Schemat i urządzenie automatycznej skrzyni biegów z przekładnią planetarną

Przekładnia planetarna: rodzaj przekładni stosowanej w manualnych i automatycznych skrzyniach biegów. Oprócz transformacji rotacyjnej „planetarny” jest w stanie dodawać i rozkładać siły. Znając mechanizm planetarny: co to jest, jak działa, według jakich kryteriów oceniana jest skrzynia biegów, struktura i charakterystyka automatycznej skrzyni biegów staną się jasne. W przypadku awarii kalkulacja przekładni pomoże wybrać niezawodny i trwały mechanizm.

Urządzenie i zasada działania

Przekładnia planetarna to konstrukcja kół zębatych poruszających się względem środka. Koła o różnych średnicach znajdują się wzdłuż osi środkowej:

• mały solar z zewnętrznymi zębami;
• duża korona lub epicykl z zębami wewnętrznymi.

Satelity poruszają się między kołami. Jego obrót przypomina ruch planet Układu Słonecznego. Osie satelitów są mechanicznie połączone z nośnikiem, który obraca się wokół osi centralnej.

Urządzenie prostego bloku planetarnego:

• 1 epicykl;
• 1 koło słoneczne;
• 1 przewoźnik.

Przekładnia planetarna jest montowana kaskadowo z dwóch lub więcej ogniw na wale, aby uzyskać szeroki zakres kół zębatych. Główną cechą kinematyczną przekładni zębatej jest przełożenie.

Zasada działania skrzyni planetarnej polega na zablokowaniu jednego z głównych elementów i przeniesieniu obrotu przez koło napędowe. Do zatrzymania elementu służą taśmy hamulcowe, sprzęgła blokujące, przekładnie stożkowe. Przełożenie zmienia się w zależności od schematu montażu. Zasada działania mechanizmu planetarnego jest wygodniej opisana na przykładzie:

1. Korona jest zablokowana.
2. Wał przenosi moment obrotowy na słońce.
3. Rotacja Słońca powoduje, że planety obracają się razem z nim.
4. Przewoźnik staje się niewolnikiem, zgłaszając redukcję.

Kontrolując elementy prostej „planetarnej”, uzyskują różne cechy:

Przenoszenie infekcji	Jak działa przekładnia planetarna w automatycznej skrzyni biegów
а	Słońce obraca właściciela, korona porusza się w przeciwnym kierunku.
два	Korona obraca użytkownika, słońce zachodzi.
3	Główny przewoźnik przenosi rotację na Słońce. Korona jest zablokowana.
4	Właściciel przesuwa koronę. Słońce jest stałe.
Licznik	Przewoźnik jest zablokowany. Koło słoneczne obraca się, planety obracają się i przesuwają koronę w przeciwnym kierunku.

Sprawność pojedynczej transmisji η osiąga 0,97.

Zestaw przekładni planetarnych z jednym stopniem swobody staje się przekładnią planetarną. Dwie potęgi tworzą dyferencjał. Mechanizm różnicowy dodaje momenty do koła zębatego z końcowych ogniw napędu.

Zrób to sam naprawa automatycznej skrzyni biegów nissan x trail

Odmiany przekładni planetarnych

Według liczby etapów mechanizmy planetarne dzielą się na:

• jeden rząd;
• wielorzędowy.

Przekładnia planetarna koła słonecznego, jednozaworowych kół zębatych, wspornika i epicyklu będzie jednorzędowa. Zastąpienie satelitów dwoma rzędami komplikuje projekt, czyniąc go dwurzędowym.

Wielostopniowa przekładnia planetarna jest jednostką jednorzędową montowaną szeregowo. Ten schemat pozwala zsumować przełożenia i uzyskać duże wartości. 4-biegowe automatyczne skrzynie biegów składają się z dwurzędowych struktur planetarnych, 8-biegowych - od czterorzędowych.

Automatyczne skrzynie biegów wykorzystują schematy nazwane na cześć wynalazców:

• Mechanizm Wilsona to konstrukcja trzyrzędowa, w której łączy się korona pierwszego rzędu, uchwyt drugiego rzędu i korona trzeciego rzędu. Liczba biegów to 5 do przodu i 1 do tyłu.
• Mechanizm Lepelletiera składa się z 3 prostych przekładni planetarnych ułożonych współosiowo. Liczba biegów to 6 do przodu i 1 do tyłu.
• Obwód Simpsona: 2 skrzynie biegów ze wspólnym kołem słonecznym. Pień drugiego rzędu wyposażony jest w hamulec. Korona i słońce pierwszego rzędu są sztywno połączone z wałem Cardana za pomocą dwóch sprzęgieł blokujących. Mechanizm realizuje następujące tryby: neutralny; 1,2,3 biegi; licznik.

