Planétová prevodovka: zariadenie, princíp činnosti, prevádzka a oprava

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-02-19 18:23

Planetové prevody patria medzi najkomplexnejšie prevodovky. Pri malých rozmeroch sa dizajn vyznačuje vysokou funkčnosťou, čo vysvetľuje jeho široké použitie v technologických strojoch, bicykloch a pásových vozidlách. K dnešnému dňu má planétová prevodovka niekoľko konštrukčných verzií, ale základné princípy fungovania jej modifikácií zostávajú rovnaké.

Zariadenie jednotky

Základ dizajnu tvoria iba tri funkčné časti s jednou osou otáčania. Sú zastúpené nosičom a dvomi ozubenými centrálnymi kolesami. Zariadenie poskytuje aj rozsiahlu skupinu pomocných článkov v podobe sady jednoformátových ozubených kolies, korunových kolies a ložísk. Z toho môžeme usúdiť, že planétová prevodovka je mechanizmus z rodiny ozubených kolies.„škatuľky“, avšak so zásadným rozdielom. Spočíva v podmienenej nezávislosti uhlových rýchlostí každého z hlavných článkov. Teraz sa oplatí zoznámiť sa s prvkami agregátu podrobnejšie:

• Nosič je základom a povinnou súčasťou každého planetárneho systému, vrátane systémov s diferenciálnym zapojením. Ide o pákový mechanizmus, čo je priestorová vidlica, ktorej os je zarovnaná so spoločnou osou prevodovky. V tomto prípade sa okolo neho otáčajú ozubené nápravy so satelitmi v rovinách centrálnych kolies.
• Ozubené kolesá. V prvom rade je potrebné oddeliť skupiny veľkých centrálnych a malých centrálnych kolies tohto typu. V prvom prípade hovoríme o veľkých kolesách s vnútornými zubami – tento systém sa nazýva epicyklus. Pokiaľ ide o malé ozubené kolesá, vyznačujú sa vonkajším usporiadaním zubov - nazývané aj centrálne koleso.
• Satelity. Skupina kolies planétovej prevodovky (menej často jedno ozubené koleso), ktorej prvky majú nevyhnutne vonkajšie zuby. Satelity sú umiestnené v spojke s oboma skupinami centrálnych kolies. V závislosti od funkčnosti a výkonu zariadenia sa počet satelitov môže meniť od 2 do 6, ale najčastejšie sa používajú 3 segmenty, pretože v tomto prípade nie sú potrebné ďalšie vyrovnávacie zariadenia.

Princípy činnosti planétových prevodoviek

Zmena prevodovky závisí od konfigurácie usporiadania funkčných jednotiek. Hodnota bude mať pohyblivosť prvku a smer krútiaceho momentu. Jedna z troch zložiek (nosič,satelity, slnečné koleso) je upevnené v pevnej polohe a ďalšie dva sa otáčajú. Na zablokovanie prvkov planétovej prevodovky princíp činnosti mechanizmu zabezpečuje pripojenie systému pásových bŕzd a spojok. Pokiaľ nie sú v diferenciáloch s kužeľovými prevodmi brzdy a blokovacie spojky.

Preraďovanie nadol možno aktivovať dvoma spôsobmi. V prvej verzii je implementovaný nasledujúci princíp: epicyklus sa zastaví, proti ktorému sa pracovný moment z pohonnej jednotky prenesie na základňu centrálneho kolesa a odstráni sa z nosiča. V dôsledku toho sa zníži intenzita otáčania hriadeľa a frekvencia činnosti centrálneho kolesa sa zvýši. V alternatívnej schéme je centrálne koleso zariadenia zablokované a rotácia sa prenáša z nosiča na epicykel. Výsledok je podobný, no s malým rozdielom. Faktom je, že prevodový pomer v tomto pracovnom modeli bude mať tendenciu k jednote.

V procese radenia na vyšší prevodový stupeň je možné implementovať aj niekoľko pracovných modelov a pre rovnakú planétovú prevodovku. Princíp činnosti v najjednoduchšej schéme je nasledujúci: epicyklus je zablokovaný a moment otáčania sa prenáša z centrálneho centrálneho kolesa a prenáša sa na satelity a nosič. V tomto režime mechanizmus funguje ako stupňovitá prevodovka. V inej konfigurácii bude ozubené koleso zablokované a krútiaci moment sa prenesie z ozubeného venca na unášač. Princíp činnosti je tiež podobný prvej možnosti, existuje však rozdiel vo frekvencii otáčania. Keď je zaradená spiatočka, krútiaci momentkrútenie sa odstráni z epicyklu a prenesie sa na centrálne koleso. V tomto prípade musí byť nosič v nehybnom stave.

Funkcie pracovného postupu

Zásadným rozdielom medzi planétovými mechanizmami a inými typmi prevodoviek je už spomínaná nezávislosť pracovných prvkov, ktorá je formulovaná ako dva stupne voľnosti. To znamená, že kvôli diferenciálnej závislosti je pre výpočet uhlovej rýchlosti jedného komponentu systému potrebné vziať do úvahy otáčky ďalších dvoch prevodoviek. Na porovnanie, iné ozubené prevody predpokladajú lineárny vzťah medzi prvkami pri určovaní uhlovej rýchlosti. Inými slovami, uhlové rýchlosti planetárneho „boxu“sa môžu meniť na výstupe bez ohľadu na dynamický výkon na vstupe. S pevnými a stacionárnymi prevodmi je možné zhrnúť a rozdeliť toky energie.

