Планетарный ряд акпп что это

Планетарная передача автоматической коробки передач

В основе самых распространенных на сегодняш­ний день автоматических коробок передач лежит планетарная передача. Она используется в работе классической гидродинамической коробки передач, так как посредством ее работы можно эффективно перераспределять как крутящий момент, так и передаточное число на валах коробки.

Преимущества таких коро­бок передач:

• Круглая форма;
• Высокие передаточные отношения;
• Распределение момента и мощности между несколькими планетарными шестернями, а также разделение мощности между отдельны­ми планетарными рядами.

Это дает, среди прочего:

• Снижение усилия на зубьях;
• Более компактную конструкцию;
• Уменьшение маховых масс;
• Снижение уровня шума.

Недостатком, по сравнению с механически­ми коробками передач, является более высокая стоимость планетарной передачи.

Простая планетарная передача

Название «планетарная передача» связано с тем фактом, что водило (S) планетарной пере­дачи, соединенное с планетарными шестерня­ми (2), вращается внутри неподвижной корон­ной шестерни (3) вокруг солнечной шестерни (1), при этом расположенные между ними пла­нетарные шестерни вращаются вокруг соб­ственной оси (рис. 14 «Планетарная передача«). Такая схема движе­ния в принципе напоминает вращение планет вокруг солнца.

При оснащении каждой из этих деталей ко­робки передач соединительным валом (рис. 15), а также муфтами свободного хода или тормозами, можно получить различные соот­ношения взаимного перемещения деталей пла­нетарного механизма, а, следовательно, раз­личные варианты передаточных отношений (см. таблицу 1).

Примечание: количество зубьев коронной шестерни обозначается знаком «-», поскольку коронная шестерня имеет внутренний зубчатый венец.

Вращение блоком (вариант 7 в таблице 1) достигается за счет жесткого соединения сол­нечной и коронной шестерней, в результате чего водило с планетарными шестернями вынуждено вращаться с такой же частотой.

На практике в автомобилях используются в основном планетарные передачи с одной опреде­ленной точкой отбора мощности. Это означает, что количество возможных передаточных отно­шений сокращается с семи до трех.

Вариант 3 (рис. 16)

Передаточное отношение «на замедление» Солнечная шестерня вращается Коронная шестерня неподвижна. Отбор мощности через водило.

Вариант 7 (рис. 18)

Вращение блоком. Коронная шестерня вращается и сблокирована с солнечной шестерней.

Водило вращается с такой же частотой:

Нейтральное положение

Одна часть зубчатой передачи приводится в движение. Все остальные элементы могут сво­бодно вращаться, то есть подвижны и не сблоки­рованы друг с другом.

Составные части планетарные передачи

Если несколько простых планетарных передач конструктивно соединены друг с другом (к при­меру, передача Симпсона, рис. 19), такой механизм называют составной планетарной передачей. При грамотном сочетании отдельных элементов коробки передач возникает огромное множество теоретически возможных вариантов передаточных отношений.

Если стоимость составной планетарной пере­дачи снижается за счет:

• Объединения водил планетарной передачи;
• Использования одинаковых по размеру шесте­рен;
• И/или использования одинаковых по размеру планетарных шестерен, говорят об «урезанной» планетарной передаче (к примеру, передача Равиньо).

Планетарная передача Симпсона

Отличительной чертой передачи Симпсона явля­ются простые в техническом отношении зубча­тые венцы. Это означает, что в этой конструкции друг с другом соединены два блока планетарных шестерен с одинаковыми солнечными шестер­нями (Z₁ = Z₄) одинаковыми планетарными шестернями (Z₂ = Z₅) и одинаковыми коронны­ми шестернями (Z₃ = Z₆). В целях уменьшения стоимости чаще всего используется удлиненная солнечная шестерня, общая для обоих блоков планетарных шестерен.

Планетарная передача Равиньо

Очень часто в многоступенчатых планетарных пе­редачах в качестве блоков планетарных шестерен используются блоки Равиньо рис. 20 «Передача Равиньо». Такой «урезанный» блок планетарных шестерен состоит из солнеч­ных шестерен (1 и 2), а также одной коронной ше­стерни (3) и водила (4), общего для обоих блоков планетарных шестерен.

Переключение передач в планетарной коробке

В планетарной коробке передач одни детали блока планетарных шестерен удерживаются на месте, другие с геометрическим замыканием (жестко) соединены с валом турбины гидротранс­форматора крутящего момента (выполняющим роль первичного вала механической планетарной передачи).

