Planetarni mjenjač: uređaj, princip rada, rad i popravak

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-02-19 16:24

Planetarni zupčanici su među najsloženijim mjenjačima. Uz malu veličinu, dizajn karakterizira visoka funkcionalnost, što objašnjava njegovu raširenu upotrebu u tehnološkim strojevima, biciklima i vozilima s gusjenicama. Do danas planetarni mjenjač ima nekoliko verzija dizajna, ali osnovni principi rada njegovih modifikacija ostaju isti.

Uređaj jedinice

Osnovu dizajna čine samo tri funkcionalna dijela s jednom osi rotacije. Predstavljaju ih nosač i dva središnja kotača sa zupčanikom. Uređaj također nudi opsežnu skupinu pomoćnih karika u obliku seta zupčanika jednog formata, krunskih zupčanika i ležajeva. Iz ovoga možemo zaključiti da je planetarni mjenjač mehanizam iz obitelji zupčanika."kutije", ali s temeljnom razlikom. Sastoji se od uvjetne neovisnosti kutnih brzina svake od glavnih karika. Sada je vrijedno detaljnije se upoznati s elementima agregata:

• Nosač je osnova i obvezni dio svakog planetarnog sustava, uključujući i one s diferencijalnom vezom. Ovo je mehanizam poluge, koji je prostorna vilica, čija je os usklađena sa zajedničkom osi prijenosa. U ovom slučaju, osovine zupčanika sa satelitima rotiraju oko njega u ravninama središnjih kotača.
• Zupčanici. Prije svega, potrebno je odvojiti skupine velikih središnjih i malih središnjih kotača ovog tipa. U prvom slučaju govorimo o velikim kotačima s unutarnjim zubima - ovaj se sustav naziva epicikl. Što se tiče malih zupčanika sa zupcima, oni se razlikuju po vanjskom rasporedu zuba - koji se nazivaju i sunčanim zupčanikom.
• Sateliti. Skupina kotača planetarnog mjenjača (rjeđe jedan zupčanik), čiji elementi nužno imaju vanjske zube. Sateliti su smješteni u spojnici s obje skupine središnjih kotača. Ovisno o funkcionalnosti i snazi opreme, broj satelita može varirati od 2 do 6, ali se najčešće koriste 3 segmenta, jer u ovom slučaju nema potrebe za dodatnim uređajima za balansiranje.

Principi rada planetarnih mjenjača

Promjena prijenosa ovisi o konfiguraciji rasporeda funkcionalnih jedinica. Vrijednost će imati pokretljivost elementa i smjer zakretnog momenta. Jedna od tri komponente (nosač,sateliti, sunčana oprema) je fiksiran u fiksnom položaju, a druga dva se rotiraju. Za blokiranje elemenata planetarnog mjenjača, princip rada mehanizma predviđa spajanje sustava trakastih kočnica i spojki. Osim ako u diferencijalnim uređajima sa konusnim zupčanicima nema kočnica i spojki za blokiranje.

Prebacivanje u nižu brzinu može se aktivirati na dva načina. U prvoj verziji implementiran je sljedeći princip: epicikl se zaustavlja, prema kojem se radni moment iz pogonske jedinice prenosi na bazu sunčanog zupčanika i uklanja s nosača. Kao rezultat toga, intenzitet rotacije osovine će se smanjiti, a sunčevi zupčanik će povećati učestalost rada. U alternativnoj shemi, sunčani zupčanik uređaja je blokiran, a rotacija se prenosi s nosača na epicikl. Rezultat je sličan, ali s malom razlikom. Činjenica je da će omjer prijenosa u ovom radnom modelu težiti jedinstvu.

U procesu prebacivanja u viši stupanj prijenosa može se implementirati i nekoliko radnih modela i to za isti planetarni mjenjač. Princip rada u najjednostavnijoj shemi je sljedeći: epicikl je blokiran, a moment rotacije se prenosi sa središnjeg sunčanog zupčanika i prenosi na satelite i nosač. U ovom načinu rada mehanizam radi kao pojačani mjenjač. U drugoj konfiguraciji, zupčanik će biti blokiran i okretni moment će se prenijeti s prstenastog zupčanika na nosač. Također, princip rada sličan je prvoj opciji, ali postoji razlika u učestalosti rotacije. Kada je uključen stupanj prijenosa za vožnju unatrag, zakretni momenttorzija će se ukloniti iz epicikla i prenijeti na sunčani zupčanik. U tom slučaju, nosač mora biti u nepomičnom stanju.

