Es gibt alle Arten von mechanischen Geräten. Einige von ihnen sind uns aus der Kindheit vertraut. Dies sind zum Beispiel Uhren, Fahrräder, Kreisel. Mit zunehmendem Alter lernen wir andere kennen. Dies sind Motoren von Autos, Winden von Kränen und anderen. Jeder Bewegungsmechanismus verwendet ein System, um die Räder zum Drehen zu bringen und die Maschine zum Laufen zu bringen. Einer der interessantesten und beliebtesten ist der Planetenmechanismus. Sein Wesen liegt darin, dass die Maschine von Rädern oder Zahnrädern angetrieben wird, die auf besondere Weise miteinander interagieren. Sehen wir uns das genauer an.
Allgemeine Informationen
Das Planetengetriebe und der Planetenmechanismus werden so benannt in Analogie zu unserem Sonnensystem, das sich bedingt wie folgt darstellen lässt: Im Zentrum befindet sich eine „Sonne“(das zentrale Rad im Mechanismus). Um ihn herum bewegen sich "Planeten" (kleine Räder oder Satelliten). Alle diese Teile im Planetengetriebe sind außenverzahnt. Das bedingte Sonnensystem hat eine Grenze in seinem Durchmesser. RolleEs wird im Planetenmechanismus von einem großen Rad oder Epizyklus ausgeführt. Es hat auch Zähne, nur innere. Die meiste Arbeit bei dieser Konstruktion wird vom Träger ausgeführt, der ein Hebelmechanismus ist. Die Bewegung kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden: Entweder dreht sich die Sonne oder das Epizykel, aber immer zusammen mit den Satelliten.
Während des Betriebs des Planetenmechanismus kann ein anderes Design verwendet werden, beispielsweise zwei Sonnen, Satelliten und ein Träger, jedoch ohne Epizykel. Eine andere Option sind zwei Epizyklen, aber ohne Sonne. Träger und Satelliten müssen immer vorhanden sein. Abhängig von der Anzahl der Räder und der Lage ihrer Drehachsen im Raum kann das Design einfach oder komplex, flach oder räumlich sein.
Um zu verstehen, wie ein solches System funktioniert, müssen Sie die Details verstehen.
Position der Elemente
Die einfachste Form eines Planetengetriebes besteht aus drei Zahnradsätzen mit unterschiedlichen Freiheitsgraden. Die obigen Satelliten drehen sich um ihre eigene Achse und gleichzeitig um die Sonne, die an Ort und Stelle bleibt. Der Epizyklus verbindet den Planetenmechanismus von außen und dreht sich auch durch einen abwechselnden Eingriff der Zähne (es und die Satelliten). Dieses Design ist in der Lage, das Drehmoment (Winkelgeschwindigkeiten) in einer Ebene zu ändern.
In einem einfachen Planetenmechanismus können Sonne und Satelliten rotieren, während das Epizentrum fest bleibt. In jedem Fall sind die Winkelgeschwindigkeiten aller Komponenten nicht chaotisch, sondern hängen linear voneinander ab. Wenn sich das Medium dreht, liefert esniedriger Drehzahlausgang mit hohem Drehmoment.
Das heißt, die Essenz des Planetengetriebes besteht darin, dass eine solche Konstruktion Drehmoment und Winkelgeschwindigkeit ändern, erweitern und hinzufügen kann. Rotationsbewegungen treten dabei in einer geometrischen Achse auf. Das notwendige Übertragungselement verschiedener Fahrzeuge und Mechanismen ist installiert.
Merkmale von Baumaterialien und Schemata
Ein fester Bestandteil ist jedoch nicht immer notwendig. In Differentialsystemen dreht sich jedes Element. Planetengetriebe wie dieses haben einen Ausgang, der zwei Eingänge antreibt (steuert). Zum Beispiel ist ein Differential, das eine Achse in einem Auto steuert, ein ähnliches Getriebe.
Solche Systeme funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie Parallelschachtkonstruktionen. Selbst ein einfaches Planetengetriebe hat zwei Eingänge, das feststehende Hohlrad ist ein konstanter Eingang mit einer Winkelgeschwindigkeit von Null.