Удержание обеспечивается за счет тормозов, а соединение с геометрическим замыканием — за счет соединения многодисковых муфт.

Тормоза и многодисковые муфты в автома­тической коробке передач носят общее название органы переключения или элементы переключе­ния передач. Управление ими всегда осущест­вляется с помощью гидравлического давления.

Тормоза

При включении или затягивании тормозов в рамках переключения передачи солнечные ше­стерни, водило планетарной передачи или корон­ные шестерни блокируются (останавливаются), а при выключении или отпускании тормозов снова разблокируются и начинают движение,

В планетарных передачах могут использовать­ся ленточные или дисковые тормоза.

Ленточные тормоза

По окружности тормозного барабана располо­жена тормозная лента, имеющая с внутренней стороны фрикционную накладку.

У ленточного тормоза с одинарной обвивкой тормозной лентой тормозная лента обвита вокруг тормозного барабана один раз, а у ленточного тормоза с двойной обвивкой тормозной лен­той — два раза, благодаря чему усилие фиксации тормозного барабана при стягивании тормозной ленты в два раза выше, чем у ленточного тормоза с одинарной обвивкой. Ленточный тормоз авто­матической коробки передач Opel имеет двойную обвивку тормозной лентой. На рис. 21 «Ленточный тормоз с гидравлическим приводом механизма переключения передач автоматической коробки» изо­бражен ленточный тормоз с одинарной обвивкой тормозной лентой.

Дисковые тормоза

В современных автоматических коробках пере­дач используются только дисковые тормоза. На рис. 22 изображены основные детали дисково­го тормоза. Стальные диски (2) с наружными за­хватами вложены в стальную обойму (1) и имеют возможность перемещения в осевом направлении, фрикционные диски (3) с накладками соединены с блоком планетарных шестерен с помощью вну­треннего зубчатого венца. Стальная обойма жестко соединена с картером коробки передач (в ZF и Opel такой дисковый тормоз получил название «непод­вижной муфты»). По сравнению с ленточными тормозами дисковые тормоза могут передавать более высокие крутящие моменты и более точно регулироваться в отношении передачи усилия.

Принцип действия АКПП

Оставьте заявку и получите диагностику АКПП в подарок

ГлавнаяСтатьиДиагностика Принцип действия АКПП

Из чего состоит автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка переключения передач (АКПП) является важнейшим элементом трансмиссии современного автомобиля, главное предназначение которого – прием, передача, изменение крутящего момента, направления и скорости движения. Рассмотрим устройство и принцип работы коробки автомата.
Основные узлы АКПП:

1. Гидротрансформатор – устройство, которое с помощью рабочей жидкости преобразует и передает крутящий момент от входного вала.
2. Планетарный редуктор – главный механизм АКПП, который представляет собой несколько систем шестерней, каждая система состоит из «солнечной шестерни», сателлитов, планетарного водила и коронной шестерни. Редуктор получает крутящий момент от гидротрансформатора и изменяет его, в соответствии с условиями движения.
3. Система гидравлического управления (гидроблок) – сложный механический комплекс, предназначенный для управления планетарной системой.
4. Устройства переключения передач – пакеты фрикционов, тормозная лента.

АКПП в разрезе:

Рассмотрим перечисленные узлы более подробно.

1. Гидротрансформатор.

Гидротрансформатор выполняет функции сцепления и служит для передачи крутящего момента от двигателя на трансмиссию. Основной элемент гидротрансформатора – гидромуфта, представляет собой два лопастных колеса, расположенные друг перед другом на минимальном расстоянии. Одно колесо, соединенное с маховиком двигателя, получило название насосное колесо. Другое, турбинное колесо соединяется с помощью вала с планетарным механизмом. Пространство между колесами заполнено рабочей жидкостью — трансмиссионным маслом. Под воздействием центробежной силы вязкая рабочая жидкость плавно вовлекает в движение турбинное колесо. Таким образом, между ведущим и ведомым валом нет жесткой связи, и как следствие – обеспечивается плавная передача вращения, без рывков и толчков.