Značajke tijeka rada

Temeljna razlika između planetarnih mehanizama i ostalih tipova mjenjača je već spomenuta neovisnost radnih elemenata koja je formulirana kao dva stupnja slobode. To znači da je zbog diferencijalne ovisnosti za izračun kutne brzine jedne komponente sustava potrebno uzeti u obzir brzine druga dva reduktora. Za usporedbu, drugi prijenosi zupčanika pretpostavljaju linearni odnos između elemenata u određivanju kutne brzine. Drugim riječima, kutne brzine planetarne "kutije" mogu se mijenjati na izlazu, bez obzira na dinamičku izvedbu na ulazu. S fiksnim i stacionarnim zupčanicima postaje moguće sumirati i distribuirati tokove snage.

U najjednostavnijim mehanizmima postoje dva stupnja slobode zupčanika, ali rad složenih sustava može osigurati i prisutnost tri stupnja. Da biste to učinili, mehanizam mora imati najmanje četiri funkcionalne veze, koje će biti međusobno u diferencijalnoj vezi. Druga stvar je da će takva konfiguracija zapravo biti neučinkovita zbog niske izvedbe, pa u praksi aplikacije i prijenosi s četiri veze zadržavaju dva stupnja slobode.

Jednostavni i složeni planetarni zupčanici

Jedan od znakova podjele planetarnih mehanizama na jednostavne isložen - ovo je broj radnih veza. Štoviše, govorimo samo o glavnim čvorovima, a grupe satelita se ne uzimaju u obzir. Jednostavan sustav obično ima tri karike, iako je kinematika dopuštena svih sedam. Kao primjer takvog sustava možemo navesti skupove jednostrukih i dvostrukih zupčanika, kao i uparene međusobno povezane grupe zupčanika.

Postoji mnogo više glavnih poveznica u složenim mehanizmima nego u jednostavnim. Oni pružaju barem jedan nosač, ali mogu biti više od tri središnja kotača. Štoviše, princip rada planetarnog mjenjača omogućuje korištenje nekoliko jednostavnih jedinica čak i unutar jednog složenog sustava. Na primjer, model s četiri veze može imati do tri jednostavna čvora, a model s pet veza može imati do šest. Međutim, potpuna neovisnost jednostavnih planetarnih sustava u okviru složenih uređaja ne dolazi u obzir. Činjenica je da će nekoliko takvih mehanizama vjerojatnije imati jednog zajedničkog nosača.

Kontrole mehanizma

Uz zadržavanje nekoliko stupnjeva slobode, uređaj se može koristiti kao glavna samodostatna funkcionalnost. Ali ako je odabran model s jednom vodećom i jednom vođenom vezom (reduktorski način rada), tada će za njih biti potrebno postaviti određene brzine. Za to se koriste upravljački elementi planetarnog mjenjača. Princip njihova rada je preraspodjela brzina zbog tarne spojke i kočnica. Dodatni stupnjevi slobode su uklonjeni, a glavni slobodni čvorovi postaju referentni.

Frikcije su odgovorne za povezivanje dviju besplatnih poveznica ilijedna veza (također besplatna) s vanjskim napajanjem. Obje konfiguracije kvačila u uvjetima blokiranja daju kontroliranim spojnicama određenu kutnu brzinu, a ne nulu. Po dizajnu, takvi elementi su spojke s više ploča, ali ponekad postoje i konvencionalne spojke za prijenos zakretnog momenta.

Što se tiče kočnice, njezin zadatak u upravljačkoj infrastrukturi planetarnog mjenjača je spajanje slobodnih karika na kućište mjenjača. Ovaj element, pod uvjetima blokiranja, daje slobodnim vezama nultu kutnu brzinu. Prema tehničkom uređaju, takve su kočnice slične spojkama, ali u najjednostavnijim verzijama - s jednim diskom, papučicom i trakom.

Primjena planetarnog zupčanika

Po prvi put ova jedinica je korištena u automobilu Ford T u obliku dvobrzinskog mjenjača s principom nožnog pomaka i trakastim kočnicama. U budućnosti je uređaj prošao kroz mnoge transformacije, a danas se japanski planetarni mjenjač Prius može nazvati najnovijom verzijom mehanizama ovog tipa. Princip rada ove jedinice je raspodjela energije između elektrane (koja može biti i hibridna) i kotača. Tijekom rada, motor se zaustavlja, nakon čega se energija šalje u generator, zbog čega se kotači počinju kretati.

U ovom slučaju, sustav ne može biti samo funkcionalnost mjenjača. Danas se ovaj uređaj koristi u mjenjačima, diferencijalima, u kompleksukinematičke dijagrame industrijske opreme, u pogonskim sustavima specijalne opreme i zrakoplova. Napredni auto divovi također svladavaju principe rada mehanizma u kombinaciji s elektromagnetskim i elektromehaničkim pogonima. Isti Prius planetarni mjenjač uspješno se koristi u hibridnim električnim vozilima. U takvim izvedbama nema samog mjenjača u tradicionalnom smislu, ali postoji privid varijatora bez stepena pomicanja - kompleks planetarnih zupčanika koji pokreće kotače i prima energiju iz motora obavlja ovu funkciju.

