Obstajajo vse vrste mehanskih naprav. Nekateri od njih so nam znani že iz otroštva. To so na primer ure, kolesa, vrtljivi vrhovi. Ko staramo, se učimo o drugih. To so motorji avtomobilov, vitli žerjavov in drugi. Vsak premikajoči se mehanizem uporablja nekakšen sistem, da se kolesa vrtijo in stroj deluje. Eden najbolj zanimivih in priljubljenih je planetarni mehanizem. Njegovo bistvo je v tem, da stroj poganjajo kolesa ali zobniki, ki medsebojno delujejo na poseben način. Oglejmo si ga podrobneje.
Splošne informacije
Planetarni zobnik in planetarni mehanizem sta tako imenovana po analogiji z našim sončnim sistemom, ki ga lahko pogojno predstavimo takole: v središču je "sonce" (osrednje kolo v mehanizmu). Okoli njega se gibljejo »planeti« (majhna kolesa ali sateliti). Vsi ti deli v planetni prestavi imajo zunanje zobe. Pogojni sončni sistem ima mejo v svojem premeru. Vlogaizvaja se v planetarnem mehanizmu z velikim kolesom ali epiciklom. Ima tudi zobe, samo notranje. Večino dela v tej zasnovi opravi nosilec, ki je vzvodni mehanizem. Gibanje se lahko izvaja na različne načine: bodisi sonce se vrti, bodisi epicikel, vendar vedno skupaj s sateliti.
Med delovanjem planetarnega mehanizma se lahko uporabi druga zasnova, na primer dve sonci, sateliti in nosilec, vendar brez epicikla. Druga možnost sta dva epicikla, vendar brez sonca. Nosilec in sateliti morajo biti vedno prisotni. Glede na število koles in lokacijo njihovih rotacijskih osi v prostoru je lahko zasnova preprosta ali zapletena, ravna ali prostorska.
Če želite v celoti razumeti, kako tak sistem deluje, morate razumeti podrobnosti.
Lokacija elementov
Najenostavnejša oblika planetarne opreme vključuje tri sklope zobnikov z različnimi stopnjami svobode. Zgornji sateliti se vrtijo okoli svojih osi in hkrati okoli sonca, ki ostane na mestu. Epicikel povezuje planetarni mehanizem od zunaj in se tudi vrti z izmeničnim vpetjem zob (to in satelitov). Ta zasnova je sposobna spreminjati navor (kotne hitrosti) v eni ravnini.
V preprostem planetarnem mehanizmu se lahko sonce in sateliti vrtijo, medtem ko epicenter ostane nespremenjen. V vsakem primeru kotne hitrosti vseh komponent niso kaotične, ampak so linearno odvisne ena od druge. Ko se mediji vrtijo, zagotavljajonizka hitrost visok izhodni navor.
To pomeni, da je bistvo planetarne prestave, da je takšna zasnova sposobna spreminjati, širiti in dodajati navor in kotno hitrost. Rotacijski premiki v tem primeru potekajo v eni geometrijski osi. Vgrajen je potreben prenosni element različnih vozil in mehanizmov.
Lastnosti strukturnih materialov in shem
Vendar fiksna komponenta ni vedno potrebna. V diferencialnih sistemih se vsak element vrti. Planetarni zobniki, kot je ta, imajo en izhod, ki ga poganja (krmilje) dva vhoda. Na primer, diferencial, ki krmili os v avtomobilu, je podobna prestava.
Takšni sistemi delujejo po istem principu kot strukture vzporednih jaškov. Celo preprosto planetno prestavo ima dva vhoda, fiksni obročni zobnik je konstanten vhod ničelne kotne hitrosti.
Podroben opis naprav
Mešane planetarne strukture imajo lahko različno število koles, pa tudi različne prestave, prek katerih so povezane. Prisotnost takšnih podrobnosti močno razširi možnosti mehanizma. Sestavljene planetarne strukture je mogoče sestaviti tako, da se gred nosilne ploščadi premika z veliko hitrostjo. Posledično je mogoče nekatere težave z reduktorjem, sončno prestavo in drugimi odpraviti v procesu izboljšanja naprave.
Tako, kot je razvidno izdanih informacij planetarni mehanizem deluje na principu prenosa rotacije med členi, ki so osrednji in mobilni. Hkrati so kompleksni sistemi bolj iskani kot preprosti.
Možnosti konfiguracije
V planetarnem mehanizmu je mogoče uporabiti kolesa (zobe) različnih konfiguracij. Primeren standard z ravnimi zobmi, vijačnimi, polžnimi, ševronskimi. Vrsta vklopa ne bo vplivala na splošno načelo delovanja planetarnega mehanizma. Glavna stvar je, da osi vrtenja nosilca in osrednjih koles sovpadajo. Toda osi satelitov se lahko nahajajo v drugih ravninah (križajo, vzporedno, sekajo). Primer prekrižanega je medkolesni diferencial, pri katerem so zobniki stožčasti. Primer križanja je samozaporni diferencial s polžasto prestavo (Torsen).