Принцип работы гидромуфты:

По своей функциональности гидротрансформатор представляет собой гидромуфту, дополнительно оборудованную центральным лопастным колесом – реактором (статором). В начале движения реактор неподвижен, т.к его лопасти расположены под определенным углом, который расчитан так, чтобы удерживать отраженную от турбинного колеса рабочую жидкость. Если реактор отсутствует, то отраженная от турбины жидкость будет тормозить насосное колесо. Когда обороты насоса и турбины выравниваются (точка сцепления), реактор также начинает вращаться с той же скоростью – гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, т.е не усиливая, а только передавая крутящий момент.

Принцип работы гидротрансформатора:

2. Планетарный редуктор.

Планетарный редуктор состоит из следующих частей:

2.1. Планетарные элементы.

2.2. Муфты сцепления и тормоза.

2.3. Ленточные тормоза.

Планетарный элемент состоит из центрального узла – солнечной шестерни, вокруг которой расположены шестерни – сателлиты, которые устанавливаются на планетарное водило. С внешней стороны сателлиты сцеплены с коронной шестерней.

Планетарная передача:

Для переключения скорости в автомате с тремя передачами используется 2 планетарных ряда, а в АКПП с четырьмя передачами – 3 планетарных ряда.

Муфта сцепления состоит из чередующихся дисков и пластин, которые вращаются вместе с ведущим валом, а диски соединены с элементом планетарного ряда и приводятся в действие гидравлическим давлением.

Ленточный тормоз состоит из тормозной ленты и тормозного барабана. Один конец тормозной ленты жестко крепится к картеру АКПП, а второй соединен через рычажный механизм с поршнем гидропривода.

Принцип работы первой передачи:

1. Солнечная шестерня приводится в движение гидротрансформатором.
2. Сателлиты блокируются, вращение передается на коронную шестерню.
3. Передаточное число: — 2.4:1.
4. Т.к в коробке используется минимум 2 планетарных ряда, то первый ряд вращает второй, а со второго вращение передается на выходной вал.

Принцип работы второй передачи:

Вторая передача реализуется с помощью двух планетарных рядов.

1. Солнечная шестерня первого планетарного ряда приводит в движение сателлиты и водило, а коронная шестерня блокируется тормозной лентой. Передаточное число первого планетарного ряда: 2.2 : 1.
2. Водило с сателлитами первого планетарного ряда передает вщращение на второй планетарный ряд, в котором солнечная шестерня заблокирована. Коронная шестерня второго ряда является выходом.

Передаточное число первого планетарного ряда: 0.67:1.

Общее передаточное число второй передачи: 2.2 х 0.67 = 1.47:1.

Принцип работы третьей передачи:

1. Блокируется коронная шестерня
2. Блокируются сателлиты. Такая конфигурация приводит к вращению всей планетарной системы как единого целого и обеспечивает передаточное число 1:1.

Принцип работы четвертой передачи:

Эта передача с повышенной скоростью вращения, обеспечивает скорость выходного вала выше чем скорость входного.

Солнечная шестерня вращается свободно, коронная шестерня заблокированна тормозной лентой. Передаточное число: 0.67:1.

Принцип работы задней передачи:

1. Солнечная шестерня второго планетарного ряда приводится в движение входным валом, а водило сателлитов удерживается тормозной лентой.
2. Солнечная шестерня первого планетарного ряда получает вращение от второго, но имеет противоположное направление. Передаточное число: -2:1.

3. Гидравлическая система управления.

Гидравлическая система управления (ГСУ) АКПП предназначена для автоматического управления трансмиссией. Изначально гидросистема осуществляла все управляющие и контрольные функции в АКПП во время движения: формировала все необходимые давления, определяла моменты переключения и качество переключения передач и т.д. С появлением электронных блоков управления гидросистема «делегировала» большинство своих функций электронике, играя роль, скорее, исполнительной системы.

ГСУ представляет собой комплекс, состоящий из резервуара (поддона с магнитом для сбора металлической стружки – результат износа элементов автомата), масляного насоса, центробежного регулятора, системы клапанов, исполняющих устройств и масляных каналов (магистралей). Очень важно, чтобы в резервуаре (поддоне или картере трансмиссии) всегда находился строго определенный уровень масла. Масло в системе выполняет функцию смазки, охлаждения и является рабочей жидкостью для системы автоматического переключения передач. Поддон через канал для щупа имеет доступ к атмосферному воздуху, чтобы насос мог втягивать масло и передавать его в систему. Масло проходит через фильтр и создает гидравлическое давление (рабочее давление), величина которого управляется регулятором давления.

