Postoje sve vrste mehaničkih uređaja. Neki od njih su nam poznati iz djetinjstva. To su, na primjer, satovi, bicikli, rotirajući vrhovi. O drugima učimo kako starimo. To su motori automobila, vitla dizalica i drugo. Svaki pokretni mehanizam koristi neku vrstu sistema da se točkovi okreću i mašina radi. Jedan od najzanimljivijih i najpopularnijih je planetarni mehanizam. Njegova suština leži u činjenici da mašinu pokreću točkovi ili zupčanici koji međusobno deluju na poseban način. Pogledajmo to izbliza.
Opće informacije
Planetarni zupčanik i planetarni mehanizam su tako nazvani po analogiji sa našim solarnim sistemom, koji se uslovno može predstaviti na sledeći način: u centru se nalazi "sunce" (centralni točak u mehanizmu). "Planete" (mali točkovi ili sateliti) kreću se oko njega. Svi ovi dijelovi planetarnog zupčanika imaju vanjske zube. Uslovni solarni sistem ima granicu u svom prečniku. Ulogaizvodi se u planetarnom mehanizmu velikim točkom ili epiciklom. Ima i zube, samo unutrašnje. Najveći dio posla u ovom dizajnu obavlja nosač, koji je mehanizam poluge. Kretanje se može izvoditi na različite načine: ili će sunce rotirati, ili epicikl, ali uvijek zajedno sa satelitima.
Tokom 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. U zavisnosti od broja točkova i položaja njihovih osa rotacije u prostoru, dizajn može biti jednostavan ili složen, ravan ili prostoran.
Da biste u potpunosti razumjeli kako takav sistem funkcionira, morate razumjeti detalje.
Lokacija elemenata
Najjednostavniji oblik planetarnog zupčanika uključuje tri seta zupčanika s različitim stupnjevima slobode. Gore navedeni sateliti rotiraju oko svojih ose i istovremeno oko sunca koje ostaje na mestu. Epicikl spaja planetarni mehanizam izvana i također se rotira pomoću naizmjeničnog zahvatanja zubaca (onog i satelita). Ovaj dizajn je sposoban za promjenu obrtnog momenta (ugaone brzine) u jednoj ravni.
U jednostavnom planetarnom mehanizmu, sunce i sateliti se mogu rotirati, dok epicentar ostaje fiksiran. U svakom slučaju, ugaone brzine svih komponenti nisu haotične, već imaju linearnu zavisnost jedna od druge. Kako se mediji rotiraju, oni pružajumala brzina veliki izlazni moment.
To jest, suština planetarnog zupčanika je da je takav dizajn u stanju da menja, širi i dodaje obrtni moment i ugaonu brzinu. Rotacijski pokreti se u ovom slučaju javljaju u jednoj geometrijskoj osi. Ugrađen je neophodan prenosni element raznih vozila i mehanizama.
Karakteristike konstruktivnih materijala i shema
Međutim, fiksna komponenta nije uvijek neophodna. U diferencijalnim sistemima, svaki element se rotira. Planetarni zupčanici kao što je ovaj imaju jedan izlaz (kontrolirajući) dva ulaza. Na primjer, diferencijal koji upravlja osovinom u automobilu je sličan zupčanik.
Ovakvi sistemi rade na istom principu kao i strukture paralelnih osovina. Čak i jednostavan planetarni zupčanik ima dva ulaza, fiksni zupčanik je konstantan ulaz nulte ugaone brzine.
Detaljan opis uređaja
Mješovite planetarne strukture mogu imati različit broj kotača, kao i različite zupčanike preko kojih su povezane. Prisutnost takvih detalja uvelike proširuje mogućnosti mehanizma. Kompozitne planetarne strukture mogu se sastaviti tako da se osovina platforme nosača kreće velikom brzinom. Kao rezultat, neki problemi sa reduktorom, sunčanim zupčanikom i drugi mogu biti otklonjeni u procesu poboljšanja uređaja.
Dakle, kao što se vidi izdate informacije, planetarni mehanizam radi na principu prenosa rotacije između karika koje su centralne i mobilne. Istovremeno, složeni sistemi su traženiji od jednostavnih.
