Postoje sve vrste mehaničkih uređaja. Neki od njih poznati su nam iz djetinjstva. To su, primjerice, satovi, bicikli, vrtačice. O drugima učimo kako starimo. To su motori automobila, vitla dizalica i drugi. Svaki pokretni mehanizam koristi neku vrstu sustava da se kotači okreću i stroj radi. Jedan od najzanimljivijih i najpopularnijih je planetarni mehanizam. Njegova bit leži u činjenici da stroj pokreću kotači ili zupčanici koji međusobno djeluju na poseban način. Pogledajmo to pobliže.
Opće informacije
Planetarni zupčanik i planetarni mehanizam nazvani su po analogiji s našim Sunčevim sustavom, što se uvjetno može predstaviti na sljedeći način: u središtu se nalazi "sunce" (središnji kotač u mehanizmu). Oko njega se kreću "Planeti" (mali kotači ili sateliti). Svi ovi dijelovi planetarnog zupčanika imaju vanjske zube. Uvjetni Sunčev sustav ima granicu u svom promjeru. Ulogaizvodi se u planetarnom mehanizmu velikim kotačem ili epiciklom. Ima i zube, samo unutarnje. Većinu posla u ovom dizajnu obavlja nosač, koji je mehanizam poluge. Kretanje se može izvesti na različite načine: ili će sunce rotirati, ili epicikl, ali uvijek zajedno sa satelitima.
Tijekom rada planetarnog mehanizma može se koristiti i drugi dizajn, na primjer, dva sunca, satelita i nosač, ali bez epicikla. Druga opcija su dva epicikla, ali bez sunca. Nositelj i sateliti moraju uvijek biti prisutni. Ovisno o broju kotača i položaju njihovih osi rotacije u prostoru, dizajn može biti jednostavan ili složen, ravan ili prostoran.
Da biste u potpunosti razumjeli kako takav sustav funkcionira, morate razumjeti detalje.
Lokacija elemenata
Najjednostavniji oblik planetarnog zupčanika uključuje tri seta zupčanika s različitim stupnjevima slobode. Gore navedeni sateliti rotiraju oko svojih osi i istovremeno oko sunca koje ostaje na mjestu. Epicikl spaja planetarni mehanizam izvana, a također se rotira pomoću naizmjeničnog zahvata zuba (onog i satelita). Ovaj dizajn može promijeniti zakretni moment (kutne brzine) u jednoj ravnini.
U jednostavnom planetarnom mehanizmu, sunce i sateliti se mogu rotirati, dok epicentar ostaje fiksiran. U svakom slučaju, kutne brzine svih komponenti nisu kaotične, već imaju linearnu ovisnost jedna o drugoj. Kako se mediji rotiraju, oni pružajumala brzina, veliki izlazni moment.
To jest, suština planetarnog zupčanika je da takav dizajn može mijenjati, širiti i dodati moment i kutnu brzinu. Rotacijski pokreti se u ovom slučaju događaju u jednoj geometrijskoj osi. Ugrađen je potreban prijenosni element raznih vozila i mehanizama.
Značajke strukturnih materijala i shema
Međutim, fiksna komponenta nije uvijek potrebna. U diferencijalnim sustavima svaki element se rotira. Planetarni zupčanici poput ovog imaju jedan izlaz na pogon (kontrolirajući) dva ulaza. Na primjer, diferencijal koji upravlja osovinom u automobilu je sličan zupčanik.
Takvi sustavi rade na istom principu kao i strukture paralelnih osovina. Čak i jednostavan planetarni zupčanik ima dva ulaza, fiksni prstenasti zupčanik je konstantan ulaz nulte kutne brzine.
Detaljan opis uređaja
Mješovite planetarne strukture mogu imati različit broj kotača, kao i različite zupčanike preko kojih su spojeni. Prisutnost takvih detalja uvelike proširuje mogućnosti mehanizma. Kompozitne planetarne strukture mogu se sastaviti tako da se osovina platforme nosača kreće velikom brzinom. Kao rezultat toga, neki problemi s reduktorom, sunčanim zupčanikom i drugi mogu se eliminirati u procesu poboljšanja uređaja.
Dakle, kao što se vidi izdane informacije, planetarni mehanizam radi na principu prijenosa rotacije između karika koje su središnje i pokretne. U isto vrijeme, složeni sustavi su traženiji od jednostavnih.
Opcije konfiguracije
U planetarnom mehanizmu moguće je koristiti kotače (zupčanike) različitih konfiguracija. Prikladan standard s ravnim zubima, spiralnim, pužnim, chevronom. Vrsta angažmana neće utjecati na opći princip rada planetarnog mehanizma. Glavna stvar je da se osi rotacije nosača i središnjih kotača podudaraju. No, osi satelita mogu se nalaziti u drugim ravninama (križaju, paralelno, sijeku). Primjer križnog je diferencijal među kotačima, u kojem su zupčanici konusni. Primjer križnog je samoblokirajući diferencijal s pužnim zupčanikom (Torsen).
