Планетарные зубчатые головки используются в системах привода различных механизмов и машин. Их популярность обусловлена целым рядом преимуществ перед обычными цилиндрическими и коническими зубчатыми колесами:
Планетарный редуктор: устройство, виды и принцип работы
Планетарная передача — это тип механической коробки передач. Этот тип редуктора, широко используемый во многих отраслях промышленности, основан на планетарных передачах. Планетарные передачи — это передачи, в которых валы некоторых шестерен подвижны.
Наиболее распространенный тип планетарной передачи состоит из следующих элементов:
- Солнечная шестерня — небольшая шестерня с внешними зубьями, расположенная в центре механизма.
- Большая шестерня с зубьями на внутренней стороне.
- Направляющая — эта часть планетарной передачи механически соединяет все спутники. На направляющей установлены валы вращения спутников.
- Сателлитные шестерни — это небольшие шестерни с внешними зубьями, расположенные между солнечной и коронной шестернями. Спутники одновременно находятся в зацеплении с Солнцем и заводным колесом.
Как работает планетарный редуктор
Планетарная передача простейшей конструкции работает следующим образом, когда планетарное колесо неподвижно. Солнечное колесо приходит в движение. Спутники вращаются вместе с солнечным колесом. Когда спутники вращаются, они перекатываются через солнечное колесо и через эпицикл. Это перемещает их вокруг солнечного колеса, которое вращает направляющую, к которой крепятся валы спутников.
Планетарные передачи предназначены для работы с солнечным колесом в качестве входа и тележкой в качестве выхода, а не только с неподвижными планетарными колесами. Из этих трех элементов — солнечная шестерня — направляющая — опора — любые два могут использоваться как вход или выход, а оставшийся третий элемент может использоваться как тормоз. Планетарная передача также работает с этими способами включения, только передаточное отношение меняется по размеру и знаку. Всего существует шесть таких способов зацепления, но наиболее распространенным является описанный выше: вход — солнечная шестерня, выход — водило, а эпицикл фиксирован. Этот тип включения имеет самый высокий коэффициент передачи среди всех доступных методов.
Когда планетарные шестерни вращают и солнечную шестерню, и ведущую шестерню, и планетарную шестерню, механизм действует как дифференциал, который позволяет складывать угловые скорости на разных входах или разлагать их из угловой скорости на двух разных выходах.
От планетарной передачи к планетарному редуктору
На практике планетарная передача используется как основной элемент для конструирования планетарных редукторов. Помимо самой коробки передач, редуктор состоит из корпуса, подшипников, входного вала и выходного вала (или других элементов для соединения вала двигателя и вала нагрузки).
Поскольку передаточные числа описанных выше планетарных редукторов обычно находятся в диапазоне от 3 до 7, для достижения более высоких передаточных чисел несколько планетарных редукторов соединяются последовательно. Получаемая многоступенчатая коробка передач может иметь несколько тысяч или даже десять тысяч шестерен.
Количество передач выбирается на первом этапе расчета планетарной системы в соответствии с заданным передаточным отношением. Особенностью конструкции планетарной серии является то, что она отвечает требованиям правильной сборки, выравнивания и близости расположения механизма:
Преимущества планетарных устройств
По сравнению с обычными коробками передач следует подчеркнуть следующие преимущества: они могут создавать большие передаточные отношения при небольшом количестве передач. Шестерни механизма малы из-за их количества. Таким образом, более массивное колесо равномерно распределяет нагрузку на множество сателлитов. Это означает, что устройство не слишком большое и громоздкое. Однако расчеты и практика показывают, что при высоких передаточных числах мощность и эффективность значительно снижаются. И как вывод из всего вышесказанного, основными преимуществами являются:
- Высокие передаточные числа,
- Малый вес,
- Относительное сжатие,
- Можно ремонтировать и собирать вручную.
Эти преимущества также предполагают хорошее качество изготовления. От расчета до проектирования и производства — все должно быть в точности. Эти редукторы имеют очень широкий спектр применения в различных отраслях промышленности: Производство оборудования, станков, машиностроение и т.д. В этой статье мы подробно рассмотрим применение этого устройства в машиностроении.
