Планетарный редуктор — это… Что такое Планетарный редуктор?

Планетарный редуктор (дифференциальный редуктор) — один из классов механических редукторов. Редуктор называется планетарным из-за планетарной передачи, находящейся в редукторе, передающей и преобразующей крутящий момент. Планетарный редуктор может быть с одной или более планетарными передачами.

Устройство и принцип действия планетарного редуктора

Устройство планетарного редуктора

• Солнечная шестерня — в центре редуктора.
• Коронная шестерня — на периферии редуктора.
• Сателлиты — три малые шестерни между солнечной и коронной.
• Водило — не показано, механически соединяет все сателлиты, на осях водила сателлиты вращаются.

Вращение от главной передачи передаётся через полуоси на солнечную шестерню. Солнечная шестерня вращает сателлиты, они вращаются на своих осях, а оси закреплены на водиле, водило — на балке моста. Сателлиты, вращаясь, передают вращение коронной шестерне, а они — к ступице. Крутящий момент увеличивается во столько раз, во сколько раз количество зубьев на солнечной шестерне меньше количества зубьев на коронной.

Применение планетарных редукторов

Планетарный редуктор в ведущих мостах

В ведущих мостах грузовых автомобилей МАЗ, автобусов Ikarus, троллейбусов ЗиУ-9, тракторов Т-150К, К-700 применяются планетарные редукторы, передающие крутящий момент от полуоси к ступице колеса. Применение планетарного редуктора в бортовой передаче (разнесённая передача) позволяет уменьшить диаметр главной передачи и, следовательно, увеличить дорожный просвет, а также уменьшить диаметр полуосей, спроектировав их на меньший крутящий момент.

В ведущем автомобильном мосту можно обойтись и без планетарных передач при том же передаваемом крутящем моменте, например мост автомобилей КАМАЗ имеет сходные характеристики с ведущим мостом автомобилей МАЗ, только на КАМАЗе главная передача двойная, а на МАЗе — одинарная.

Планетарные редукторы в автоматической коробке передач

Автоматическая коробка передач в разрезе

В автоматических коробрах перемены передач крутящий момент передаётся от вала с солнечной шестернёй на вал связанный с водилом. Если коронная шестерня будет заторможена — тогда сателлиты будут обкатываться вокруг солнечной и коронной шестерён, приводя во вращение водило. Передаточное число редуктора будет равняться отношению числа зубьев на солнечной шестерне к числу зубьев на коронной. Если коронную шестерню отпустить (растормозить) — тогда крутящий момент будет передаваться напрямую, отношение 1:1. В современных конструкциях автоматических коробок перемены передач чаще всего встречается планетарный механизм Лапелетьера.

[1]

Промышленность России выпускает планетарные редукторы серий 3П и 3МП. Планетарные редукторы имеют большую популярность среди механических редукторов. Она достигается благодаря малым габаритам планетарных редукторов, высокому КПД, большому передаточному числу.

Шарикоподшипник

Шарикоподшипник представляет пример планетарного редуктора, в котором водилом является сепаратор, функции солнечной шестерни выполняет внутреннее кольцо, функции коронной шестерни — наружное кольцо, а сателлиты — это шарики.

На приведённой анимации обратите внимание, что скорость вращения внутреннего кольца заметно больше, чем скорость вращения сепаратора с шариками. Если отпустить наружное кольцо — то скорости вращения сравняются (будет включена «прямая» передача). Если затормозить водило — то будет вращаться наружное кольцо (ступица в заднем мосту троллейбуса или автомобиля МАЗ).

С использованием обыкновенных шарикоподшипников могут быть сконструированы маломощные планетарные редукторы (для научных или измерительных приборов). Например, шарикоподшипники используются в конструкции верньера, применяемого для точной настройки радиостанции на нужную радиоволну.

См. также

Примечания

Ссылки

Видео редуктора

Планетарный редуктор, устройство и сферы применения

Планетарный мотор-редуктор

Мотор-редуктор – полезное устройство, представляющее собой комбинацию электрического двигателя и редуктора. Такой элемент привода нашел широкое применение во многих промышленных областях. И это неудивительно, ведь он имеет высокий коэффициент полезного действия, компактные размеры, упрощённый монтаж. Для нормальной работы он не требует сложного или частого обслуживания. В зависимости от типа используемой передачи мотор-редуктор может быть планетарным, червячным, волновым, цилиндрическим и т. д. Смело можно сказать, что этот агрегат является незаменимым, когда необходимо достичь определённого передаточного числа. Сегодня мотор-редуктор используется в качестве электропривода в разнообразных станках, машинах и прочих механизмах. Главным параметром таких устройств является передаточное число, с помощью которого скорость превращается в силу.

Особенности устройств

Значительной популярностью пользуются планетарные мотор-редукторы. Их главное отличие заключается в зубчатом типе передачи, при котором усилие от одного элемента передаётся к другому. Такие приводные элементы применяются для передачи от двигателя к рабочим механизмам сил и скоростей. Это происходит за счёт зубьев двух колёс: ведомого и ведущего. Зубчатое колесо, имеющее меньшие размеры, именуют шестернёй, когда большее – просто колесом. Также планетарные мотор-редукторы отличаются незамысловатой конструкцией, которая позволяет легко производить замену изношенных деталей.

Планетарные редукторы от компании Bonfiglioli Trasmital – одни из наиболее надёжных в своём классе. Узнать подробнее о разработках компании и сделать выгодную покупку можно на сайте http://mirprivoda.ru/motor-reduktory/planetarnyy.

Преимущества планетарных мотор-редукторов заключаются в следующем:

 

• Высокие передаточные отношения;
• Компактные размеры;
• Малая масса;
• Возможность применения во многих сферах (станкостроение, транспортное машиностроение, приборостроение и т. д.)

 

Сферы применения

Используются планетарные мотор-редукторы для выполнения разнообразных задач. Их можно встретить в бытовых устройствах различного назначения, бетономешалках, бурильных установках, конвейерных линиях и прочих механических агрегатах. Иными словами, везде, где необходимо достичь от 3,5 до 350 оборотов за минуту.  

Планетарный редуктор

Планетарным редуктором или как его еще называют дифференциальным принято считать такой тип редукторов, в котором передача осуществляется посредством вращения шестерней, расположенных в планетарном порядке. Шестерни производят вращение вокруг одной центральной шестерни, которая имеет название «солнечная», поскольку находится в центре планетарного редуктора и при ее вращении, зубцы шестерней по кругу так же производят вращение. Таким образом, осуществляемое движение производит дальнейшую двигательную передачу.

 

Устройство планетарного редуктора

Основными частями планетарного редуктора, как правило, являются такие элементы, как солнечная шестеренка, которая, как сказано выше, расположена в центре редуктора. Так же к основным элементам относятся, водило. Эта деталь редуктора предназначена для прочной фиксации осей остальных шестерней, или как их еще называют сателлитов. Сателлиты представляют собой одинакового размера шестеренки, которые располагаются вокруг основной шестерни. И наконец, еще одной важной деталью планетарного редуктора является шестерня, которая называется кольцевой. Эта шестеренка имеет вид зубчатого вида колеса, которое распложено по краю всех частей редуктора, данная часть имеет сцепку с сателлитами. Принцип работы планетарного редуктора выглядит следующим образом.

 

 

Один из элементов данного устройства всегда остается неподвижным, в данном случае это кольцевая деталь. Ведущей деталью в планетарном редукторе является солнечная шестерня, а ведомыми, стало быть, сателлиты. Как правило, наиболее часто применение планетарного вида редукторов используется в такой отрасли как машиностроение. Однако нередко его еще применяют при изготовлении различного рода станков для резки металла. Довольно часто используется сразу несколько планетарных редукторов, как правило, этими редукторами оснащается автоматическая коробка передач.

 

Характеристики планетарного редуктора

 

 

 

Данное устройство получило такое распространение за счет имеющихся у него положительных качеств. К ним можно отнести такие как большие возможности передачи. Они являются достаточно компактными, и поэтому для установки данного устройства не требуется большой объем места и не затрачивается много времени. К тому же редукторы планетарного вида имеют чрезвычайно малый вес, что тоже можно отнести только к достоинствам данного оборудования. Тем не менее, требования, предъявляемые к планетарным редукторам, являются достаточно большими. При их изготовлении необходимо соблюдение абсолютной точности, поскольку зубцы должны быть плотно соприкасающимися, при этом они должны легко приводиться в движение. Данные редукторы требуют высокого внимания и являются достаточно сложными элементами при сборе.

 

В конструктивном плане планетарные редукторы могут быть исполнены абсолютно по-разному, их существует достаточно большое множество видов. По видам планетарные редукторы могут подразделяться на одно-, двух-, и трехступенчатые. Расположение валов у планетарных редукторов может быть как вертикальное, так и горизонтальное. В самой кинематической схеме редукторы планетарного вида могут быть объединены с передачами разных типов, например с коническими передачами, с передачами червячного типа и с цилиндрическими передачами. Планетарные редукторы так же могут различаться по виду подшипников, так в некоторых случаях это подшипники скольжения, которые используются, как правило, на высоких скоростях, и на подшипниках качения, которые соответственно работают при низких скоростях. Универсальными планетарными редукторами принято считать редукторы серии МПО.

Планетарный редуктор и планетарная передача

Рассмотрен принцип действия планетарной передачи, указаны преимущества и недостатки применения планетарных редукторов. Приведена схема планетарной передачи и расчет передаточного отношения редуктора.

Планетарный редуктор и планетарная передача

Зубчатая передача

Зубчатая передача

Устройство планетарного механизма основано на вращении тел зубчатой передачи, которые непосредственно взаимодействуют с главным двигателем. Именно такое соединение и служит для передачи силы от редуктора до других механизмов с изменением скорости их вращения. Таким образом происходит передача крутящего момента от двигателя на колеса через основную ось, главную шестерню и сателлиты.

Вообще устройство зубчатой передачи достаточно простое и понятное. Вот, что входит в конструкцию обычной передачи.

Для соединения с главной передачей имеются две зубчатые шестерни, таким образом происходит зацепление. При движении происходит передача скорости вращения с главной шестерни на ведомую за счет зацепов. Наименьшее колесо в конструкции называется шестерней, а наибольшее будет главным и ведомым колесом.

Планетарный механизм

Схема планетарной передачи

Редукторы с зубчатой передачей, колеса которых имеют движущиеся оси, называются планетарными. Внутри расположены зубчатые колеса, перемещающиеся на своих, геометрических осях. Такие шестерни получили название сателлиты, потому что вся конструкция очень похожа на солнечную систему. Главные шестерни называются центральными колесами. Сателлиты крепятся на своих осях и вращаются вокруг главной передачи при помощи водила, которое движется так же, как и центральное колесо, вокруг главной оси. Центральное колесо остается неподвижным, а другие шестерни можно заблокировать или разблокировать полностью.

Если центральное колесо неподвижно, то второе постоянно движется. Ведущим здесь является вал подвижного колеса, а ведомым-водила. Если разблокировать все зубчатые колеса вместе с ведомым, то такая передача будет дифференциальной. Выделяют два основных и ведущих звена и одно ведомое.

При подробном рассмотрении простейшей планетарной передачи мы видим: ведущее колесо или водило, ведомое с тремя сателлитами, вращающимися вокруг центральной оси и центральное, неподвижное колесо.

Передаточное отношение

Чтобы рассчитать передаточное отношение редуктора, необходимо заметить определенное количество неподвижных звеньев(1,2,3 и Н) и условно задать им поступательное вращение со скоростью wH, равное скорости вращения водила, но с обратным знаком. Скорость зацепления зубчатых колес не изменяется. Таким образом скорость + wH +(- wH)=0, то есть водило будет остановлено. Если водило неподвижно, тогда планетарная передача превращается в зубчатую, где все колеса неподвижны. Сателлиты не учитываются. Их вращение будет положительным при одинаковом вращении шестерен, а отрицательным при противоположном вращении:i=(? 1 -? H)/(? 3 -? H)=-(z 3 /z 1), где z 1 и z. Если колесо 3 закреплено неподвижно, то угловая скорость водила Н = 1 /[1+(z 3 /z 1)], а передаточное отношение i =1+z 3 /z 1.

Как обычно, для работы редуктора с одноступенчатой передачей при больших нагрузках становится мало, поэтому стали изготавливать двух и трех ступенчатые редукторы, а иногда и четырех ступенчатые. Чаще всего применяется двухступенчатая передача.

Двухступенчатая планетарная передача.

Схема двухступенчатой планетарной передачи

Для других редукторов передаточное отношение высчитывается таким же способом. Для двухступенчатого редуктора, где центральное колесо 1—ведущее, водило Н2 — ведомое, центральные колеса 3 и 4 закреплены в корпусе, передаточное отношение i=1+z 2 z 3 /z 1 z 4.

При всех достоинствах планетарного редуктора, нужно знать, что при сильном вращении шестерни, КПД всего механизма сильно ухудшается.

Нагрузка от центрального колёса водила восприниматься всеми шестеренками (1-6) одинаково, при этом их размеры значительно меньше, чем у обычной передачи. Следовательно, главными преимуществами планетарной передачи являются большая скорость вращения, небольшой вес и компактность. Дифференциальные передачи используются в автомобиле для разложения движения, а так же в различных станках. К минусам такой передачи относится ее трудоемкое изготовление и сложная сборка на предприятии. Такие редукторы благодаря своим преимуществам находят свое применение во многих отраслях производства: в машиностроении, приборах, станкостроении, в транспорте.

 

Использован материал из книги «Детали машин» Гузенков П.Г.

Планетарный мотор-редуктор

Так же по теме предлагаем статью «Планетарный редуктор» с примером расчета передаточного отношения и анимированными схемами ступеней планетарного редуктора.

Солнечная шестерня планетарной передачи на велосипеде

Практически все изобретения механики, основанные на вращательном движении, можно исторически соотнести с принципом колеса и временем его изобретения. До того, как был понят этот принцип, ничего подобного существовать не могло бы. Кто и когда первым придумал возможность соединять за счет зубцов несколько колес и вращать их друг за счет друга — неизвестно, но этот человек создал небольшую революцию.

Так появилась первая шестерня. Принцип шестеренчатой передачи энергии движения можно считать революционным в развитии промышленности.

Планетарный редуктор

В современной промышленности планетарные редукторы, в основе которых лежит шестерня солнечная, используются в лебедках и электроинструменте. Наиболее популярным техническим средством, которое есть практически в каждом доме и где может быть использована солнечная шестерня — велосипед с планетарной втулкой.

Сам принцип нескольких зубчатых колес, которые передают энергию движения друг другу, далеко не нов. И даже планетарный редуктор не самое свежее изобретение. Новшеством здесь можно считать лишь то, насколько активно этот принцип работы распространяется в современных приборах и технике самого разного назначения.

Солнечная шестерня в велосипедах

Планетарные втулки сегодня в велосипедах ставятся туда, куда прежде ставили звездочки для байка для регулирования передач. В спортивных велосипедах каждая звездочка на велосипед отвечает за свою передачу скоростей. Более простая задняя планетарная втулка, которая работает на солнечной шестерне, ставится на велосипеды для города, а также на туристические велосипеды.

