Planetarni mjenjač: uređaj, princip rada, rad i popravka

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-02-19 12:43

Planetarni zupčanici su među najsloženijim mjenjačima. Uz malu veličinu, dizajn se odlikuje visokom funkcionalnošću, što objašnjava njegovu široku upotrebu u tehnološkim mašinama, biciklima i vozilima na 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 sa jednom osom rotacije. Predstavljaju ih nosač i dva centralna zupčana točka. Uređaj također pruža opsežnu grupu pomoćnih karika u obliku seta zupčanika jednog formata, krunih zupčanika i ležajeva. Iz ovoga možemo zaključiti da je planetarni mjenjač mehanizam iz porodice zupčanika."kutije", ali sa suštinskom razlikom. Sastoji se od uslovne nezavisnosti ugaonih brzina svake od glavnih karika. Sada je vrijedno detaljnije se upoznati s elementima agregata:

• Nosač je osnova i obavezan dio svakog planetarnog sistema, uključujući i one sa diferencijalnom vezom. Ovo je mehanizam poluge, koji je prostorna viljuška, čija je osa poravnata sa zajedničkom osom prijenosa. U ovom slučaju, osovine zupčanika sa satelitima rotiraju oko njega u ravninama centralnih točkova.
• Zupčanici. Prije svega, potrebno je razdvojiti grupe velikih centralnih i malih centralnih kotača ovog tipa. U prvom slučaju govorimo o velikim točkovima sa unutrašnjim zupcima - ovaj sistem se naziva epicikl. Što se tiče malih zupčanika sa zupcima, oni se razlikuju po vanjskom rasporedu zubaca - koji se nazivaju i sunčani zupčanici.
• Sateliti. Grupa kotača planetarnog mjenjača (rjeđe jedan zupčanik), čiji elementi nužno imaju vanjske zube. Sateliti se nalaze u spojnici sa obe grupe centralnih točkova. U zavisnosti od funkcionalnosti i snage opreme, broj satelita može varirati od 2 do 6, ali se najčešće koriste 3 segmenta, jer u ovom slučaju nema potrebe za dodatnim balansnim uređajima.

Principi rada planetarnih mjenjača

Promjena prijenosa ovisi o konfiguraciji rasporeda funkcionalnih jedinica. Vrijednost će imati pokretljivost elementa i smjer okretnog 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 povezivanje sistema trakastih kočnica i kvačila. Osim ako nema kočnica i kvačila za blokiranje u diferencijalnim uređajima sa konusnim zupčanicima.

Prebacivanje na nižu brzinu može se aktivirati na dva načina. U prvoj verziji implementiran je sljedeći princip: epicikl se zaustavlja, prema kojem se radni moment iz agregata prenosi na podnožje 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 sa malom razlikom. Činjenica je da će omjer prijenosa u ovom radnom modelu težiti jedinstvu.

U procesu prebacivanja u viši stepen 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 obrtni moment će se prenijeti sa prstenastog zupčanika na nosač. Također, princip rada je sličan prvoj opciji, ali postoji razlika u učestalosti rotacije. Kada je uključena brzina za vožnju unazad, obrtni momenttorzija će biti uklonjena iz epicikla i prenijet će se na sunčani zupčanik. U ovom slučaju, nosač mora biti u nepomičnom stanju.

Funkcije toka rada

Osnovna razlika između planetarnih mehanizama i ostalih tipova mjenjača je već spomenuta nezavisnost radnih elemenata, koja je formulisana kao dva stepena slobode. To znači da je zbog diferencijalne zavisnosti za izračunavanje ugaone brzine jedne komponente sistema potrebno uzeti u obzir brzine druga dva prenosnika. Za usporedbu, drugi zupčasti prijenosnici pretpostavljaju linearni odnos između elemenata u određivanju kutne brzine. Drugim riječima, ugaone brzine planetarne "kutije" mogu se mijenjati na izlazu, bez obzira na dinamičke performanse na ulazu. Sa fiksnim i stacionarnim zupčanicima, postaje moguće sumirati i distribuirati tokove snage.

U najjednostavnijim mehanizmima postoje dva stepena slobode zupčanika, ali rad složenih sistema takođe može da obezbedi prisustvo tri stepena. 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 neefikasna zbog niskih performansi, tako da u praksi aplikacije i prijenosi sa četiri veze zadržavaju dva stepena slobode.

Jednostavni i složeni planetarni zupčanici

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

Postoji mnogo više glavnih karika u složenim mehanizmima nego u jednostavnim. Oni pružaju najmanje jedan nosač, ali mogu biti više od tri centralna točka. Štaviše, princip rada planetarnog mjenjača omogućava korištenje nekoliko jednostavnih jedinica čak i unutar jednog složenog sistema. Na primjer, model sa četiri veze može imati do tri jednostavna čvora, a model sa pet veza može imati do šest. Međutim, potpuna nezavisnost jednostavnih planetarnih sistema u okviru složenih uređaja ne dolazi u obzir. Činjenica je da je veća vjerovatnoća da će nekoliko takvih mehanizama imati jedan zajednički nosač.

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 (režim reduktora), tada će za njih biti potrebno postaviti određene brzine. Za to se koriste upravljački elementi planetarnog mjenjača. Princip njihovog rada je preraspodjela brzina zbog tarne spojke i kočnica. Dodatni stepeni slobode su uklonjeni, a glavni slobodni čvorovi postaju referentni.

