Hi ha tot tipus de dispositius mecànics. Alguns d'ells ens són coneguts des de la infància. Aquests són, per exemple, rellotges, bicicletes, trompolles. Aprenem dels altres a mesura que ens fem grans. Es tracta de motors de cotxes, cabrestants de grues i altres. Cada mecanisme mòbil utilitza algun tipus de sistema per fer girar les rodes i fer que la màquina funcioni. Un dels més interessants i populars és el mecanisme planetari. La seva essència rau en el fet que la màquina és accionada per rodes o engranatges que interactuen entre si d'una manera especial. Mirem-ho més de prop.
Informació general
L'engranatge planetari i el mecanisme planetari s'anomenen així per analogia amb el nostre sistema solar, que es pot representar condicionalment de la següent manera: al centre hi ha un "sol" (la roda central del mecanisme). Els "planetes" (petites rodes o satèl·lits) es mouen al seu voltant. Totes aquestes parts de l'engranatge planetari tenen dents externes. El sistema solar condicional té un límit en el seu diàmetre. Roles realitza en el mecanisme planetari mitjançant una gran roda o epicicle. També té dents, només internes. La major part del treball en aquest disseny el realitza el portador, que és un mecanisme de palanca. El moviment es pot dur a terme de diferents maneres: o el sol girarà, o bé l'epicicle, però sempre juntament amb els satèl·lits.
Durant el funcionament del mecanisme planetari es pot utilitzar un altre disseny, per exemple, dos sols, satèl·lits i un portador, però sense epicicle. Una altra opció són dos epicicles, però sense sol. El transportista i els satèl·lits han d'estar sempre presents. Segons el nombre de rodes i la ubicació dels seus eixos de rotació a l'espai, el disseny pot ser simple o complex, pla o espacial.
Per entendre completament com funciona aquest sistema, cal que entengueu els detalls.
Ubicació dels elements
La forma més senzilla d'engranatge planetari inclou tres jocs d'engranatges amb diferents graus de llibertat. Els satèl·lits anteriors giren al voltant dels seus eixos i al mateix temps al voltant del sol, que roman al seu lloc. L'epicicle connecta el mecanisme planetari des de l'exterior i també gira mitjançant un enganxament alternatiu de les dents (ella i els satèl·lits). Aquest disseny és capaç de canviar el parell (velocitats angulars) en un pla.
En un mecanisme planetari senzill, el sol i els satèl·lits poden girar, mentre que l'epicentre es manté fix. En qualsevol cas, les velocitats angulars de tots els components no són caòtiques, sinó que tenen una dependència lineal entre si. A mesura que els mitjans giran, proporcionasortida de parell elevat a baixa velocitat.
És a dir, l'essència de l'engranatge planetari és que aquest disseny és capaç de canviar, expandir i afegir parell i velocitat angular. Els moviments de rotació en aquest cas es produeixen en un eix geomètric. S'ha instal·lat l'element de transmissió necessari de diversos vehicles i mecanismes.
Característiques dels materials estructurals i esquemes
No obstant això, un component fix no sempre és necessari. En els sistemes diferencials, cada element gira. Els engranatges planetaris com aquest tenen una sortida impulsada (controlant) dues entrades. Per exemple, un diferencial que controla un eix d'un cotxe és una marxa similar.
Aquests sistemes funcionen amb el mateix principi que les estructures d'eix paral·lel. Fins i tot un engranatge planetari simple té dues entrades, l'engranatge de corona fixa és una entrada constant de velocitat angular zero.
Descripció detallada dels dispositius
Les estructures planetàries mixtes poden tenir un nombre diferent de rodes, així com diferents engranatges a través dels quals es connecten. La presència d'aquests detalls amplia enormement les possibilitats del mecanisme. Les estructures planetàries compostes es poden muntar de manera que l'eix de la plataforma portadora es mogui a gran velocitat. Com a resultat, alguns problemes amb l'engranatge reductor, l'engranatge solar i d' altres es poden eliminar en el procés de millora del dispositiu.
Així, com es veu des dedonada la informació, el mecanisme planetari funciona segons el principi de transferir la rotació entre enllaços centrals i mòbils. Al mateix temps, els sistemes complexos tenen més demanda que els senzills.
Opcions de configuració
És possible utilitzar rodes (engranatges) de diverses configuracions en el mecanisme planetari. Estàndard adequat amb dents rectes, helicoïdals, cuc, chevron. El tipus d'acoblament no afectarà el principi general de funcionament del mecanisme planetari. El més important és que els eixos de rotació del portador i les rodes centrals coincideixen. Però els eixos dels satèl·lits es poden localitzar en altres plans (encreuament, paral·lel, intersecció). Un exemple de creuat és un diferencial entre rodes, en què els engranatges són cònics. Un exemple de creuat és un diferencial autoblocant amb un engranatge sense fi (Torsen).