Как было сказано, задняя планетарная втулка более популярна, чем передняя. В первую очередь, это определяется особенностью крепления велосипедной цепи и классической установки звездочки на велосипед. Но если вы хотите переделать свой байк из обычного в электрический, то вам придется столкнуться с таким изобретением как мотор-колесо. Ставится оно обычно на переднюю вилку (хотя можно поставить и на заднюю, и даже заменить оба колеса, сделав велосипед полноприводным), одна из важных частей мотор-колеса — планетарный редуктор, в основу которого так же положена шестерня солнечная.

Изначально мотор-колёса были иного принципа, но требования удешевления из-за возрастания массовости спроса на электровелосипеды привело к тому, что именно роторная передача, основанная на планетарном принципе, стала наиболее выгодной системой генерации энергии движения и распределения ее. Это решение увеличивает статическую тягу при уменьшении веса колеса, но при этом становится более шумным сам мотор и усиливаются вибрации от высоких частот, передающиеся на раму. На текущий момент основная часть колес с мотором до 500 Ватт — редукторные. Это сделало электровелосипеды более шумными и тяжелыми, но резко снизило стоимость конструкции. Однако, при установке такого планетарного редуктора нужно проследить, чтобы допустимые вибрации не превышали норму, иначе это отразится на сроке службы рамы.

Принцип работы редукторов

Как же работает редуктор с солнечной шестерней?

Любой редуктор состоит из нескольких обязательных элементов. Очевидно, что в основе лежит шестерня солнечная, а так же имеется коронная шестерня (эпицикл), которая находится на периферии редуктора и как бы вмещает в себя остальные элементы, несколько шестерен-сателлитов, находящихся между солнечной шестерней и эпициклом, взаимодействующих с обеими. А так же закрепленное водило, на осях которого вращаются сателлиты.

Процесс работы передаточного цикла зависит от кинематической схемы привода. От типа кинематической схемы вращение может подводиться к каждому элементу редуктора и сниматься с любого из оставшихся. При этом третья составная должна быть заторможена. Изменяя схему подвода и снятия крутящего момента внутри данной конкретной планетарной передачи, мы имеем возможность получить различные передаточные числа и направления вращения.

На этом принципе основана работа любого планетарного двигателя, будь то планетарная втулка велосипеда или мотор мотор-колеса электровелосипеда. Разница только в том, от какой энергии начинается работа планетарного двигателя.

Конечно, большинство людей, покупая технику в дом, совсем не интересуются в деталях составными частями, еще меньше их интересует, что же именно в их технике делает шестерня солнечная, и это правильно, так как невозможно знать и понимать все. Но, если вы покупаете байки, работающие на планетарной втулке или мотор-колесе, стоит понимать уровень сложности механизма, который помогает приводить в движение ваш транспорт. Как следствие, оценивать проблемы технического характера, которые могут возникнуть при поломке такого устройства.

При всем том, что технически сложные приспособления при поломках непросто восстановить, а самостоятельно часто невозможно, они очень облегчают жизнь велолюбителям. Так планетарная втулка и звездочка на велосипед могут выполнять одни и те же функции, однако, ясно, что для не спортсменов велосипед с планетарной втулкой, основанной на солнечной передаче, намного удобнее. Тем более, если речь идет об электровелосипедах.

• Многие выбирают именно этот тип транспорта, специально подыскивают оборудование для переделки обычных велосипедов в электровелосипеды.

Очевидно, что человек, который сам изготавливает электровелосипед, в общих чертах представляет, как работает мотор-колесо, и на каких принципах основано движение велосипеда с электрической тягой, в отличие от механического принципа движения велосипеда.

Если вы планируете покупать или делать своими руками электровелосипед, то принцип работы планетарного редуктора будет далеко не лишним знанием, которое поможет вам полнее представлять, что за технику вы получите в конце концов.

Механизм планетарной передачи и чертеж

Кроме обычных зубчатых передач, рассмотренных выше, на тракторах часто применяется планетарная передача, которая получила такое название потому, что ее детали перемещаются относительно друг друга аналогично движению планет вокруг солнца.

Устройство

Простейшая планетарная передача состоит из следующих главных частей:

1. Центральную — солнечную шестерню
2. Наружную — коронную шестерню
3. Сателлиты — спутники, вращающиеся вокруг центральной солнечной шестерни
4. Водило.

Коронная шестерня содержит внутренний зубчатый венец — корону и соединяется с валом, опирающимся на подшипники. Солнечная шестерня с наружными зубьями закреплена на целом или полом валу, также опирающемся на подшипники. На чертеже представлена такая передача.

1 — ведущий вал; 2 — коронная шестерня; 3 — сателлит; 4 — водило; 5 — солнечная шестерня; 6 — тормоз солнечной шестерни; 7 — ведомый вал; 8 — муфта сцепления.

Сателлиты входят одновременно в зацепление с коронной и солнечной шестернями и свободно вращаются в подшипниках на осях, закрепленных во фланце, который называется водилом. Водило планетарной передачи соединяется с ведомым валом. Такая планетарная передача работает разными способами.

Рабочий процесс

Если вращать коронную шестерню, соединенную с ведущим валом, при свободно вращающейся на подшипниках солнечной шестерне, то водило, соединенное с ведомым валом, не будет вращаться. В этом случае сателлиты будут передавать вращение солнечной шестерне в обратном направлении с передаточным числом, которое зависит от соотношения диаметров сцепленных шестерен.

В случае если солнечную шестерню затормозить, то при вращении коронной шестерни, сателлиты, обкатываясь по неподвижной солнечной шестерне, будут вести за собой водило, вращая ведомый вал с необходимым передаточным числом.

Если же жестко соединить между собой солнечную шестерню и водило, например, при помощи муфты сцепления, планетарный механизм будет замкнут — заблокирован и начнет вращаться, как одно целое. При этом число оборотов ведущего и ведомого валов будет одинаковым, передаточное число равно 1,0.

Включать и выключать такую передачу можно без прекращения вращения коронной шестерни и ведущего вала.

Возможны и другие случаи использования планетарной передачи, когда ведущая часть — солнечная шестерня, а ведомая — коронная.

Рассмотренная простейшая планетарная передача, у которой сателлиты одновременно входят в зацепление с солнечной и коронной шестернями, носит название передачи с внешним и внутренним зацеплением.

Механизм передачи с внешним зацеплением

Такая передача снабжается двойными сателлитами, которые входят в зацепление только с двумя солнечными шестернями, одна соединяется с ведущим валом, а вторая — с ведомым.

Главные достоинства:

• универсальность использования
• малые размеры и вес при получении больших передаточных чисел
• возможность изменения передаточных чисел без остановки ведущего и ведомого валов, на ходу трактора
• большой срок службы, так как все шестерни в постоянном зацеплении друг с другом и работают в масле.

Для остановки планетарной передачи используют ленточные тормоза, а для соединения частей друг с другом, блокирования — дисковые муфты сцепления.

Планетарные механизмы из-за преимуществ начинают шире применять на тракторах для изменения передаточных чисел силовой передачи на ходу при помощи увеличителя крутящего момента, для поворота гусеничного трактора и в механизме независимого привода вала отбора мощности.

Бортовой редуктор принцип работы. Планетарный редуктор и его секреты

Производители втулок плюсы и минусы

Изготовлением планетарных втулок на велосипеды занимается несколько производителей:

В серии, индивидуально или все сразу — переключение на любой

В результате центр тяжести смещается в центр колеса, что четко соответствует обработке и обработке транспортных средств. Большие искажения запястья не нужны: с поворотом рукоятки достигнуты все 18 скоростей

Неважно, идет ли велосипед, вращается ли кривошип или нет ли колесо. Вращающийся переключатель выполнен из приятной резиновой смеси и обеспечивает прямую обратную связь от операций переключения

Формально также можно переключать шестерню передач в ручке.

• Shimano,
• SRAM,
• Sturmey-Archer,
• Rohloff.

Последний занимает лидирующее положение по сложности изобретенного механизма. Втулка этого производителя включает 14 планетарных составляющих. Большое количество передаточных отношений и высокая эффективность смело конкурируют с аналогичными показателями продвинутых звездочных систем переключения скоростей.

Больше дорожного просвета, больше действий в местности

Это создает идеальное чувство для работы и обработки схемы очень быстро. Так как шестерня редуктора не требует больших цепей, дорожный просвет также увеличивается. Это обстоятельство особенно заметно, когда речь идет о полу, камне и корнях. Действительно высококачественная продукция отличается тем, что выполняется не только часть возможного требования к качеству, но и весь спектр. Как и в случае с головоломкой, многие разные части в конечном итоге приводят к целому, однородному продукту, который способен к максимальной производительности.

Скоростной агрегат от Rohloff в разрезе

Второе место занимает SRAM – его планетарка имеет 12 скоростей, а передаточный диапазон превышает 400%. Shimano – известнейший производитель велозапчастей и скоростных втулок. Его хорошо зарекомендованные втулки с 3, 4, 7 и 8-планетарными механизмами дополнены обновленной версией – 11-скоростной системой переключения скоростей. Sturmey может похвастаться гибридными кассетно-планетарными механизмами, а также другими типами стандартных втулок с тремя, пятью и семью скоростями.

Это относится к коробке передач с шестерней. Материалы, мастерство, тестирование, сертификация и непрерывный контроль качества завершаются в драйвере, который может работать почти без обслуживания в 000 километров. В конце концов, это огромно, мы говорим о компоненте, который находится под постоянным напряжением!

Мы строим индивидуальные велосипеды — конечно, также с шестерней

Это также экономит треть веса. Перемена масла необходима только каждые тысячи километров, грязь, снег, вода и грязь не имеют шансов проникнуть. Разумеется, наш лозунг «Уникатбауэр» не останавливается на наших новых колесах. Здесь мы также можем настроить, цвет, лак или преобразовать почти все компоненты в соответствии с требованиями заказчика. Возможны цвета рамок, декоративные цвета, этикетки с названиями, желаемые компоненты и даже отдельные порошковые или лакированные детали, такие как кривошипы, сиденья, ободья или руль!

Устройство планетарного редуктора

Основными частями планетарного редуктора, как правило, являются такие элементы, как солнечная шестеренка, которая, как сказано выше, расположена в центре редуктора. Так же к основным элементам относятся, водило. Эта деталь редуктора предназначена для прочной фиксации осей остальных шестерней, или как их еще называют сателлитов. Сателлиты представляют собой одинакового размера шестеренки, которые располагаются вокруг основной шестерни

И наконец, еще одной важной деталью является шестерня, которая называется кольцевой. Эта шестеренка имеет вид зубчатого вида колеса, которое распложено по краю всех частей редуктора, данная часть имеет сцепку с сателлитами

Принцип работы планетарного редуктора выглядит следующим образом.

Один из элементов данного устройства всегда остается неподвижным, в данном случае это кольцевая деталь. Ведущей деталью в планетарном редукторе является солнечная шестерня, а ведомыми, стало быть, сателлиты. Как правило, наиболее часто применение планетарного вида редукторов используется в такой отрасли как машиностроение. Однако нередко его еще применяют при изготовлении различного рода станков для резки металла. Довольно часто используется сразу несколько планетарных редукторов, как правило, этими редукторами оснащается автоматическая коробка передач.

Преимущества использования планетарных втулок

1. Прямой ход цепи и низкий износ ведущей и ведомой звезд. Снаружи трансмиссия выглядит как у обычного сигнлспида.
2. Скрытый от внешних воздействий механизм переключения передач отличается высокой долговечностью по сравнению с кассетами и трещотками. Могут быть задействованы все соотношения передач. Об этом смело скажут отзывы от велосипедистов, перешедших со «стандартных» скоростных велосипедов на планетарные.
3. Нет необходимости постоянно обслуживать устройство, также его сложно нечаянно повредить.

Как и у всего на свете, у втулок с планетарными передачами есть свои «но»:

Никакой декор или знак вашей компании?

Для вашего воображения нет никаких ограничений, и вы можете быть абсолютно уверены, что ваш персональный велосипед уникален! Кстати, это не проблема в дизайне велосипедов в оформлении и дизайне вашей компании. Да, вы могли бы купить полный электрический велосипед за эти деньги.

Он был одним из ведущих производителей велосипедных цепей и решил в то время, что он должен изготовить лучшую и эффективную трансмиссию для велосипедов. Он обеспечивает идеальную прямую линию цепи в любом положении изменения, поэтому обслуживание цепи менее требовательно. Трансмиссия также обеспечивает чистый вид, сравнимый с фиксацией велосипеда.

1. Невозможность использования в велосипедном гоночном спорте из-за высокого трения и чувствительности шестерней.
2. Ощутимая прибавка к весу: только некоторые трехскоростные втулки весят чуть меньше килограмма. В движении привес на заднее колесо дает о себе знать.
3. Ремонт таких механизмов почти невозможен в домашних условиях, да и сервис, где ремонтируют планетарные втулки, нечасто можно встретить. Одноразовость планетарок не позволяет их выгодно привести в рабочее состояние, лучшим вариантом будет установка новой.
4. Запредельная стоимость. Конечно, она вполне оправдана, однако ставить редуктор с нуля на сигнлспид нет смысла. Гораздо проще купить готовый велосипед с ней.

Планетарный редуктор

В современной промышленности планетарные редукторы, в основе которых лежит шестерня солнечная, используются в лебедках и электроинструменте. Наиболее популярным техническим средством, которое есть практически в каждом доме и где может быть использована солнечная шестерня — велосипед с планетарной втулкой.

Сам принцип нескольких зубчатых колес, которые передают энергию движения друг другу, далеко не нов. И даже планетарный редуктор не самое свежее изобретение. Новшеством здесь можно считать лишь то, насколько активно этот принцип работы распространяется в современных приборах и технике самого разного назначения.

Планетарные редукторы в машиностроении

Широкое распространение редуктора, которые имеют устройство данного типа получили в ведущих мостах автомобилей и в автоматических коробках переключения передач. Колесный редуктор можно встретить в мостах таких автомобилей, как: МАЗ, Икарус, в некоторых троллейбусах, тракторах Т-150К, К-700. Этот колесный редуктор в мостах передает крутящий момент к ступицам колес от полуосей. Также они распространены в передаче бортового типа. Такое применение в бортовой передаче позволило существенно уменьшить как расчетный, так и практический диаметр основной передачи. Уменьшение диаметра отразилось повышенным просветом автомобиля и как следствие более высокой проходимостью. Использование планетарных коробок переключения передач набирает все большую популярность. Передаточное отношение устройства будет вытекать из расчета отношения числа зубьев на центральной шестерни к числу зубьев на коронной шестерне. Интересным моментом является расторможение коронной шестерни в коробке. В этом случае передаточное число равняется 1.

Мы сами пробовали этот кусок, и мы должны признать, что функция является совершенным. Изменение происходит мгновенно и очень заметно, поэтому нет необходимости опасаться, что велосипедист спусков проблемы с чрезмерной частотой. В городском движении, это решение с диапазоном 124% и вес 980 г идеала. Таким образом, общая протяженность в том числе кассеты 578%, а вес дискового тормоза версии на 970 граммов делает его одним из самых легких фаворитов. Но уменьшить внутренний механизм, это снова добавляет кассету и переключатель, так что вновь возрастает.