Opcije konfiguracije
U planetarnom mehanizmu moguća je upotreba točkova (zupčanika) različitih konfiguracija. Pogodan standard sa ravnim zubima, spiralnim, pužnim, ševronskim. Vrsta angažovanja neće uticati na opšti princip rada planetarnog mehanizma. Glavna stvar je da se osi rotacije nosača i središnjih kotača poklapaju. Ali ose satelita mogu se nalaziti u drugim ravninama (ukrštanje, paralelno, ukrštanje). Primjer ukrštenog je diferencijal među kotačima, u kojem su zupčanici konusni. Primjer ukrštenog je samoblokirajući diferencijal sa pužnim zupčanikom (Torsen).
Jednostavni i složeni uređaji
Kao što je gore navedeno, shema planetarnog mehanizma uvijek uključuje nosač i dva centralna točka. 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 - nosilac.
- E je epicentar.
Svaki takav set točkova + satelita naziva se planetarni set zupčanika. U tom slučaju svi kotači se moraju okretati u istoj ravni. Jednostavni mehanizmi su jednoredni i dvoredni. Rijetko se koriste u raznim tehničkim uređajima i mašinama. Primjermože poslužiti kao mehanizam planetarnog bicikla. Po ovom principu radi rukav, zahvaljujući kojem se odvija pokret. Njegov dizajn je kreiran prema shemi "SVE". Sateliti u ne 4 komada. U ovom slučaju, sunce je čvrsto pričvršćeno za os zadnjeg točka, a epicentar je pomičan. Prisiljava se da se okreće tako što biciklista pritiska pedale. U ovom slučaju, brzina prijenosa, a samim tim i brzina rotacije, mogu se 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, kreiranih prema općem pravilu za planetarni zupčanik. Takvi složeni sistemi su dvoredni, troredni ili četveroredni. Teoretski je moguće kreirati strukture sa velikim brojem redova, ali u praksi se to ne dešava.
Planarni i prostorni uređaji
Neki ljudi misle da običan planetarni zupčanik mora biti ravan. Ovo je samo djelimično tačno. Složeni uređaji mogu biti i ravni. To znači da su planetarni zupčanici, bez obzira koliko ih se koristi u uređaju, u jednoj ili u paralelnoj ravnini. 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.
Stepeni slobode
Ovo je naziv kolekcijekoordinate rotacije, što vam omogućava da odredite položaj sistema u prostoru u datom trenutku. U stvari, svaki planetarni mehanizam ima najmanje dva stepena slobode. Odnosno, kutne brzine rotacije bilo koje karike u takvim uređajima nisu linearno povezane, kao u drugim zupčanicima. Ovo vam omogućava da dobijete izlazne ugaone brzine koje nisu iste kao one na ulazu. Ovo se može objasniti činjenicom da se u diferencijalnoj vezi u planetarnom mehanizmu nalaze tri elementa u bilo kojem nizu, a ostali će biti povezani s njim linearno, preko bilo kojeg elementa reda. Teoretski, moguće je stvoriti planetarne sisteme sa tri ili više stepena slobode. Ali u praksi su neoperabilni.
Planetarni omjer prijenosa
Ovo je najvažnija karakteristika rotacionog kretanja. Omogućava vam da odredite koliko se puta povećao moment sile na pogonskom vratilu u odnosu na moment pogonske osovine. Možete odrediti omjer prijenosa koristeći formule:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, gdje je:
- 1 - vodeći link.
- 2 - slave link.
- d1, d2 - prečnici prve i druge karike.
- Z1, Z2 - broj zuba.
- M1, M2 su momenti.
- W1 W2 - ugaone 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 prilikom kreiranja dizajna, jeromjer prijenosa kod planetarnih mehanizama ovisi o tome koliko zuba imaju kotači i koji element reda je vodeći.
Oblast primjene
U današnjem svijetu postoji mnogo različitih mašina. Mnogi od njih rade uz pomoć planetarnih zupčanika.
Koriste se u automobilskim diferencijalima, planetarnim zupčanicima, u kinematskim shemama složenih alatnih mašina, u mjenjačima avionskih motora, u biciklima, u kombajnima i traktorima, u tenkovima i drugoj vojnoj opremi. Prema principima planetarnog zupčanika, mnogi mjenjači rade u pogonima električnih generatora. Razmotrite još jedan takav sistem.