Detaillierte Gerätebeschreibung
Gemischte Planetenstrukturen können eine unterschiedliche Anzahl von Rädern sowie unterschiedliche Zahnräder haben, durch die sie verbunden sind. Das Vorhandensein solcher Details erweitert die Möglichkeiten des Mechanismus erheblich. Verbundplanetenstrukturen können so zusammengebaut werden, dass sich die Welle der Trägerplattform mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Dadurch können einige Probleme mit Untersetzungsgetriebe, Sonnenrad und anderen im Zuge der Verbesserung des Geräts beseitigt werden.
So gesehen vonInformationen zufolge funktioniert der Planetenmechanismus nach dem Prinzip der Rotationsübertragung zwischen zentralen und beweglichen Gliedern. Gleichzeitig sind komplexe Systeme gefragter als einfache.
Konfigurationsoptionen
Es ist möglich, Räder (Zahnräder) verschiedener Konfigurationen im Planetengetriebe zu verwenden. Geeigneter Standard mit geraden Zähnen, Schrägverzahnung, Schnecke, Chevron. Die Art des Eingriffs hat keinen Einfluss auf das allgemeine Funktionsprinzip des Planetengetriebes. Hauptsache, die Drehachsen des Trägers und der Zentralräder fallen zusammen. Die Achsen der Satelliten können sich aber auch in anderen Ebenen befinden (kreuzend, parallel, schneidend). Ein Beispiel für gekreuzt ist ein Zwischenraddifferential, bei dem die Zahnräder konisch sind. Ein Beispiel für gekreuzt ist ein selbstsperrendes Differenzial mit Schneckengetriebe (Torsen).
Einfache und komplexe Geräte
Wie oben erwähnt, umfasst das Schema des Planetenmechanismus immer einen Träger und zwei zentrale Räder. Es kann eine beliebige Anzahl von Satelliten geben. Dies ist das sogenannte einfache oder elementare Gerät. Bei solchen Mechanismen können folgende Designs verwendet werden: "SVS", "SVE", "EVE", wobei:
- S ist die Sonne.
- B - Träger.
- E ist das Epizentrum.
Jeder dieser Radsätze + Satelliten wird als Planetenradsatz bezeichnet. In diesem Fall müssen sich alle Räder in derselben Ebene drehen. Einfache Mechanismen sind ein- und zweireihig. In diversen technischen Geräten und Maschinen kommen sie selten zum Einsatz. Ein Beispielkann als planetarischer Fahrradmechanismus dienen. Nach diesem Prinzip funktioniert die Hülse, dank der die Bewegung ausgeführt wird. Sein Design wurde nach dem Schema "SVE" erstellt. Satelliten in nicht 4 Stück. In diesem Fall ist die Sonne starr an der Achse des Hinterrads befestigt und das Epizentrum ist beweglich. Es wird durch einen Radfahrer, der die Pedale betätigt, zur Drehung gezwungen. In diesem Fall kann sich die Übertragungsgeschwindigkeit und damit die Drehzahl ändern.
Häufiger findet man komplexe Getriebeplanetenmechanismen. Ihre Schemata können sehr unterschiedlich sein, was davon abhängt, wofür dieses oder jenes Design bestimmt ist. Komplexe Mechanismen bestehen in der Regel aus mehreren einfachen Mechanismen, die nach der allgemeinen Regel für ein Planetengetriebe erstellt wurden. Solche komplexen Systeme sind zwei-, drei- oder vierreihig. Theoretisch ist es möglich, Strukturen mit einer großen Anzahl von Zeilen zu erstellen, aber in der Praxis kommt dies nicht vor.