Мотор-редукторы планетарного типа

Это устройство предназначено для использования в роли привода в горизонтальном либо вертикальном положении. Мотор-редукторы исполнены из нескольких модулей. Такая кинематическая схема, включающая сразу мотор и устройство планетарного редуктора, имеет целый ряд значительных преимуществ и позволяет выполнять следующие задачи:

Цена составляет около восьми тысяч стандарта. Нет передач, не сдвигая с небольшой задержкой и ограниченным числом передач. Эта система работает, потому что, как вариатор, так что внутренний механизм работает на основе перемещения больших шаров их орбит, и таким образом позволяет полностью плавное изменение передач.

Силовая передача обеспечивается благодаря упруго-гидро-динамического контента, так что не должно быть никакого существенного трения. Благодаря этому предложению бесчисленные вариации из-за непрерывной передачи признака сдвига на основе вариатора. Интересный вариант представляет собой вариант, где заряд может быть объединен с любым валиком или дисковыми тормозами или выбегом звездочкой. Несмотря на все производитель похвалы должен, за свои собственные испытания, чтобы понять, что переключение передач действительно гладко, но когда сила горки предложение сцепление при переключении передач в общей сложности значительного сопротивления, тем тяжелее райер занимает педаль, тем сильнее сопротивление при трении, что там на самом деле там не должно быть, это чувствует.

1. Вырабатывание высоких мощностей при невысоких габаритах;
2. Большой коэффициент полезного действия;
3. Масса в три раза меньше аналогов;
4. Использование для специализированных установок;
5. Расчет делать легче, чем у других редукторов;
6. Невысокие затраты на обслуживание.

Расчет планетарного устройства

Обсудив в статье уже множество моментов по этому редуктору, стоит перейти и к основным моментам по его расчету перед проектированием. Расчет редуктора производится следующим образом:

Но мы не тестируем вы приносите эту плату отдельно. Его расширение в основном в области электрических велосипедов, возможно, дорогой «имидж» машина. Цена около девяти тысяч принадлежит благодаря конкурентоспособной продукции обратно к стандарту. Если гонщик решит сделать это, он должен рассчитывать на перемещение части веса более назад, что может быть показано двумя способами. Во-первых, он тянет заднее колесо сильнее в воздух, и, если его неравенство в области местности ударит, более тяжелый прикладом будет менее управляемым из-за инерции.

1. Определяем число передаточных ступеней;
2. Расчет сателлитов и числа зубьев;
3. Выбор материала шестерен;
4. Определяем межосевое расстояние;
5. Проверочный расчет;
6. Расчет сил;
7. Выбор подшипников;
8. Определение толщины колес;
9. Вычисление осей шестеренок.

Делаем планетарный редуктор своими руками

Первым делом производится проектирование будущей конструкции в зависимости от конструктивных особенностей изделия и задач, которые планируется решать с его использованием. При этом производится расчет таких параметров как передаточное число, расположение валов, количество ступеней и т.д.

Далее производится определение межосевого расстояния. Этот показатель очень важен, так как указывает на способность передавать крутящий момент. Температура внутри устройства во время его работы не должна быть выше, чем 80 градусов по Цельсию.

При конструировании планетарного редуктора производится также расчет:

• числа передаточных ступеней;
• количества сателлитных шестеренок и зубьев на них;
• толщины шестеренок;
• размещения осей в будущем механизме.

Не имея специального оборудования и условий, изготовить составные части этого устройства в условиях домашней мастерской не получится. Планетарный редуктор можно собрать из подобранных частей, которые без труда можно приобрести в торговой сети или на разборке.

Сборка также является делом достаточно непростым, для достижения успеха в этом деле необходимо иметь практический опыт ремонта подобных механизмов, их сборки и разборки, обладать теоретическими познаниями в механике, прочими знаниями и навыками.

Аналитическое определение передаточного отношения планетарного механизма

Рассмотрим порядок
получения формулы для расчета
передаточного отношения планетарного
механизма через известные числа зубьев
его колес на примере редуктора Джемса
(рис.1) или (рис.2,а).

Входным звеном в
этом механизме является солнечное
колесо 1, а выходным — водило Н.

Тогда искомым
является выражение
==?,
(2.1)

где обозначение
читается как “передаточное отношение
от 1-го колеса к водилу Н при неподвижном
3-м колесе”.

Для определения
передаточного отношения планетарного
механизма используется метод обращения
движения или метод остановки (“фиксации”)
водила.

Для реализации
этого метода всем звеньям механизма
сообщается дополнительное воображаемое
вращательное движение вокруг центральной
оси О₁О_н
с угловой скоростью (- _н).
Тогда получим новый — обращенный
механизм, который будет примечателен
тем, что его звено Н , бывшее ранее
водилом, станет неподвижным. Следовательно,
неподвижным станет и центр О₂,
т.е. обращенный механизм будет представлять
собой обычную зубчатую передачу с
неподвижными осями вращения колес. При
этом угловые скорости звеньев нового
обращенного механизма будут равны:

— солнечного колеса
1 — ₁
=₁-_н;

— корончатого
колеса 3 — ₃=0-_н=-_н;

— водила Н —
_н=_н-_н=0.

Таким образом,
при остановленном водиле ведомым звеном
становится корончатое колесо 3, и
передаточное отношение обращенного
механизма будет равно

=1-(2.2)

Следовательно,
искомое передаточное отношение
планетарного механизма
будет равно:

=1-(2.3)

где U(н)₁₃—
является передаточным отношением
обычной зубчатой передачи с неподвижными
осями, для которой по формуле Виллиса:

(2.4)

Тогда, подставляя
полученное значение, имеем для
планетарного механизма редуктора
Джемсa:

=1+.
(2.5)

Аналогично можно
вывести формулы для определения
передаточных отношений механизмов,
изображенных на рис.2.б, рис.3, а и б:

— для схемы на
рис.2.б:
=1+
; (2.6)

— для схемы на
рис.3.а:
;
(2.7)

— для схемы на
рис.3.б:
=
. (2.8)

При назначении
чисел зубьев колес планетарной передачинеобходимо
учитывать ряд требований и условий,
важнейшие из которых следующие.

1. Числа зубьев
Z₁,
Z₂…
должны быть целыми числами.

2. Сочетание чисел
зубьев колес должно обеспечивать
требуемое передаточное отношение U_пл
с допустимой
точностью ±3 % .

3. При отсутствии
специальных требований желательно
использовать в передаче нулевые колеса.
Это ограничение записывают в форме
отсутствия подреза зубьев: для колес
с внешними зубьями, нарезанными
стандартным инструментом, Z_i
≥ Z_min=17;
для колес с внутренними зубьями – Z_i
≥ Z_min=85.

4. Оси центральных
колес и водила Н планетарной передачи
должны лежать на одной прямой для
обеспечения движения точек по соосным
окружностям (условие
соосности ).

5. При расположении
сателлитов в одной плоскости, т. е. без
смещения в осевом направлении, соседние
сателлиты должны быть расположены так,
чтобы между окружностями вершин
обеспечивался гарантированный зазор

(условие
соседства)
:

(
Z₁+Z₂)sin
>Z₂+2,
(3.1)

где k
– число сателлитов.

6. Сборка нескольких
сателлитов должна осуществляться без
натягов так, чтобы зубья всех сателлитов
одновременно вошли во впадины солнечного
и корончатого колес:

,
(3.2)

где Z₁—
число зубьев центрального колеса,
k-число
сателлитов, р — число оборотов водила,
С_o-целое
число.

Рассмотрим порядок
синтеза планетарных механизмов,
представленных на рис. 2 и рис. 3.

Планетарный редуктор

В современной промышленности планетарные редукторы, в основе которых лежит шестерня солнечная, используются в лебедках и электроинструменте. Наиболее популярным техническим средством, которое есть практически в каждом доме и где может быть использована солнечная шестерня — велосипед с планетарной втулкой.

Сам принцип нескольких зубчатых колес, которые передают энергию движения друг другу, далеко не нов. И даже планетарный редуктор не самое свежее изобретение. Новшеством здесь можно считать лишь то, насколько активно этот принцип работы распространяется в современных приборах и технике самого разного назначения.

Планетарные втулки сегодня в велосипедах ставятся туда, куда прежде ставили звездочки для байка для регулирования передач. В спортивных велосипедах каждая звездочка на велосипед отвечает за свою передачу скоростей. Более простая задняя планетарная втулка, которая работает на солнечной шестерне, ставится на велосипеды для города, а также на туристические велосипеды.

Как было сказано, задняя планетарная втулка более популярна, чем передняя. В первую очередь, это определяется особенностью крепления велосипедной цепи и классической установки звездочки на велосипед. Но если вы хотите переделать свой байк из обычного в электрический, то вам придется столкнуться с таким изобретением как мотор-колесо. Ставится оно обычно на переднюю вилку (хотя можно поставить и на заднюю, и даже заменить оба колеса, сделав велосипед полноприводным), одна из важных частей мотор-колеса — планетарный редуктор, в основу которого так же положена шестерня солнечная.

Изначально мотор-колёса были иного принципа, но требования удешевления из-за возрастания массовости спроса на электровелосипеды привело к тому, что именно роторная передача, основанная на планетарном принципе, стала наиболее выгодной системой генерации энергии движения и распределения ее.
Это решение увеличивает статическую тягу при уменьшении веса колеса, но при этом становится более шумным сам мотор и усиливаются вибрации от высоких частот, передающиеся на раму. На текущий момент основная часть колес с мотором до 500 Ватт — редукторные. Это сделало электровелосипеды более шумными и тяжелыми, но резко снизило стоимость конструкции. Однако, при установке такого планетарного редуктора нужно проследить, чтобы допустимые вибрации не превышали норму, иначе это отразится на сроке службы рамы.

Планетарный редуктор и планетарная передача — теория

Рассмотрен принцип действия планетарной передачи, указаны преимущества и недостатки применения планетарных редукторов. Приведена схема планетарной передачи и расчет передаточного отношения редуктора.

Планетарный редуктор и планетарная передача

Зубчатая передача

Зубчатая передача

Устройство планетарного механизма основано на вращении тел зубчатой передачи, которые непосредственно взаимодействуют с главным двигателем. Именно такое соединение и служит для передачи силы от редуктора до других механизмов с изменением скорости их вращения. Таким образом происходит передача крутящего момента от двигателя на колеса через основную ось, главную шестерню и сателлиты.
Вообще устройство зубчатой передачи достаточно простое и понятное. Вот, что входит в конструкцию обычной передачи.
Для соединения с главной передачей имеются две зубчатые шестерни, таким образом происходит зацепление. При движении происходит передача скорости вращения с главной шестерни на ведомую за счет зацепов. Наименьшее колесо в конструкции называется шестерней, а наибольшее будет главным и ведомым колесом.

Планетарный механизм

Схема планетарной передачи

Редукторы с зубчатой передачей, колеса которых имеют движущиеся оси, называются планетарными. Внутри расположены зубчатые колеса, перемещающиеся на своих, геометрических осях. Такие шестерни получили название сателлиты, потому что вся конструкция очень похожа на солнечную систему. Главные шестерни называются центральными колесами. Сателлиты крепятся на своих осях и вращаются вокруг главной передачи при помощи водила, которое движется так же, как и центральное колесо, вокруг главной оси. Центральное колесо остается неподвижным, а другие шестерни можно заблокировать или разблокировать полностью.

Если центральное колесо неподвижно, то второе постоянно движется. Ведущим здесь является вал подвижного колеса, а ведомым-водила. Если разблокировать все зубчатые колеса вместе с ведомым, то такая передача будет дифференциальной. Выделяют два основных и ведущих звена и одно ведомое.

При подробном рассмотрении простейшей планетарной передачи мы видим: ведущее колесо или водило, ведомое с тремя сателлитами, вращающимися вокруг центральной оси и центральное, неподвижное колесо.

Передаточное отношение

Чтобы рассчитать передаточное отношение редуктора, необходимо заметить определенное количество неподвижных звеньев(1,2,3 и Н) и условно задать им поступательное вращение со скоростью wH, равное скорости вращения водила, но с обратным знаком. Скорость зацепления зубчатых колес не изменяется. Таким образом скорость + wH +(- wH)=0, то есть водило будет остановлено. Если водило неподвижно, тогда планетарная передача превращается в зубчатую, где все колеса неподвижны. Сателлиты не учитываются. Их вращение будет положительным при одинаковом вращении шестерен, а отрицательным при противоположном вращении:i=(? 1 -? H)/(? 3 -? H)=-(z 3 /z 1), где z 1 и z. Если колесо 3 закреплено неподвижно, то угловая скорость водила Н = 1 /[1+(z 3 /z 1)], а передаточное отношение i =1+z 3 /z 1.

Как обычно, для работы редуктора с одноступенчатой передачей при больших нагрузках становится мало, поэтому стали изготавливать двух и трех ступенчатые редукторы, а иногда и четырех ступенчатые. Чаще всего применяется двухступенчатая передача.

Двухступенчатая планетарная передача.

Схема двухступенчатой планетарной передачи

Для других редукторов передаточное отношение высчитывается таким же способом. Для двухступенчатого редуктора, где центральное колесо 1—ведущее, водило Н2 — ведомое, центральные колеса 3 и 4 закреплены в корпусе, передаточное отношение i=1+z 2 z 3 /z 1 z 4.

При всех достоинствах планетарного редуктора, нужно знать, что при сильном вращении шестерни, КПД всего механизма сильно ухудшается.

Нагрузка от центрального колёса водила восприниматься всеми шестеренками (1-6) одинаково, при этом их размеры значительно меньше, чем у обычной передачи. Следовательно, главными преимуществами планетарной передачи являются большая скорость вращения, небольшой вес и компактность. Дифференциальные передачи используются в автомобиле для разложения движения, а так же в различных станках. К минусам такой передачи относится ее трудоемкое изготовление и сложная сборка на предприятии. Такие редукторы благодаря своим преимуществам находят свое применение во многих отраслях производства: в машиностроении, приборах, станкостроении, в транспорте.

Использован материал из книги «Детали машин» Гузенков П.Г.

Так же по теме предлагаем статью «Планетарный редуктор» с примером расчета передаточного отношения и анимированными схемами ступеней планетарного редуктора.

Как определить передаточное число редуктора

Прежде чем производить расчет редуктора, важно определиться, что включает понятие передаточное число? В качестве примера возьмем универсальный одноступенчатый редуктор Ч-100-40. Здесь передаточное число – это цифра 40

Объяснимся: при вращении входного вала выходной вал должен сделать один оборот вокруг оси за 40 оборотов входного вала. Теперь нужно обозначить различие между такими понятиями, как фактическое и номинальное передаточное число.

Номинальное передаточное число является округленным значение фактического отношения. Такая величина нужна для удобства и стандартизации обозначения. Приведем пример: универсальный редуктор Ч-100 может иметь фактическое передаточное число 7,75, тогда как номинальная величина будет равной 8 и так далее: 10=10; 12=12,5; 15,5=16; 20=20…

Далее будет рассмотрено, как выполнить расчёт передаточного числа мотор редуктора, если не читается соответствующая бирка или же отсутствует какая-либо сопроводительная документация к оборудованию.

Первый способ предполагает возможность «идентифицировать» практически любой мотор редуктор передаточное отношение определяется просто и точно. Эта методика подходит для червячного, цилиндрического, конического, планетарного и других приводных узлов.

Передаточное отношение определяется так: покрутите быстроходный вал, количество оборотов которого за один оборот тихоходного вала и будет означать передаточное число фактическое.