W zależności od rodzaju konstrukcji przekładni, przekładnie planetarne dzielą się na:

• cylindryczny;
• stożkowy;
• wełna;
• robak.

Różne typy są używane do przenoszenia momentu obrotowego między wałami równoległymi lub ustawionymi pod kątem. A także w mechanizmach wymagających niskiej lub wysokiej kinematyki.

Charakterystyka głównych odmian tego urządzenia

W konstrukcji przekładni planetarnej automatycznych skrzyń biegów stosuje się różne rodzaje kół zębatych. Najpopularniejsze są trzy główne: cylindryczne, stożkowe i faliste.

Cylindryczny

Mechanizmy zębate przenoszą moment obrotowy pomiędzy równoległymi wałami. Konstrukcja przekładni cylindrycznej obejmuje dwie lub więcej par kół. Kształt zębów koła zębatego może być prosty, ukośny lub szewronowy. Cylindryczny kontur jest łatwy w produkcji i obsłudze. Znajduje zastosowanie w reduktorach, zwolnicach, skrzyniach biegów. Przełożenie ograniczone jest wielkością mechanizmu: dla jednego zestawu kół dochodzi do 12. Sprawność wynosi 95%.

Stożkowy

Koła w kształcie stożka przekształcają i przenoszą obrót między wałami umieszczonymi pod kątem od 90 do 170 stopni. Zęby są nierównomiernie obciążone, co zmniejsza ich ostateczny moment i siłę. Obecność sił na osiach komplikuje projektowanie podpór. Aby uzyskać gładkie połączenie i zwiększoną wytrzymałość, stosuje się okrągły kształt zęba.

Produkcja kół zębatych stożkowych wymaga dużej precyzji i dlatego jest kosztowna. Konstrukcje narożne stosowane są w przekładniach, bramach, frezarkach. Przełożenie przekładni stożkowej dla urządzeń średnio obciążonych nie przekracza 7. Sprawność: 98%.

fala

W napędzie falowym nie ma kół słonecznych ani planetarnych. Elastyczne koło zębate w kształcie owalu jest zainstalowane wewnątrz korony. Nośnik działa jak generator fal i jest owalną krzywką na specjalnym łożysku.

Elastyczne koło stalowe lub plastikowe odkształca się pod wpływem działania przenośnika. Wzdłuż głównej osi geometrycznej zęby zaczepiają się o koronę na całej wysokości roboczej; na małej osi nie ma przekładni. Ruch jest przenoszony przez falę wytworzoną przez elastyczną przekładnię.

W mechanizmach falowych sprawność wzrasta przy przełożeniu większym niż 300. Przekładnia falowa nie działa w obwodach o charakterystyce kinematycznej mniejszej niż 20. Skrzynia biegów daje sprawność 85%, mnożnik - 65%. Konstrukcja wykorzystywana jest w robotach przemysłowych, manipulatorach, lotnictwie i technice kosmicznej.

Zalety i wady przekładni planetarnych

Przekładnia planetarna przewyższa mechanizmy jednobiegowe o podobnej mocy w kompaktowych wymiarach i 2-3 razy mniejszej wadze. Dzięki zastosowaniu kilku przekładni planetarnych osiąga się 80% zazębienia zębów. Nośność mechanizmu wzrasta, a nacisk na każdy ząb maleje.

Charakterystyka kinematyczna mechanizmu planetarnego sięga 1000 przy niewielkiej liczbie kół zębatych bez użycia konstrukcji wielorzędowych. Oprócz transmisji obwód planetarny może działać jako mechanizm różnicowy.

Ze względu na wyrównanie osi mechanizmu planetarnego łatwiej jest montować maszyny niż w przypadku innych skrzyń biegów.

Zastosowanie przekładni planetarnej w automatycznej skrzyni biegów zmniejsza poziom hałasu w samochodzie. Zrównoważony system jest wysoce odporny na wibracje dzięki tłumieniu wibracji. Dlatego wibracje ciała są zmniejszone.

Wady mechanizmu planetarnego:

• kompleksowa produkcja i precyzyjny montaż;
• łożyska są zainstalowane na satelitach, które zawodzą szybciej niż przekładnia;
• wraz ze wzrostem przełożeń wydajność spada, więc trzeba skomplikować konstrukcję.

