Mindenféle mechanikus eszköz létezik. Némelyiket gyerekkorunkból ismerjük. Ilyenek például az órák, kerékpárok, pörgettyűk. Ahogy öregszünk, tanulunk másokról. Ezek autók motorjai, daruk csörlői és mások. Minden mozgó mechanizmus valamilyen rendszert használ a kerekek forogásához és a gép működéséhez. Az egyik legérdekesebb és legnépszerűbb a bolygómechanizmus. Lényege abban rejlik, hogy a gépet kerekek vagy fogaskerekek hajtják, amelyek különleges módon kölcsönhatásba lépnek egymással. Nézzük meg közelebbről.
Általános információ
A bolygókerekes hajtóművet és a bolygószerkezetet a mi Naprendszerünkkel való analógia alapján nevezték el, amely feltételesen a következőképpen ábrázolható: a közepén van egy „nap” (a mechanizmus központi keréke). "Bolygók" (kis kerekek vagy műholdak) mozognak körülötte. A bolygókerekes hajtómű ezen részeinek mindegyike külső fogakkal rendelkezik. A feltételes naprendszernek van egy határa az átmérőjében. Szerepa bolygómechanizmusban egy nagy kerék vagy epiciklus hajtja végre. Fogai is vannak, csak belsők. Ebben a kialakításban a munka nagy részét a hordozó végzi, amely egy emelőszerkezet. A mozgás többféleképpen is végrehajtható: vagy a nap forog, vagy az epiciklus, de mindig a műholdakkal együtt.
A planetáris mechanizmus működése során más kialakítás is használható, például két nap, műholdak és egy hordozó, de epiciklus nélkül. Egy másik lehetőség két epiciklus, de napfény nélkül. A vivőnek és a műholdaknak mindig jelen kell lenniük. A kerekek számától és forgástengelyük térbeli elhelyezkedésétől függően a kialakítás lehet egyszerű vagy összetett, lapos vagy térbeli.
Egy ilyen rendszer működésének teljes megértéséhez meg kell értened a részleteket.
Elemek elhelyezkedése
A bolygókerekes hajtóművek legegyszerűbb formája három fogaskerék-készletet foglal magában, különböző szabadsági fokokkal. A fenti műholdak a tengelyük körül forognak, és egyben a nap körül, amely a helyén marad. Az epiciklus kívülről köti össze a bolygómechanizmust, és a fogak (és a műholdak) váltakozó kapcsolódása révén forog is. Ez a kialakítás képes a nyomaték (szögsebességek) egy síkban történő megváltoztatására.
Egy egyszerű bolygószerkezetben a nap és a műholdak foroghatnak, miközben az epicentrum rögzített marad. Mindenesetre az összes komponens szögsebessége nem kaotikus, hanem lineárisan függ egymástól. Ahogy a média forog, biztosítjaalacsony fordulatszámú, nagy nyomatékú kimenet.
Vagyis a bolygókerekes hajtómű lényege, hogy egy ilyen kialakítás képes változtatni, bővíteni és hozzáadni a nyomatékot és a szögsebességet. A forgási mozgások ebben az esetben egy geometriai tengelyen történnek. A különféle járművek és mechanizmusok szükséges sebességváltó eleme be van szerelve.
Szerkezeti anyagok és sémák jellemzői
Rögzített komponens azonban nem mindig szükséges. A differenciálrendszerekben minden elem forog. Az ilyen bolygókerekes fogaskerekeknek egy kimeneti hajtású (vezérlő) két bemenete van. Például egy autóban egy tengelyt vezérlő differenciálmű hasonló sebességfokozat.
Az ilyen rendszerek ugyanazon az elven működnek, mint a párhuzamos tengelyszerkezetek. Még egy egyszerű bolygókerekes hajtóműnek is két bemenete van, a rögzített gyűrűs fogaskerék pedig állandó nulla szögsebességű bemenet.
Eszközök részletes leírása
A vegyes bolygószerkezeteknek különböző számú kereke lehet, valamint különböző fogaskerekek, amelyeken keresztül kapcsolódnak. Az ilyen részletek jelenléte nagyban kiterjeszti a mechanizmus lehetőségeit. A kompozit bolygószerkezetek úgy szerelhetők össze, hogy a hordozóplatform tengelye nagy sebességgel mozogjon. Ennek eredményeként a reduktorral, a naptekerccsel és másokkal kapcsolatos problémák kiküszöbölhetők az eszköz fejlesztése során.
Így, amint az innen láthatóadott információ alapján a bolygómechanizmus azon az elven működik, hogy a központi és mobil kapcsolatok között átadja a forgást. Ugyanakkor az összetett rendszerekre nagyobb a kereslet, mint az egyszerűekre.