Что касается второго способа, то он является актуальным тогда, когда возможность прокрутить и посчитать обороты выходного вала отсутствует

В данном случае важно обратить внимание на различия между методами определения передаточного отношения «червяка» и, скажем, цилиндрического привода:

• В качестве примера возьмем указанный выше червячный одноступенчатый редуктора 1Ч-160 универсального применения.
  В первую очередь, подсчитывается количество зубов червячного колеса. Имеем 32 зуба.

  Далее подсчитываем количество заходов витка на червячном валу. Заход – один.

  Теперь необходимо 32 разделить на 1, получаем 32 – фактическое передаточное число универсального редуктора 1Ч-160.

• Рассмотрим способ подсчета передаточного отношения червячного редуктора типа Ч-125.
  Считаем количество зубьев на колесе «червяка». Имеем 52 зуба.

  Далее считаем количество заходов витка на червячном валу. Получилось 4.

  Теперь разделим 52 на 4 и получим 13 – фактическое передаточное число универсального редуктора Ч-125.

Характеристики планетарного редуктора

Данное устройство получило такое распространение за счет имеющихся у него положительных качеств. К ним можно отнести такие как большие возможности передачи. Они являются достаточно компактными, и поэтому для установки данного устройства не требуется большой объем места и не затрачивается много времени. К тому же редукторы планетарного вида имеют чрезвычайно малый вес, что тоже можно отнести только к достоинствам данного оборудования. Тем не менее, требования, предъявляемые к планетарным редукторам, являются достаточно большими. При их изготовлении необходимо соблюдение абсолютной точности, поскольку зубцы должны быть плотно соприкасающимися, при этом они должны легко приводиться в движение. Данные редукторы требуют высокого внимания и являются достаточно сложными элементами при сборе.

В конструктивном плане планетарные редукторы могут быть исполнены абсолютно по-разному, их существует достаточно большое множество видов. По видам планетарные редукторы могут подразделяться на одно-, двух-, и трехступенчатые. Расположение валов у планетарных редукторов может быть как вертикальное, так и горизонтальное. В самой кинематической схеме редукторы планетарного вида могут быть объединены с передачами разных типов, например с коническими передачами, с передачами червячного типа и с цилиндрическими передачами. Планетарные редукторы так же могут различаться по виду подшипников, так в некоторых случаях это , которые используются, как правило, на высоких скоростях, и на подшипниках качения, которые соответственно работают при низких скоростях. Универсальными планетарными редукторами принято считать редукторы серии МПО.

Заголовок

Такой вид редукторов, как планетарный (планетарный мотор редуктор) относится к передачам крутящего момента посредством зубчатого (зубчатое устройство) зацепления шестерен. Как и любой другой редуктор, планетарный редуктор, предназначен для передачи крутящего момента от двигателей различных видов непосредственно к приводам, при этом происходит понижение скорости вращения валов и увеличение крутящего момента. Главное отличие, которое имеет устройство планетарного редуктора от обычных (червячного, цилиндрического, конического и т.д.) заключается в том, что он имеет перемещающиеся оси зубчатых колес.
В состав редуктора набор шестеренок — сателлитов. В связи с тем, что эти сателлиты движутся вокруг одного центрального, и все это устройство напоминает солнечную систему, то соответственно и родилось название планетарный редуктор. Маленькие шестеренки, вращающиеся вокруг одной центральной, имеют ось в центре (водило).

Преимущества планетарных устройств

По сравнению с традиционными редукторами можно выделить следующее преимущества, которые имеет это устройство: они могут создавать огромные передаточные отношения скоростей при невысоком количестве шестеренок. Шестерни механизма имеют небольшой размер благодаря их количеству. Так, одно более массивное колесо распределяет равномерно нагрузку по нескольким сателлитам. Из этого следует, что устройство получается не очень большим и громоздким. Однако, расчет и практика показывают, что при высоких передаточных числах работоспособность и коэффициент полезного действия сильно снижаются. И как вывод всего вышесказанного, основными преимуществами являются:

• Большие передаточные числа;
• Невысокая масса;
• Относительная компактность;
• Его можно чинить и собирать своими руками.

Такие преимущества требуют и соответствующего изготовления. Начиная с расчета, проектирования и заканчивая изготовлением — все должно быть прецизионно точно. Эти редукторы нашили очень широкий ряд применений в различных отраслях: прибостроительной, станкостроительной, машиностроительной и т.д. В данной статье остановимся более подробно на применении этого устройства в машиностроительной отрасли.

Планетарный мотор-редуктор

В этой статье мы постараемся в подробностях рассмотреть планетарный мотор-редуктор, теорию и принцип планетарных передач, их достоинства и недостатки планетарных редукторов.

Планетарный мотор-редуктор

Планетарный мотор-редуктор — это одна из существующих множеств разновидностей мотор-редукторов, отличающихся модификацией механической передачи и различающихся, в основном, расположением оси относительно двигателя.

Основными элементами в конструкции планетарного мотор-редуктора выступают электрический мотор с редуктором с зубчатой планетарной передачей. Расположение валов редуктора и электрического двигателей в этом устройстве находится на одном уровне и называется соосным. Существуют и мотор-редукторы с параллельным размещением валов. Обычно это редукторы плоской формы. В схеме используются косозубые колеса цилиндрической формы. Такая передача легко крепится на оси и не требует дополнительных инструментов.

Преимущества и недостатки

Благодаря широкому диапазону возможных передаточных чисел, планетарный мотор-редуктор дает больший выбор диапазонов частот вращения выходного вала редуктора. В то же время величина передаточного числа может быть большой при небольшом количестве зубчатых колес. Эти устройства обладают повышенной нагрузочной способностью при повышенном ресурсе деталей, характеризуются сниженным шумовым эффектом. При всех достоинствах сохраняются относительно небольшие габаритные размеры.

К основным достоинствам электромеханической передачи с планетарным типом редуктора относятся высокие показатели передаточных чисел. Передаточное отношение планетарного редуктора получается больше, чем у других типов передач, несмотря на меньшее количество шестеренок.

Компактность — нагрузка распределяется равномерно по нескольким сателлитам, поэтому размер получается очень компактным. Небольшие габариты и вес зависят от размера конструкции.

К недостаткам можно отнести только потери КПД мощности при высокой скорости вращения шестерен и при больших значениях передаточных отношений.

В продолжении статьи — подробнее о самой конструкции и ее принципах действия, а так же о применении планетарных редукторов.

Использован материал из книги «Детали машин» Гузенков П.Г.

Так же по теме предлагаем статью «Планетарный редуктор» с примером расчета передаточного отношения и анимированными схемами ступеней планетарного редуктора.

Принцип работы планетарных шестерен

Принцип фиксированной передачи очень прост.

В паре зацепляющихся шестерен есть шестерня в качестве ведущего колеса, и мощность поступает от нее.

Другая шестерня действует как ведомое колесо, от которого выдается мощность.

Есть еще шестерни только в качестве раздаточной станции.

Одна сторона зацепляется с ведущим колесом, а другая сторона зацепляется с ведомым колесом, и мощность проходит через него.

Этот тип шестерни называется холостым.

В системе передач, включающей планетарные передачи, ситуация иная.

Поскольку есть водила планетарной передачи, то есть три вращающихся вала, которые обеспечивают ввод / вывод мощности, а также можно использовать сцепление или тормоз.

При необходимости ограничьте вращение одного из валов, оставив два вала для передачи.

Таким образом, взаимосвязь между зацепляющими шестернями может быть объединена разными способами:

Мощность поступает от солнечной шестерни, выводится от наружной коронной шестерни, водило планетарной передачи блокируется механизмом;

Мощность поступает от солнечной шестерни, выводится от водила планетарной передачи, и внешняя кольцевая шестерня заблокирована;

Мощность поступает от водила планетарной передачи, выводится от солнечной шестерни, и внешняя кольцевая шестерня заблокирована;

Мощность поступает от водила планетарной передачи, выводится от наружной коронной шестерни, солнечная шестерня заблокирована;

Мощность поступает от внешнего кольцевого зубчатого колеса, выводится от водила планетарной передачи, солнечная шестерня заблокирована;

Мощность поступает от наружной коронной шестерни, выводится от солнечной шестерни, водило планетарной передачи заблокировано;

Две мощности вводятся от солнечной шестерни и внешнего зубчатого венца соответственно, и синтезируются и выводятся от водила планетарной передачи;

Две мощности поступают от водила планетарной передачи и солнечной шестерни, соответственно, и объединяются и выводятся через внешнюю коронную шестерню;

Две мощности поступают от водила планетарной передачи и внешнего зубчатого венца соответственно, и объединяются и выводятся от солнечной шестерни;

Мощность поступает от солнечной шестерни и выводится двумя путями через внешнюю коронную шестерню и водило планетарной передачи;

Мощность поступает от водила планетарной передачи и выводится двумя способами через солнечную шестерню и внешнюю кольцевую шестерню;

Силовая внешняя кольцевая шестерня получает два входа от солнечной шестерни и водила планетарной передачи.

Мы знаем, что у автомобиля только один двигатель и четыре колеса.

Характеристики частоты вращения и крутящего момента двигателя сильно отличаются от требований вождения по дороге.

Чтобы правильно распределить мощность двигателя между ведущими колесами, можно использовать вышеуказанные характеристики планетарных шестерен.

Такие, как автоматические коробки передач, но также использование этих характеристик планетарных передач.

Различные передаточные числа получаются путем изменения отношения относительного движения различных компонентов муфты и тормоза.

Поделиться — это забота!

Простой пошаговый процесс работы с планетарным редуктором Принцип работы

Интересной особенностью принципа работы планетарного редуктора является то, что вы можете достичь многих передаточных чисел с помощью компактной и прочной конструкции.

Во-первых, я хочу, чтобы вы поняли, что принцип работы планетарной коробки передач включает три основных компонента:

Изменяя состояние любой из этих шестерен, вы можете достичь многих передаточных чисел.

В этих редукторах любой из трех компонентов может оставаться неподвижным, и они могут действовать как входные или выходные.

В зависимости от типа компонента планетарного редуктора, который является входным, выходным или неподвижным, вы можете достичь диапазона передаточных чисел.

Эти шестерни хороши тем, что вы можете достичь любого передаточного числа без необходимости включать или отключать другие передачи.

Давайте посмотрим на этот пример объяснения планетарной передачи (Источник: How Stuff Works ):

Вход	Выход	Стационарный	Расчет	Передаточное число
Sun (S)	Водило планетарной передачи (S) )	Кольцо (правое)	1 + R / S	3.4: 1
Несущая планета (C)	Кольцо (R)	Солнце (S)	1 / (1 + S / R)	0,71: 1
Солнце (S )	Кольцо (правое)	Водило планетарной передачи (C)	-R / S	-2,4: 1

В этом примере коронная шестерня имеет 72 зуба, а солнечная шестерня имеет 30 зубов.

Очевидно, что вы можете получить широкий диапазон передаточных чисел в зависимости от конкретных рабочих требований.

Возьмем для примера:

• 4: 1 — это в основном процесс сокращения; выходная скорость ниже входной
• 71: 1 — повышенная передача; выходная скорость выше входной

Очевидно, вы можете видеть, насколько удобна планетарная коробка передач в большинстве механических систем.

Анализ принципа работы планетарной коробки передач

Как я уже упоминал ранее, обычная коробка передач имеет три набора шестерен.

Все шестерни имеют разную степень свободы.

В нормальных условиях мы имеем:

• Планетарные шестерни, вращающиеся вокруг солнечной шестерни
• Планетарные шестерни, свободно вращающиеся на подвижном рычаге. Иногда они могут вращаться относительно солнечной шестерни.
• Во время работы весь процесс включает в себя коронную шестерню или кольцевое пространство.

В зависимости от конструкции шестерни, мы можем использовать как простой, так и сложный планетарный редуктор.

То есть простой планетарный редуктор имеет планетарные шестерни, водило, коронную шестерню и солнечную шестерню.

С другой стороны, составные планетарные передачи имеют планетарную, ступенчатую и многоступенчатую конструкции.

В основном различия между этими двумя типами передач зависят от желаемого передаточного числа, отношения крутящего момента к весу и гибкости в конфигурациях.

Итак, что все это означает?

В простой планетарной коробке передач, когда входная мощность вращает солнечную шестерню, планеты вокруг центральной оси начинают вращаться.

То есть планеты сцепляются с Солнцем, заставляя их вращаться как единое целое.

К концу процесса, когда водило планетарной передачи вращается, оно обеспечивает желаемый выходной крутящий момент.

Опять же, если удерживать любую из частей в фиксированной точке, в то время как использование других секций в качестве выхода или входа приводит к разным степеням мощности или скорости.

Вы можете увидеть это, как показано в таблице ниже:

9003

900

Положение рычага	Положение солнечной шестерни	Положение шестерни	Степень мощности	Степень скорости
Выход	Вход	Фиксированный	Увеличено	Уменьшено
Вход	Выход	Фиксированный	Уменьшенный	Увеличенный
Выход	Фиксированный	Ввод	Увеличенный	Уменьшенный
2 Вход
Выход	Уменьшено	Увеличено

Что ж, всесторонний анализ планетарных редукторов требует большого количества вычислений, которые могут выходить за рамки данной статьи.

Вот почему я могу порекомендовать Gear Trains (Анализ зубчатых передач) .

Короче говоря, принцип работы планетарного редуктора основан на фиксации одной точки при использовании других как выходных или входных.

При этом шестерни должны плавно входить в зацепление, тем самым увеличивая или уменьшая скорость.

Что такое планетарный редуктор?

Вернуться к обзору

Какая техника тысячелетней давности лежит в основе многих самых инновационных технических достижений на данный момент? У робототехники, 3D-печати и новых транспортных средств есть одна общая черта: часто они приводятся в движение планетарной коробкой передач.Как поставщик планетарных редукторов, мы, конечно, знаем все тонкости, но что, если вы впервые столкнетесь с этой техникой? Мы решили объяснить это понятно для всех — в этой статье мы обсудим основы планетарного редуктора.

Что такое планетарный редуктор?

Планетарный редуктор — это редуктор с совмещенным входным и выходным валами. Планетарный редуктор используется для передачи наибольшего крутящего момента в наиболее компактной форме (известной как плотность крутящего момента).

Ускоряющая ступица велосипеда — отличный пример механизма планетарного колеса. Вы когда-нибудь задумывались, как получить столько мощности и возможностей в такой маленькой ступице? Для трехступенчатой ​​ступицы используется одноступенчатая планетарная передача, для пятиступенчатой ​​ступицы — двухступенчатая.Каждая планетарная передача имеет состояние редуктора, прямое соединение и режим ускорения.

С математической точки зрения, наименьшее передаточное число составляет 3: 1, наибольшее — 10: 1. При передаточном числе менее 3 солнечная шестерня становится слишком большой относительно планетарных шестерен. При передаточном числе более 10 солнечное колесо становится слишком маленьким, и крутящий момент падает. Отношения обычно абсолютные, т.е. целые числа.

Кто изобрел планетарный редуктор, неизвестно, но функционально он был описан Леонардо да Винчи в 1490 году и использовался веками.

Почему назван планетарной коробкой передач?