Dispositius senzills i complexos
Com s'ha indicat anteriorment, l'esquema del mecanisme planetari sempre inclou un portador i dues rodes centrals. Hi pot haver qualsevol nombre de satèl·lits. Aquest és l'anomenat dispositiu simple o elemental. En aquests mecanismes, els dissenys poden ser els següents: "SVS", "SVE", "EVE", on:
- S és el sol.
- B - operador.
- E és l'epicentre.
Cada conjunt de rodes + satèl·lits s'anomena conjunt d'engranatges planetaris. En aquest cas, totes les rodes han de girar en el mateix pla. Els mecanismes simples són d'una i doble fila. Poques vegades s'utilitzen en diversos dispositius tècnics i màquines. Un exemplepot servir com a mecanisme de bicicleta planetària. Segons aquest principi, la màniga funciona, gràcies a la qual cosa es realitza el moviment. El seu disseny es va crear segons l'esquema "SVE". Satèl·lits en no 4 peces. En aquest cas, el sol està rígidament unit a l'eix de la roda posterior i l'epicentre és mòbil. És forçat a girar per un ciclista que prem els pedals. En aquest cas, la velocitat de transmissió, i per tant la velocitat de rotació, poden canviar.
Més sovint podeu trobar mecanismes planetaris d'engranatges complexos. Els seus esquemes poden ser molt diferents, la qual cosa depèn del que es pretén aquest o aquell disseny. Com a regla general, els mecanismes complexos consisteixen en diversos de simples, creats segons la regla general per a un engranatge planetari. Aquests sistemes complexos són de dues, tres o quatre files. Teòricament, és possible crear estructures amb un gran nombre de files, però a la pràctica això no passa.
Dispositius planars i espacials
Algunes persones pensen que un engranatge planetari senzill ha de ser pla. Això només és cert en part. Els dispositius complexos també poden ser plans. Això vol dir que els engranatges planetaris, per molt que s'utilitzin al dispositiu, es troben en un o en paral·lel plans. Els mecanismes espacials tenen engranatges planetaris en dos o més plans. En aquest cas, les rodes en si mateixes poden ser més petites que en la primera realització. Tingueu en compte que el mecanisme planetari pla és el mateix que l'espai. La diferència només està en la superfície ocupada pel dispositiu, és a dir, en la compacitat.
Graus de llibertat
Aquest és el nom de la col·lecciócoordenades de rotació, que permeten determinar la posició del sistema a l'espai en un moment determinat. De fet, cada mecanisme planetari té almenys dos graus de llibertat. És a dir, les velocitats angulars de gir de qualsevol enllaç en aquests dispositius no estan relacionades linealment, com en altres engranatges. Això us permet obtenir velocitats angulars de sortida que no són les mateixes que les de l'entrada. Això es pot explicar pel fet que a la connexió diferencial del mecanisme planetari hi ha tres elements en qualsevol fila, i la resta es connectarà linealment, a través de qualsevol element de la fila. Teòricament, és possible crear sistemes planetaris amb tres o més graus de llibertat. Però a la pràctica, són inoperables.
Relació d'engranatge planetari
Aquesta és la característica més important del moviment de rotació. Permet determinar quantes vegades ha augmentat el moment de força sobre l'eix conduït en relació amb el moment de l'eix motriu. Podeu determinar la relació de transmissió mitjançant les fórmules:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, on:
- 1 - enllaç principal.
- 2 - enllaç esclau.
- d1, d2 - diàmetres del primer i segon enllaços.
- Z1, Z2 - nombre de dents.
- M1 i M2 són parells.
- W1 W2 - velocitats angulars.
- n1 n2 - velocitat.
Així, quan la relació d'engranatges és superior a la de l'eix conduït, el moment de la força augmenta i la freqüència i la velocitat angular disminueixen. Això sempre s'ha de tenir en compte a l'hora de crear un disseny, perquèla relació d'engranatge dels mecanismes planetaris depèn de quantes dents tenen les rodes i quin element de la fila és el capdavanter.
Àmbit d'aplicació
Al món actual hi ha moltes màquines diferents. Molts d'ells funcionen amb l'ajuda d'engranatges planetaris.