Enostavne in zapletene naprave
Kot je navedeno zgoraj, shema planetarnega mehanizma vedno vključuje nosilec in dve osrednji kolesi. Število satelitov je lahko poljubno. To je tako imenovana preprosta ali elementarna naprava. V takih mehanizmih so modeli lahko naslednji: "SVS", "SVE", "EVE", kjer je:
- S je sonce.
- B - prevoznik.
- E je epicenter.
Vsak tak niz koles + sateliti se imenuje planetarno orodje. V tem primeru se morajo vsa kolesa vrteti v isti ravnini. Preprosti mehanizmi so eno- in dvovrstni. Redko se uporabljajo v različnih tehničnih napravah in strojih. Primerlahko služi kot mehanizem planetarnega kolesa. Po tem principu deluje rokav, zahvaljujoč kateremu se gibanje izvaja. Njegova zasnova je bila ustvarjena po shemi "SVE". Sateliti v ne 4 kosih. V tem primeru je sonce togo pritrjeno na os zadnjega kolesa, epicenter pa je premičen. Na vrtenje ga prisili kolesar, ki pritiska na pedala. V tem primeru se lahko spremeni hitrost prenosa in s tem hitrost vrtenja.
Pogosteje lahko najdete zapletene planetarne mehanizme z zobniki. Njihove sheme so lahko zelo različne, kar je odvisno od tega, čemu je namenjen ta ali oni dizajn. Kompleksni mehanizmi so praviloma sestavljeni iz več preprostih, ustvarjenih v skladu s splošnim pravilom za planetno orodje. Takšni kompleksni sistemi so dvo-, tri- ali štirivrstni. Teoretično je mogoče ustvariti strukture z velikim številom vrstic, vendar se v praksi to ne zgodi.
Planarne in prostorske naprave
Nekateri ljudje mislijo, da mora biti preprosto planetno orodje ravno. To drži le delno. Kompleksne naprave so lahko tudi ravne. To pomeni, da so planetni zobniki, ne glede na to, koliko se jih uporablja v napravi, v eni ali v vzporednih ravninah. Prostorski mehanizmi imajo planetne zobnike v dveh ali več ravninah. V tem primeru so lahko sama kolesa manjša kot v prvi izvedbi. Upoštevajte, da je ravni planetarni mehanizem enak prostorskemu. Razlika je le v površini, ki jo zaseda naprava, torej v kompaktnosti.
stopnje svobode
To je ime zbirkerotacijske koordinate, ki vam omogoča določitev položaja sistema v prostoru v določenem času. Pravzaprav ima vsak planetarni mehanizem vsaj dve stopnji svobode. To pomeni, da kotne hitrosti vrtenja katere koli povezave v takšnih napravah niso linearno povezane, kot pri drugih prestavah. To vam omogoča, da dobite izhodne kotne hitrosti, ki niso enake tistim na vhodu. To je mogoče razložiti z dejstvom, da so v diferencialni povezavi v planetarnem mehanizmu trije elementi v kateri koli vrsti, ostali pa bodo povezani z njo linearno, preko katerega koli elementa v vrstici. Teoretično je mogoče ustvariti planetarne sisteme s tremi ali več stopnjami svobode. Toda v praksi so neuporabni.
Planetarno prestavno razmerje
To je najpomembnejša značilnost rotacijskega gibanja. Omogoča vam, da ugotovite, kolikokrat se je moment sile na gnani gredi povečal glede na moment pogonske gredi. Prestavno razmerje lahko določite s formulami:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, kjer je:
- 1 - vodilna povezava.
- 2 - podrejena povezava.
- d1, d2 - premeri prvega in drugega člena.
- Z1, Z2 - število zob.
- M1, M2 sta navora.
- W1 W2 - kotne hitrosti.
- n1 n2 - hitrost.
Tako, ko je prestavno razmerje višje od enega na gnani gredi, se moment sile poveča, frekvenca in kotna hitrost pa zmanjšata. To je treba vedno upoštevati pri ustvarjanju dizajna, kerprestavno razmerje v planetarnih mehanizmih je odvisno od tega, koliko zob imajo kolesa in kateri element vrste je vodilni.
Obseg uporabe
V današnjem svetu obstaja veliko različnih strojev. Mnogi od njih delujejo s pomočjo planetnih zobnikov.
