Er zijn allerlei soorten mechanische apparaten. Sommigen van hen zijn ons al van kinds af aan bekend. Dit zijn bijvoorbeeld horloges, fietsen, tollen. We leren over anderen naarmate we ouder worden. Dit zijn motoren van auto's, lieren van kranen en andere. Elk bewegend mechanisme gebruikt een soort systeem om de wielen te laten draaien en de machine te laten werken. Een van de meest interessante en populaire is het planetaire mechanisme. De essentie ligt in het feit dat de machine wordt aangedreven door wielen of tandwielen die op een speciale manier met elkaar samenwerken. Laten we het eens nader bekijken.
Algemene informatie
Het planetaire tandwiel en het planetaire mechanisme worden zo genoemd naar analogie met ons zonnestelsel, dat voorwaardelijk als volgt kan worden weergegeven: in het centrum is er een "zon" (het centrale wiel in het mechanisme). "Planeten" (kleine wielen of satellieten) bewegen eromheen. Al deze onderdelen in het planetaire tandwielstelsel hebben uitwendige tanden. Het voorwaardelijke zonnestelsel heeft een grens in zijn diameter. Rolhet wordt uitgevoerd in het planetaire mechanisme door een groot wiel of epicykel. Het heeft ook tanden, alleen interne. Het meeste werk in dit ontwerp wordt uitgevoerd door de drager, een hefboommechanisme. Beweging kan op verschillende manieren worden uitgevoerd: of de zon draait, of de epicykel, maar altijd samen met de satellieten.
Tijdens de werking van het planetaire mechanisme kan een ander ontwerp worden gebruikt, bijvoorbeeld twee zonnen, satellieten en een drager, maar zonder epicykel. Een andere optie is twee epicykels, maar dan zonder de zon. Carrier en satellieten moeten altijd aanwezig zijn. Afhankelijk van het aantal wielen en de locatie van hun draaiassen in de ruimte, kan het ontwerp eenvoudig of complex, plat of ruimtelijk zijn.
Om volledig te begrijpen hoe zo'n systeem werkt, moet je de details begrijpen.
Locatie van elementen
De eenvoudigste vorm van planetaire tandwielen omvat drie sets tandwielen met verschillende vrijheidsgraden. Bovenstaande satellieten draaien om hun as en tegelijkertijd om de zon, die op zijn plaats blijft. De epicykel verbindt het planetaire mechanisme van buitenaf en roteert ook door middel van een afwisselende aangrijping van de tanden (het en de satellieten). Dit ontwerp is in staat om het koppel (hoeksnelheden) in één vlak te veranderen.
In een eenvoudig planetair mechanisme kunnen de zon en satellieten draaien, terwijl het epicentrum vast blijft. In ieder geval zijn de hoeksnelheden van alle componenten niet chaotisch, maar lineair van elkaar afhankelijk. Terwijl de media roteert, biedt het:lage snelheid hoog koppel.
Dat wil zeggen, de essentie van het planetaire tandwielstelsel is dat een dergelijk ontwerp in staat is om koppel en hoeksnelheid te veranderen, uit te breiden en toe te voegen. Rotatiebewegingen vinden in dit geval plaats in één geometrische as. Het noodzakelijke transmissie-element van verschillende voertuigen en mechanismen is geïnstalleerd.
Kenmerken van structurele materialen en schema's
Een vast onderdeel is echter niet altijd nodig. In differentiële systemen roteert elk element. Planetaire tandwielen zoals deze hebben één uitgang die twee ingangen aanstuurt (controleert). Een differentieel dat een as in een auto bestuurt, is bijvoorbeeld een vergelijkbare versnelling.
Dergelijke systemen werken volgens hetzelfde principe als parallelle asconstructies. Zelfs een eenvoudig planetair tandwiel heeft twee ingangen, het vaste ringtandwiel is een constante ingang met een hoeksnelheid van nul.
Gedetailleerde beschrijving van apparaten
Gemengde planetaire structuren kunnen een ander aantal wielen hebben, evenals verschillende tandwielen waarmee ze zijn verbonden. De aanwezigheid van dergelijke details vergroot de mogelijkheden van het mechanisme aanzienlijk. Samengestelde planetaire constructies kunnen zo worden samengesteld dat de as van het draagplatform met hoge snelheid beweegt. Als gevolg hiervan kunnen sommige problemen met reductietandwiel, zonnewiel en andere worden geëlimineerd tijdens het verbeteren van het apparaat.
Dus, gezien vanafgegeven informatie werkt het planetaire mechanisme volgens het principe van het overbrengen van rotatie tussen schakels die centraal en mobiel zijn. Tegelijkertijd is er meer vraag naar complexe systemen dan naar eenvoudige.