V najjednoduchších mechanizmoch existujú dva stupne voľnosti prevodových článkov, ale prevádzka zložitých systémov môže zabezpečiť aj prítomnosť troch stupňov. Na tento účel musí mať mechanizmus najmenej štyri funkčné spojenia, ktoré budú navzájom rozdielne spojené. Ďalšia vec je, že takáto konfigurácia bude skutočne neefektívna kvôli nízkemu výkonu, takže v praxi si aplikácie a prenosy so štyrmi linkami zachovávajú dva stupne voľnosti.

Jednoduché a zložité planétové prevody

Jedným zo znakov delenia planetárnych mechanizmov na jednoduché akomplexné - to je počet pracovných odkazov. Navyše hovoríme iba o hlavných uzloch a skupiny satelitov sa neberú do úvahy. Jednoduchý systém má zvyčajne tri články, hoci kinematika umožňuje všetkých sedem. Ako príklad takéhoto systému môžeme uviesť súpravy jednoduchých a dvojitých prevodov, ako aj párové do seba zapadajúce skupiny prevodov.

V zložitých mechanizmoch je oveľa viac hlavných prepojení ako v jednoduchých. Poskytujú aspoň jeden nosič, ale centrálnych kolies môže byť aj viac ako tri. Princíp činnosti planétovej prevodovky navyše umožňuje použitie niekoľkých jednoduchých jednotiek aj v rámci jedného komplexného systému. Napríklad štvorčlánkový model môže mať až tri jednoduché uzly a päťčlánkový model môže mať až šesť. Úplná nezávislosť jednoduchých planetárnych systémov v rámci zložitých zariadení však neprichádza do úvahy. Faktom je, že niekoľko takýchto mechanizmov bude mať s väčšou pravdepodobnosťou jeden spoločný nosič.

Ovládacie prvky mechanizmu

Pri zachovaní niekoľkých stupňov voľnosti je možné zariadenie používať ako hlavnú sebestačnú funkcionalitu. Ak je však vybraný model s jedným predným a jedným poháňaným článkom (režim redukcie), bude potrebné pre ne nastaviť určité rýchlosti. Na to slúžia ovládacie prvky planétovej prevodovky. Princípom ich fungovania je prerozdelenie otáčok v dôsledku trecej spojky a bŕzd. Extra stupne voľnosti sa odstránia a hlavné voľné uzly sa stanú referenčnými.

Frictions sú zodpovedné za spojenie dvoch voľných odkazov respjeden odkaz (aj zadarmo) s externým napájaním. Obe konfigurácie spojok v podmienkach blokovania poskytujú riadeným spojom určitú uhlovú rýchlosť, a nie nulovú. Konštrukčne sú takéto prvky viaclamelové spojky, ale niekedy existujú aj konvenčné spojky na prenos krútiaceho momentu.

Pokiaľ ide o brzdu, jej úlohou v riadiacej infraštruktúre planétovej prevodovky je pripojiť voľné spojky ku skrini prevodovky. Tento prvok za podmienok blokovania poskytuje voľným spojom nulovú uhlovú rýchlosť. Podľa technického zariadenia sú takéto brzdy podobné spojkám, ale v najjednoduchších verziách - jednokotúčové, čeľusťové a páskové.

Použitie planétového prevodu

Po prvýkrát bola táto jednotka použitá v aute Ford T vo forme dvojrýchlostnej prevodovky s princípom nožného radenia a pásovými brzdami. V budúcnosti prešlo zariadenie mnohými transformáciami a dnes možno japonskú planétovú prevodovku Prius nazvať najnovšou verziou mechanizmov tohto typu. Princípom činnosti tohto agregátu je rozdeľovanie energie medzi elektráreň (ktorá môže byť hybridná) a kolesá. Počas prevádzky sa motor zastaví, potom sa energia odošle do generátora, v dôsledku čoho sa kolesá začnú pohybovať.

V tomto prípade môže byť systém nielen funkciou samotnej prevodovky. Dnes sa toto zariadenie používa v prevodovkách, diferenciáloch, v komplexekinematické schémy priemyselných zariadení, v systémoch pohonu špeciálnych zariadení a lietadiel. Pokročilí automobiloví giganti ovládajú aj princípy fungovania mechanizmu v kombinácii s elektromagnetickým a elektromechanickým pohonom. Rovnaká planétová prevodovka Prius bola úspešne použitá v hybridných elektrických vozidlách. V takýchto konštrukciách nie je žiadna prevodovka samotná v tradičnom slova zmysle, ale je tu zdanie variátora bez stupňového radenia - túto funkciu vykonáva komplex planétových prevodov, ktorý uvádza kolesá do pohybu a prijíma energiu z motora.