Планетарный редуктор получил свое название из-за того, как разные шестерни перемещаются вместе. В планетарной коробке передач мы видим солнечную (солнечную) шестерню, сателлитную (кольцевую) шестерню и две или более планетарных шестерен. Обычно солнечная шестерня приводится в движение и, таким образом, приводят в движение планетарные шестерни, заблокированные в водиле планетарной передачи, и образуют выходной вал. Шестерни сателлитов имеют фиксированное положение по отношению к внешнему миру. Это похоже на нашу планетную солнечную систему, отсюда и название.Помогло то, что древние конструкции шестерен широко использовались в астрологии для составления карт и отслеживания наших небесных тел. Так что это был не такой уж большой шаг.

На практике мы часто говорим с точки зрения использования планетарных редукторов для промышленной автоматизации. Вот почему мы называем солнечную шестерню входным валом, планетарные шестерни и водило — выходной вал, а сателлитную шестерню (или коронную шестерню) — корпусом.

Возможности планетарных редукторов

С одной и той же конструкцией можно реализовать разные скорости и направления вращения.Это может быть достигнуто, например, путем реверсирования коробки передач, что дает следующие возможности:

Ведомая сторона	Твердый мир	Ведущая сторона	Результат
Входной вал	Корпус	Выходной вал	Редукция
Входной вал	Выходной вал	Корпус	Обратное движение + задержка
Выходной вал	Входной вал	Корпус	Задержка
Выходной вал	Корпус	Входной вал	Разгон
Корпус	Выходной вал	Входной вал	Обратное движение + ускорение
Корпус	Входной вал	Выходной вал	Задержка
Входной и выходной валы	Н.А.	Корпус	1: 1

Где обычно используется планетарный редуктор (в трансмиссии)?

Где обычно используется планетарный редуктор (в трансмиссии):

• В роботе для увеличения крутящего момента
• В печатном станке для уменьшения скорости роликов
• Для точного позиционирования
• В упаковочной машине для воспроизводимых продуктов

Покупка планетарной коробки передач: на что следует обратить внимание

Каковы критерии покупки планетарной коробки передач? На этот вопрос сложно ответить, потому что он сильно зависит от того, где именно используется коробка передач.Прежде всего, должны быть правильными первичные характеристики (например: крутящий момент, люфт, передаточное отношение), но затем вторичные (например: коррозионная стойкость, уровень шума, конструкция) и третьи (например: срок поставки, цена, глобальный доступность, сервис) важны.

Поскольку Apex Dynamics работает быстрее, вы можете обращаться к нам по всем вопросам. Мы ответим быстро, часто в тот же день, с индивидуальным ответом и / или индивидуальным предложением. Таким образом, вам никогда не придется беспокоиться о задержках, мы доставляем все коробки передач, которые отсутствуют на складе, и быстрее, чем кто-либо другой.

Консистентная смазка или масло в качестве смазки в планетарной коробке передач

Даже при том, насколько точно планетарный редуктор изготовлен и собран, внутри всегда есть поверхности качения или скольжения. Вот почему каждая коробка передач содержит смазку — будь то масло, консистентная смазка или синтетический гель — для обеспечения хорошей работы шестерен и предотвращения износа. Кроме того, смазка часто также обеспечивает охлаждение и снижает шум или вибрацию. Apex Dynamics использует специальную смазку от компании Nye Lubricants, по сути, это своего рода гель.

Мы опубликовали статью на эту тему:
Смазка SMART: Без смазки нет гладкой передачи!

6 аргументов в пользу планетарного редуктора в сочетании с серводвигателем

1. Крутящий момент разделен на 3 передачи (планетарные шестерни), и поэтому — при равных размерах — крутящий момент почти в 3 раза выше, чем у «нормальной» коробки передач.
2. Низкий люфт.
3. Компактный и, следовательно, с низкой массой инерции.
4. Высокая эффективность.
5. Закрытая система.
6. Абсолютное соотношение от 3: 1 до 10: 1 на ступень.

Почему планетарный редуктор от Apex Dynamics

Редукторы

Apex Dynamics идеально подходят, например, для современной сервотехники благодаря сложным уплотнениям из витона, косозубым зубьям и сбалансированному валу солнечной шестерни. Мы продаем около 49 серий планетарных редукторов и предлагаем неизведанное обслуживание, поддержку и местные складские запасы. Это делает нас непревзойденным поставщиком редукторов с малым люфтом.

Пресс-релиз, Helmond 14.11.2017

Компоненты

, принцип работы, преимущества, недостатки и области применения [PDF]

Эпициклическая коробка передач также известна как планетарная коробка передач, планетарная зубчатая передача или планетарная зубчатая передача.Он используется в качестве системы трансмиссии для получения различных передаточных чисел как в прямом, так и в обратном направлении.

Введение в системы передачи:

Как вы знаете, это два типа систем передачи. Одна из них — система ручной передачи, другая — система автоматической передачи, и каждая из этих систем передачи подразделяется на следующие категории.

Система механической коробки передач:

Системы трансмиссии, входящие в систему ручной трансмиссии:

1. Коробка передач с скользящей сеткой
2. Коробка передач с постоянной зацеплением
3. Синхронизирующая коробка передач

Система автоматической коробки передач:

Системы трансмиссии, входящие в систему автоматической трансмиссии:

Итак, в этой статье мы можем подробно обсудить эпициклическую коробку передач, также называемую планетарной коробкой передач w.r.t. различные случаи и во время работы видны разные наблюдения и все это здесь будет обсуждаться.

Давайте углубимся в статью.

Подробная информация о планетарной коробке передач

Эпициклическая коробка передач играет жизненно важную роль в системе автоматической трансмиссии. Нет необходимости нажимать на педаль сцепления, а просто давите на акселератор. С помощью этой планетарной коробки передач мы можем достичь различных скоростей w.r.t. компоненты, присутствующие в нем.

Мы можем видеть различные случаи и наблюдения, замеченные во время работы Epicyclic Gearbox.

Компоненты планетарной коробки передач:

Эпициклическая коробка передач состоит из четырех компонентов.

1. Солнечная шестерня
2. Планетарная шестерня
3. Кольцевая шестерня
4. Планетодержатель.

Компоненты планетарной коробки передач
Солнечная шестерня — желтый цвет
Планетарные шестерни — синий цвет
Кольцевая шестерня — красный цвет
Planet Carrier — зеленый цвет

Солнечная шестерня:

Вал, прикрепленный к солнечной шестерне, действует как вход для передачи мощности от двигателя.Он расположен в центре коробки передач и был зацеплен с планетарными шестернями. Также прикреплено более одной солнечной шестерни для достижения разной мощности.

планетарные шестерни:

Планетарные шестерни могут вращаться вокруг своей оси, а также под осью солнечной шестерни и кольцевой шестерни.

Планетарные шестерни находятся в постоянном зацеплении с солнечными шестернями и кольцевыми шестернями для передачи крутящего момента.

Кольцевая шестерня:

Это самая внешняя шестерня, имеющая форму кольца, внутренняя сторона которого имеет угловые зубья, так что они будут находиться в зацеплении с внешними зубьями планетарных шестерен.

Когда зубчатый венец находится в движении, он развивает более высокие скорости, чем другие, которые подробно анализируются в этой статье.

Планета-носитель:

Planet Carrier используется для поддержки планетарных шестерен, которые находятся в зацеплении с солнечной шестерней и кольцевой шестерней.

Это водило, которое прикреплено к оси Planet Gears, и оно отвечает за конечную передачу.

Теперь давайте разберемся, как эти части отвечают за достижение более высоких скоростей в коробке передач.

Принцип работы планетарной зубчатой ​​передачи:

В условиях работы планетарной коробки передач наблюдается, что скорость выходного вала иногда будет медленной, иногда быстрой, а иногда даже может изменить их направление.

Но знаете ли вы, как происходит изменение скоростей?

Я взял 3 случая, чтобы подробно разобраться в концепции Epicyclic Gearbox.

Случай 1: Кольцевая шестерня неподвижна, а солнечная шестерня вращается.

Случай 2: Солнечная шестерня неподвижна, а коронная шестерня вращается.

Случай 3: Планетный носитель неподвижен, а солнечная шестерня вращается.

Но прежде чем анализировать все случаи, вам нужно получить базовые знания о том, как Gear взаимодействуют друг с другом?

Как Gear взаимодействует с другим Gear?

Когда две шестерни вращаются под зацеплением, они должны иметь одинаковую скорость на стыке i.е. Скорость Gear A должна быть равна скорости Gear B .

, т.е. скорость передачи A = скорость передачи B.

Если скорости этих двух шестерен A и B не равны, они будут проникать друг в друга, что приведет к износу зуба.

Убедитесь, что должно выполняться указанное выше условие, т.е. Vel of A = Vel of B.

Теперь давайте проанализируем планетарную коробку передач со всеми тремя корпусами.

Случай 1: коронная шестерня неподвижна, а солнечная шестерня вращается

Поскольку зубчатый венец неподвижен, нам нужно сосредоточиться только на других частях планетарного редуктора, то есть на солнечной шестерне, планетарной передаче и планетарном носителе.

Как только зубчатый венец становится неподвижным, начинает вращаться солнечная шестерня, которая получает мощность от вала сцепления. Здесь вал, который прикреплен к солнечной шестерне, является входным валом системы трансмиссии.

Планетарный редуктор

Планетарные шестерни, которые сцеплены с солнечным шестеренком, и кольцевая шестерня вращается вокруг них.

Рассмотрим две точки A и B, когда планетарная шестерня зацепляется с солнечной шестерней, как показано на рисунке.

Эпициклическая зубчатая передача с зубчатым венцом неподвижна, а солнечная шестерня вращается.

В точке A планетарная передача должна иметь определенную скорость, а в точке B скорость планетарной передачи равна нулю, поскольку зубчатый венец неподвижен.

Единственный способ удовлетворить эти условия — планетарная передача должна иметь « Spin, а также Turn «.

Поворот будет производить скорости в противоположном направлении в верхней и нижней точках, как показано на рисунке, тогда как поворот на создает однонаправленных скоростей .

Вверху скорости вращения и вращения противоположны. Итак, скорость в точке B равна нулю, тогда как внизу они будут добавлены, потому что скорость вращения и скорость поворота могут двигаться только в одном направлении.

Поскольку водило прикреплено к планетарной шестерне, оно будет вращаться вместе с планетарными шестернями. Таким образом, мы можем получить меньшую скорость.

Скорость планетарного редуктора рассчитывается по следующей формуле i.е.

V = (радиус) солнечной шестерни * ω (угловая скорость)

Наблюдения за случаем 1:

• Кольцевая шестерня зафиксирована
• Солнечная шестерня вращается по часовой стрелке
• Планетарная шестерня вращается против часовой стрелки.

Случай 2: солнечная шестерня неподвижна, а коронная шестерня вращается

Это случай, противоположный предыдущему (случай 1). Следовательно, в точке A, скорость равна нулю, тогда как в точке B скорость равна скорости зубчатого венца.

В этом случае планетарная передача меняет свое направление на обратное, чтобы удовлетворить условию скоростей.

Epicyclic-Gearbox-Case2

Однако в этом случае есть еще одно отличие, т.е. Скорость точки B будет выше, чем скорость точки A (по сравнению с предыдущим случаем).

Это потому, что радиус коронной шестерни больше, чем радиус солнечной шестерни.

Это заставит Planet gear Spin and Turn на более высокой скорости, и это заставит Planet Carrier вращаться с более высокой скоростью.

Таким образом, частота вращения выходного вала очень высока по сравнению с предыдущим случаем и рассчитывается по формуле.

V = (радиус) зубчатого венца * ω (угловая скорость)

Примечание:

Из формулы видно, что радиус шестерни играет жизненно важную роль.

, то есть в случае 1 солнечная шестерня находится в движении. Следовательно, следует учитывать радиус солнечной шестерни, тогда как в случае 2 кольцевая шестерня вращается.Следовательно, следует учитывать радиус зубчатого венца.

Теперь, если вы видите, что радиус кольцевой шестерни больше, чем радиус солнечной шестерни.

Если вы подставите эти значения в данную формулу, то скорость Ring Gear будет больше по сравнению со скоростью Sun Gear только из-за его радиуса.

Наблюдения за случаем 2:

• Солнечная шестерня неподвижна
• Планетарная шестерня вращается по часовой стрелке
• Кольцевая шестерня вращается по часовой стрелке

Случай 3: Планетарная передача неподвижна, а солнечная шестерня вращается.

В этом случае планетарные шестерни не могут вращаться на , но они могут вращаться , и это вращение будет противоположным вращению солнечной шестерни.

Spinning Planet Gear заставит кольцевую шестерню вращаться в противоположном направлении, т.е. направление вращения кольцевой шестерни будет противоположно направлению вращения солнечной шестерни. Таким образом, в данном случае мы получим заднюю передачу.

Наблюдения за случаем 3:

• Несущая планетарная передача зафиксирована
• Солнечная шестерня вращается в направлении CW
• Планетарная шестерня вращается в направлении CCW
• Кольцевая шестерня вращается в направлении CCW

Это подробное объяснение Epicyclic Gearbox w.r.t. различных случаев и наблюдений.

Теперь давайте обсудим преимущества поезда Epicyclic Gear.

Преимущества планетарной коробки передач:

Преимущества системы Epicyclic Gear состоят в следующем.

• Поезда Epicyclic Gear имеют более высокое передаточное число
• Они используются в различных автомобилях, благодаря чему уменьшается усилие водителя и повышается комфорт.
• Эти зубчатые передачи также используются в велосипеде для управления мощностью во время вращения педалей.

Недостатки планетарной коробки передач:

Недостатки эпициклической зубчатой ​​передачи следующие.

• Стоимость изготовления высокая.
• Сложность конструкции
• Требуется постоянная смазка
• высокие нагрузки на подшипник

Применения эпициклической коробки передач:

Применение эпициклической зубчатой ​​передачи заключается в следующем.

• Используются в приводе якоря ветряной турбины.
• Используются в различных автомобилях с автоматической коробкой передач.
• Применяется также в тракторах и велосипедах.

Youtube Видео для подробного понимания коробки передач Epicyclic Gear.

Дополнительные ресурсы:

Редуктор со скользящей сеткой
Редуктор с постоянным зацеплением
Синхронизирующая коробка передач

Внешние ссылки:

---

Конструкция и анализ планетарной коробки передач

Кредиты СМИ:

---

Изображение 1: Автор: AndrewDressel (обсуждение) — Я (AndrewDressel (talk)) создал эту работу полностью сам., CC BY-SA 3.0, https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=33814843

Изображение 2: Автор Laserlicht — собственная работа, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4

01

Изображение 3,4: Все права защищены. Администратор предоставляет все права, но если это изображение используется где-либо на любой платформе, мы будем благодарны за фото кредит. Спасибо!

Видео : Изучите инженерное дело

Диагностика неисправности планетарного редуктора с использованием демодуляции коллекторного конверта

Важной задачей при диагностике неисправности планетарного редуктора является извлечение надежных характеристик неисправности из зашумленного сигнала вибрации планетарного редуктора.Чтобы решить эту критическую проблему, в статье предлагается метод демодуляции огибающего коллектора для обнаружения неисправности планетарной передачи. Этот метод сочетает в себе комплексный вейвлет, обучение коллектора и частотную спектрограмму для извлечения характеристик неисправности планетарной передачи. Сигнал вибрации планетарной передачи демодулируется огибающей вейвлетом. Энергия огибающей принимается как индикатор, чтобы выбрать полосу частот зацепления. Обучение коллектора используется для уменьшения влияния шума в полосе частот зацепления.Характерная частота неисправности планетарной передачи показана спектрограммой. Создана модель планетарного редуктора и испытательный стенд, и для проверки проведены эксперименты с неисправностями планетарного редуктора. Все результаты анализа эксперимента демонстрируют его эффективность и надежность.