Planare und räumliche Geräte
Manche Leute denken, dass ein einfaches Planetengetriebe flach sein muss. Das stimmt nur teilweise. Komplexe Geräte können auch flach sein. Das bedeutet, dass die Planetenräder, egal wie viele davon in der Vorrichtung verwendet werden, in einer oder in parallelen Ebenen liegen. Räumliche Mechanismen haben Planetenräder in zwei oder mehr Ebenen. In diesem Fall können die Räder selbst kleiner sein als in der ersten Ausführungsform. Beachten Sie, dass der flache Planetenmechanismus derselbe ist wie der räumliche. Der Unterschied liegt nur in der vom Gerät eingenommenen Fläche, also in der Kompaktheit.
Freiheitsgrade
Dies ist der Name der SammlungRotationskoordinaten, mit denen Sie die Position des Systems im Raum zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmen können. Tatsächlich hat jeder Planetenmechanismus mindestens zwei Freiheitsgrade. Das heißt, die Rotationswinkelgeschwindigkeiten eines Glieds in solchen Vorrichtungen stehen nicht in linearer Beziehung wie in anderen Getrieben. Dadurch erhält man am Ausgang Winkelgeschwindigkeiten, die nicht die gleichen sind wie am Eingang. Dies kann durch die Tatsache erklärt werden, dass in der Differentialverbindung im Planetenmechanismus drei Elemente in jeder Reihe vorhanden sind und der Rest linear durch ein beliebiges Element der Reihe damit verbunden wird. Theoretisch ist es möglich, Planetensysteme mit drei oder mehr Freiheitsgraden zu erstellen. Aber in der Praxis sind sie nicht funktionsfähig.
Planetenübersetzung
Dies ist die wichtigste Eigenschaft der Rotationsbewegung. Damit können Sie feststellen, wie oft sich das Kraftmoment auf der Abtriebswelle im Verhältnis zum Moment der Antriebswelle erhöht hat. Die Getriebeübersetzung können Sie mit den Formeln ermitteln:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, wobei:
- 1 - führender Link.
- 2 - Slave-Link.
- d1, d2 - Durchmesser der ersten und zweiten Glieder.
- Z1, Z2 - Zähnezahl.
- M1, M2 sind Drehmomente.
- W1 W2 - Winkelgeschwindigkeiten.
- n1 n2 - Geschwindigkeit.
Wenn also das Übersetzungsverhältnis an der Abtriebswelle größer als eins ist, nimmt das Kraftmoment zu und die Frequenz und Winkelgeschwindigkeit nehmen ab. Dies sollte bei der Erstellung eines Designs immer berücksichtigt werden, dennDas Übersetzungsverhältnis in Planetengetrieben hängt davon ab, wie viele Zähne die Räder haben und welches Element der Reihe das führende ist.
Geltungsbereich
In der heutigen Welt gibt es viele verschiedene Maschinen. Viele von ihnen arbeiten mit Hilfe von Planetengetrieben.
Sie werden in Autodifferentialen, Planetengetrieben, in kinematischen Schemata komplexer Werkzeugmaschinen, in Getrieben von Flugzeugluftmotoren, in Fahrrädern, in Mähdreschern und Traktoren, in Panzern und anderen militärischen Geräten verwendet. Nach den Prinzipien des Planetengetriebes arbeiten viele Getriebe in den Antrieben elektrischer Generatoren. Betrachten Sie ein anderes solches System.
Planetendrehgetriebe
Dieses Design wird in einigen Traktoren, Kettenfahrzeugen und Panzern verwendet. Ein einfaches Diagramm des Geräts ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Das Funktionsprinzip des Planetendrehmechanismus ist wie folgt: Der Träger (Position 1) ist mit der Bremstrommel (2) und dem in der Raupe befindlichen Antriebsrad verbunden. Das Umlaufgetriebe (6) ist mit der Übertragungswelle (Position 5) verbunden. Die Sonne (8) ist mit der Kupplungsscheibe (3) und der Schwenkbremstrommel (4) verbunden. Wenn die Sperrkupplung eingerückt und die Bandbremsen ausgesch altet sind, drehen sich die Satelliten nicht. Sie werden zu Hebeln, da sie durch Zähne mit der Sonne (8) und dem Epizykel (6) verbunden sind. Daher zwingen sie sie und den Träger dazu, sich gleichzeitig um eine gemeinsame Achse zu drehen. In diesem Fall ist die Winkelgeschwindigkeit gleich.