Configuratie-opties
Het is mogelijk om wielen (tandwielen) met verschillende configuraties in het planetaire mechanisme te gebruiken. Geschikte standaard met rechte tanden, spiraalvormig, worm, chevron. Het type aangrijping heeft geen invloed op het algemene werkingsprincipe van het planetaire mechanisme. Het belangrijkste is dat de rotatie-assen van de drager en de centrale wielen samenvallen. Maar de assen van de satellieten kunnen zich in andere vlakken bevinden (kruisend, parallel, kruisend). Een voorbeeld van gekruist is een interwheel differentieel, waarbij de tandwielen conisch zijn. Een voorbeeld van gekruist is een zelfblokkerend differentieel met een wormwiel (Torsen).
Eenvoudige en complexe apparaten
Zoals hierboven vermeld, omvat het schema van het planetaire mechanisme altijd een drager en twee centrale wielen. Er kan een willekeurig aantal satellieten zijn. Dit is het zogenaamde eenvoudige of elementaire apparaat. In dergelijke mechanismen kunnen ontwerpen als volgt zijn: "SVS", "SVE", "EVE", waarbij:
- S is de zon.
- B - vervoerder.
- E is het epicentrum.
Elke set wielen + satellieten wordt een planetaire tandwielset genoemd. In dit geval moeten alle wielen in hetzelfde vlak draaien. Eenvoudige mechanismen zijn enkele en dubbele rij. Ze worden zelden gebruikt in verschillende technische apparaten en machines. Een voorbeeldkan dienen als een planetair fietsmechanisme. Volgens dit principe werkt de sleeve, waardoor de beweging wordt uitgevoerd. Het ontwerp is gemaakt volgens het "SVE" -schema. Satellieten in niet 4 stuks. In dit geval is de zon stevig bevestigd aan de as van het achterwiel en is het epicentrum beweegbaar. Het wordt gedwongen te draaien door een fietser die de pedalen indrukt. In dit geval kan de transmissiesnelheid, en dus de rotatiesnelheid, veranderen.
Je kunt vaker complexe planetaire tandwielmechanismen vinden. Hun schema's kunnen heel verschillend zijn, wat afhangt van waar dit of dat ontwerp voor bedoeld is. In de regel bestaan complexe mechanismen uit verschillende eenvoudige, gemaakt volgens de algemene regel voor een planetair tandwiel. Dergelijke complexe systemen zijn twee-, drie- of vierrijig. Theoretisch is het mogelijk om structuren te maken met een groot aantal rijen, maar in de praktijk komt dit niet voor.
Planaire en ruimtelijke apparaten
Sommige mensen denken dat een eenvoudig planetair tandwiel plat moet zijn. Dit is slechts ten dele waar. Complexe apparaten kunnen ook plat zijn. Dit betekent dat de planetaire tandwielen, ongeacht hoeveel ervan in het apparaat worden gebruikt, zich in één of in parallelle vlakken bevinden. Ruimtelijke mechanismen hebben planetaire tandwielen in twee of meer vlakken. In dit geval kunnen de wielen zelf kleiner zijn dan in de eerste uitvoeringsvorm. Merk op dat het platte planetaire mechanisme hetzelfde is als het ruimtelijke. Het verschil zit alleen in het gebied dat door het apparaat wordt ingenomen, dat wil zeggen in compactheid.
Graden van vrijheid
Dit is de naam van de collectierotatiecoördinaten, waarmee u de positie van het systeem op een bepaald moment in de ruimte kunt bepalen. In feite heeft elk planetair mechanisme minstens twee vrijheidsgraden. Dat wil zeggen, de hoeksnelheden van elke schakel in dergelijke apparaten zijn niet lineair gerelateerd, zoals in andere versnellingen. Hierdoor kunt u bij de uitgangshoeksnelheden krijgen die niet hetzelfde zijn als die bij de ingang. Dit kan worden verklaard door het feit dat er in de differentiële verbinding in het planetaire mechanisme drie elementen in elke rij zijn, en de rest zal er lineair mee verbonden zijn, via elk element van de rij. Theoretisch is het mogelijk planetenstelsels te creëren met drie of meer vrijheidsgraden. Maar in de praktijk zijn ze onbruikbaar.
Planetaire overbrengingsverhouding
Dit is het belangrijkste kenmerk van roterende beweging. Hiermee kunt u bepalen hoe vaak het krachtmoment op de aangedreven as is toegenomen ten opzichte van het moment van de aandrijfas. U kunt de overbrengingsverhouding bepalen met behulp van de formules:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, waarbij:
- 1 - leidende link.
- 2 - slave-link.
- d1, d2 - diameters van de eerste en tweede schakels.
- Z1, Z2 - aantal tanden.
- M1, M2 zijn koppels.
- W1 W2 - hoeksnelheden.
- n1 n2 - snelheid.
Dus, wanneer de overbrengingsverhouding hoger is dan één op de aangedreven as, neemt het krachtmoment toe en nemen de frequentie en hoeksnelheid af. Hiermee moet altijd rekening worden gehouden bij het maken van een ontwerp, omdatde overbrengingsverhouding in planetaire mechanismen hangt af van hoeveel tanden de wielen hebben en welk element van de rij het leidende is.
Toepassingsgebied
In de wereld van vandaag zijn er veel verschillende machines. Velen van hen werken met behulp van planetaire tandwielen.