Frikcije su odgovorne za povezivanje dva slobodna linka ilijedna veza (takođe besplatna) sa eksternim napajanjem. Obe konfiguracije kvačila u uslovima blokiranja obezbeđuju kontrolisane karike sa određenom ugaonom brzinom, a ne nultom. Po dizajnu, takvi elementi su kvačila sa više ploča, ali ponekad postoje i konvencionalna kvačila za prenos obrtnog momenta.

Što se tiče kočnice, njen zadatak u upravljačkoj infrastrukturi planetarnog mjenjača je da poveže slobodne karike sa kućištem mjenjača. Ovaj element, pod uslovima blokiranja, daje slobodnim vezama nultu ugaonu brzinu. Po tehničkom uređaju takve su kočnice slične kvačilima, ali u najjednostavnijim verzijama - sa jednim diskom, papučicom i trakom.

Primjena planetarnog zupčanika

Prvi put je ova jedinica korištena u automobilu Ford T u obliku dvobrzinskog mjenjača sa nožnim principom pomaka i trakastim kočnicama. U budućnosti je uređaj prošao kroz mnoge transformacije, a danas se japanski Prius planetarni mjenjač može nazvati najnovijom verzijom mehanizama ovog tipa. Princip rada ove jedinice je da distribuira energiju između elektrane (koja može biti hibridna) i točkova. Tokom rada, motor se zaustavlja, nakon čega se energija šalje u generator, zbog čega se točkovi počinju kretati.

U ovom slučaju, sistem ne može biti samo funkcionalnost mjenjača. Danas se ovaj uređaj koristi u mjenjačima, diferencijalima, u kompleksukinematičke dijagrame industrijske opreme, u pogonskim sistemima specijalne opreme i aviona. Napredni auto giganti također savladavaju principe rada mehanizma u kombinaciji s elektromagnetnim i elektromehaničkim pogonima. Isti Prius planetarni mjenjač se uspješno koristi u hibridnim električnim vozilima. Sam mjenjač u tradicionalnom smislu u takvim dizajnima ne postoji, ali postoji privid varijatora bez stepena pomjeranja - kompleks planetarnih zupčanika koji pokreće kotače i prima energiju iz motora obavlja ovu funkciju.

Mjenjač planetarnog bicikla

U tradicionalnom smislu, ne postoji mjenjač u biciklističkom transportu opremljen planetarnim mehanizmima. To su čahure sa istim sunčanim zupčanikom, koji je čvrsto pričvršćen za zadnje točkove na njihovoj osovini. Također, za fiksiranje se koristi nosač, koji određuje smjer kretanja satelita i ne dopušta im da se rasprše i međusobno povezuju. A najvažniji element planetarne "kutije" bicikla predstavlja epiciklički zupčanik, čija se rotacija događa zbog pedaliranja. Prilikom promjene stepena prijenosa, aktuator glavčine (slinčasti pogon) mijenja dinamiku nosača, što utiče na podešavanje brzine.

Odnosno, opet možemo zaključiti da planetarni model radi kao mjenjač. U ovom sistemu, epicikl obavlja funkciju gonjene karike u lancu, sunčani zupčanik ostaje nepomičan, a nosač se zatvara na kućište. AtU ovom slučaju, radne sheme jednostavnih i višebrzinskih čaura bit će iste. Jedina mala razlika je u tome što svaki čvor planetarnog sistema ima svoje striktno definisane indikatore omjera prijenosa.

Operativni proces

Glavna mjera u radu ovog mehanizma od strane korisnika je održavanje planetarnog sklopa zupčanika u optimalnom radnom stanju. To se postiže periodičnim čišćenjem elemenata i, što je najvažnije, podmazivanjem. Šta 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 dizajnu, tehničko mazivo ulazi u ležajeve zupčanika kroz klinove i radijalne rupe. Za maksimalnu distribuciju ulja po dužini ležajeva, ponekad se pravi ravan na vanjskoj strani klina.

Zupčanici se podmazuju ili potapanjem zubaca kotača u tečnu kupku, ili usmjeravanjem ulja u područje spojnice kroz posebne mlaznice. Odnosno, realizuje se mlazno podmazivanje ili podmazivanje. Ali najefikasniji način je širenje uljne magle, koja se koristi u odnosu na elemente zahvata i ležajeve. Ovaj način podmazivanja se provodi prskanjem iz specijalnog pištolja za prskanje.

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

Kvarovi i mehanizam za popravku

Najčešći simptom kvara planetarnog zupčanika je prisustvo 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 sa jakim kočenjem i ubrzanjem.
• Nedostatak ulja, nizak nivo ili nedovoljan kvalitet.
• Nedovoljno zagrijavanje mjenjača prije vožnje.
• Proklizavanje na ledu.
• Auto na 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 pogonskog vratila. 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 se razlikuju po složenosti uređaja, što ima svoje prednosti i nedostatke. Prvi je balansservisirani elementi sa relativno tačnom raspodelom snaga. Ovaj faktor omogućava razvoj jedinica za promenu stepena prenosa skromne veličine, koje omogućavaju optimizovan raspored. U slučaju "planetarnosti" bicikla, također se primjećuju ergonomske prednosti, uključujući mogućnost prebacivanja u stojeći položaj. Kada se vozite gradom, ovo je posebno korisna kvaliteta, jer morate često mijenjati modove brzine. Ako govorimo o nedostacima planetarnih sistema, onda ih s velikim omjerima prijenosa i dalje odlikuju skromne performanse. Takođe, sistem zahteva preciznu montažu, jer najmanja odstupanja povećavaju rizik od istog habanja delova.