1. Введение

Планетарные зубчатые передачи широко используются в промышленном оборудовании, поскольку они имеют преимущества большого передаточного числа, высокой несущей способности и высокой эффективности передачи [1].В практических областях промышленности планетарная зубчатая передача, конструкция которой более сложна, чем редуктор с фиксированным валом, может быть повреждена при большой нагрузке и тяжелых условиях работы. Точное обнаружение неисправностей планетарного редуктора важно для сокращения внепланового простоя машины и предотвращения катастрофических аварий [2]. Анализ сигналов вибрации, который широко использовался в различных методах мониторинга состояния машин, стал одним из наиболее важных методов, применяемых для диагностики неисправностей планетарного редуктора.

Планетарная шестерня состоит из солнечной шестерни, планетарной шестерни, коронной шестерни, водила планетарной передачи, вала и подшипников. Обычно коронная шестерня неподвижна, солнечная шестерня вращается вокруг своего центра, а водило планетарной передачи вращается с очень низкой скоростью из-за большого передаточного отношения. Несколько планетарных шестерен, которые входят в зацепление одновременно с солнечной шестерней и коронной шестерней, не только вращаются вокруг своего собственного центра, но и вращаются вокруг центра солнечной шестерни [3]. Такое поведение вызывает вибрационные сигналы планетарного редуктора с разными фазами зацепления и разными путями распространения [4].Уникальный режим работы планетарной коробки передач представляет собой проблему для диагностики неисправностей планетарной передачи. Исследования по диагностике неисправностей планетарных редукторов привлекают все большее внимание исследователей [5].

Диагностика неисправностей планетарных редукторов проводится по разным методикам. Методы моделирования полезны при мониторинге состояния. В работе [6] моделировались точечная коррозия зубьев и трещины на солнечной шестерне планетарных редукторов, а также анализировалось влияние неисправностей на жесткость зацепления шестерен.В [7] предложен подход, основанный на физических моделях для обнаружения повреждений планетарного редуктора в системе трансмиссии вертолета. В [8] исследована спектральная структура вибросигнала планетарного редуктора в различных условиях исправности и предложены модели вибросигнала повреждения зубчатого колеса. Но наиболее популярной диагностикой неисправностей планетарного редуктора являются методы обработки сигналов, например методы временной области, методы частотной области, методы частотно-временной области и другие методы обработки сигналов.Методы обработки сигналов во временной области, такие как статистические индикаторы и синхронное по времени усреднение, относительно просты и понятны по сравнению с другими методами. Методика оценки средней во временной области вибрации зубчатого зацепления отдельных планетарных шестерен и солнечной шестерни была продемонстрирована в [9]. Два специальных диагностических параметра во временной области для обнаружения неисправностей планетарного редуктора были изучены в [10]. В частотной области ряд Фурье данных о вибрации планетарного редуктора был исследован, а источник явлений асимметрии в частотных спектрах проанализирован в [1].Дополнительные боковые полосы в частотных спектрах, создаваемые модуляциями крутящего момента водила планетарной передачи, потенциально маскирующими боковые полосы неисправности в планетарных редукторах, были исследованы, а метод частотной области для устранения эффектов изменения амплитуды, вызванных структурными путями, был представлен в [11]. Методы частотно-временной области, такие как распределение Вигнера-Вилля и вейвлеты, разработаны для диагностики планетарных редукторов. Распределение Вигнера-Вилля смоделированных сигналов режимов неисправности в планетарных редукторах изучалось в [12].В [13] для извлечения импульсных характеристик планетарного редуктора был применен метод, основанный на адаптивных вейвлетах Морле и разложении по сингулярным значениям. В [14] проиллюстрирован спектральный эксцесс для обнаружения трещины зуба на кольце планетарного редуктора ветряной турбины. Циклостационарные свойства сигналов вибрации планетарного редуктора были исследованы, и в [15] была разработана диагностика неисправностей на основе карты спектральной когерентности. Эти литературные источники продемонстрировали различные эффекты методов обработки сигналов.Методы временной и частотной области просто отображают один аспект сигнала. Характеристики во временной и частотной областях не могут быть построены одновременно. Методы частотно-временной области, как правило, намного более эффективны, чем два других. Но лучше комбинировать их с другими методами для реализации демодуляции и шумоподавления.

Вибрационные сигналы механических систем, особенно неисправных, часто показывают мутацию, нелинейность и нестационарность [16]. С развитием нелинейных динамических теорий ряд нелинейных параметров и методов был применен для мониторинга состояния машин и диагностики неисправностей [17–19].Обучение манифольда особенно применяется для реализации уменьшения нелинейной размерности для выявления нелинейных внутренних характеристик сигнала вибрации. Техника обработки сигналов и метод многостороннего обучения объединены для усиления неисправностей вращающейся машины и уменьшения воздействия шума [20]. Алгоритм обучения многообразию на частотно-временных распределениях или распределениях шкалы времени сгенерировал множественные сигнатуры неисправности для усиления нелинейных компонентов, вызванных неисправностью, и подавления внутриполосного шума в [21–23].

В планетарной коробке передач вибрационные сигналы от нескольких планетарных шестерен могут сочетаться друг с другом, что приводит к нейтрализации и аннулированию неисправных компонентов [24]. Сигнал вибрации загрязнен фоновым шумом, особенно в практических промышленных приложениях. Здесь, чтобы выделить признак неисправности планетарной передачи из зашумленного вибрационного сигнала, исследуется методика, реализующая развязку, демодуляцию и шумоподавление. Из-за способности демодуляции огибающей вейвлета и способности шумоподавления обучения коллектора [20, 25], эти методы объединены для достижения демодуляции и уменьшения шума вибрационного сигнала планетарной передачи одновременно в этой статье.

Остальная часть статьи организована следующим образом. Во втором разделе представлен метод демодуляции коллектора вейвлет-огибающей для диагностики неисправностей планетарного редуктора. Затем в третьем разделе изучаются модели колебаний и эксперименты по моделированию планетарного редуктора в неисправном состоянии. В четвертом разделе анализируются практические сигналы вибрации от планетарного редуктора, подтверждающие эффективность предложенного метода. Заключения окончательно представлены в пятом разделе.

2. Принцип и методология

2.1. Основы методологии

При диагностике неисправностей планетарных передач акселерометры закрепляются на корпусе коробки передач для сбора сигналов вибрации. Относительные местоположения зацепления планета-солнце и кольцо-планета по отношению к акселерометрам изменяются во времени, что приводит к эффекту амплитудной модуляции (AM) на сигнал вибрации зацепления. Изменение во времени жесткости зацепления или погрешности планетарной передачи также вызывают частотную модуляцию (FM) сигнала вибрации зацепления.Повреждение шестерни генерирует как AM, так и FM сигнала вибрации зацепления. Эти эффекты увеличивают сложность сигнала. Кроме того, существует случайный фоновый шум в каждой полосе частот для практической диагностики неисправностей планетарного редуктора в промышленных областях. Шум может испортить сигнал на частоте зацепления. Таким образом, извлечение сигнала зацепления, снижение шума в полосе частот зацепления и демодуляция сигнала вибрации зацепления являются критическими проблемами для диагностики неисправностей планетарного редуктора.

Огибающий анализ резонанса — мощный инструмент для демодуляции сигнала вращающейся машины. Традиционно для предварительной обработки сигнала вибрации используется фильтр с резонансной частотой и определенной полосой пропускания, а затем огибающая резонанса выводится с помощью преобразования Гильберта. Здесь предлагается синтетическая методология, которая сочетает в себе комплексное вейвлет-преобразование, метод обучения множеству и спектральный анализ для демодуляции и снижения уровня шума зацепляющегося вибрационного сигнала планетарных шестерен.Методология показана на рисунке 1. Сначала используется непрерывное вейвлет-преобразование (CWT) со сложной базой вейвлета Морле для демодуляции сигнала вибрации по масштабам для получения огибающих вейвлетов. Затем создается индикатор, чувствительный к колебаниям в зацеплении, чтобы выбрать конкретную полосу шкалы, которая соответствует полосе частот зацепления. Первые два шага извлекают огибающую и отфильтровывают шум вне полосы частот зацепления. В-третьих, вводится алгоритм обучения коллектора, чтобы извлечь коллектор огибающей из огибающих вейвлета в выбранных масштабах, чтобы уменьшить внутриполосный шумовой эффект и выявить структуру огибающей входящего в зацепление сигнала вибрации.Наконец, характерная частота неисправности обнаруживается с помощью анализа частотной спектрограммы.

2.2. Комплексное вейвлет-преобразование

Хорошо известно, что вейвлет-преобразование может разложить сигнал на временную шкалу [25]. Вейвлет-преобразование сигнала равно набору полосовых фильтров с определенными частотами, соответствующими масштабам. Непрерывное вейвлет-преобразование (CWT) определяется как свертка сигнала с комплексно сопряженным набором вейвлетов.Здесь применяется комплексный вейвлет. Комплексный вейвлет обладает аналитическим свойством. Он определяется как где и представляет действительную и мнимую части комплексного вейвлета и является преобразованием Гильберта. Обычно комплексный вейвлет Морле используется в качестве базового вейвлета для сигнала вибрации вращающейся машины. Комплексный вейвлет Морле определяется как где — параметр ширины полосы, а — центральная частота вейвлета. Здесь оптимизация параметров вейвлета Морле не является предметом исследования данной статьи.Устанавливаются параметры, с помощью которых могут быть достигнуты удовлетворительные результаты. Базовый вейвлет с определенным масштабом используется для извлечения частотной составляющей в сигнале. Отношение можно записать как где — период выборки. По формуле (3) частоту зацепления планетарных шестерен можно оценить по специальному индикатору на шкале. Вейвлет-преобразование сигнала на основе комплексного вейвлета может быть записано как

В соответствии со свойством преобразования Гильберта огибающая сигнала в масштабе может быть вычислена из модуля вейвлет-коэффициентов как

Посредством комплексного вейвлет-преобразования и масштабной полосы выбор, полосовая фильтрация и огибающая могут выполняться одновременно.

2.3. Выбор диапазона шкалы сетки

В методе огибающей диагностики неисправностей вращающейся машины критическим вопросом является оценка резонансной частоты конструкции. В современной литературе для определения резонансных режимов применялись разные индикаторы. Спектральный эксцесс (СК) — эффективная мера для оценки резонансной частоты импульсных составляющих в вибрационном сигнале [26–29]. Индекс гладкости (SI), определяемый как отношение среднего арифметического к среднему геометрическому, также используется для измерения импульсивности спектра мощности вейвлет-коэффициента в каждом масштабе в [30].После комплексной вейвлет-фильтрации и огибающей энергия огибающей вибрационного сигнала концентрировалась в полосе частот зацепления больше, чем в другой полосе. Средняя энергия огибающей может быть принята в качестве индикатора для выбора диапазона шкалы сетки. Для огибающей вейвлета сигнала средняя энергия (ME) огибающей вейвлета в масштабе определяется как где — комплексное сопряжение и — количество точек выборки. Когда ME, SK и SI в частотной области рассматриваются как индикаторы для выбора подходящего масштаба для частоты создания сетки при моделировании данных и практических экспериментах, выясняется, что ME наиболее подходит для выбора шкалы, соответствующей частоте сетки. .

Шкала, соответствующая глобальному максимуму индикатора, определяется как центральная шкала, которая используется для оценки центральной частоты зацепления планетарной передачи. Огибающие вейвлетов в полосе масштабирования сетки, которые создают многомерное пространство данных, содержат информацию о неисправностях в полосе частот сетки. Полоса шкалы сетки может быть разделена на левый предел и правый предел вокруг центральной шкалы. Левую границу и правую границу можно определить по уменьшению значения индикатора до максимального значения индикатора на центральной шкале.Таким образом, полоса шкалы для полосы частот зацепления может быть определена как.

Вызванные неисправностями воздействия, модулирующие частоту зацепления, образуют структуру коллектора, встроенную в огибающие вейвлета в этом диапазоне масштабов. Также есть еще один фоновый шум в полосе частот зацепления. Внутриполосный шум повредит структуру встроенного коллектора. Здесь применяется многостороннее обучение, чтобы сохранить коллектор огибающей для воздействий короткого замыкания, не допуская при этом внутриполосного шума. И пространство данных n -размер (, где — индекс и — индекс) может быть уменьшено до м -размерности посредством нелинейного уменьшения размерности для последующей обработки.

2.4. Обучение многообразию

Существует несколько алгоритмов обучения многообразию. Впервые были предложены методы Isomap и локально линейного вложения (LLE). Isomap — это глобальный метод, потому что его внедрение основано на геодезических расстояниях между всеми парами точек, в то время как LLE является локальным методом, потому что его внедрение основано на отношении каждой точки данных к ее соседним точкам [31, 32]. Были введены собственные карты лапласа, собственные карты Гессе, локальное выравнивание касательных, карта диффузии и несколько других методов.

Локальный подход в вычислительном отношении более эффективен, чем глобальный подход, поскольку первый использует разреженные матрицы и более широко применим к различным типам многообразий. Собственная карта Лапласа, которая является типичным локальным подходом, применяется для извлечения структуры коллектора из огибающих вейвлета в полосе частот зацепления планетарной передачи из-за ее эффективности и устойчивости к шуму [33].

Методология алгоритма лапласовской карты собственных значений состоит из трех шагов: (1) построение графа ближайшего соседа по набору точек выборки; (2) аппроксимировать геометрию локального многообразия в окрестности каждой точки выборки; (3) минимизировать глобальную функцию ошибок, чтобы получить глобальное вложение [34].

Здесь число ближайшего соседа установлено как, уменьшенное измерение установлено как, и данные первого измерения берутся в качестве сигнала для следующего шага анализа частотной спектрограммы для выделения частоты характеристики неисправности из-за его минимальной ошибки восстановления.

3. Анализ симулированных сигналов

3.1. Моделирование неисправной планетарной шестерни

Планетарные шестерни зацепляются одновременно с коронной шестерней и солнечной шестерней. При неисправности планетарной передачи положение зацепления неисправного зуба и сопряженной шестерни изменяется в зависимости от вращения водила планетарной передачи.Таким образом, это изменяет путь передачи сигнала вибрации неисправного зуба на датчик и создает дополнительный AM-эффект на сигнал вибрации зацепления. Амплитуды колебаний зацепления, измеренные датчиком, синхронно модулируются неисправным зубцом и изменяющимся распространением [8]. Здесь проводится анализ неисправной планетарной передачи. Неисправный сигнал вибрации планетарной шестерни можно записать так: где — сигнал вибрации во временной области, — частота вращения водила планетарной передачи, которая представляет модуляцию распространения, — частота вращения планетарной шестерни, которая представляет неисправную модуляцию планетарной шестерни, — частота зацепления, и,, и являются начальные фазы AM, FM и сетки соответственно.« — амплитуды модуляции. После амплитудной демодуляции огибающая сигнала вибрации зацепления составляет

Таким образом, амплитудный спектр огибающей составляет

Параметры моделирования планетарного редуктора показаны в таблице 1. Для сравнения диаграмма во временной области и частотная спектрограмма приняты для анализа. сначала сигналы вибрации. Затем используется демодуляция коллектора огибающей, чтобы проиллюстрировать преимущество этого метода.

