Cutie de viteze planetară: dispozitiv, principiu de funcționare, funcționare și reparare

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-02-19 18:21

Angrenajele planetare sunt printre cele mai complexe cutii de viteze. Cu o dimensiune mică, designul se caracterizează printr-o funcționalitate ridicată, ceea ce explică utilizarea sa pe scară largă în mașinile tehnologice, biciclete și vehicule caterpillar. Până în prezent, cutia de viteze planetară are mai multe versiuni de design, dar principiile de bază de funcționare ale modificărilor sale rămân aceleași.

Dispozitiv unit

Baza designului este formată din doar trei părți funcționale cu o singură axă de rotație. Acestea sunt reprezentate de un transportator și două roți centrale angrenate. Dispozitivul oferă, de asemenea, un grup extins de legături auxiliare sub forma unui set de roți dințate, angrenaje cu coroană și rulmenți cu un singur format. Din aceasta putem concluziona că cutia de viteze planetară este un mecanism din familia angrenajelor.„cutii”, dar cu o diferență fundamentală. Constă în independența condiționată a vitezelor unghiulare ale fiecăreia dintre verigile principale. Acum merită să vă familiarizați cu elementele agregatului mai detaliat:

• Carrier este baza și o parte obligatorie a oricărui sistem planetar, inclusiv a celor cu conexiune diferențială. Acesta este un mecanism de pârghie, care este o furcă spațială, a cărei axă este aliniată cu axa comună a transmisiei. În acest caz, axele angrenajului cu sateliți se rotesc în jurul acestuia în planurile roților centrale.
• Roți dințate. În primul rând, este necesar să se separe grupurile de roți centrale mari și centrale mici de acest tip. În primul caz, vorbim despre roți mari cu dinți interni - acest sistem se numește epiciclu. În ceea ce privește roțile mici cu dinți, acestea se disting prin aranjarea exterioară a dinților - numită și roată dințată solară.
• Sateliți. Grupul de roți al unei cutii de viteze planetare (mai rar o singură roată dințată), ale cărei elemente au în mod necesar dinți externi. Sateliții sunt localizați în cuplarea cu ambele grupuri de roți centrale. În funcție de funcționalitatea și puterea echipamentului, numărul de sateliți poate varia de la 2 la 6, dar cel mai des sunt utilizate 3 segmente, deoarece în acest caz nu este nevoie de dispozitive suplimentare de echilibrare.

Principii de funcționare a cutiilor de viteze planetare

Modificarea transmisiei depinde de configurația aspectului unităților funcționale. Valoarea va avea mobilitatea elementului și direcția cuplului. Una dintre cele trei componente (purtător,sateliți, echipament solar) este fixat într-o poziție fixă, iar celel alte două se rotesc. Pentru a bloca elementele cutiei de viteze planetare, principiul de funcționare al mecanismului prevede conectarea unui sistem de frâne cu bandă și ambreiaje. Cu excepția cazului în care există frâne și ambreiaje de blocare în dispozitivele diferențiale cu roți dințate conice.

Trecerea inferioară poate fi activată în două moduri. În prima versiune, este implementat următorul principiu: epiciclul se oprește, față de care momentul de lucru de la unitatea de putere este transferat la baza angrenajului solar și scos din suport. Ca urmare, intensitatea de rotație a arborelui va scădea, iar angrenajul solar va crește în frecvența de funcționare. Într-o schemă alternativă, angrenajul solar al dispozitivului este blocat, iar rotația este transferată de la purtător la epiciclu. Rezultatul este similar, dar cu o mică diferență. Faptul este că raportul de viteză în acest model de lucru va tinde spre unitate.

În procesul de trecere în treaptă superioară pot fi implementate și mai multe modele de lucru, și pentru aceeași cutie de viteze planetară. Principiul de funcționare în cea mai simplă schemă este următorul: epiciclul este blocat, iar momentul de rotație este transferat de la angrenajul solar central și transmis către sateliți și purtător. În acest mod, mecanismul funcționează ca o cutie de viteze superioară. Într-o altă configurație, angrenajul va fi blocat și cuplul va fi transferat de la roată dințată la purtător. De asemenea, principiul de funcționare este similar cu prima opțiune, dar există o diferență în frecvența de rotație. Când treapta de marșarier este cuplată, cuplultorsiunea va fi îndepărtată din epiciclu și va fi transmisă angrenajului solar. În acest caz, transportatorul trebuie să fie în stare staționară.

Funcții de flux de lucru

Diferența fundamentală dintre mecanismele planetare și alte tipuri de cutii de viteze este deja menționată independența elementelor de lucru, care este formulată ca două grade de libertate. Aceasta înseamnă că, din cauza dependenței diferențiale, pentru a calcula viteza unghiulară a unei componente a sistemului, este necesar să se țină cont de vitezele celorl alte două angrenaje. În comparație, alte transmisii de viteze presupun o relație liniară între elemente în determinarea vitezei unghiulare. Cu alte cuvinte, vitezele unghiulare ale „cutiei” planetare se pot schimba la ieșire, indiferent de performanța dinamică la intrare. Cu angrenaje fixe și staționare, devine posibilă rezumarea și distribuirea fluxurilor de putere.