Jednostavni i složeni uređaji
Kao što je gore navedeno, shema planetarnog mehanizma uvijek uključuje nosač i dva središnja kotača. Može postojati bilo koji broj satelita. Ovo je takozvani jednostavan ili elementarni uređaj. U takvim mehanizmima dizajn može biti sljedeći: "SVS", "SVE", "EVE", gdje je:
- S je sunce.
- B - prijevoznik.
- E je epicentar.
Svaki takav set kotača + satelita naziva se planetarni set zupčanika. U tom se slučaju svi kotači moraju okretati u istoj ravnini. Jednostavni mehanizmi su jednoredni i dvoredni. Rijetko se koriste u raznim tehničkim uređajima i strojevima. Primjermože poslužiti kao mehanizam planetarnog bicikla. Prema ovom principu, rukav radi, zahvaljujući kojem se odvija pokret. Njegov dizajn nastao je prema shemi "SVE". Sateliti u ne 4 komada. U ovom slučaju, sunce je čvrsto pričvršćeno na os stražnjeg kotača, a epicentar je pomičan. Na rotaciju ga tjera biciklist pritiskom na pedale. U tom slučaju se brzina prijenosa, a time i brzina rotacije, može promijeniti.
Češće možete pronaći složene planetarne mehanizme zupčanika. Njihove sheme mogu biti vrlo različite, što ovisi o tome čemu je namijenjen ovaj ili onaj dizajn. U pravilu se složeni mehanizmi sastoje od nekoliko jednostavnih, stvorenih prema općem pravilu za planetarni zupčanik. Takvi složeni sustavi su dvo-, tro- ili četveroredni. Teoretski je moguće stvoriti strukture s velikim brojem redaka, ali u praksi se to ne događa.
Planarni i prostorni uređaji
Neki ljudi misle da običan planetarni zupčanik mora biti ravan. Ovo je samo djelomično točno. Složeni uređaji mogu biti i ravni. To znači da su planetarni zupčanici, bez obzira koliko ih se koristi u uređaju, u jednoj ili u paralelnim ravninama. Prostorni mehanizmi imaju planetarne zupčanike u dvije ili više ravnina. U ovom slučaju, sami kotači mogu biti manji nego u prvoj izvedbi. Imajte na umu da je ravni planetarni mehanizam isti kao i prostorni. Razlika je samo u površini koju uređaj zauzima, odnosno u kompaktnosti.
Stupanji slobode
Ovo je naziv kolekcijekoordinate rotacije, što vam omogućuje da odredite položaj sustava u prostoru u danom trenutku. Zapravo, svaki planetarni mehanizam ima najmanje dva stupnja slobode. Odnosno, kutne brzine rotacije bilo koje veze u takvim uređajima nisu linearno povezane, kao u drugim zupčanicima. To vam omogućuje da dobijete izlazne kutne brzine koje nisu iste kao one na ulazu. To se može objasniti činjenicom da se u diferencijalnoj vezi u planetarnom mehanizmu nalaze tri elementa u bilo kojem redu, a ostali će biti povezani s njim linearno, kroz bilo koji element reda. Teoretski, moguće je stvoriti planetarne sustave s tri ili više stupnjeva slobode. Ali u praksi su neoperabilni.
Planetarni omjer prijenosa
Ovo je najvažnija karakteristika rotacijskog kretanja. Omogućuje vam da odredite koliko se puta povećao moment sile na pogonskoj osovini u odnosu na moment pogonske osovine. Omjer prijenosa možete odrediti pomoću formula:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, gdje je:
- 1 - vodeća veza.
- 2 - slave link.
- d1, d2 - promjeri prve i druge karike.
- Z1, Z2 - broj zuba.
- M1, M2 su momenti.
- W1 W2 - kutne brzine.
- n1 n2 - brzina.
Dakle, kada je omjer prijenosa veći od jedan na pogonskom vratilu, moment sile se povećava, a frekvencija i kutna brzina smanjuju. To uvijek treba uzeti u obzir pri izradi dizajna, jerprijenosni omjer u planetarnim mehanizmima ovisi o tome koliko zuba imaju kotači i koji element reda je vodeći.
Opseg primjene
U današnjem svijetu postoji mnogo različitih strojeva. Mnogi od njih rade uz pomoć planetarnih zupčanika.