Ze worden gebruikt in differentiëlen van auto's, planetaire tandwielen, in de kinematische schema's van complexe werktuigmachines, in versnellingsbakken van luchtmotoren van vliegtuigen, in fietsen, in maaidorsers en tractoren, in tanks en ander militair materieel. Volgens de principes van planetaire tandwielen werken veel versnellingsbakken in de aandrijvingen van elektrische generatoren. Overweeg een ander dergelijk systeem.
Planetair draaiend tandwiel
Dit ontwerp wordt gebruikt in sommige tractoren, rupsvoertuigen en tanks. Een eenvoudig diagram van het apparaat wordt getoond in de onderstaande afbeelding.
Het werkingsprincipe van het planetaire rotatiemechanisme is als volgt: de drager (positie 1) is verbonden met de remtrommel (2) en het aandrijfwiel bevindt zich in de rups. De epicycle (6) is verbonden met de transmissie-as (positie 5). De zon (8) is verbonden met de koppelingsplaat (3) en de zwenkremtrommel (4). Wanneer de vergrendelkoppeling is ingeschakeld en de bandremmen zijn uitgeschakeld, zullen de satellieten niet draaien. Ze worden als hefbomen, omdat ze door middel van tanden verbonden zijn met de zon (8) en de epicykel (6). Daarom dwingen ze hen en de drager om gelijktijdig rond een gemeenschappelijke as te draaien. In dit geval is de hoeksnelheid hetzelfde.
Bij het ontkoppelen van de lockup-koppeling en het bedienen van de remhet draaien van de zon zal beginnen te stoppen en de satellieten zullen om hun as beginnen te bewegen. Zo creëren ze een moment op de drager en draaien ze het aandrijfwiel van de rups.
Draag
In termen van levensduur en demping is in lineaire planetaire systemen de verdeling van de belasting merkbaar tussen de hoofdcomponenten.
Thermische en cyclische vermoeidheid kan daarin toenemen vanwege de beperkte verdeling van de belasting en het feit dat planetaire tandwielen vrij snel om hun assen kunnen draaien. Bovendien kunnen centrifugale krachten bij hoge snelheden en overbrengingsverhoudingen van het planeetwiel de hoeveelheid beweging aanzienlijk vergroten. Er moet ook worden opgemerkt dat naarmate de nauwkeurigheid van de productie afneemt en het aantal satellieten toeneemt, de neiging tot onbalans toeneemt.
Deze apparaten en hun systemen kunnen zelfs onderhevig zijn aan slijtage. Sommige ontwerpen zijn zelfs gevoelig voor kleine onevenwichtigheden en vereisen mogelijk hoogwaardige en dure montagecomponenten. De exacte locatie van de planetaire pennen rond de as van het zonnewiel kan een sleutel zijn.
Andere planetaire opstellingen die helpen bij het balanceren van lasten zijn onder meer het gebruik van zwevende subassemblages of "zachte" bevestigingen om de zon of het epicentrum zo lang mogelijk in beweging te houden.
Fundamenten van de synthese van planetaire apparaten
Deze kennis is nodig bij het ontwerpen en maken van machinecomponenten. Het concept van "synthese van planetaire mechanismen" is om het aantal tanden te berekenenin de zon, het epicentrum en satellieten. In dit geval moet aan een aantal voorwaarden worden voldaan:
- De overbrengingsverhouding moet gelijk zijn aan de ingestelde waarde.
- De vertanding van de tandwielen moet correct zijn.
- Het is noodzakelijk om de uitlijning van de ingaande as en de uitgaande as te verzekeren.
- Buurt vereist (satellieten mogen elkaar niet hinderen).
Bij het ontwerpen moet u ook rekening houden met de afmetingen van de toekomstige structuur, het gewicht en de efficiëntie.
Als de overbrengingsverhouding (n) wordt gegeven, dan moet het aantal tanden op de zon (S) en op de planeetwielen (P) voldoen aan de vergelijking:
n=S/P
Als we aannemen dat het aantal tanden in het epicentrum vroeg is (A), dan moet met vergrendelde drager de gelijkheid in acht worden genomen:
n=-S/A
Als het epicentrum vast is, is de volgende gelijkheid waar:
n=1+ A/S
Zo wordt het planetaire mechanisme berekend.
Voor- en nadelen
Er zijn verschillende soorten overdracht die met succes op verschillende apparaten worden gebruikt. Planetaire onder hen onderscheidt zich door de volgende voordelen:
- Zorgt voor minder belasting op elke tand van de wielen (zowel de zon als het epicentrum en satellieten) omdat de belasting erop gelijkmatiger wordt verdeeld. Dit heeft een positief effect op de levensduur van de constructie.
- Met hetzelfde vermogen heeft het planeetwiel kleinere afmetingen en gewicht dan andere soorten overbrenging.
- Mogelijkheid om hogere overbrengingsverhoudingen te bereiken metminder wielen.
- Zorg voor minder lawaai.
Nadelen van planetaire tandwielen:
- Er is meer precisie nodig bij de fabricage.
- Lage efficiëntie met een relatief grote overbrengingsverhouding.
