Планетарные зубчатые передачи.

Планетарными называют зубчатые передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися геометрическими осями (рис. 1, 2, 3, 4). Эти зубчатые колеса, называемые планетарными или сателлитами, движутся подобно планетам Солнечной системы, от чего и получили свое наименование. Зубчатые колеса, с которыми сцепляются сателлиты, называются центральными. Оси сателлитов закрепляются в звене передачи, называемом водилом, которое, так же как и центральное колесо, вращается вокруг центральной, или основной, геометрической оси передачи.

Простейшая планетарная передача
Рис. 1

Одно из центральных колес планетарной передачи установлено неподвижно. Ведущим (или ведомым) валом передачи служит вал подвижного центрального колеса, а ведомым (или ведущим) — вал водила. Если в планетарной передаче сделать подвижным все зубчатые колеса и водило, то такая передача называется дифференциальной или дифференциалом. В дифференциале два основных звена ведущие (или ведомые), а третье — ведомое (или ведущее).

На рис. 1 представлена схема наиболее распространенной простейшей планетарной передачи, в которой центральное колесо 1 — ведущее, водило H — ведомое, три сателлита 2 вращаются вместе с водилом вокруг центральной оси передачи, центральное колесо 3 закреплено неподвижно.

Передаточное отношение этой планетарной передачи определяют следующим образом. Допустим, что все звенья передачи (1, 2, 3 и H) жестко скреплены между собой. Сообщим этой жесткой системе переносное вращательное движение вокруг центральной оси с угловой скоростью wH, равной скорости водила wH, но обратной по знаку. При этом скорость относительного движения сцепляющихся зубчатых колес и соответственно передаточное отношение их не изменятся. При таком движении результирующая угловая скорость водила +wH+(—wH)=0, т. е. водило окажется остановленным; результирующие относительные угловые скорости зубчатых колес 1 и 3 ω11—ωH и ω′33H. При ωH=0, т. е. при неподвижном водиле Я, планетарная передача превращается в простую зубчатую передачу, в которой геометрические оси всех зубчатых колес неподвижны. Для этой передачи в соответствии с формулой

m={2a}/z_c

передаточное отношение (сателлиты не учитываются, так как они являются паразитными колесами) i′=ω′1/ω′3=(ω1H)/(ω3H)

Для двухступенчатой планетарной передачи
Рис. 2

Передаточное отношение i′ считается положительным при одинаковых направлениях вращения обоих зубчатых колес и отрицательным при противоположных направлениях вращения. Для рассматриваемой передачи i′ имеет отрицательное значение: i′=(ω1H)/(ω3H)=—(z3/z1), где z1 и z3 — соответственно числа зубьев зубчатых колес 1 и 3. Так как колесо 3 закреплено неподвижно, то ω3=0, а угловая скорость водила ωH1/[1 +(z3/z1)]. Передаточное отношение данной; планетарной передачи i=ω1H, или в окончательном виде

i=1+(z_3/z_1)

Так же определяют передаточное отношение других видов планетарных передач.

Для двухступенчатой планетарной передачи (рис. 2), в которой каждая ступень представляет собой планетарную передачу по схеме (рис. 1) где центральное колесо 1 - ведущее, водило Н2 - ведомое, центральные колеса 3 а 4 закреплены в корпусе, передаточное отношение

i=({1+z_3}/z_1)({1+z_4}/z_6)

Для двухступенчатой планетарной передачи (рис. 3), в которой центральное зубчатое колесо 1 - ведущее, водило H - ведомое, сателлиты 2 и 4 жестко соединены между собой и центральное колесо 3 закреплено неподвижно, передаточное отношение

i={1+z_2 z_3}/{(z_1 z_4)}

Сателлиты жестко соединены между
Рис. 3

Для двухступенчатой планетарной передачи (рис. 4), в которой водило H - ведущее, центральное колесо 3 — ведомое, сателлиты 1 и 4 жестко соединены между собой и центральное колесо 2 закреплено неподвижно, передаточное отношение

i=1/delim{[}{{1-z_2 z_4}/{(z_1 z_3)}}{]}

Колесо закреплено неподвижно
Рис. 4

Если z1=100, z2=99, z3=100 и z4=101, то из формулы следует, что

i=1/delim{[}{{1-99*101}/{100*100}}{]}=10000

Таким образом,

некоторые виды планетарных передач по сравнению с простой зубчатой передачей обладают достоинством — возможностью получать большие передаточные отношения при небольшом числе зубчатых колес и небольших габаритах передачи.
Однако при очень большом передаточном отношении работа планетарной передачи ухудшается и ее к. п. д. получается низким.

Конструкции планетарных передач разнообразны. Наиболее распространены передачи, представленные на (рис. 1-3) для которых рациональные значения передаточных отношений и к. п. д. равны: по схеме (рис. 1) i=1,3...8 и η=0,97...0,99; по схеме (рис. 2) i=15...60 и η=0,93..0,97; по схеме (рис. 3) i=1...15 и η=0,97...0,99.

Нагрузки со стороны каждого центрального колеса или водила воспринимаются одновременно несколькими (3...6) сателлитами. Вследствие этого размеры зубчатых колес планетарной передачи по сравнению с простой передачей значительно меньше.

Следовательно, основные достоинства планетарных передач — большие передаточные отношения, компактность и малая масса. С помощью дифференциальных передач в машинах получается сложение или разложение движения, что используют, в частности, в автомобилях и металлорежущих станках. Однако планетарные передачи по сравнению с обыкновенными требуют повышенной точности изготовления и сложнее в сборке. Планетарные передачи благодаря своим достоинствам нашли довольно широкое применение в станкостроении, транспортном машиностроении, приборостроении.

Определение окружных сил в планетарных передачах рассмотрим на примере передачи, представленной на (рис. 1). Из рисунка следует, что

F_t1=F_t3={2T_1 k_H}/(d_w1 a)

и
F_tH=2F_t1

где T1 - крутящий момент, передаваемый шестерней 1;
dw1 — начальный диаметр этой шестерни;
а — число сателлитов;
kH=1,2...2 — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между сателлитами. Радиальные и осевые силы определяются в зависимости от окружных сил, так же как и в простых передачах. Так как передача мощности от ведущего вала к ведомому осуществляется по нескольким потокам, число которых равно числу сателлитов, то нагрузки на зубья колес планетарных передач уменьшаются соответственно в несколько раз.

При симметричном расположении сателлитов входные и выходные валы планетарных передач нагружены только вращающим моментом и опоры этих валов разгружены от радиальных нагрузок.

Расчет на прочность зубьев колес планетарных передач производят так же, как и расчет зубьев обыкновенных зубчатых передач.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.