Планетарная передача

Планетарная передача
Планетарная передача в режиме повышения скорости. Водило (зелёное) вращается внешним источником. Усилие снимается с солнечной шестерни (жёлтая), в то время как кольцевая шестерня (красная) закреплена неподвижно. Красные метки показывают вращение входного вала на 45°.

Планетарная передача (дифференциальная передача) — механическая система, состоящая из нескольких планетарных зубчатых колёс (шестерён), вращающихся вокруг центральной, солнечной, шестерни. Обычно планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Планетарная передача может также включать дополнительную внешнюю кольцевую (коронную) шестерню, имеющую внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

Содержание

Передаточное отношение

Водило (зелёное) закреплено неподвижно, в то время как солнечная шестерня (жёлтая) вращается внешним источником. В данном случае передаточное отношение равно −24/16, или −3/2; каждая планетарная шестерня поворачивается на 3/2 оборота относительно солнечной шестерни, в противоположном направлении.

Передаточное отношение такой передачи визуально определить достаточно сложно, в основном, потому что система может приводиться во вращение несколькими разными способами. Основными элементами планетарной передачи можно считать следующие:

  • Солнечная шестерня: находится в центре;
  • Водило: жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких планетарных шестерён (сателлитов) одинакового размера, находящихся в зацеплении с солнечной шестерней;
  • Кольцевая шестерня: внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

При использовании планетарной передачи в качестве редуктора один из трёх её основных элементов фиксируется неподвижно, другой элемент используется как ведущий, а третий — в качестве ведомого. Таким образом, передаточное отношение будет зависеть от количества зубьев каждого компонента, а также того, какой элемент закреплён.

Часто планетарные передачи используются для суммирования двух потоков мощности (например, планетарные ряды двухпоточных трансмиссий некоторых танков и др. гусеничных машин), в этом случае неподвижно зафиксированных элементов нет. Например, два потока мощности могут подводиться к солнечной шестерне и эпициклу, а результирующий поток снимается с водила.

Рассмотрим случай, когда водило зафиксировано, а мощность подводится через солнечную шестерню. В этом случае планетарные шестерни вращаются на месте со скоростью, определяемой отношением числа их зубьев относительно солнечной шестерни. Например, если мы обозначим число зубьев солнечной шестерни как S, а для планетарных шестерён примем это число как P, то передаточное отношение будет определяться формулой -S / P, то есть если у солнечной шестерни 24 зуба, а у планетарных по 16, то передаточное отношение будет -24/16, или -3/2, что означает поворот планетарных шестерён на 1,5 оборота в противоположном направлении относительно солнечной.

Далее вращение планетарных шестерён может передаваться кольцевой шестерне, с соответствующим передаточным числом. Если кольцевая шестерня имеет A зубьев, то оно будет вращаться с соотношением P/A относительно планетарных шестерён. (В данном случае перед дробью нет минуса, так как при внутреннем зацеплении шестерни вращаются в одну сторону). Например, если на кольцевой шестерне 64 зуба, то относительно приведённого выше примера это отношение будет равно 16/64, или 1/4. Таким образом, объединив оба примера, мы получим следующее:

  • Один оборот солнечной шестерни даёт -S/P оборотов планетарных шестерён;
  • Один оборот планетарной шестерни даёт P/A оборотов кольцевой.

В итоге, если водило заблокировано, общее передаточное отношение системы будет равно -S/A.

В случае, если закреплена кольцевая шестерня, а мощность подводится к водилу, передаточное отношение на солнечную шестерню будет больше единицы и составит 1+A/S.

Всё вышесказанное можно описать следующим выражением:

\left ( 2+n \right )\omega_a + n\omega_s - 2\left ( 1+n \right )\omega_c = 0,

где n — это параметр передачи, равный n = {N_s \over N_p}, то есть отношению числа зубьев солнечной и планетарных шестерён.

Если закрепить кольцевую шестерню, а мощность подводить к солнечной шестерне, то мощность должна сниматься с водила. В этом случае передаточное отношение будет равно 1/(1+A/S). Это самое маленькое передаточное число, которое может быть получено в планетарной передаче. Такие передачи используются, например, в тракторах и строительной технике, где требуется большой крутящий момент на колёсах при невысокой скорости.