Prevodovka na planetárny bicykel

V tradičnom slova zmysle neexistuje v cyklistickej doprave žiadna prevodovka vybavená planetárnymi mechanizmami. Ide o puzdrá s rovnakým centrálnym kolesom, ktoré je pevne pripevnené k zadným kolesám na ich náprave. Na fixáciu sa používa aj nosič, ktorý určuje smer pohybu satelitov a nedovoľuje, aby sa navzájom rozptýlili a zablokovali. A najdôležitejším prvkom planétovej „skrinky“bicykla je epicyklický prevod, ktorého rotácia nastáva v dôsledku šliapania. Pri zmene prevodového stupňa mení aktuátor náboja (drážkový pohon) dynamiku nosiča, čo má vplyv na nastavenie rýchlosti.

To znamená, že opäť môžeme konštatovať, že planétový model funguje ako prevodovka. V tomto systéme plní epicykel funkciu hnaného článku reťaze, centrálne koleso zostáva nehybné a nosič sa uzatvára na skrini. oV tomto prípade budú pracovné schémy jednoduchých a viacrýchlostných puzdier rovnaké. Jediný malý rozdiel je v tom, že každý uzol planétového systému má svoje vlastné presne definované ukazovatele prevodových pomerov.

Prevádzkový proces

Hlavným opatrením pri prevádzke tohto mechanizmu používateľom je udržiavať súpravu planétového súkolesia v optimálnom prevádzkovom stave. To sa dosiahne pravidelným čistením prvkov a, čo je najdôležitejšie, mazaním. Čo by sa malo namazať v planetárnom boxe? Hlavne klzné ložiská reduktora. Olej smeruje z kľukového hriadeľa do dutiny ozubeného hriadeľa a vypĺňa dutiny satelitov ozubenými kolesami. Ďalej, v závislosti od konštrukcie, technické mazivo vstupuje do ozubených ložísk cez čapy a radiálne otvory. Pre maximálnu distribúciu oleja po celej dĺžke ložísk sa niekedy na vonkajšej strane čapu vytvorí plocha.

Prevodovky sa mazajú buď ponorením zubov kolies do kvapalného kúpeľa, alebo nasmerovaním oleja do oblasti závesu cez špeciálne trysky. To znamená, že sa realizuje prúdové mazanie alebo ponorné mazanie. Ale najefektívnejším spôsobom je šírenie olejovej hmly, ktorá sa používa vo vzťahu k prvkom záberu a ložísk. Tento spôsob mazania sa realizuje striekaním zo špeciálnej striekacej pištole.

Pokiaľ ide o samotné mazivo, pre planétové prevody sa odporúčajú nelegované ropné oleje. Na použitie sú napríklad vhodné priemyselné formulácie na všeobecné použitie. Pre vysokú rýchlosťmechanizmov, je žiaduce použiť špeciálne turbíny a letecké zariadenia.

Poruchy a mechanizmus opravy

Najčastejším príznakom poruchy planétového súkolesia je prítomnosť vibrácií v oblasti skrine. Vodiči si všímajú aj cudzie zvuky, otrasy a zášklby. Prítomnosť určitých symptómov závisí od povahy poruchy, ktorá môže mať niekoľko dôvodov:

• Prehrievanie mechanizmu.
• Agresívny štýl jazdy s prudkým brzdením a zrýchľovaním.
• Nedostatok oleja, nízka hladina alebo nedostatočná kvalita.
• Nedostatočné zahriatie prevodovky pred jazdou.
• Pošmyknutie na ľade.
• Auto naráža do snehu alebo blata.
• Opotrebenie prvkov planétových prevodov.

Na opravu planétovej prevodovky potrebujete poznať konkrétnu príčinu jej poruchy. Na tento účel je mechanizmus rozobraný. Skriňa je zvyčajne priskrutkovaná vo vnútri hnacieho hriadeľa. Je potrebné odstrániť držiaky rýchlosti z jednej zo strán (v závislosti od konštrukcie) a potom odskrutkovať skrutku cez otvor v hnacom hriadeli. Ďalej sa prvok vyčistí alebo vymení. Zvyčajne ide o kontamináciu kovovými trieskami, zlomené zuby, opotrebované nápravy a ozubené kolesá.

Záver

Planetárne mechanizmy sa líšia zložitosťou zariadenia, čo má svoje pre a proti. Prvým je rovnováhaobsluhované prvky s pomerne presným rozložením síl. Tento faktor umožňuje vývoj skromne dimenzovaných radiacich jednotiek, ktoré umožňujú optimalizované usporiadanie. V prípade „planetárneho“bicykla sú zaznamenané aj ergonomické výhody vrátane možnosti prepínania v stoji. Pri jazde po meste je to obzvlášť užitočná vlastnosť, pretože musíte pomerne často meniť rýchlostné režimy. Ak hovoríme o nedostatkoch planétových systémov, potom s veľkými prevodovými pomermi sa stále vyznačujú skromným výkonom. Systém tiež vyžaduje presnú montáž, pretože najmenšie odchýlky zvyšujú riziko rovnakého opotrebovania dielov.