικά πλανητικά συστήματα, η κατανομή φορτίου είναι αισθητή μεταξύ των κύριων στοιχείων.
Η θερμική και κυκλική κόπωση μπορεί να αυξηθεί σε αυτά λόγω της περιορισμένης κατανομής φορτίου και του γεγονότος ότι τα πλανητικά γρανάζια μπορούν να περιστρέφονται αρκετά γρήγορα στους άξονές τους. Επιπλέον, σε υψηλές ταχύτητες και σχέσεις μετάδοσης του πλανητικού γραναζιού, οι φυγόκεντρες δυνάμεις μπορούν να αυξήσουν σημαντικά το μέγεθος της κίνησης. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι όσο μειώνεται η ακρίβεια παραγωγής και αυξάνεται ο αριθμός των δορυφόρων, αυξάνεται η τάση για ανισορροπία.
Αυτές οι συσκευές και τα συστήματά τους ενδέχεται ακόμη και να υποστούν φθορά. Ορισμένα σχέδια θα είναι ευαίσθητα ακόμη και σε μικρές ανισορροπίες και μπορεί να απαιτούν ποιοτικά και ακριβά εξαρτήματα συναρμολόγησης. Η ακριβής θέση των πλανητικών ακίδων γύρω από τον άξονα του ηλιακού γραναζιού μπορεί να είναι ένα κλειδί.
Άλλες πλανητικές διευθετήσεις που βοηθούν στην εξισορρόπηση φορτίων περιλαμβάνουν τη χρήση αιωρούμενων υποσυστημάτων ή "μαλακών" στηριγμάτων για να διατηρείται ο ήλιος ή το επίκεντρο σε κίνηση όσο το δυνατόν περισσότερο.
Βασικές αρχές σύνθεσης πλανητικών συσκευών
Αυτή η γνώση είναι απαραίτητη κατά το σχεδιασμό και τη δημιουργία εξαρτημάτων μηχανής. Η έννοια της «σύνθεσης πλανητικών μηχανισμών» είναι ο υπολογισμός του αριθμού των δοντιώνστον ήλιο, στο επίκεντρο και στους δορυφόρους. Σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να πληρούνται ορισμένες προϋποθέσεις:
- Η σχέση μετάδοσης πρέπει να είναι ίση με την καθορισμένη τιμή.
- Η εμπλοκή των δοντιών του γραναζιού πρέπει να είναι σωστή.
- Είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί η ευθυγράμμιση του άξονα εισόδου και του άξονα εξόδου.
- Απαιτείται γειτονιά (οι δορυφόροι δεν πρέπει να παρεμβαίνουν μεταξύ τους).
Επίσης, κατά το σχεδιασμό, πρέπει να λάβετε υπόψη τις διαστάσεις της μελλοντικής κατασκευής, το βάρος και την απόδοσή της.
Εάν δίνεται η σχέση μετάδοσης (n), τότε ο αριθμός των δοντιών στον ήλιο (S) και στα πλανητικά γρανάζια (P) πρέπει να ικανοποιεί την εξίσωση:
n=S/P
Αν υποθέσουμε ότι ο αριθμός των δοντιών στο επίκεντρο είναι πρώιμος (A), τότε με τον φορέα κλειδωμένο, θα πρέπει να τηρηθεί η ισότητα:
n=-S/A
Εάν το επίκεντρο είναι σταθερό, τότε θα ισχύει η ακόλουθη ισότητα:
n=1+ A/S
Έτσι υπολογίζεται ο πλανητικός μηχανισμός.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Υπάρχουν διάφοροι τύποι μετάδοσης που χρησιμοποιούνται με επιτυχία σε διάφορες συσκευές. Η πλανητική ανάμεσά τους ξεχωρίζει για τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
- Παρέχει λιγότερο φορτίο σε κάθε δόντι των τροχών (τόσο στον ήλιο, όσο και στο επίκεντρο και στους δορυφόρους) λόγω του γεγονότος ότι το φορτίο σε αυτούς κατανέμεται πιο ομοιόμορφα. Αυτό έχει θετική επίδραση στη διάρκεια ζωής της δομής.
- Με την ίδια ισχύ, το πλανητικό γρανάζι έχει μικρότερες διαστάσεις και βάρος από άλλους τύπους μετάδοσης.
- Δυνατότητα επίτευξης υψηλότερων σχέσεων μετάδοσης μελιγότεροι τροχοί.
- Εξασφαλίστε λιγότερο θόρυβο.
Μειονεκτήματα των πλανητικών γραναζιών:
- Χρειάζεται περισσότερη ακρίβεια στην κατασκευή τους.
- Χαμηλή απόδοση με σχετικά μεγάλη σχέση μετάδοσης.