Схемы и выходные скорости планетарных передач
Схема Выходная скорость Схема Выходная скорость Схема Выходная скорость Схема Выходная скорость
Planetary Gear1a.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} (1 + \frac {z}{\color{red} z}) Planetary Gear2.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} (1 - \frac {z}{\color{red} z}) Planetary Gear3.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} (0 + \frac {z} {\color{red} z}) Planetary Gear4a.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} (\cos \beta + \frac {z}{\color{red} z})
Planetary gear5a.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} (1 + \frac {{\color{green} z}z} {\color{cyan} z \color{red} z} ) Planetary gear5b.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} (1 + \frac {{\color{green} z}z} {\color{cyan} z \color{red} z} ) Planetary gear6a.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \frac {1}{1 + \dfrac {{\color{green} z}z} {\color{cyan} z \color{blue} z} } Planetary gear6b.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \frac {1}{1 + \dfrac {{\color{green} z}z} {\color{cyan} z \color{blue} z} }
Planetary gear7a.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} (1 + \frac  {z} {\color{red} z}  ) Planetary gear7b.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} (1 + \frac  {z} {\color{red} z}  ) Planetary gear8a.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \frac {1}{1 + \dfrac {z} {\color{blue} z} } 8b.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \frac {1}{1 + \dfrac {z} {\color{blue} z} }
Planetary gear9.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \dfrac  {{\color{cyan}z}z} {{\color{green}z} {\color{red}z} } Planetary gear10a.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \frac {1 - \dfrac  {z \color{green} z} {\color{cyan} z \color{red} z}} {1 + \dfrac  {z} {\color{blue} z}} Planetary gear10b.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \frac {1 - \dfrac  {z \color{green} z} {\color{cyan} z \color{red} z}} {1 + \dfrac  {z} {\color{blue} z}} Planetary gear11.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \dfrac {1}{1 + \dfrac {z} {\color{blue} z}}
Planetary gear12a.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \dfrac  {1} {1- \dfrac {{\color{cyan}z} z} {{\color{green}z} {\color{blue}z}}} Planetary gear12b.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \dfrac  {1} {1- \dfrac {{\color{cyan}z} z} {{\color{green}z} {\color{blue}z}}} Planetary gear13.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \frac {1 - \dfrac  {z \color{green} z} {\color{cyan} z \color{red} z}} {1 + \dfrac  {z} {\color{blue} z}} Planetary gear14.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} (1 - \frac {{\color{green} z}z} {\color{cyan} z \color{red} z} )
Planetary gear15a.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \left[1-\left( \frac  {\color{magenta} n} {\color{blue} n} -1  \right)  \frac{\color{magenta}z} {\color{red}z}\right] Planetary gear15b.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \left[1-\left( \frac  {\color{magenta} n} {\color{blue} n} -1  \right)  \frac{\color{magenta}z} {\color{red}z}\right] Planetary gear16a.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \frac {1 + \dfrac  {\color{magenta} n \color{magenta} z} {\color{blue} n \color{blue} z}} {1 + \dfrac  {\color{magenta} z} {\color{blue} z}} Planetary gear16b.svg  {\color{red} n} = {\color{blue} n} \frac {1 + \dfrac  {\color{magenta} n \color{magenta} z} {\color{blue} n \color{blue} z}} {1 + \dfrac  {\color{magenta} z} {\color{blue} z}}

Формула Виллиса

i_0 = { n_P - n_S \over n_P - n_A }, где i_0 — передаточное число при заблокированном водиле i_0={n_S \over n_A}=-{N_A \over N_S}, n_S — скорость солнечной шестерни, n_P- скорость водила и n_A — скорость кольцевой шестерни. [1] [2]

Применение

Наиболее широкое применение принцип нашёл в планетарных редукторах, автомобильных дифференциалах, бортовых планетарных передачах ведущих мостов тяжёлых автомобилей, кроме того, используется в суммирующих звеньях кинематических схем металлорежущих станков, также в редукторах привода воздушных винтов турбовинтовых двигателей (ТВД) в авиации.
В современных устройствах могут использоваться каскады из нескольких планетарных передач для получения большого диапазона передаточных чисел. На этом принципе работают многие автоматические коробки передач.