Beim Ausrücken der Überbrückungskupplung und Betätigen der BremseDie Drehung der Sonne beginnt zu stoppen, und die Satelliten beginnen, sich um ihre Achsen zu bewegen. Dadurch erzeugen sie ein Moment am Träger und drehen das Antriebsrad der Raupe.
Tragen
Bezüglich Lebensdauer und Dämpfung macht sich bei linearen Planetensystemen die Lastverteilung auf die Hauptkomponenten bemerkbar.
Thermische und zyklische Ermüdung können bei ihnen aufgrund der begrenzten Lastverteilung und der Tatsache, dass sich Planetengetriebe recht schnell um ihre Achsen drehen können, zunehmen. Außerdem können bei hohen Drehzahlen und Übersetzungsverhältnissen des Planetengetriebes Fliehkräfte den Bewegungsbetrag stark erhöhen. Es sollte auch beachtet werden, dass mit abnehmender Genauigkeit der Produktion und zunehmender Anzahl von Satelliten die Tendenz zu Ungleichgewichten zunimmt.
Diese Geräte und ihre Systeme können sogar Verschleiß unterliegen. Einige Konstruktionen reagieren sogar auf kleine Ungleichgewichte empfindlich und können hochwertige und teure Montagekomponenten erfordern. Die genaue Position der Planetenbolzen um die Sonnenradachse herum kann ein Schlüssel sein.
Andere Planetenanordnungen, die helfen, Lasten auszugleichen, umfassen die Verwendung von schwimmenden Unterbaugruppen oder "weichen" H alterungen, um die Sonne oder das Epizentrum so lange wie möglich in Bewegung zu h alten.
Grundlagen der Synthese planetarer Geräte
Dieses Wissen wird beim Entwerfen und Erstellen von Maschinenkomponenten benötigt. Das Konzept der "Synthese von Planetenmechanismen" besteht darin, die Anzahl der Zähne zu berechnenin der Sonne, Epizentrum und Satelliten. In diesem Fall müssen einige Bedingungen erfüllt sein:
- Das Übersetzungsverhältnis muss gleich dem eingestellten Wert sein.
- Verzahnungseingriff muss korrekt sein.
- Es muss sichergestellt werden, dass die Eingangswelle und die Ausgangswelle fluchten.
- Nachbarschaft erforderlich (Satelliten dürfen sich nicht gegenseitig stören).
Außerdem müssen Sie beim Entwerfen die Abmessungen der zukünftigen Struktur, ihr Gewicht und ihre Effizienz berücksichtigen.
Wenn das Übersetzungsverhältnis (n) gegeben ist, dann müssen die Zähnezahlen der Sonne (S) und der Planetenräder (P) der Gleichung genügen:
n=S/P
Wenn wir davon ausgehen, dass die Anzahl der Zähne im Epizentrum früh ist (A), dann sollte bei gesperrtem Träger die Gleichheit beachtet werden:
n=-S/A
Wenn das Epizentrum festgelegt ist, gilt die folgende Gleichheit:
n=1+ A/S
So wird der Planetenmechanismus berechnet.
Vor- und Nachteile
Es gibt verschiedene Übertragungsarten, die in verschiedenen Geräten erfolgreich eingesetzt werden. Planetary unter ihnen zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:
- Belastet jeden Zahn der Räder (sowohl die Sonne als auch das Epizentrum und die Satelliten) weniger, da die Last gleichmäßiger verteilt wird. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Konstruktion aus.
- Das Planetengetriebe hat bei gleicher Leistung kleinere Abmessungen und ein geringeres Gewicht als andere Getriebearten.
- Fähigkeit, höhere Übersetzungsverhältnisse zu erreichenweniger Räder.
- Für weniger Lärm sorgen.
Nachteile Planetengetriebe:
- Brauchen mehr Präzision bei ihrer Herstellung.
- Geringer Wirkungsgrad bei relativ großem Übersetzungsverhältnis.