Upotrebljavaju se u automobilskim diferencijalima, planetarnim zupčanicima, u kinematskim shemama složenih alatnih strojeva, u mjenjačima zrakoplovnih motora, u biciklima, u kombajnima i traktorima, u tenkovima i drugoj vojnoj opremi. Prema principima planetarnog zupčanika, mnogi mjenjači rade u pogonima električnih generatora. Razmotrimo još jedan takav sustav.
Planetarni okretni zupčanik
Ovaj dizajn se koristi u nekim traktorima, gusjeničnim vozilima i tenkovima. Jednostavan dijagram uređaja prikazan je na donjoj slici.
Princip rada planetarnog mehanizma rotacije je sljedeći: nosač (položaj 1) spojen je na kočni bubanj (2) i pogonski kotač smješten u gusjenici. Epicikl (6) spojen je na prijenosno vratilo (položaj 5). Sunce (8) je spojeno na disk spojke (3) i bubanj ljuljačke kočnice (4). Kada je spojka za zaključavanje uključena i trakaste kočnice isključene, sateliti se neće rotirati. Postat će poput poluga, jer su spojeni sa suncem (8) i epiciklom (6) pomoću zubaca. Stoga tjeraju njih i nosač da se istovremeno rotiraju oko zajedničke osi. U ovom slučaju, kutna brzina je ista.
Prilikom otpuštanja blokade kvačila i pritiskanja kočniceokretanje sunca počet će prestati, a sateliti će se početi kretati oko svojih osi. Tako stvaraju trenutak na nosaču i rotiraju pogonski kotač gusjenice.
Nosite
Što se tiče vijeka trajanja i prigušenja, u linearnim planetarnim sustavima vidljiva je raspodjela opterećenja među glavnim komponentama.
U njima se može povećati toplinski i ciklički zamor zbog ograničene raspodjele opterećenja i činjenice da se planetarni zupčanici mogu prilično brzo okretati na svojim osi. Štoviše, pri velikim brzinama i prijenosnim omjerima planetarnog zupčanika, centrifugalne sile mogu uvelike povećati količinu kretanja. Također treba napomenuti da kako se smanjuje točnost proizvodnje i povećava broj satelita, raste i tendencija neravnoteže.
Ovi uređaji i njihovi sustavi mogu čak biti podložni habanju. Neki dizajni će biti osjetljivi čak i na male neravnoteže i mogu zahtijevati kvalitetne i skupe komponente za montažu. Točan položaj planetarnih klinova oko osi sunčanog zupčanika može biti ključan.
Drugi planetarni rasporedi koji pomažu u ravnoteži opterećenja uključuju upotrebu plutajućih podsklopova ili "mekih" nosača kako bi se sunce ili epicentar pomicali što je duže moguće.
Osnove sinteze planetarnih uređaja
Ovo znanje je potrebno prilikom projektiranja i izrade komponenti stroja. Koncept "sinteze planetarnih mehanizama" je izračunati broj zubana suncu, epicentru i satelitima. U tom slučaju mora biti ispunjen niz uvjeta:
- Omjer prijenosa mora biti jednak postavljenoj vrijednosti.
- Zupci zupčanika moraju biti ispravni.
- Potrebno je osigurati poravnanje ulaznog i izlaznog vratila.
- Potrebno susjedstvo (sateliti ne smiju ometati jedni druge).
Također, prilikom projektiranja morate uzeti u obzir dimenzije buduće strukture, njezinu težinu i učinkovitost.
Ako je zadan omjer prijenosa (n), tada broj zuba na suncu (S) i na planetarnim zupčanicima (P) mora zadovoljiti jednadžbu:
n=S/P
Ako pretpostavimo da je broj zuba u epicentru rani (A), onda s zaključanim nosačem treba se pridržavati jednakosti:
n=-S/A
Ako je epicentar fiksiran, tada će vrijediti sljedeća jednakost:
n=1+ A/S
Ovako se izračunava planetarni mehanizam.
Prednosti i nedostaci
Postoji nekoliko vrsta prijenosa koji se uspješno koriste u raznim uređajima. Planetarni među njima ističe se sljedećim prednostima:
- Pruža manje opterećenje na svakom zubu kotača (i suncu, i epicentru, i satelitima) zbog činjenice da je opterećenje na njih ravnomjernije raspoređeno. To ima pozitivan učinak na vijek trajanja konstrukcije.
- Uz istu snagu, planetarni zupčanik ima manje dimenzije i težinu od ostalih vrsta prijenosa.
- Mogućnost postizanja viših omjera prijenosa samanje kotača.
- Osigurajte manje buke.
Nedostaci planetarnih zupčanika:
- Treba više preciznosti u njihovoj proizvodnji.
- Niska učinkovitost s relativno velikim omjerom prijenosa.