Во время Второй мировой войны была разработана особая конструкция планетарной передачи, которая использовалась для привода небольших радаров.

Кольцевая шестерня изготавливалась из двух частей, каждая толщиной в половину толщины других компонентов. Одна из этих половинок фиксировалась неподвижно и имела на 1 зуб меньше, чем вторая. В такой конструкции при полном обороте планетарных шестерён и нескольких оборотах солнечной шестерни, подвижное кольцо поворачивалось всего на 1 зуб. Таким образом, получалось очень высокое передаточное отношение при небольших габаритах.

Литература

  • Антонов А. С., Артамонов Б. А., Коробков Б. М., Магидович Е. И. Планетарные передачи // Танк. — М.: Воениздат, 1954. — С. 422—429. — 607 с.

См. также

Примечания

  1. Bernd Künne Köhler/Rögnitz Maschinenteile 2. — Vieweg+Teubner Verlag, 2008. — С. 508. — ISBN 3835100920
  2. Berthold Schlecht Maschinenelemente 2: Getriebe, Verzahnungen und Lagerungen. — Pearson Studium, 2010. — С. 787. — ISBN 3827371465



Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Планетарная передача" в других словарях:

  • планетарная передача — планетарная шестерня — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы планетарная шестерня EN planetary gear …   Справочник технического переводчика

  • ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА — ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА, зубчатая передача, имеющая колеса (сателлиты) с осями, перемещающимися вокруг центрального колеса, вращающегося вокруг неподвижной оси. Механизмы с планетарной передачей имеют малые габариты, используются в счетно решающих… …   Современная энциклопедия

  • ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА — зубчатая передача, имеющая колеса с перемещающимися геометрическими осями (сателлиты), которые обкатываются вокруг центрального колеса. Имеет малые габариты и массу. Используется в грузоподъемных машинах, станках, счетно решающих устройствах и т …   Большой Энциклопедический словарь

  • Планетарная передача — ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА, зубчатая передача, имеющая колеса (сателлиты) с осями, перемещающимися вокруг центрального колеса, вращающегося вокруг неподвижной оси. Механизмы с планетарной передачей имеют малые габариты, используются в счетно решающих… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Планетарная передача —         Механизм для передачи вращательного движения цилиндрическими или коническими зубчатыми (реже фрикционными) колёсами, в состав которого входят т. н. Сателлиты (колёса, совершающие сложное движение и имеющие подвижную ось вращения).… …   Большая советская энциклопедия

  • ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА — зубчато рычажная передача, в к рой часть зубчатых колёс (сателлитов) перемещается со своими осями относительно центрального колеса вместе с водилом. П. п. применяется для передачи вращения между двумя параллельными или пересекающимися осями или… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • планетарная передача — зубчатая передача, имеющая колёса с перемещающимися геометрическими осями (сателлиты), которые обкатываются вокруг центрального колеса. Имеет малые габариты и массу. Используется в грузоподъёмных машинах, станках и т. д. * * * ПЛАНЕТАРНАЯ… …   Энциклопедический словарь

  • Зубчатая передача — Цилиндрическая зубчатая передача Зýбчатая передача  это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. Назначение: передача вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные …   Википедия

  • Зубчатая передача —         механизм, состоящий из колёс с зубьями, которые сцепляются между собой и передают вращательное движение, обычно преобразуя угловые скорости и крутящие моменты.          З. п, разделяют по взаимному расположению осей на передачи (рис. 1):… …   Большая советская энциклопедия

  • зубчатая передача — шестерня. шестеренка. зубчатка. зубчатое зацепление. зубчатая пара. червяк. червячная передача. гипоидная передача. глобоидная передача. планетарная передача. косозубый (# шестерня). шевронный (# колесо). зуборезный (# станок). зубодолбежный.… …   Идеографический словарь русского языка

Книги



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»