Konfigurációs lehetőségek
A bolygószerkezetben különféle konfigurációjú kerekek (fogaskerekek) használhatók. Megfelelő szabvány egyenes fogakkal, spirális, csiga, chevron. A kapcsolat típusa nem befolyásolja a bolygómechanizmus általános működési elvét. A lényeg az, hogy a hordozó és a központi kerekek forgástengelye egybeessen. De a műholdak tengelyei más síkban is elhelyezkedhetnek (keresztező, párhuzamos, metsző). A keresztezésre példa a kerekek közötti differenciálmű, amelyben a fogaskerekek kúposak. A keresztezésre példa az önzáró differenciálmű csigahajtóművel (Torsen).
Egyszerű és összetett eszközök
Amint fentebb megjegyeztük, a bolygómechanizmus rendszere mindig tartalmaz egy tartót és két központi kereket. Bármennyi műhold lehet. Ez az úgynevezett egyszerű vagy elemi eszköz. Az ilyen mechanizmusokban a tervek a következők lehetnek: "SVS", "SVE", "EVE", ahol:
- S a nap.
- B – hordozó.
- E az epicentrum.
Minden ilyen kerék + műholdat bolygókerekes készletnek nevezzük. Ebben az esetben minden keréknek ugyanabban a síkban kell forognia. Az egyszerű mechanizmusok egy- és kétsorosak. Ritkán használják különféle műszaki eszközökben, gépekben. Egy példabolygókerékpár mechanizmusként szolgálhat. Ennek az elvnek megfelelően a hüvely működik, aminek köszönhetően a mozgás megtörténik. Tervezése az "SVE" séma szerint készült. Műholdak nem 4 darabban. Ebben az esetben a nap mereven kapcsolódik a hátsó kerék tengelyéhez, és az epicentrum mozgatható. A pedálokat nyomkodó kerékpáros kénytelen forogni. Ebben az esetben az átviteli sebesség, és így a forgási sebesség is változhat.
Gyakrabban találkozhat bonyolult fogaskerekes bolygómechanizmusokkal. Sémáik nagyon eltérőek lehetnek, ami attól függ, hogy ezt vagy azt a kialakítást mire szánják. A bonyolult mechanizmusok általában több egyszerű mechanizmusból állnak, amelyeket a bolygókerekes hajtómű általános szabálya szerint hoznak létre. Az ilyen összetett rendszerek két-, három- vagy négysorosak. Elméletileg lehetséges nagy sorszámú struktúrákat létrehozni, de a gyakorlatban ez nem fordul elő.
Sík- és térbeli eszközök
Egyesek úgy gondolják, hogy egy egyszerű bolygókerekes hajtóműnek laposnak kell lennie. Ez csak részben igaz. Az összetett eszközök laposak is lehetnek. Ez azt jelenti, hogy a bolygókerekek, függetlenül attól, hogy hányat használnak belőlük a készülékben, egy vagy párhuzamos síkban vannak. A térbeli mechanizmusoknak két vagy több síkban vannak bolygókerekes fogaskerekei. Ebben az esetben maguk a kerekek kisebbek lehetnek, mint az első kiviteli alakban. Vegye figyelembe, hogy a lapos bolygószerkezet megegyezik a térbelivel. A különbség csak az eszköz által elfogl alt területen van, vagyis a tömörségben.
A szabadság fokai
Ez a gyűjtemény neveforgási koordináták, amelyek lehetővé teszik a rendszer adott időpontban való térbeli helyzetének meghatározását. Valójában minden bolygómechanizmusnak van legalább két szabadságfoka. Vagyis az ilyen eszközökben lévő bármely láncszem forgási szögsebessége nem lineárisan összefügg, mint más fogaskerekek esetében. Ez lehetővé teszi olyan kimeneti szögsebesség elérését, amely nem azonos a bemeneti szögsebességekkel. Ez azzal magyarázható, hogy a bolygómechanizmusban a differenciálkapcsolatban bármelyik sorban három elem található, a többi pedig lineárisan, a sor bármely elemén keresztül kapcsolódik hozzá. Elméletileg lehetséges három vagy több szabadságfokkal rendelkező bolygórendszereket létrehozni. De a gyakorlatban nem működnek.
Bolygó áttétel
Ez a forgómozgás legfontosabb jellemzője. Lehetővé teszi annak meghatározását, hogy a hajtott tengelyre ható erőnyomaték hányszorosára nőtt a hajtótengely nyomatékához képest. Az áttételi arányt a következő képletekkel határozhatja meg:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, ahol:
- 1 – vezető link.
- 2 – slave link.
- d1, d2 - az első és a második láncszem átmérője.
- Z1, Z2 - fogak száma.
- M1, M2 nyomatékok.
- W1 W2 – szögsebesség.
- n1 n2 - sebesség.
Így, ha az áttétel nagyobb, mint a hajtott tengelyen, az erőnyomaték nő, a frekvencia és a szögsebesség csökken. Ezt mindig figyelembe kell venni a tervezésnél, merta bolygószerkezetek áttétele attól függ, hogy hány foga van a kerekeknek, és a sor melyik eleme a vezető.
Alkalmazási kör
A mai világban sokféle gép létezik. Sokuk bolygókerekes fogaskerekek segítségével működik.