Регулятор давления это клапан золотникового типа с пружиной, которая, в зависимости от своей жесткости, задает величину давления.

Регулятор давления:

В начальный момент пружина устанавливает клапан в крайнее левое положение, происходит открытие входного отверстия и перекрытие выходного. Жидкость продолжает поступать, давление увеличивается до тех пор, пока не сдвигается пружина. Клапан сдвигается вправо, открывая выходное отверстие и давление начинает падать. Затем процесс повторяется снова. В некоторых регуляторах давления вместо пружины используется дроссельное давление, что позволяет на выходе клапана получать рабочее давление, зависящее от режима работы двигателя.

В гидросистемах с электронным блоком управления давление регулируется электромагнитными клапанами или соленоидами. Соленоид управляется электрическими сигналами, параметры которых меняются в зависимости от скорости движения автомобиля, угла открытия дроссельной заслонки и других характеристик. Как и механические клапана, соленоиды постоянно находятся в циклическом режиме «Вкл»-«Выкл».

В зависимости от назначения клапана бывают:

1. Предохранительные, для защиты от высокого давления.
2. Управляющие потоками жидкости в каналах.
3. Одноходовые управляют потоком в одной магистрали.
4. Двухходовые управляют потоком в двух магистралях.
5. Клапан выбора режима связан с рычагом селектора режимов.
6. Клапан переключения для управления переключением передач.

Большая часть клапанов гидравлической системы управления расположена в клапанной коробке, корпус которой обычно изготовлен из сплава алюминия. Насос всасывает масло из поддона, которое, пройдя регулятор давления, попадает в клапанную коробку, весь корпус которой состоит из каналов разнообразной формы (гидроплита).

Каналы гидроплиты:

В клапанной коробке происходит перераспределение потока жидкости к соответствующим сервоприводам (гидроцилиндрам и бустерам), с помощью которых происходит управление фрикционными муфтами и тормозами.

Гидроцилиндр – исполнительный механизм системы управления АКПП, который преобразует давление рабочей жидкости в механическую работу, Давление жидкости вызывает перемещение поршня, тем самым включая и выключая фрикционные элементы управления. Обычно, гидроцилиндр используется для включения ленточного тормоза, а для блокировочной муфты или для дискового тормоза применяется бустер.

Гидроцилиндр и бустер:

4. Фрикционные диски.

Фрикционы (фрикционные диски) выполняют функции сцепления передач в АКПП. Представляют собой тонкие кольца двух видов: подвижные мягкие (соединены с шестерней) и металлические (неподвижно соединены с корпусом редуктора). Кольца устанавливаются на планетарные редукторы. При выключенной передаче кольца свободно вращаются относительно друг друга. В тот момент, когда передача включается, через систему управления на гидравлический цилиндр подается рабочая жидкость и фрикционные диски сжимаются, активируя нужную шестерню. Активировав или заблокировав ту или иную шестерню планетарного ряда, можно менять передаточное число механизма, и, как следствие — скорость вращения вала.

Схема и устройство планетарной передачи АКПП

Планетарная передача: тип передачи, используемый в механических и автоматических коробках передач. Помимо вращательного преобразования, «планетарка» способна добавлять и разлагать силы. Зная планетарный механизм: что это такое, как он работает, по каким критериям оценивается коробка передач, станет понятно устройство и характеристики АКПП. В случае поломки расчет трансмиссии поможет выбрать надежный и долговечный механизм.

Устройство и принцип работы

Планетарная передача представляет собой конструкцию из шестерен, которые перемещаются относительно центра. По центральной оси расположены колеса разного диаметра:

• маленькие солнечные с наружными зубцами;
• крупная коронка или эпицикл с внутренними зубьями.

Сателлиты перемещаются между колесами. Его вращение напоминает движение планет Солнечной системы. Оси сателлитов механически связаны с водилой, которая вращается вокруг центральной оси.

Устройство простого планетарного блока:

• 1 эпицикл;
• 1 солнечное колесо;
• 1 перевозчик.

Планетарный механизм собирается каскадами из двух и более звеньев на валу для получения широкого диапазона передач. Основной кинематической характеристикой зубчатой ​​передачи является передаточное число.