În cele mai simple mecanisme, există două grade de libertate a legăturilor de viteză, dar funcționarea sistemelor complexe poate prevedea și prezența a trei grade. Pentru a face acest lucru, mecanismul trebuie să aibă cel puțin patru legături funcționale, care vor fi în conexiune diferențială între ele. Un alt lucru este că o astfel de configurație va fi de fapt ineficientă din cauza performanței scăzute, așa că, în practică, aplicațiile și transmisiile cu patru legături păstrează două grade de libertate.

Angrenaje planetare simple și complexe

Unul dintre semnele împărțirii mecanismelor planetare în simple șicomplex - acesta este numărul de link-uri de lucru. Mai mult, vorbim doar despre nodurile principale, iar grupurile de sateliți nu sunt luate în considerare. Un sistem simplu are de obicei trei legături, deși toate cele șapte sunt permise de cinematică. Ca exemplu de astfel de sistem, putem cita seturi de roți dințate simple și duble, precum și grupuri de roți dințate interconectate pereche.

Există mult mai multe legături principale în mecanismele complexe decât în cele simple. Acestea oferă cel puțin un transportator, dar pot fi mai mult de trei roți centrale. Mai mult, principiul de funcționare al cutiei de viteze planetare permite utilizarea mai multor unități simple chiar și în cadrul unui sistem complex. De exemplu, un model cu patru legături poate avea până la trei noduri simple, iar un model cu cinci legături poate avea până la șase. Cu toate acestea, independența completă a sistemelor planetare simple în cadrul dispozitivelor complexe este exclusă. Faptul este că mai multe astfel de mecanisme sunt mai probabil să aibă un singur purtător comun.

Comenzi mecanism

Cu menținerea mai multor grade de libertate, dispozitivul poate fi folosit ca principală funcționalitate autonomă. Dar dacă este selectat un model cu o legătură directă și o legătură condusă (mod reductor), atunci va fi necesar să setați anumite viteze pentru ele. Pentru aceasta se folosesc elementele de control ale cutiei de viteze planetare. Principiul funcționării lor este redistribuirea vitezelor datorită ambreiajului cu frecare și frânelor. Gradele suplimentare de libertate sunt eliminate, iar nodurile libere principale devin referință.

Frictions sunt responsabile pentru conectarea a două legături gratuite sauo legătură (de asemenea gratuită) cu o sursă de alimentare externă. Ambele configurații ale ambreiajelor în condiții de blocare oferă legăturilor controlate o anumită viteză unghiulară, și nu zero. Prin design, astfel de elemente sunt ambreiaje cu mai multe plăci, dar uneori există și ambreiaje convenționale pentru transmiterea cuplului.

În ceea ce privește frâna, sarcina acesteia în infrastructura de control a cutiei de viteze planetare este de a conecta legăturile libere la cutia de viteze. Acest element, în condiții de blocare, conferă legăturilor libere viteza unghiulară zero. Conform dispozitivului tehnic, astfel de frâne sunt similare cu ambreiajele, dar în cele mai simple versiuni - cu un singur disc, sabot și bandă.

Aplicarea angrenajului planetar

Pentru prima dată, această unitate a fost folosită în mașina Ford T sub forma unei cutii de viteze cu două trepte, cu un principiu de schimbare a piciorului și frâne cu bandă. În viitor, dispozitivul a trecut prin multe transformări, iar astăzi cutia de viteze planetară japoneză Prius poate fi numită cea mai recentă versiune a mecanismelor de acest tip. Principiul de funcționare al acestei unități este de a distribui energia între centrală (care poate fi hibridă) și roți. În timpul funcționării, motorul se oprește, după care energia este trimisă la generator, drept urmare roțile încep să se miște.

În acest caz, sistemul poate fi nu numai funcționalitatea unei cutii de viteze. Astăzi, acest dispozitiv este folosit în cutii de viteze, diferențiale, în complexdiagrame cinematice ale echipamentelor industriale, în sistemele de antrenare ale echipamentelor speciale și aeronavelor. Giganții auto avansati stăpânesc, de asemenea, principiile de funcționare a mecanismului în combinație cu acționările electromagnetice și electromecanice. Aceeași cutie de viteze planetară Prius a fost folosită cu succes la vehiculele electrice hibride. Nu există o cutie de viteze în sine în sensul tradițional în astfel de modele, dar există o aparență de variator fără schimbare în trepte - un complex de angrenaje planetare care pune roțile în mișcare și primește energie de la motor îndeplinește această funcție.