Gépjármű-differenciálművekben, bolygókerekes hajtóművekben, összetett szerszámgépek kinematikai rendszereiben, repülőgép-hajtóművekben, kerékpárokban, kombájnokban és traktorokban, harckocsikban és egyéb katonai felszerelésekben használják. A bolygókerekes hajtóművek elvei szerint sok sebességváltó működik az elektromos generátorok hajtásaiban. Vegyünk egy másik ilyen rendszert.
Bolygóforgató hajtómű
Ezt a kialakítást egyes traktorokban, lánctalpas járművekben és tartályokban használják. Az eszköz egyszerű diagramja az alábbi ábrán látható.
A bolygóforgató mechanizmus működési elve a következő: a tartó (1. pozíció) a fékdobhoz (2) és a lánctalpasban elhelyezett hajtókerékhez csatlakozik. Az epiciklus (6) a sebességváltó tengelyhez csatlakozik (5. pozíció). A napfény (8) a tengelykapcsoló tárcsához (3) és a lengőfékdobhoz (4) csatlakozik. Amikor a reteszelő tengelykapcsoló be van kapcsolva és a szalagfékek ki vannak kapcsolva, a műholdak nem forognak. Olyanok lesznek, mint a karok, mivel fogakkal vannak összekötve a nappal (8) és az epiciklussal (6). Ezért arra kényszerítik őket és a hordozót, hogy egyidejűleg forogjanak egy közös tengely körül. Ebben az esetben a szögsebesség ugyanaz.
A reteszelő tengelykapcsoló kioldásakor és a fék behúzásakora nap forgása megáll, és a műholdak elkezdenek mozogni a tengelyük körül. Így pillanatot hoznak létre a tartón, és elforgatják a hernyó hajtókerekét.
Viselés
Az élettartam és a csillapítás tekintetében a lineáris bolygórendszerekben a terheléseloszlás a fő alkatrészek között észrevehető.
A termikus és ciklikus kifáradás fokozódhat bennük a korlátozott terheléseloszlás és az a tény, hogy a bolygókerekes fogaskerekek meglehetősen gyorsan tudnak forogni a tengelyükön. Ráadásul a bolygókerekes hajtómű nagy sebességénél és áttételi arányánál a centrifugális erők nagymértékben megnövelhetik a mozgás mértékét. Azt is meg kell jegyezni, hogy a termelés pontosságának csökkenésével és a műholdak számának növekedésével nő az egyensúlyhiányra való hajlam.
Ezek az eszközök és rendszereik akár elhasználódhatnak is. Egyes kialakítások érzékenyek a kis egyensúlyhiányokra is, és minőségi és drága összeszerelési alkatrészeket igényelhetnek. A bolygócsapok pontos elhelyezkedése a napkerék tengelye körül kulcsfontosságú lehet.
A terhelések kiegyensúlyozását segítő egyéb bolygóelrendezések közé tartozik a lebegő részegységek vagy "puha" tartók használata, hogy a nap vagy az epicentrum a lehető leghosszabb ideig mozogjon.
A bolygóeszközök szintézisének alapjai
Ez a tudás szükséges a gépalkatrészek tervezése és létrehozása során. A "bolygómechanizmusok szintézise" fogalma a fogak számának kiszámításaa napon, az epicentrumban és a műholdakon. Ebben az esetben számos feltételnek kell teljesülnie:
- Az áttételnek meg kell egyeznie a beállított értékkel.
- A fogaskerék fogak kapcsolásának megfelelőnek kell lennie.
- Gondoskodni kell a bemenő tengely és a kimenő tengely egymáshoz igazításáról.
- Szomszédság szükséges (a műholdak nem zavarhatják egymást).
A tervezésnél emellett figyelembe kell venni a leendő szerkezet méreteit, súlyát és hatékonyságát is.
Ha az áttétel (n) adott, akkor a napon (S) és a bolygókerekeken (P) lévő fogak számának meg kell felelnie a következő egyenletnek:
n=S/P
Ha feltételezzük, hogy az epicentrumban a fogak száma korai (A), akkor zárt hordozó mellett az egyenlőséget kell betartani:
n=-S/A
Ha az epicentrum rögzített, akkor a következő egyenlőség lesz igaz:
n=1+ A/S
Így számítják ki a bolygómechanizmust.
Előnyök és hátrányok
Többféle átviteli típust sikeresen alkalmaznak különböző eszközökben. A Planetary közülük a következő előnyökkel tűnik ki:
- Kevesebb terhelést biztosít a kerekek minden egyes fogára (mind a napra, mind az epicentrumra, mind a műholdakra), mivel a terhelés egyenletesebben oszlik el. Ez pozitív hatással van a szerkezet élettartamára.
- Ugyanaz a teljesítmény mellett a bolygókerekes hajtómű mérete és tömege kisebb, mint más típusú sebességváltóké.
- Magasabb áttételi arány elérésének képességekevesebb kerék.
- Gondoskodjon kevesebb zajról.
A bolygókerekes hajtóművek hátrányai:
- Nagyobb pontosságra van szükség a gyártás során.
- Alacsony hatásfok viszonylag nagy áttétel mellett.