Принцип работы планетарной коробки заключается в блокировке одного из основных элементов и передаче вращения через ведущее колесо. Для остановки элемента используются тормозные ленты, стопорные муфты, конические шестерни. Передаточное число меняется в зависимости от схемы крепления. Принцип работы планетарного механизма удобнее описать на примере:

1. Корона заблокирована.
2. Вал передает крутящий момент на солнце.
3. Вращение Солнца заставляет планеты вращаться вместе с ним.
4. Водила становится ведомым, сообщая о пониженной передаче.

Управляя элементами простой «планетарки», они получают разные характеристики:

Передача инфекции	Как работает планетарный редуктор в АКПП
а	Солнце вращает владельца, корона движется в противоположном направлении.
два	Корона вращает владельца, солнце садится.
3	Основной носитель передает вращение Солнцу. Корона заблокирована.
4	Владелец двигает корону. Солнце зафиксировано.
Прилавок	Перевозчик заблокирован. Солнечное колесо вращается, планеты поворачиваются и двигают корону в противоположном направлении.

КПД одиночной передачи η достигает 0,97.

Набор планетарных шестерен с одной степенью свободы становится планетарной передачей. Две мощности образуют дифференциал. Дифференциал добавляет моменты на звездочку от звеньев главной передачи.

Ремонт акпп ниссан х трейл своими руками

Разновидности планетарных передач

По количеству ступеней планетарные механизмы делятся на:

• один ряд;
• многорядный.

Планетарная передача солнечной шестерни, одновентовых сателлитов, водила и эпицикла будут однорядными. Замена сателлитов на два ряда усложняет конструкцию, делая ее двухрядной.

Многоступенчатый планетарный редуктор представляет собой однорядный агрегат, установленный последовательно. Эта схема позволяет суммировать передаточные числа и получать большие значения. 4-ступенчатые АКПП состоят из двухрядных планетарных структур, 8-ступенчатые — из четырехрядных.

В автоматических коробках передач используются схемы, названные в честь изобретателей:

• Механизм Wilson представляет собой трехрядную конструкцию, в которой соединены заводная головка первого ряда, держатель второго ряда и заводная головка третьего ряда. Количество передач – 5 вперед и 1 назад.
• Механизм Лепелетье состоит из 3 простых планетарных шестерен, расположенных соосно. Количество передач – 6 вперед и 1 назад.
• Схема Симпсона: 2 редуктора с общей солнечной шестерней. Багажник второго ряда оборудован тормозом. Венец и солнце переднего ряда жестко связаны с карданным валом через две блокировочные муфты. Механизм реализует следующие режимы: нейтральный; 1,2,3 передачи; прилавок.

По типу зубчатых конструкций планетарные редукторы делятся на:

• цилиндрический;
• конический;
• волна;
• червь.

Различные типы используются для передачи крутящего момента между валами, расположенными параллельно или под углом. А также в механизмах, требующих низкой или высокой кинематики.

Характеристики основных разновидностей этого устройства

В конструкции планетарного ряда автоматических коробок передач используются различные типы шестерен. Различают три основных наиболее распространенных: цилиндрический, конический и гофрированный.

Цилиндрические

Зубчатые механизмы передают крутящий момент между параллельными валами. В конструкцию цилиндрической передачи входят две и более пары колес. Форма зубьев шестерни может быть прямой, косой или шевронной. Цилиндрический контур прост в изготовлении и эксплуатации. Применяется в редукторах, бортовых передачах, трансмиссиях. Передаточное отношение ограничено размерами механизма: для одного комплекта колес оно достигает 12. КПД составляет 95%.

Конические

Колеса по конической схеме преобразуют и передают вращение между валами, расположенными под углом от 90 до 170 градусов. Зубья нагружены неравномерно, что снижает их предельный момент и прочность. Наличие сил на осях усложняет конструкцию опор. Для плавного соединения и повышенной прочности используется круглая форма зубьев.

Производство конических зубчатых колес требует высокой точности и, следовательно, является дорогостоящим. Угловые конструкции используются в редукторах, воротах, фрезерных станках. Передаточное отношение конических шестерен для средненагруженной техники не превышает 7. КПД: 98%.

Волновые

В волновой передаче нет ни солнечных шестерен, ни планетарных шестерен. Внутри венца установлено гибкое зубчатое колесо овальной формы. Водило выполняет роль генератора волн и представляет собой овальный кулачок на специальном подшипнике.