Uporabljajo se v avtomobilskih diferencialih, planetnih zobnikih, v kinematskih shemah kompleksnih obdelovalnih strojev, v menjalnikih letalskih motorjev, v kolesih, v kombajnah in traktorjih, v tankih in drugi vojaški opremi. Po principih planetarne prestave v pogonih električnih generatorjev delujejo številni menjalniki. Razmislite o drugem takem sistemu.
Planetarni obračalni zobnik
Ta oblika se uporablja v nekaterih traktorjih, gosenicah in cisternah. Preprost diagram naprave je prikazan na spodnji sliki.
Načelo delovanja planetarnega rotacijskega mehanizma je naslednje: nosilec (položaj 1) je povezan z zavornim bobnom (2) in pogonskim kolesom, ki se nahaja v gosenici. Epicikel (6) je povezan s prenosno gredjo (položaj 5). Sonček (8) je povezan s sklopko (3) in nihajnim zavornim bobnom (4). Ko je blokirna sklopka vklopljena in so tračne zavore izklopljene, se sateliti ne bodo vrteli. Postali bodo kot vzvodi, saj so povezani s soncem (8) in epiciklom (6) s pomočjo zob. Zato jih in nosilec prisilijo, da se istočasno vrtita okoli skupne osi. V tem primeru je kotna hitrost enaka.
Pri izklopu blokirne sklopke in zaviranjuobračanje sonca se bo začelo ustaviti in sateliti se bodo začeli premikati okoli svojih osi. Tako ustvarijo trenutek na nosilcu in zavrtijo pogonsko kolo gosenice.
Nosite
V smislu življenjske dobe in dušenja je v linearnih planetarnih sistemih opazna porazdelitev obremenitve med glavnimi komponentami.
Termična in ciklična utrujenost se pri njih lahko poveča zaradi omejene porazdelitve obremenitve in dejstva, da se planetna orodja lahko precej hitro vrtijo na svojih osi. Poleg tega lahko centrifugalne sile pri visokih hitrostih in prestavnih razmerjih planetne prestave močno povečajo količino gibanja. Upoštevati je treba tudi, da se z zmanjšanjem natančnosti produkcije in povečanjem števila satelitov povečuje nagnjenost k neravnovesju.
Te naprave in njihovi sistemi so lahko celo izpostavljeni obrabi. Nekateri dizajni bodo občutljivi tudi na majhna neravnovesja in lahko zahtevajo kakovostne in drage montažne komponente. Natančna lokacija planetnih zatičev okoli osi sončnega zobnika je lahko ključna.
Druge planetarne ureditve, ki pomagajo uravnotežiti obremenitve, vključujejo uporabo plavajočih podsklopov ali "mehkih" nosilcev, da se sonce ali epicenter čim dlje premika.
Osnove sinteze planetarnih naprav
To znanje je potrebno pri načrtovanju in izdelavi strojnih komponent. Koncept "sinteze planetarnih mehanizmov" je izračunati število zobna soncu, epicentru in satelitih. V tem primeru morajo biti izpolnjeni številni pogoji:
- Prestavno razmerje mora biti enako nastavljeni vrednosti.
- Zobni vpetost zobnikov mora biti pravilna.
- Zagotoviti je treba poravnanost vhodne in izhodne gredi.
- Zahtevana soseska (sateliti ne smejo motiti drug drugega).
Prav tako morate pri načrtovanju upoštevati dimenzije bodoče konstrukcije, njeno težo in učinkovitost.
Če je podano prestavno razmerje (n), mora število zob na soncu (S) in na planetarnih zobnikih (P) izpolnjevati enačbo:
n=S/P
Če predpostavimo, da je število zob v epicentru zgodnje (A), potem je treba pri zaklenjenem nosilcu upoštevati enakost:
n=-S/A
Če je epicenter fiksiran, bo veljala naslednja enakost:
n=1+ A/S
Tako se izračuna planetarni mehanizem.
Prednosti in slabosti
Obstaja več vrst prenosa, ki se uspešno uporabljajo v različnih napravah. Planetary med njimi izstopa po naslednjih prednostih:
- Zagotavlja manjšo obremenitev vsakega zoba koles (tako sonce, kot epicenter in satelite) zaradi dejstva, da je obremenitev nanje porazdeljena bolj enakomerno. To pozitivno vpliva na življenjsko dobo konstrukcije.
- Z enako močjo ima planetarni menjalnik manjše mere in težo kot druge vrste menjalnika.
- Možnost doseganja višjih prestavnih razmerij zmanj koles.
- Zagotovite manj hrupa.
Slabosti planetarnih prestav:
- Potrebujejo večjo natančnost pri izdelavi.
- Nizka učinkovitost z relativno velikim prestavnim razmerjem.