Описание и принцип работы:
Планетарные редукторы имеют некоторые общие черты с цилиндрическими редукторами, поскольку мощность также передается через шестерни и в конструкции используются зубчатые колеса. Однако конструкция планетарных редукторов сложнее, как и принцип их работы.
В целом, основные компоненты планетарной коробки передач состоят из коронной шестерни, планетарных шестерен (сателлитов), направляющей и солнечной шестерни. Подобно солнцу, находящемуся в центре солнечной системы, солнечная шестерня находится в центре коробки передач. Он входит в зацепление с идентичными планетарными колесами, оси которых лежат на окружности, центр которой находится на оси солнечного колеса, и в то же время сателлиты входят в зацепление с кольцевой шестерней, которая является внутренним колесом. Направляющая жестко фиксирует все спутники друг относительно друга.
Чтобы планетарная передача работала, одна из ее частей (солнечная шестерня, кольцевая шестерня или направляющая) должна быть жестко соединена с корпусом передачи. Передаточное отношение планетарной передачи зависит от выбора привода и приводного элемента. Также можно управлять планетарной передачей, когда ни одна из ее частей не закреплена. В этом случае можно разделить механизм на два (например, от солнечного колеса к заводному и направляющему колесу) или объединить два механизма в один.
Основные характеристики редукторов
Наиболее важными характеристиками зубчатых передач являются KDP, скорость вращения входного и выходного валов, передаточное отношение, передаваемая мощность, количество ступеней и тип зубчатых колес.
Передаточное отношение — это соотношение между скоростью вращения входного вала и скоростью вращения выходного вала.
КПД трансмиссии определяется соотношением между мощностью на входном валу и мощностью на выходном валу.
В некоторых вариантах реализации возможно одновременное вращение как солнечной шестерни, так и планетарной шестерни и водила. В этом случае механизм действует как дифференциал, так что угловые скорости на разных входах могут складываться или вычитаться на выходах.
Принцип работы
Работа устройства зависит от кинематической схемы привода. Например, любой элемент этой системы может быть приведен во вращательное движение, а удаление может быть выполнено любым из других элементов. Передаточное отношение зависит от того, как расположены вход и выход вращательного движения.
Зная, как работает такая коробка передач, можно оценить сложность ремонта и восстановления.
Разновидности планетарных редукторов
В зависимости от количества ступеней, которые они имеют, планетарные редукторы делятся на:
Одноступенчатые коробки передач более простые, но и более компактные, меньше многоступенчатых, обеспечивают более высокий крутящий момент и достигают различных передаточных отношений. Многоступенчатые коробки передач, как правило, более громоздкие, а диапазон передаточных чисел, которые они могут достичь, значительно ограничен.
В зависимости от сложности они могут быть:
Кроме того, планетарные головки передач могут различаться в зависимости от формы корпуса, используемых компонентов и внутренней структуры:
- скошенный,
- волнообразный,
- сферический,
- Червь?
Они могут передавать движение между параллельными, скрещивающимися и пересекающимися осями.
Характеристики основных разновидностей этого устройства
Цилиндрические
Наиболее распространенными являются. Эффективность этих устройств достигает 95 %. Они могут обеспечить передачу достаточно высокой мощности. Они передают сигнал между параллельными и коаксиальными осями. Они могут быть оснащены зубчатыми, косозубыми и винтовыми передачами. Передаточное отношение может составлять от 1,5 до 600.
Конические
Они называются так потому, что в них используются конические шестерни. Это обеспечивает плавность сцепления и способность выдерживать относительно высокие нагрузки. Они могут иметь одну, две или три стадии. Валы этого типа редуктора могут быть установлены как горизонтально, так и вертикально.
Волновые
Они разработаны с гибким промежуточным соотношением. Они состоят из вала-генератора, кулачка или распределительного вала, который позволяет гибкому колесу растягиваться до соприкосновения с неподвижным колесом. Гибкое колесо имеет зубья снаружи, неподвижное — внутри.
К преимуществам этого типа понижающей передачи относятся:
- бесперебойная работа,
- высокое передаточное число,
- способность передавать движение через плотные и прочные стены.
Они могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми. Высокоскоростные редукторы оснащаются пластинчатыми подшипниками, а низкоскоростные — роликовыми.