Гибкое стальное или пластиковое колесо деформируется под действием конвейера. По большой геометрической оси зубья входят в зацепление с коронкой по всей рабочей высоте; шестерни на малой оси нет. Движение передается волной, создаваемой гибким зубчатым колесом.

В волновых механизмах КПД возрастает при передаточном числе больше 300. Волновая передача не работает в схемах с кинематической характеристикой меньше 20. Редуктор выдает КПД 85%, мультипликатор — 65%. Конструкция используется в промышленных роботах, манипуляторах, авиационной и космической технике.

Достоинства и недостатки планетарных передач

Планетарная передача превосходит аналогичные по мощности однозубчатые механизмы компактными размерами и в 2-3 раза меньшей массой. За счет использования нескольких планетарных передач достигается зацепление зубьев на 80%. Увеличивается грузоподъемность механизма и уменьшается давление на каждый зуб.

Кинематическая характеристика планетарного механизма достигает 1000 при малом числе передач без применения многорядных конструкций. Помимо трансмиссии планетарная схема может выполнять функции дифференциала.

За счет соосности осей планетарного механизма монтировать станки проще, чем с другими редукторами.

Использование планетарного ряда в АКПП снижает уровень шума в автомобиле. Сбалансированная система обладает высокой устойчивостью к вибрациям за счет гашения колебаний. Следовательно, вибрация кузова снижается.

Недостатки планетарного механизма:

• сложное производство и высокоточная сборка;
• на сателлиты устанавливаются подшипники, которые выходят из строя быстрее шестерни;
• с увеличением передаточных чисел КПД падает, поэтому приходится усложнять конструкцию.

Продолжить чтение Как самостоятельно перейти с автоматического режима на ручной

Передаточное число планетарных передач

Передаточное число – это отношение частоты ведущего вала планетарной передачи к частоте ведомого. Визуально определить его значение не получится. Механизм приводится в движение по-разному, а значит, и передаточное отношение в каждом случае разное.

Для расчета передаточного числа планетарного редуктора учитывают количество зубьев и систему крепления. Допустим, у солнечной шестерни 24 зуба, у планетарной шестерни — 12, а у зубчатого венца — 48. Водило зафиксировано. Солнце ведет.

Сателлиты начнут вращаться со скоростью, передаваемой солнечной шестерней. Передаточное отношение: -24/12 или -2. Результат означает, что планеты вращаются в направлении, противоположном солнцу, с угловой скоростью 2 оборота. Сателлиты вращаются вокруг заводной головки, поворачивая ее на 12/48 или ¼ оборота. Колеса с внутренним штифтом вращаются в одном направлении, поэтому число положительное.

Общее передаточное число равно отношению числа зубьев на ведущем колесе к числу зубьев на ведущем колесе: -24/48 или -1/2 оборота, которые делает венец относительно солнца с водилом постоянный.

Если транспортное средство движется по путеводному солнцу, то передаточное число: (1+48/24) или 3. Это максимальное число, которое может предложить система. Наименьшее соотношение достигается установкой коронки и приложением крутящего момента к брекету: (1+/(1+48/24)) или 1/3.

Передаточные числа простой планетарной схемы: 1,25 — 8, многоступенчатой: 30 — 1000. С увеличением кинематической характеристики КПД снижается.

Подбор чисел зубьев планетарных передач

Число зубьев колес выбирается на первом этапе расчета планетарной схемы в соответствии с заданным передаточным числом. Особенностью конструкции планетарного ряда является выполнение требований по правильности монтажа, соосности и близости механизма:

• зубья сателлитов должны совпадать с синусами солнца и эпицикла;
• планеты не должны касаться друг друга зубцами. На практике используется не более 6 спутников из-за сложности равномерного распределения нагрузки;
• оси водила, солнца и венца должны совпадать.

Основное соотношение выбора зуба шестерни через передаточное число выглядит следующим образом:

где i — передаточное отношение;

Zn – количество зубьев.

Условие соосности соблюдается при равных межосевых расстояниях от солнечного колеса, венца и опоры. Для простой планетарной передачи проверяют расстояния между центрами центральных колес и сателлитов. Равенство должно удовлетворять формуле:

Чтобы между сателлитами оставался зазор, сумма радиусов соседних шестерен не должна превышать осевого расстояния между ними. Условие близости к солнечному колесу проверяется по формуле:

sin (π/c)> (Zспутник+2)/(Zсол+Zспутник),

где c – количество спутников.