Kontynuuj czytanie Jak samodzielnie przełączyć się z trybu automatycznego na ręczny

Przełożenie przekładni planetarnych

Przełożenie przekładni to stosunek częstotliwości wału napędowego przekładni planetarnej do częstotliwości niewolnika. Wizualnie określ, czy jego wartość nie zadziała. Mechanizm jest wprawiany w ruch na różne sposoby, co oznacza, że ​​przełożenie jest w każdym przypadku inne.

Aby obliczyć przełożenie przekładni planetarnej, bierze się pod uwagę liczbę zębów i system mocowania. Załóżmy, że koło słoneczne ma 24 zęby, planetarne 12, a koronowe 48. Jarzmo jest nieruchome. Słońce prowadzi.

Satelity zaczną się obracać z prędkością przekazywaną przez koło słoneczne. Przełożenie: -24/12 lub -2. Wynik oznacza, że ​​planety obracają się w kierunku przeciwnym do Słońca, z prędkością kątową 2 obrotów. Satelity obracają się wokół korony, obracając ją o 12/48 lub ¼ obrotu. Koła z wewnętrznym sworzniem obracają się w tym samym kierunku, więc liczba jest dodatnia.

Całkowite przełożenie jest równe stosunkowi liczby zębów na kole napędowym do liczby zębów na kole napędowym: -24/48 lub -1/2 obrotu, co sprawia, że ​​korona względem słońca z planetą stała nośna.

Jeśli pojazd podąża za naprowadzającym słońcem, przełożenie wynosi: (1+48/24) lub 3. Jest to maksymalna liczba, jaką może zaoferować system. Najmniejsze przełożenie uzyskuje się umieszczając koronę i dokręcając zamek: (1+/(1+48/24)) lub 1/3.

Przełożenia prostego obwodu planetarnego: 1,25 - 8, wielostopniowe: 30 - 1000. Wraz ze wzrostem charakterystyki kinematycznej sprawność maleje.

Dobór liczby zębów przekładni planetarnych

Liczbę zębów kół wybiera się na pierwszym etapie obliczania schematu planetarnego zgodnie z danym przełożeniem. Cechą konstrukcji przekładni planetarnej jest spełnienie wymagań dotyczących prawidłowego montażu, wyrównania i bliskości mechanizmu:

• zęby satelitów muszą pokrywać się z zatokami słońca i epicyklem;
• planety nie powinny stykać się zębami. W praktyce używa się nie więcej niż 6 satelitów ze względu na trudności z równomiernym rozłożeniem ładunku;
• osie nosiciela, słońce i korona muszą się zgadzać.

Podstawowe przełożenie doboru zębów przekładni poprzez przełożenie przedstawia się następująco:

i = 1+Zkorona/Zsol,

gdzie i jest przełożeniem;

Zn to liczba zębów.

Stan wyrównania obserwuje się w równych odległościach od koła słonecznego, korony i wspornika. W przypadku prostej przekładni planetarnej sprawdzane są odległości między środkami kół centralnych a satelitami. Równość musi spełniać formułę:

Zkorona = Zrok+2×Zsputnik.

Aby przerwa między satelitami pozostała, suma promieni sąsiednich kół zębatych nie może przekraczać odległości osiowej między nimi. Stan bliskości koła słonecznego sprawdzamy według wzoru:

sin (π/c)> (Zsatelita+2)/(Zsol+Zsatelita),

gdzie c to liczba satelitów.

Koła planetarne są rozmieszczone równomiernie, jeśli stosunek korony do zęba słonecznego do liczby satelitów jest liczbą całkowitą:

Zsoln/s = Z;

Zkron/s = Z,

gdzie Z jest liczbą całkowitą.

Obliczanie wytrzymałości przekładni planetarnych

Obliczenia wytrzymałościowe przekładni planetarnych przeprowadza się w taki sam sposób jak przekładnie czołowe. Oblicz każdy link:

• zewnętrzny - między słońcem a kołami planetarnymi;
• wewnętrzny - między planetami a koroną.

Jeżeli koła są wykonane z tego samego materiału, a siły przyczepności są równe, to liczone jest najmniej trwałe połączenie – zewnętrzne.

Algorytm obliczeniowy jest następujący:

1. Wybierz skrzynię biegów.
2. Wyznaczane są dane początkowe: przełożenie i, moment obrotowy Tout oraz prędkość wału wyjściowego Uout.
3. Liczbę zębów wybiera się sprawdzając warunki montażu i bliskość przekładni planetarnych.
4. Oblicz prędkości kątowe kół.
5. Oblicz sprawność i moment obrotowy wałów wyjściowych.
6. Oblicz siłę wiązania.