Planetarni okretni zupčanik
Ovaj dizajn se koristi u nekim traktorima, gusjeničnim vozilima i tenkovima. Jednostavan dijagram uređaja je prikazan na slici ispod.
Princip rada planetarnog rotacionog mehanizma je sljedeći: nosač (položaj 1) je povezan sa kočionim bubnjem (2) i pogonskim točkom koji se nalazi u gusjenici. Epicikl (6) je spojen na prijenosno vratilo (položaj 5). Sunce (8) je spojeno na disk kvačila (3) i bubanj ljuljačke kočnice (4). Kada je kvačilo za zaključavanje uključeno i trakaste kočnice isključene, sateliti se neće rotirati. Postat će kao poluge, jer su pomoću zubaca povezane sa suncem (8) i epiciklom (6). Stoga tjeraju njih i nosač da se istovremeno rotiraju oko zajedničke ose. U ovom slučaju, ugaona brzina je ista.
Prilikom otpuštanja blokade kvačila i pritiskanja kočniceokretanje sunca će početi da prestaje, a sateliti će se početi kretati oko svojih ose. Tako stvaraju moment na nosaču i rotiraju pogonski točak gusjenice.
Nosite
U smislu vijeka trajanja i prigušenja, u linearnim planetarnim sistemima, raspodjela opterećenja je primjetna među glavnim komponentama.
Termički i ciklički zamor kod njih se može povećati zbog ograničene raspodjele opterećenja i činjenice da se planetarni zupčanici mogu prilično brzo rotirati na svojim osama. Štoviše, pri velikim brzinama i prijenosnim odnosima planetarnog zupčanika, centrifugalne sile mogu uvelike povećati količinu kretanja. Takođe treba napomenuti da kako se smanjuje tačnost proizvodnje i povećava broj satelita, raste i tendencija neravnoteže.
Ovi uređaji i njihovi sistemi mogu čak biti podložni habanju. Neki dizajni će biti osjetljivi čak i na male neravnoteže i mogu zahtijevati kvalitetne i skupe komponente za montažu. Tačna lokacija planetarnih klinova oko ose sunčevog zupčanika može biti ključna.
Drugi planetarni aranžmani 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 projektovanja i izrade komponenti mašina. Koncept "sinteze planetarnih mehanizama" je izračunavanje broja zubana suncu, epicentru i satelitima. U ovom slučaju mora biti ispunjen niz uslova:
- Omjer prijenosa mora biti jednak podešenoj vrijednosti.
- Zahvat zubaca zupčanika mora biti ispravan.
- Neophodno je osigurati poravnanje ulaznog i izlaznog vratila.
- Potrebno susjedstvo (sateliti ne smiju ometati jedni druge).
Takođe, prilikom projektovanja potrebno je uzeti u obzir dimenzije buduće konstrukcije, njenu težinu i efikasnost.
Ako je dat omjer prijenosa (n), tada broj zubaca na suncu (S) i na planetarnim zupčanicima (P) mora zadovoljiti jednačinu:
n=S/P
Ako pretpostavimo da je broj zuba u epicentru rani (A), onda sa zaključanim nosačem treba poštovati jednakost:
n=-S/A
Ako je epicentar fiksiran, tada će vrijediti sljedeća jednakost:
n=1+ A/S
Ovako se računa planetarni mehanizam.
Prednosti i nedostaci
Postoji nekoliko vrsta prijenosa koji se uspješno koriste u raznim uređajima. Planetarni među njima se izdvaja po sljedećim prednostima:
- Pruža manje opterećenje na svakom zupcu točkova (i sunca, i epicentra, i satelita) zbog činjenice da je opterećenje na njih ravnomernije raspoređeno. Ovo ima pozitivan učinak na vijek trajanja konstrukcije.
- Sa istom snagom, planetarni zupčanik ima manje dimenzije i težinu od ostalih tipova prijenosa.
- Mogućnost postizanja viših omjera prijenosa samanje točkova.
- Osigurajte manje buke.
Nedostaci planetarnih zupčanika:
- Treba više preciznosti u njihovoj proizvodnji.
- Niska efikasnost sa relativno velikim omjerom prijenosa.