Планетарные колеса расположены равномерно, если отношение венца к солнечному зубу к числу сателлитов является целым числом:

где Z — целое число.

Расчет на прочность планетарных передач

Прочностной расчет планетарных передач проводят так же, как и прямозубых. Рассчитать каждую ссылку:

• внешний — между солнцем и планетарными колесами;
• внутренние — между планетами и макушкой.

Если колеса изготовлены из одного материала и силы сцепления равны, то рассчитывается наименее прочное соединение — внешнее.

Алгоритм расчета следующий:

1. Выберите коробку передач.
2. Определяются исходные данные: передаточное отношение i, крутящий момент Tвых и частота вращения выходного вала Uвых.
3. Количество зубьев выбирают, проверяя условия монтажа и близость планетарных шестерен.
4. Вычислите угловые скорости колес.
5. Рассчитать КПД и моменты выходных валов.
6. Рассчитайте прочность связи.

Расчет момента учитывает количество планетарных колес и неравномерность нагрузки на их зубья. Поправочный коэффициент η = 1,5… 2 вводится при отсутствии компенсационных мероприятий:

• повышенная точность изготовления;
• радиальная подвижность солнца, короны или носителя;
• применение эластичных элементов.

Расчет зубчатых колес ведется по двум критериям:

• контактное усилие, т.е сопротивление рабочих поверхностей зубьев под нагрузкой;
• напряжение изгиба, усталостное разрушение.

Расчет контактного усилия сводится к проверке условия, чтобы натяжение σn не превышало допустимого значения. Расчеты выполняются по формуле Герца для цилиндрических поверхностей с добавлением коэффициентов уточнения. В результате получается значение расстояния между центрами, основная геометрическая характеристика зубчатого колеса:

где К — вспомогательный коэффициент для цилиндрических зубчатых колес, МПа;

η — коэффициент неравномерности;

Кп — коэффициент нагрузки;

Ψ – коэффициент ширины колеса, равный 0,75;

i — передаточное отношение;

[σn] — допускаемое контактное напряжение, МПа. Он определяется коэффициентом прочности и пределом сопротивления.

После определения геометрии трансмиссии проверяют условие прочности:

σн= <310/(d×i)>×√ (T×Kн(i+1)^3)/(Ψ×d) ≤ [σн]

При расчете прогиба принимается условие, что вся нагрузка передается на одну пару зубьев и прилагается к их верхней части. Номинальное напряжение не должно превышать допустимого:

где М — изгибающий момент;

W — осевой момент сопротивления;

b, s — размеры зуба в сечении;

[σf] — допустимое напряжение изгиба. Это зависит от предела сопротивления, шероховатости, погрешности изготовления зубьев.

Советы по подбору планетарного редуктора

Перед выбором планетарного редуктора производится точный расчет нагрузки и режимов работы механизма. Определите тип трансмиссии, осевые нагрузки, диапазон температур и размеры редуктора. Для тяжелой спецтехники, где нужен высокий крутящий момент при малых скоростях, выбирают коробку передач с высоким передаточным числом.

Для замедления угловой скорости без снижения крутящего момента используется привод с электродвигателем и редуктором. При выборе мотор-редуктора необходимо учитывать:

• эксплуатационная нагрузка;
• момент вала на выходе;
• частота вращения входного и выходного валов;
• мощность электродвигателей;
• монтажный вариант.

Область применения планетарных передач

Планетарная схема используется в:

• редукторы;
• автоматические и механические коробки передач;
• в авиационных частях;
• дифференциалы машин, устройства;
• ведущие мосты тяжелой техники;
• кинематические схемы станков.

Планетарный редуктор применяется в агрегатах с переменным передаточным числом, тормозящим водило. В гусеничной технике для сложения потоков мощности элементы планетарной передачи не блокируются.

Заключение

Планетарные передачи в автоматических коробках передач зарекомендовали себя десятилетиями эксплуатации начиная с Ford T: компактные размеры, малый вес, высокие скорости, надежность и прочность. Планетарная схема способна передавать вращение и управлять потоками энергии, поэтому нашла применение в авиации, машиностроении и промышленности.

Чтобы не запутаться с выбором конструкции, производится точный расчет геометрии и прочности зубчатого колеса в сравнении с допустимыми значениями. Ошибки в расчетах приводят к чрезмерным нагрузкам на шестерни, поломке и износу зубьев.