Obliczenie momentu uwzględnia liczbę kół planetarnych i nierównomierne obciążenie ich zębów. W przypadku braku środków kompensacyjnych wprowadza się współczynnik korygujący η = 1,5…2:

• zwiększona dokładność produkcji;
• promieniowa ruchliwość słońca, korony lub nośnika;
• zastosowanie elementów elastycznych.

Obliczanie biegów odbywa się według dwóch kryteriów:

• siła kontaktowa, czyli opór powierzchni roboczych zębów pod obciążeniem;
• naprężenie zginające, uszkodzenie zmęczeniowe.

Obliczenie siły nacisku sprowadza się do sprawdzenia warunku, aby naprężenie σn nie przekraczało wartości dopuszczalnej. Obliczenia wykonywane są według wzoru Hertza dla powierzchni cylindrycznych z dodatkiem współczynników rozdrobnienia. Wynikiem jest wartość odległości między środkami, główna charakterystyka geometryczna przekładni:

d=K×η×∛ (T×Kn(i±1))/(Ψ×i×[σн]^2),

gdzie K jest współczynnikiem pomocniczym dla kół walcowych, MPa;

η jest współczynnikiem niejednorodności;

T – para, N×mm;

Kp - współczynnik obciążenia;

Ψ jest współczynnikiem szerokości koła równym 0,75;

ja - przełożenie skrzyni biegów;

[σn] to dopuszczalne naprężenie kontaktowe, MPa. Jest to określane przez współczynnik wytrzymałości i granicę wytrzymałości.

Po określeniu geometrii przekładni sprawdzany jest warunek wytrzymałościowy:

σн= {310/(d×i)}×√ (T×Kn(i+1)^3)/(Ψ×d) ≤ [σн]

Przy obliczaniu ugięcia zakłada się, że całe obciążenie jest przenoszone na jedną parę zębów i przyłożone do ich górnej części. Napięcie znamionowe nie może przekraczać dopuszczalnych:

σf= (M/W) – (F/(b×s) ≤ [σf],

gdzie M jest momentem zginającym;

W jest osiowym momentem oporu;

F jest siłą ściskającą;

b, s są wymiarami zęba w przekroju;

[σf] to dopuszczalne naprężenie zginające. Zależy to od granicy rezystancji, chropowatości, błędu produkcyjnego zębów.

Wskazówki dotyczące wyboru przekładni planetarnej

Przed wyborem przekładni planetarnej dokonuje się dokładnego obliczenia obciążenia i trybów pracy mechanizmu. Określ typ przekładni, obciążenia osiowe, zakres temperatur i wymiary przekładni. W przypadku ciężkich maszyn, które wymagają wysokiego momentu obrotowego przy niskich prędkościach, wybierz skrzynię biegów o wysokim przełożeniu.

Aby spowolnić prędkość kątową bez zmniejszania momentu obrotowego, stosuje się napęd z silnikiem elektrycznym i skrzynią biegów. Wybierając motoreduktor, weź pod uwagę:

• obciążenie operacyjne;
• moment wału wyjściowego;
• częstotliwość obrotów wału wejściowego i wyjściowego;
• moc silników elektrycznych;
• opcja montażu.

Zakres przekładni planetarnych

Obwód planetarny jest używany w:

• reduktory;
• przekładnie automatyczne i ręczne;
• w jednostkach lotniczych;
• mechanizmy różnicowe, urządzenia;
• osie napędowe ciężkiego sprzętu;
• schematy kinematyczne obrabiarek.

Przekładnia planetarna jest stosowana w jednostkach ze zmiennym przełożeniem, które hamuje nośnik. W technologii gąsienicowej, w celu dodania przepływów mocy, elementy przekładni planetarnej nie są blokowane.

wniosek

Przekładnie planetarne w automatycznych skrzyniach biegów sprawdzają się przez dziesięciolecia od Forda T: kompaktowe rozmiary, niewielka waga, duże prędkości, niezawodność i trwałość. Obwód planetarny jest zdolny do przenoszenia obrotów i sterowania przepływami energii, dlatego znalazł zastosowanie w lotnictwie, budowie maszyn i przemyśle.

Aby nie pomylić się z wyborem konstrukcji, dokonuje się dokładnych obliczeń geometrii i wytrzymałości przekładni w porównaniu z dopuszczalnymi wartościami. Błędy w obliczeniach prowadzą do nadmiernych obciążeń kół zębatych, pękania i zużycia zębów.