Mjenjač planetarnog bicikla

U tradicionalnom smislu, u biciklističkom transportu nema mjenjača opremljenog planetarnim mehanizmima. To su čahure s istim sunčanim zupčanikom, koji je čvrsto pričvršćen na stražnje kotače na njihovoj osovini. Također, za fiksiranje se koristi nosač, koji određuje smjer kretanja satelita i ne dopušta im da se rasprše i međusobno ispreplete. A najvažniji element planetarne "kutije" bicikla predstavlja epiciklički zupčanik, čija se rotacija događa zbog pedaliranja. Kada se promijeni stupanj prijenosa, aktuator glavčine (slinčasti pogon) mijenja dinamiku nosača, što utječe na podešavanje brzine.

Odnosno, opet možemo zaključiti da planetarni model radi kao mjenjač. U ovom sustavu epicikl obavlja funkciju gonjene karike u lancu, sunčani zupčanik ostaje nepomičan, a nosač se zatvara na kućište. NaU ovom slučaju, radne sheme jednostavnih i višebrzinskih čahura bit će iste. Jedina mala razlika je u tome što svaki čvor planetarnog sustava ima svoje strogo definirane pokazatelje omjera prijenosa.

Operativni proces

Glavna mjera u radu ovog mehanizma od strane korisnika je održavanje planetarnog zupčanika u optimalnom radnom stanju. To se postiže povremenim čišćenjem elemenata i, što je najvažnije, podmazivanjem. Što treba podmazati u planetarnoj kutiji? Uglavnom klizni ležajevi reduktora. Ulje se iz radilice usmjerava u šupljinu osovine zupčanika, ispunjavajući šupljine satelita zupčanicima. Nadalje, ovisno o izvedbi, tehničko mazivo ulazi u ležajeve zupčanika kroz klinove i radijalne rupe. Za maksimalnu raspodjelu ulja po dužini ležajeva, ponekad se napravi ravna ravna na vanjskoj strani osovine.

Zupčanici se podmazuju ili potapanjem zubaca kotača u tekuću kupku, ili usmjeravanjem ulja u područje spojnice kroz posebne mlaznice. Odnosno, ostvaruje se mlazno podmazivanje ili podmazivanje. Ali najučinkovitiji način je širenje uljne magle, koja se koristi u odnosu na elemente zahvata i ležajeva. Ova metoda podmazivanja provodi se prskanjem iz posebnog pištolja za prskanje.

Što se tiče samog maziva, za planetarne zupčanike preporučuju se nelegirana naftna ulja. Na primjer, za upotrebu su prikladne industrijske formulacije opće namjene. Za velike brzinemehanizama, poželjno je koristiti posebne turbinske i zrakoplovne objekte.

Kvarovi i mehanizam za popravak

Najčešći simptom kvara planetarnog zupčanika je prisutnost vibracija u području kutije. Vozači također primjećuju strane zvukove, udarce i trzaje. Prisutnost određenih simptoma ovisi o prirodi kvara, za što može postojati nekoliko razloga:

• Pregrijavanje mehanizma.
• Agresivan stil vožnje s jakim kočenjem i ubrzavanjem.
• Nedostatak ulja, niska razina ili nedovoljna kvaliteta.
• Nedovoljno zagrijavanje mjenjača prije vožnje.
• Proklizavanje na ledu.
• Auto u snijegu ili blatu.
• Habanje elemenata planetarnog zupčanika.

Da biste popravili planetarni mjenjač, morate znati konkretan uzrok njegovog kvara. Za to se mehanizam rastavlja. Obično je kutija pričvršćena vijcima unutar pogonske osovine. Potrebno je ukloniti nosače brzine s jedne od strana (ovisno o izvedbi), a zatim odvrnuti vijak kroz otvor na pogonskom vratilu. Zatim se element čisti ili zamjenjuje. Obično su to kontaminacija metalnim strugotinama, slomljeni zubi, istrošene osovine i zupčanici.

Zaključak

Planetarni mehanizmi razlikuju se po složenosti uređaja, što ima svoje prednosti i nedostatke. Prvi je ravnotežaservisirani elementi s relativno točnim rasporedom snaga. Ovaj čimbenik omogućuje razvoj jedinica za mijenjanje stupnjeva prijenosa skromne veličine, koje omogućuju optimiziran raspored. U slučaju "planetarnosti" bicikla, također se navode ergonomske prednosti, uključujući mogućnost prebacivanja u stojeći položaj. Kada vozite gradom, to je posebno korisna kvaliteta, jer morate često mijenjati brzine. Ako govorimo o nedostacima planetarnih sustava, onda ih s velikim omjerima prijenosa i dalje karakteriziraju skromne performanse. Također, sustav zahtijeva preciznu montažu, budući da najmanja odstupanja povećavaju rizik od istog trošenja dijelova.