Параметры Значения Величина AM 1 Величина AM 0.8 Величина FM 0,5 Частота зацепления (Гц) 437,5 Частота вращения несущей планетарной передачи (Гц) 5,468 Частота вращения планетарной шестерни (Гц) 15,191

Смоделированный сигнал вибрации во временной области показан на рисунке 2 (а). Частотная спектрограмма сигнала показана на рисунке 2 (б).Частота зацепления 437,5 Гц и боковая полоса видны на спектрограмме. Не очень понятно, как определить частоту вращения водила планетарной передачи и частоту вращения планетарной шестерни.

(а) Диаграмма во временной области
(б) Частотная спектрограмма
(а) Диаграмма во временной области
(б) Частотная спектрограмма

При демодуляции коллекторной огибающей серия шкалы вейвлета от 1 до 30 выбраны, чтобы покрыть частоту зацепления всех планетарных шестерен.В экспериментах с данными используется приращение 0,1 для масштаба. Огибающие вейвлетов показаны на рисунке 3. Более светлый цвет на графике показывает большие огибающие вейвлетов. Таким образом, область, обведенная эллипсом, соответствует наибольшим огибающим вейвлета. Частота зацепления, вычисленная по формуле (3), является центральной частотой обведенной области.

Средняя энергия (ME), индекс гладкости (SI) и спектральный эксцесс (SK) огибающей вейвлета используются для выбора правильного индикатора частоты зацепления для сравнения.Индикаторы ME, SI и SK показаны на рисунках 4 (a), 4 (b) и 4 (c). Центральная шкала соответственно 22,8, 22,2 и 29,0 по шкале ME, SI и SK. Соответствующая частота соответственно составляет 438,5 Гц, 450,5 Гц и 344,8 Гц. Результат ME наиболее близок к полосе частот объединения, которая обведена эллипсом на рисунке 3. Индикатор ME является наиболее точным для выбора полосы частот объединения.

Огибающая вейвлета в центральной шкале показана на рисунке 5 (a), а спектр мощности огибающей вейвлета показан на рисунке 5 (b).Характерные частоты спектра мощности: 4,89 Гц, 9,78 Гц, 14,66 Гц и 19,55 Гц, соответствующие,, и. Характерная частота неисправной планетарной передачи четко видна на спектрограмме вейвлет-огибающей, поскольку внутриполосные шумовые помехи отсутствуют. Доказано, что огибающая вейвлета способна демодулировать сигнал вибрации планетарной шестерни.

(а) Огибающая вейвлета
(б) Частотная спектрограмма огибающей
(а) Огибающая вейвлета
(б) Частотная спектрограмма огибающей

3.2. Моделирование загрязненного сигнала

Для имитации загрязнения внутриполосным шумом случайный фоновый шум добавляется к смоделированному сигналу неисправной модели планетарного редуктора для генерации загрязненного сигнала до SNR = -10 дБ. Между тем, частота зацепления переключается с 437,5 Гц на 492,0 Гц, что свидетельствует о точности выбора частоты зацепления МЭ.

Для сравнения используются методы амплитудной демодуляции, основанные на разложении по эмпирическим модам (EMD) и преобразовании Гильберта, чтобы сначала выявить характеристическую частоту планетарных шестерен.Хорошо известно, что эти методы позволяют демодулировать сигнал, когда он не сильно загрязнен шумом [35, 36]. Но когда к сигналу добавляется случайный фоновый шум, способность этих методов резко снижается. Когда сигнал загрязнен шумом с SNR = −6 дБ, результаты анализа EMD показаны на рисунках 6 (a) и 6 (b). Характерная частота неисправности на спектрограмме не очень четкая.

(a) Функция внутренней моды (IMF) разложения EMD
(b) Частотная спектрограмма IMF
(a) Функция внутренней моды (IMF) разложения EMD
(b) Частотная спектрограмма IMF

Когда сигнал загрязнен шумом с SNR = -8 дБ, огибающая и частотная спектрограмма преобразования Гильберта после фильтрации показаны на рисунках 7 (a) и 7 (b).Характеристическую частоту повреждения нельзя увидеть в спектре огибающей.

(a) Огибающая во временной области
(b) Частотная спектрограмма огибающей
(a) Огибающая во временной области
(b) Частотная спектрограмма огибающей

В этих методах, EMD можно рассматривать как процесс полосового фильтра, а полосовой фильтр применяется до преобразования Гильберта. Шум вне полосы частот зацепления отфильтровывается.Но внутриполосный шум искажает исходный сигнал вибрации, в результате чего искаженная характеристическая частота становится невидимой.

Когда сигнал загрязнен шумом с SNR = -10 дБ, огибающие вейвлета могут быть показаны на рисунке 8 (a). Шумовое загрязнение настолько велико, что исходный сигнал невозможно распознать. ME как индикатор показан на Рисунке 8 (b). Центральная шкала 20,3 согласно ME — это центральная частота 492,6 Гц. Результаты показывают, что индикатор ME точен и устойчив к шуму до SNR = −10 дБ.После обучения многообразия огибающая вейвлета и спектр мощности показаны на рисунках 8 (c) и 8 (d). Все характерные частоты можно увидеть на спектрограмме огибающего коллектора. Эти эксперименты с данными полностью демонстрируют превосходство метода демодуляции коллекторной огибающей.

4. Экспериментальный анализ сигналов

4.1. План эксперимента

В этом разделе изучаются примеры практических экспериментов для проверки эффективности методологии демодуляции огибающей многообразия.Стенд для испытания планетарного редуктора показан на рисунке 9. Планетарный редуктор в редукторе показан на рисунке 10. Двигатель через муфту приводит в движение входной вал планетарного редуктора. Входной вал соединен с солнечной шестерней, коронная шестерня остановлена, а водило планетарной передачи соединено с выходным валом, который приводит в движение другие редукторы нагрузки и двигатель нагрузки. Скорость вращения первичного вала планетарного редуктора измеряется тахометром. Сигналы вибрации собираются акселерометром, установленным на планетарной коробке передач.Экспериментальные планетарные передачи показаны на рисунке 11. Параметры планетарного редуктора перечислены в таблице 2.

Параметры Значения Зубья планетарной шестерни 36 Зубья солнечной шестерни 28 Зубья кольцевой шестерни 100 Количество планетарных шестерен 3