S'utilitzen en diferencials d'automòbils, engranatges planetaris, en els esquemes cinemàtics de màquines-eina complexes, en caixes de canvis de motors d'aire d'avions, en bicicletes, en combinacions i tractors, en tancs i altres equips militars. Segons els principis de l'engranatge planetari, moltes caixes de canvis funcionen en els accionaments dels generadors elèctrics. Penseu en un altre sistema d'aquest tipus.
Engranatge de gir planetari
Aquest disseny s'utilitza en alguns tractors, vehicles de oruga i tancs. A la figura següent es mostra un diagrama senzill del dispositiu.
El principi de funcionament del mecanisme de gir planetari és el següent: el portador (posició 1) està connectat al tambor de fre (2) i la roda motriu situada a l'eruga. L'epicicle (6) està connectat a l'eix de transmissió (posició 5). El sol (8) està connectat al disc d'embragatge (3) i al tambor del fre de gir (4). Quan l'embragatge de bloqueig està enganxat i els frens de banda estan desactivats, els satèl·lits no giraran. Esdevindran com palanques, ja que estan connectades amb el sol (8) i l'epicicle (6) per mitjà de dents. Per tant, els obliguen a ells i al portador a girar simultàniament al voltant d'un eix comú. En aquest cas, la velocitat angular és la mateixa.
En desenganxar l'embragatge de bloqueig i aplicar el fregirant el sol començarà a aturar-se i els satèl·lits començaran a moure's pels seus eixos. Així, creen un moment al portador i fan girar la roda motriu de l'eruga.
War
En termes de vida útil i amortiment, en els sistemes planetaris lineals, la distribució de la càrrega es nota entre els components principals.
La fatiga tèrmica i cíclica pot augmentar-hi a causa de la distribució limitada de la càrrega i del fet que els engranatges planetaris poden girar amb força rapidesa sobre els seus eixos. A més, a altes velocitats i relacions d'engranatge de l'engranatge planetari, les forces centrífugues poden augmentar molt la quantitat de moviment. També cal tenir en compte que a mesura que disminueix la precisió de la producció i augmenta el nombre de satèl·lits, augmenta la tendència al desequilibri.
Aquests dispositius i els seus sistemes poden fins i tot estar subjectes a desgast. Alguns dissenys seran sensibles fins i tot a petits desequilibris i poden requerir components de muntatge de qualitat i costosos. La ubicació exacta de les agulles planetaris al voltant de l'eix de l'engranatge solar pot ser una clau.
Altres disposicions planetàries que ajuden a equilibrar les càrregues inclouen l'ús de subconjunts flotants o muntatges "tous" per mantenir el sol o l'epicentre en moviment el màxim temps possible.
Fonaments de síntesi de dispositius planetaris
Aquests coneixements són necessaris per dissenyar i crear components de màquina. El concepte de "síntesi de mecanismes planetaris" és calcular el nombre de dentsal sol, epicentre i satèl·lits. En aquest cas, s'han de complir una sèrie de condicions:
- La relació de transmissió ha de ser igual al valor establert.
- L'engranatge de les dents de l'engranatge ha de ser correcte.
- Cal garantir l'alineació de l'eix d'entrada i l'eix de sortida.
- El barri és obligatori (els satèl·lits no han d'interferir entre ells).
A més, a l'hora de dissenyar, cal tenir en compte les dimensions de la futura estructura, el seu pes i eficiència.
Si es dóna la relació d'engranatges (n), el nombre de dents del sol (S) i dels engranatges planetaris (P) ha de satisfer l'equació:
n=S/P
Si suposem que el nombre de dents a l'epicentre és primerenc (A), amb el portador bloquejat, s'hauria d'observar la igu altat:
n=-S/A
Si l'epicentre està fixat, la igu altat següent serà certa:
n=1+ A/S
Així és com es calcula el mecanisme planetari.
Avantatges i desavantatges
Hi ha diversos tipus de transmissió que s'utilitzen amb èxit en diversos dispositius. Planetari entre ells destaca pels següents avantatges:
- Proporciona menys càrrega a cada dent de les rodes (tant el sol, com l'epicentre i els satèl·lits) a causa del fet que la càrrega sobre elles es distribueix de manera més uniforme. Això té un efecte positiu en la vida útil de l'estructura.
- Amb la mateixa potència, l'engranatge planetari té dimensions i pes més petits que altres tipus de transmissió.
- Capacitat d'aconseguir relacions de transmissió més altes ambmenys rodes.
- Assegureu-vos menys soroll.
Inconvenients dels engranatges planetaris:
- Necessiten més precisió en la seva fabricació.
- Baixa eficiència amb una relació de transmissió relativament gran.