Cutie de viteze planetară pentru biciclete

În sensul tradițional, în transportul cu bicicleta nu există cutie de viteze prevăzută cu mecanisme planetare. Acestea sunt bucșe cu același angrenaj solar, care este atașat rigid de roțile din spate de pe axa acestora. De asemenea, pentru fixare se folosește un purtător, care determină direcția de mișcare a sateliților și nu le permite să se disperseze și să se blocheze între ei. Iar cel mai important element al „cutiei” planetare a bicicletei este reprezentat de un angrenaj epiciclic, a cărui rotație are loc datorită pedalării. Când treapta de viteză este schimbată, dispozitivul de acţionare a butucului (acționare canelată) modifică dinamica suportului, ceea ce are ca efect reglarea vitezei.

Adică putem concluziona din nou că modelul planetar funcționează ca o cutie de viteze. În acest sistem, epiciclul îndeplinește funcția de verigă antrenată în lanț, angrenajul solar rămâne staționar, iar suportul se închide pe carcasă. LaÎn acest caz, schemele de lucru ale bucșelor simple și cu mai multe viteze vor fi aceleași. Singura mică diferență este că fiecare nod al sistemului planetar are propriii indicatori strict definiți ai rapoartelor de transmisie.

Proces operațional

Măsura principală în funcționarea acestui mecanism de către utilizator este menținerea angrenajului planetar în stare optimă de funcționare. Acest lucru se realizează prin curățarea periodică a elementelor și, cel mai important, prin lubrifiere. Ce ar trebui lubrifiat în cutia planetară? În principal rulmenți de alunecare ai reductorului. Uleiul este direcționat de la arborele cotit în cavitatea arborelui angrenajului, umplând cavitățile sateliților cu roți dințate. În plus, în funcție de design, lubrifiantul tehnic intră în rulmenții angrenajului prin știfturi și găuri radiale. Pentru o distribuție maximă a uleiului de-a lungul lungimii lagărelor, uneori se face o plată pe exteriorul trunionului.

Angrenajele sunt lubrifiate fie prin scufundarea dinților roții într-o baie de lichid, fie prin direcționarea uleiului în zona cuplajului prin duze speciale. Adică, se realizează lubrifierea cu jet sau lubrifierea prin scufundare. Dar cea mai eficientă modalitate este răspândirea ceață de ulei, care este utilizată în legătură cu elementele de angajare și rulmenți. Această metodă de lubrifiere este implementată prin pulverizare cu un pistol special de pulverizare.

În ceea ce privește lubrifiantul în sine, uleiurile petroliere nealiate sunt recomandate pentru angrenajele planetare. De exemplu, formulările industriale de uz general sunt adecvate pentru utilizare. Pentru viteza maremecanisme, este de dorit să folosiți turbine speciale și instalații de aviație.

Defecte și mecanism de reparare

Cel mai frecvent simptom al unei defecțiuni planetare este prezența vibrațiilor în zona cutiei. De asemenea, șoferii notează zgomote străine, șocuri și zvâcniri. Prezența anumitor simptome depinde de natura defecțiunii, pentru care pot exista mai multe motive:

• Supraîncălzirea mecanismului.
• Stil de condus agresiv, cu frânare și accelerare puternică.
• Lipsa uleiului, nivel scăzut sau calitate insuficientă.
• Încălzire insuficientă a transmisiei înainte de a conduce.
• Alunecare pe gheață.
• Mașină lovind zăpadă sau noroi.
• Uzura elementelor angrenajelor planetare.

Pentru a repara o cutie de viteze planetară, trebuie să cunoașteți cauza specifică a defecțiunii acesteia. Pentru aceasta, mecanismul este dezasamblat. De obicei, cutia este înșurubat în interiorul arborelui de antrenare. Este necesar să îndepărtați suporturile de viteză de pe una dintre laturi (în funcție de design) și apoi să deșurubați șurubul prin orificiul din arborele de antrenare. Apoi, elementul este curățat sau înlocuit. De obicei, acestea sunt contaminarea cu trunchiuri metalice, dinți sparți, osii și angrenaje uzate.

Concluzie

Mecanismele planetare diferă prin complexitatea dispozitivului, care are argumente pro și contra. Primul este echilibrulelemente deservite cu o distribuție relativ precisă a forțelor. Acest factor permite dezvoltarea unor unități de schimbare a vitezelor de dimensiuni modeste, care permit un aspect optimizat. În cazul „planetarului” bicicletei, se remarcă și avantaje ergonomice, inclusiv capacitatea de a comuta în poziție în picioare. Când conduceți prin oraș, aceasta este o calitate deosebit de utilă, deoarece trebuie să schimbați modurile de viteză destul de des. Dacă vorbim despre deficiențele sistemelor planetare, atunci cu rapoarte mari de transmisie sunt încă caracterizate de performanțe modeste. De asemenea, sistemul necesită o asamblare precisă, deoarece cele mai mici abateri cresc riscul de aceeași uzură a pieselor.