81 909 эксперименты предназначены для сравнения.Первый случай — эксперимент с обычной планетарной шестерней, второй — искусственная планетарная шестерня с отсутствующим зубом, которая имитирует локальную неисправность, а третий — планетарная шестерня с износом поверхности зубьев, которая имитирует распределенную неисправность. В ходе экспериментов скорость вращения приводного двигателя устанавливалась на 1500 об / мин. Рабочие параметры планетарного редуктора в экспериментах могут быть вычислены, которые перечислены в таблице 3. Собранные сигналы вибрации в практических экспериментах очень сложны из-за большого количества компонентов в каждой полосе частот.Эти практические сигналы вибрации анализируются с помощью метода демодуляции коллекторной огибающей, чтобы правильно выделить признаки неисправности, как показано ниже. 905 Параметры Значение (Гц) Частота солнечной шестерни () 25 Частота зацепления планетарной шестерни 546 Частота вращения несущей планеты () 5.47 Частота прохода планетарной шестерни () 21,88 Частота вращения планетарной шестерни () 9,72 Неправильная частота планетарной передачи () 15,19 4.2. Анализ эксперимента 4.2.1. Normal Planet Gear Чтобы продемонстрировать эффект шумоподавления демодуляции коллектора огибающей, сначала исследуются огибающая вейвлета на центральном масштабе и коллектор огибающей для сравнения.Центральная шкала — 18,2 по показателю ME. Соответствующая частота зацепления, соответственно, составляет 549,5 Гц. А вот центральная шкала соответственно 8,0 или 1,8 по СИ или СК. Соответствующая частота соответственно составляет 1250 Гц или 5555,6 Гц. Таким образом, индикатор ME лучше всего подходит для определения частоты зацепления планетарной шестерни в практических экспериментах. Огибающая вейвлета в центральной шкале показана на рисунке 12 (a), а частотная спектрограмма вейвлета показана на рисунке 12 (b).После обучения многообразия коллектор огибающей и частотная спектрограмма показаны на рисунке 13. Внутриполосный шум вызывает искажение огибающей вейвлета. Характеристическая частота коллектора огибающей более ясна, чем огибающая вейвлета, если сравнить частотные спектрограммы на этих рисунках. (a) Огибающая вейвлета во временной области (b) Частотная спектрограмма огибающей вейвлета (a) Огибающая вейвлета во временной области (b) Частотная спектрограмма огибающей вейвлета (a) Коллектор огибающей во временной области (b) Частотная спектрограмма коллектора огибающей (a) Коллектор огибающей во временной области (b) Частотная спектрограмма коллектора огибающей Сетка Сигнал вибрации планетарного редуктора модулируется различными фазами зацепления, различными путями распространения и даже погрешностью изготовления зубчатых пар.Таким образом, в спектрограмме огибающего коллектора нормальной планетарной передачи, показанной на рисунке 13 (b), можно распознать характерные частоты,,,,,,. Характеристические частоты связаны с неисправной частотой планетарной передачи, но не связаны с ней. Из спектрограммы мы можем найти характерные частоты, вызванные производственной ошибкой, то есть дисбалансом водила планетарной передачи и нескольких планетарных шестерен. Их амплитуды невелики. Значит, планетарные шестерни исправны. 4.2.2. Планетарная шестерня без зуба Коллектор огибающей планетарной шестерни без зуба показан на рисунке 14. Характерные частоты,,,, можно увидеть на частотной спектрограмме. Частота модуляции неисправной планетарной передачи может быть извлечена из демодулированного спектра. ,, и совместно модулировали частоту зацепления планетарной шестерни. и становятся в основном модулирующими частотами помимо тех характеристических частот нормальной планетарной передачи. На частотной спектрограмме можно различить неисправную частоту планетарной передачи и частоты гармоник. (a) Коллектор огибающей во временной области (b) Частотная спектрограмма коллектора огибающей (a) Коллектор огибающей во временной области (b) Частотная спектрограмма коллектора огибающей 4.2.3. Планетарная шестерня с износом поверхности зубьев Коллектор огибающей планетарной шестерни с износом поверхности зубьев показан на рисунке 15. Характерные частоты,,,, можно увидеть на частотной спектрограмме. Поскольку планетарная шестерня с изношенной поверхностью только с одним зубом в коробке передач, неуравновешенность водила планетарной передачи резко возрастает.Усиливается влияние характеристической частоты несущей планетарной передачи. Когда изношенная поверхность зубьев планетарной шестерни входит в зацепление с ответными шестернями, это может привести к неправильной характеристической частоте планетарной шестерни. Итак, частоты и появляются на спектрограмме мощности. Таким образом можно определить изношенную поверхность зубьев планетарной шестерни. (a) Коллектор огибающей во временной области (b) Частотная спектрограмма коллектора огибающей (a) Коллектор огибающей во временной области (b) Частотная спектрограмма коллектора огибающей Установки планетарного редуктора и условия экспериментов отличаются друг от друга.Все результаты экспериментов основаны на специальной установке и условиях эксперимента, но эксперименты подтверждают эффективность методологии демодуляции огибающей коллектора. 5. Выводы В этой статье была представлена ​​методология демодуляции огибающего коллектора для реализации диагностики неисправностей планетарного редуктора. Метод состоял из комплексного вейвлет-преобразования, обучения многообразию и анализа частотной спектрограммы. Непрерывное вейвлет-преобразование со сложным вейвлетом Морле использовалось для извлечения огибающей для демодуляции сигнала вибрации планетарных шестерен, находящихся в зацеплении.Выбор диапазона шкалы был реализован с помощью индикатора средней энергии огибающей (ME), чтобы определить местонахождение частоты зацепления и удалить зашумленный сигнал, не попадающий в полосу частот зацепления. Затем применяется метод обучения множеству, чтобы выделить внутренний коллектор огибающей и уменьшить влияние внутриполосного шума. Наконец, частотная спектрограмма используется для отображения характерной частоты огибающей зацепления неисправных планетарных шестерен. С помощью этого метода влияние шума среди вибрационных сигналов было значительно ослаблено, структура коллекторного коллектора была четко выявлена, а характеристики неисправности планетарного редуктора были легко извлечены.Результат моделирования сигнала и набор экспериментальных данных подтвердили эффективность метода. Этот метод позволил выявить внутренние характеристики сигнала вибрации планетарного редуктора. Было замечено, что этот метод превосходит другие подходы в различных условиях. Дальнейшей нашей работой будет исследование точного механизма колебаний планетарного редуктора на основе результатов этой статьи. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи. Благодарности Этот проект поддерживается Национальным фондом естественных наук Китая (51275030) и фондами фундаментальных исследований для центральных университетов (2011JBM093). Устройство , принцип действия, работа и ремонт Планетарные передачи относятся к числу самых сложных редукторов. При небольших габаритах конструкция отличается высокой функциональностью, что объясняет ее широкое применение в технологических машинах, велосипедной и гусеничной технике.На сегодняшний день планетарный редуктор имеет несколько конструктивных исполнений, но основные принципы работы его модификаций остаются прежними. Устройство блока Основу конструкции составляют всего три функциональные части с одной осью вращения. Они представлены несущей и двумя центральными шестернями. Также в устройстве предусмотрена обширная группа вспомогательных звеньев в виде набора одноформатных шестерен, зубчатого венца и подшипников. Из этого можно сделать вывод, что планетарный редуктор — это механизм из семейства «коробок передач», но с принципиальным отличием.Он заключается в условной независимости угловых скоростей каждого из основных звеньев. Теперь вам следует ознакомиться с элементами агрегата: Двигатель — основа и обязательная часть любой планетарной системы, в том числе с дифференциальной связью. Это рычажный механизм, представляющий собой пространственную вилку, ось которой совмещена с общей осью трансмиссии. При этом оси шестерен со сателлитами вращаются вокруг нее в плоскостях центральных колес. Шестерни. Прежде всего, необходимо разделить группы больших центральных и малых центральных колес этого типа. В первом случае речь идет о больших колесах с внутренними зубьями — эта система называется эпициклом. Что касается небольших колес с зубьями, то они отличаются внешним расположением зубьев — их еще называют солнечной шестерней. Спутники. Колесная группа планетарного редуктора (реже одинарная шестерня), элементы которой должны иметь внешние зубья.Сателлиты связаны с обеими группами центральных колес. В зависимости от функциональности и мощности оборудования количество сателлитов может варьироваться от 2 до 6, но чаще всего используются 3 сегмента, так как в этом случае нет необходимости в дополнительных балансировочных устройствах. Принцип работы планетарных коробок передач Изменение трансмиссии зависит от конфигурации расположения функциональных узлов. Ценность будет подвижностью элемента и направлением крутящего момента.Один из трех компонентов (водило, сателлиты, солнечная шестерня) зафиксирован в фиксированном положении, а два других вращаются. Для блокировки элементов планетарной коробки передач принцип действия механизма предусматривает соединение ременной тормозной системы и муфт. Разве что в дифференциальных устройствах с коническими передачами отсутствуют тормоза и муфты блокировки. Понижение передачи можно активировать двумя способами. В первом варианте реализован следующий принцип: эпицикл останавливается, против чего рабочий момент от силового агрегата перенаправляется на основание солнечной шестерни и снимается с водила.В результате интенсивность вращения вала уменьшится, а солнечная шестерня прибавит частоты работы. В альтернативной схеме солнечная шестерня устройства заблокирована, и вращение передается от водила на эпицикл. Результат похож, но с небольшой разницей. Дело в том, что передаточное число в этой рабочей модели будет стремиться к единице. В процессе увеличения трансмиссии также могут быть реализованы несколько рабочих моделей, причем для одной и той же планетарной коробки передач.Принцип работы в простейшей схеме следующий: эпицикл блокируется, а момент вращения передается от центральной солнечной шестерни и передается на сателлиты и водило. В этом режиме механизм работает как повышающая передача. В другой конфигурации шестерня будет заблокирована, и момент будет передан от зубчатого венца к водилу. Также принцип работы аналогичен первому варианту, но есть разница в скорости. При включении задней передачи крутящий момент снимается с эпицикла и передается на солнечную шестерню.В этом случае носитель должен быть неподвижным. Особенности рабочего процесса Принципиальным отличием планетарных редукторов от других типов редукторов является уже упомянутая независимость рабочих элементов, которая сформулирована как две степени свободы. Это означает, что из-за дифференциальной зависимости для расчета угловой скорости одного компонента системы необходимо учитывать скорости двух других зубчатых передач. Для сравнения, другие зубчатые передачи предполагают линейную зависимость между элементами при определении угловой скорости.Другими словами, угловые скорости планетарного «ящика» могут изменяться на выходе вне зависимости от динамических показателей на входе. С фиксированными и фиксированными передачами становится возможным суммировать и распределять потоки мощности. В простейших механизмах отмечается две степени свободы зубчатых передач, но работа сложных систем может включать наличие трех степеней. Для этого в механизме должно быть не менее четырех функциональных блоков, которые будут находиться в дифференциальном соединении между собой.Другое дело, что такая конфигурация будет фактически неэффективной из-за низкой производительности, поэтому на практике приложения и переводы с четырьмя ссылками сохраняют две степени свободы. Простые и сложные планетарные передачи Один из признаков разделения планетарных механизмов на простые и сложные уже отмечался — это количество рабочих звеньев. Причем речь идет только об основных узлах, а группы спутников не учитываются.Простая система обычно имеет три звена, хотя кинематика допускает все семь. В качестве примера такой системы можно привести комплекты одно- и двухвинтовых сателлитов, а также парные сблокированные группы шестерен. В сложных механизмах базовые звенья намного больше, чем в простых. Для них предусмотрено как минимум одно крепление, однако центральных колес может быть больше трех. Причем принцип работы планетарного редуктора позволяет использовать несколько простых агрегатов даже в рамках одной сложной системы.Например, в четырехзвенной модели может быть до трех простых узлов, а в пятизвенной — до шести. Однако о полной независимости простых планетных систем внутри сложных устройств не может быть и речи. Дело в том, что несколько из этих механизмов, скорее всего, имеют один общий носитель. Элементы управления При сохранении нескольких степеней свободы устройство может использоваться как основной самодостаточный функционал. Но если выбрана модель с одним ведущим и одним ведомым звеном (режим передачи), то для них необходимо будет установить определенные скорости.Для этого используются элементы управления планетарной коробкой передач. Принцип их действия — перераспределение скоростей за счет трения и тормозов. Удаляются лишние степени свободы, и основные свободные узлы становятся опорными. Фрикционные муфты предназначены для соединения двух свободных звеньев или одного звена (также свободного) с внешним источником питания. Обе конфигурации сцепления в условиях блокировки обеспечивают управляемые звенья с определенной угловой скоростью, а не нулевой. По конструкции эти элементы представляют собой многодисковые муфты, но иногда встречаются и обычные муфты для передачи крутящего момента. Что касается тормоза, то его задача в инфраструктуре управления планетарной коробки передач состоит в том, чтобы соединять свободные звенья с корпусом механизма. Этот элемент в условиях блокировки дает свободным звеньям нулевую угловую скорость. По технической конструкции такие тормоза аналогичны сцеплениям, но в наиболее простых вариантах — однодисковые, колодочные и ленточные. Применение планетарной передачи Впервые этот блок был использован в автомобиле Ford T в виде двухступенчатой ​​коробки передач с ножным переключателем и ленточными тормозами.В дальнейшем устройство претерпело множество трансформаций, и сегодня японскую планетарную коробку передач Prius можно назвать последней версией механизма такого типа. Принцип работы этого агрегата заключается в распределении энергии между силовой установкой (которая может быть гибридной) и колесами. В процессе работы двигатель останавливается, после чего энергия направляется на генератор, в результате чего начинается движение колес. Причем в системе может быть не только функционал только одной коробки передач.Сегодня это устройство используется в коробках передач, дифференциалах, в сложных кинематических схемах промышленного оборудования, в системах привода спецтехники и самолетов. Продвинутые автогиганты также осваивают принципы работы механизма в составе электромагнитных и электромеханических приводов. Та же планетарная коробка передач Prius успешно использовалась в гибридных электромобилях. Сама коробка передач в традиционном понимании в таких конструкциях отсутствует, но есть разновидность вариатора без ступенчатого переключения — комплекс планетарных передач, приводящий колеса в движение и получающий энергию от двигателя, как раз и выполняет эту функцию. Планетарная коробка передач для велосипеда В традиционном понимании коробки передач для велосипедного транспорта с планетарной передачей не существует. Это втулки с такой же солнечной шестерней, которая жестко прикреплена к задним колесам на их осях. Также для фиксации используется носитель, который определяет направление движения спутников и не дает им разойтись и сцепиться друг с другом. А важнейшим элементом планетарной «коробки» велосипеда является планетарная передача, вращение которой происходит за счет педалирования.В момент переключения передачи исполнительный механизм втулки (шлицевой привод) изменяет динамику водила, что дает эффект регулирования скорости. То есть снова можно сделать вывод, что планетарная модель работает как редуктор. В этой системе эпициклический механизм действует как ведомое звено цепи, солнечная шестерня удерживает его в неподвижном состоянии, а водило примыкает к корпусу. В этом случае рабочие схемы простых и многоскоростных втулок будут одинаковыми. Небольшое отличие заключается только в том, что каждый узел планетарной системы имеет свои строго определенные показатели передаточных чисел. Процесс работы Основная мера при эксплуатации этого механизма пользователем — поддержание планетарного ряда в оптимальном рабочем состоянии. Это достигается за счет периодической очистки элементов и, что самое главное, за счет смазки. Чем смазывать планетарный редуктор? Преимущественно подшипники шестерен скольжения. Масло направляется от коленчатого вала в полость вала-шестерни, заполняя полости сателлитов с шестернями. Далее, в зависимости от конструкции, штифты и радиальные отверстия на подшипниках шестерен смазываются технической смазкой.Чтобы обеспечить максимальное распределение масла по длине подшипников на внешней стороне шейки, иногда их используют подмостки. Шестерни смазываются либо погружением зубьев колес в жидкую ванну, либо направлением масла в зону сцепления через специальные форсунки. То есть осуществляется струйная смазка или смазка погружением. Но наиболее эффективным способом является распространение масляного тумана, который применяется по отношению к элементам передачи и подшипникам. Такой способ смазки осуществляется распылением из специального пистолета-распылителя. Что касается самого смазочного состава, то для планетарных передач рекомендуются нелегированные нефтяные масла. Например, подходят промышленные компаунды общего назначения. Для быстроходных механизмов целесообразно использовать специальные турбинные и авиационные средства. Неисправности и ремонт механизма Самым частым признаком неисправности планетарной передачи является наличие вибрации в зоне воздуховода. Водители также отмечают посторонний шум, тремор и подергивания. Наличие определенных симптомов зависит от характера неисправности, для чего может быть несколько причин: Механизм перегрева. Агрессивный стиль вождения с резким торможением и ускорением. Отсутствие масла, его низкий уровень или недостаточно высокое качество. Недостаточный прогрев коробки передач перед поездкой. Поскользнуться на льду. Автомобиль в снегу или грязи. Амортизация планетарных передач. Для ремонта планетарной коробки передач необходимо знать конкретную причину ее выхода из строя. Для этого механизм разбирается. Обычно коробка удерживается болтами внутри приводного вала.Необходимо с одной стороны (в зависимости от конструкции) снять быстродействующие кронштейны, а затем через отверстие приводного вала открутить болт. Далее элемент очищается или заменяется. Как правило, речь идет о загрязнении металлической стружкой, поломке зуба, износе осей и шестерен. Вывод Планетарные механизмы отличаются сложностью устройства, которая имеет свои плюсы и минусы. К первым относится балансировка обслуживаемых элементов с относительно точным распределением сил.Этот фактор позволяет разрабатывать узлы переключения передач скромных размеров, которые позволяют выполнять оптимизированную компоновку. В случае с велосипедным «планетарием» также отмечаются эргономические преимущества, среди которых возможность переключения в положение стоя. При езде по городу это особенно полезное качество, так как менять скоростные режимы приходится довольно часто. Если говорить о недостатках планетарных систем, то они все же отличаются скромными характеристиками при больших передаточных числах.Система также требует точной сборки, так как малейшее отклонение увеличивает риск такого же износа деталей. Эпициклические зубчатые передачи — Marples Gears Зубчатые передачи используются для передачи движения за счет зацепления зубьев шестерни, что приводит либо к ускорению, либо к снижению скорости. Эти зубья могут применяться в различных формах, наиболее распространенной из которых является эвольвентный профиль зуба шестерни. Зубчатая передача создается, когда комбинация шестерен в зацеплении используется для передачи движения.Частое применение планетарных зубчатых передач позволяет значительно снизить скорость на небольшом пространстве. Планетарная или планетарная зубчатая передача — это один из типов зубчатой ​​передачи, используемый для передачи движения. Эпициклические зубчатые передачи состоят из двух или более шестерен, установленных таким образом, что центр одной шестерни вращается вокруг центра другой. Эпициклические зубчатые передачи, также известные как планетарные зубчатые передачи, представляют собой зубчатые передачи с относительным перемещением осей. Водило соединяет центры двух шестерен и вращается, перемещая одну шестерню, называемую планетарной шестерней, вокруг другой, называемой солнечной шестерней.Планетарные и солнечные шестерни входят в зацепление, так что их начальные круги катятся без проскальзывания. Все планеты прикреплены к одному вращающемуся элементу, который называется клеткой, рычагом, держателем. Когда водило планетарной передачи вращается, он обеспечивает низкую скорость вращения и высокий крутящий момент. В некоторых системах каждый элемент вращается, но во многих из них по крайней мере один компонент не вращается. Существуют три основных конфигурации планетарных шестерен для различных применений: Два входа, один выход и без фиксированного элемента. Этот механизм сочетает в себе скорость двух входов. Один вход, два выхода, без фиксированного элемента. Это создает дифференциал, который разделяет входной крутящий момент на два разных выхода. Один вход, один выход и один фиксированный элемент. Это снизит скорость ввода. Специфические проблемы, решаемые планетарной передачей, делают механизм привлекательным для инженеров во многих отраслях промышленности. Преимуществами использования планетарной зубчатой ​​передачи являются низкая вибрация, высокое передаточное число и низкая стоимость всей компоновки поезда.Некоторые из обычных применений планетарных зубчатых передач — это роботизированные манипуляторы, силовые трансмиссии гибридных транспортных средств и турбогенераторы. Несмотря на такие преимущества планетарных зубчатых передач, как компактная конструкция, легкий вес и высокая удельная мощность, они могут иметь относительно низкий КПД по сравнению с простыми зубчатыми передачами. Основные потери мощности в зубчатых передачах вызваны трением скольжения между входящими в зацепление поверхностями зубьев шестерен, взбалтыванием смазочного масла и трением в опорных подшипниках вала. Планетарные шестерни, для своего размера, входят в зацепление с большим количеством зубцов при вращении солнечной шестерни; поэтому они могут легко приспособиться к многочисленным оборотам привода за каждый оборот выходного вала.Простые планетарные шестерни обычно обеспечивают редукцию до 10: 1. Составные планетные системы, которые намного более сложны, чем простые версии, могут обеспечить сокращение во много раз больше. Это уменьшение может быть связано с соотношением скоростей компонентов систем. Поскольку планетарные шестерни входят в зацепление с солнечной шестерней и коронной шестерней в нескольких местах, больше зубьев задействовано для перемещения нагрузки по сравнению с обычной шестерней и шестерней. Следовательно, при одинаковой нагрузке планетарная передача требует меньших шестерен, чем стандартная шестерня-шестерня.Точно так же радиальные рычаги водила планетарной передачи передают существенный момент на выходной вал — еще одна иллюстрация эффективности концентрического расположения. При применении планетарной зубчатой ​​передачи могут использоваться различные типы, от прямозубых до спиральных, чтобы изменить влияние крутящего момента в системе. Цилиндрические шестерни могут использоваться для несущей способности помимо прямозубых шестерен, учитывая сопоставимые размеры шестерен и количество планет, потому что винтовые шестерни расположены под углом, а не с прямыми зубьями, и даже большее количество зубьев зацепляется за один раз.Но с косозубой планетарной передачей возникают осевые реакции, и они не исключаются из-за нескольких планет, как тангенциальная и разделительная передача, поэтому подшипники должны учитывать осевую нагрузку. Еще одним преимуществом наличия нескольких точек зацепления шестерни является возможность увеличения плотности крутящего момента. Через эти многочисленные точки зацепления шестерни распределяется приложенная нагрузка на планетарные шестерни. Это также увеличивает жесткость зубчатой ​​передачи на кручение в такое же количество раз, как и планетарные шестерни.Такая жесткость обеспечивает более высокую точность позиционирования и повторяемость требований. Планетарные передачи Нагрузка, принимаемая планетами, в реальных ситуациях не сбалансирована идеально. Одна планета может случайно оказаться радиально ближе или дальше других от оси Солнца, либо ось вращения носителя может немного отклониться. По мере того, как точность изготовления падает, а количество планет увеличивается, тенденция к дисбалансу возрастает. Иногда эффект дисбаланса невелик, и операция может его принять.Некоторые конструкции будут чувствительны даже к небольшому дисбалансу и могут потребовать высокоточных компонентов и узлов; Ключевым моментом может быть точное определение правильного расположения штифтов планетарной передачи вокруг оси солнечной шестерни. Есть недостатки в применении планетарных редукторов. Одним из недостатков использования этого типа коробки передач является потеря смазки, ведущая к отказу при работе на высоких скоростях, поскольку смазка уносится прочь. Этот недостаток можно преодолеть за счет использования систем принудительной смазки под давлением.Другое решение — использование консистентной смазки на протяжении всего срока службы коробки передач. Потери мощности, такие как механические потери на трение, увеличиваются из-за нескольких ветвей планетарной передачи, что является еще одним недостатком, который необходимо учитывать при выборе планетарной передачи. Неизбежные ошибки сборки и изготовления, которые приводят к увеличению шума во время работы и снижению надежности с течением времени, оказывают гораздо большее влияние на планетарный ряд, чем на зубчатую рейку. Разное Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Copyright © 2013 - 2019 KS-MOTO +7 (911) 924 3 942 +7 (812) 924 3 942 г. Санкт-Петербург,