Планетарные передачи

       Замкнутые дифференциальные механизмы обычно имеют более высокий  к.п.д.,   что   объясняется   возможность   разделения   передаваемой 

Рисунок 5

мощности  на два параллельных потока и позволяет  реализовать значительно большие  крутящие моменты на выходе при  малых  габаритах  привода.  При этом надо следить, чтобы потоки мощности не были встречными, что может вызвать циркуляцию её и потери. Такие передачи используются, как правило, в силовых приводах.

       Для осуществления больших передаточных отношений применяются многоступенчатые планетарные механизмы, образуемые последовательным соединением простейших планетарных механизмов (рисунок 7, а). Такой многоступенчатый редуктор, составленный из трёх однорядных механизмов по рисунку 7 ,а, будет иметь

       Если  , то при высоком к.п.д. (88...94%) и меньших габаритах u_общ = 7³ = 343, что больше, чем у редуктора с неподвижными осями (при одинаковых мощностях и таком же  u_общ). Соединение  здесь  

Рисунок 6

звеньев с тормозами позволяет получать различные значения угловой скорости ведомого звена ω_Н3 при неизменной скорости ведущего вала.

       Механизм, включающий в себя две планетарные  ступени с общим водилом (рисунок 7, б), называется сдвоенным планетарным  механизмом. Такие механизмы используются в коробках скоростей (транспортные, грузоподъёмные машины). Затормаживая в них по очереди звенья, можно получить несколько скоростей вращения ведомого звена при постоянной скорости ведущего.

Рисунок 7 

       Так, в схеме, приведённой на рисунке 7, б, при затормаживании звена 3 (тормозной  барабан А) получается двухступенчатый редуктор: первая планетарная ступень составлена из звеньев 1-2-3-Н и вторая – из звеньев Н-3-4-5. Общее передаточное отношение редуктора

       При затормаживании звена Н (водило) получается ступенчатый механизм  с неподвижными  осями,  составленный  из  колёс  1-2-3-4-5 u_общ = =-z₂∙z₅/(z₁∙z₄); колесо 3 при этом вращается в холостую.

       Увеличивая  число планетарных ступеней, можно  получить коробку скоростей с  большим числом скоростей ведомого вала (трёхскоростная, четырёхскоростная и так далее), исследование которых проводят аналогично, к.п.д. при этом обычно 0,9...0,8.

       Пространственные  планетарные механизмы, составленные из конических колёс (рисунок 8), нашли  широкое применение в виде дифференциалов с двумя степенями свободы. Этот  механизм   состоит  из 

       Рисунок 8 

центральных колёс 1, 3 и водила Н, вращающихся  вокруг оси AOF, планетарного колеса 2, участвующего в двух вращательных движениях в пространстве (вместе с водилом вокруг оси OF и относительно водила вокруг оси ОС). Следовательно, ось ОС является осью вращения колеса 2 относительно водила Н, линия ОВ – осью мгновенного вращения колеса 2 относительно колеса 1, линия OD – осью мгновенного вращения колеса 2 относительно колеса 3. 

       Таким образом, заданное передаточное отношение можно обеспечить множеством различных схем планетарных передач, которые будут значительно отличаться по размерам, к.п.д., динамическим качествам. Схемы должны выбираться как с учётом качества простых планетарных передач, из которых компонуется зубчатый редуктор, так и назначения механизма, условий и режима его работы, места установки, а также учёта типа передачи и вида зацепления, распределения u_общ по ступеням и выбора числа ступеней, оценки потерь на трение, вибрации и упругости звеньев и прочее. Поэтому в общем случае выбор схемы с учётом множества факторов может быть выполнен только методами оптимизации с применением ЭВМ. 

Практическое  применение планетарных  механизмов 

       В инженерной практике планетарные механизмы  применяются в качестве направляющих механизмов. Например для преобразования вращательного движения в поступательное в прессах используется планетарный  механизм с одним неподвижным  центральным колесом (рисунок 9).   При вращении  водила  точка В сателлита 2  перемещается  по прямой, совпадающей с диаметром неподвижного колеса 1, у которого z₁=2∙z₂. Соединяя шарнирно точку В сателлита со звеном 3, получаем прямолинейное движение его. Здесь = -1, то есть ω₂ = - ω_Н. Если в этом механизме обеспечить (z₁-z₂) = 1...4, то можно получить значительнее , что как раз реализовано в волновых зубчатых передачах, в которых волнообразователь   выполняет   роль  водила,   а   движение   гибкого колеса

соответствует движению сателлита. 

Рисунок 9

       В рабочих машинах для получения  сложного движения исполнительного  звена используется механизм, состоящий  из одного неподвижного центрально колеса, вокруг которого вращается водило с  сателлитами 2 и 3 (рисунок 10). Если z₃ = z₁, то третье колесо движется поступательно (не вращается), что хорошо видно из треугольников скоростей 

Рисунок 10 

звена 3, у которого V_C = V_D = V_Е  (так как C'D'E'║OD). На этом колесе 3 обычно закрепляется исполнительное звено.

       Если  центральное колесо 1 (при ω₁ = 0) сочетается с сателлитом 2 с внутренними зубьями, которой выполнен заодно с роторным поршнем двигателя (рисунок 11), получающим вращением за счёт изменения давления продуктов сгорания в цилиндре 3, то можно с вала водила снимать вращение с ω_Н = ω₂∙z₂/(z₂ – z₁). При этом точка В сателлита описывает эпитрохоиду, по которой выполнена рабочая часть цилиндра 3. 

Рисунок 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЛИТЕРАТУРА

1 Курсовое  проектирование деталей машин / С. А. Чернавский, Г. М. Ицкович, К. Н. Боков и др. – М.: Машиностроение, 1988.

2 Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высш. шк., 1985.

3 Иванов  М. Н. Детали машин. – М.: Высш. шк., 1984.

4 Фролов К. В. и др. Теория механизмов и машин. – М.: Высш. шк., 1984 – 496 с.