Планетарный редуктор

Плюсы и минусы планетарной передачи

Начнем с того, что данный механизм имеет целый ряд очевидных преимуществ:

• компактность (все шестерни находятся на одной оси, расположены рядом);
• низкий уровень шума при работе (нагрузка на зубья минимальна);
• механизм обеспечивает расширенный диапазон передаточных чисел;
• зубья способны выдержать большую нагрузку, также самих шестерен больше;
• меньшая вибронагруженность, плавность работы;

Что касается недостатков, можно выделить повышенную сложность конструкции, дороговизну изготовления, требования касательно точности сборки, снижение ремонтопригодности

При сборке предельно важно добиться точного расположения всех элементов

Использование планетарного ряда или планетарного механизма в системе с высокими нагрузками приводит к снижению КПД и надежности. Причина – много шестерен и составных элементов, в результате чего увеличиваются потери на трение, возрастает риск поломок.

Также можно выделить высокую чувствительность к смазке и качеству смазочного материала применительно к планетарной передаче. Например, если в АКПП окажется недостаточно масла, тогда такая коробка быстро выйдет из строя.

Так или иначе, планетарная коробка не имеет валов, ползунов, последовательно расположенных шестерен, что делает ее очень компактной и позволяет разместить даже в предельно ограниченном пространстве.

Еще планетарные коробки могут передавать большой крутящий момент (такие КПП даже используются в устройстве тяжелой военной техники). Крутящий момент достаточно равномерно распределяется на сателлиты (особенно если их больше 3), при этом зубья испытывают меньшие нагрузки сравнительно с двухвальными или трехвальными КПП.

Также при условии грамотного и своевременного обслуживания можно говорить о большом ресурсе, а сама конструкция планетарных коробок передач позволяет с относительной простотой реализовать их систему управления. Если просто, в устройстве коробки используются ленточные тормоза и блокировочные муфты. Ленточный тормоз плавно останавливает шестерни, тогда как муфта позволяет их заблокировать, что и приводит к переключению передачи.

Также удачно спроектированная планетарная коробка (при условии правильно подобранного передаточного отношения шестерен) имеет более высокий КПД, чем двухвальные и трехвальные механические МКПП.

Главным же недостатком можно считать то, что в автоматических коробках, где необходимо получить 3, 4, 5 и более ступеней, требуются каскадные планетарные системы. Данное решение значительно усложняет устройство, снижая КПД и общую надежность.

Ссылки

• Викифицировать статью.
• Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии.
• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
• Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Планетарный редуктор» в других словарях:

планетарный редуктор — Редуктор, который содержит передачи с подвижными осями. Тематики редукторы и мотор редукторы Обобщающие термины редукторы по виду зубчатых передач … Справочник технического переводчика

планетарный редуктор — Редуктор, в системе которого имеется планетарный механизм … Политехнический терминологический толковый словарь

двухступенчатый планетарный редуктор — двухступенчатый планетарный редуктор; отрасл. двойной планетарный редуктор Двухступенчатый редуктор, обе ступени которого имеют планетарный механизм … Политехнический терминологический толковый словарь

двойной планетарный редуктор — двухступенчатый планетарный редуктор; отрасл. двойной планетарный редуктор Двухступенчатый редуктор, обе ступени которого имеют планетарный механизм … Политехнический терминологический толковый словарь

цилиндрическо-планетарный редуктор — Редуктор, который содержит цилиндрические передачи и планетарные механизмы. Тематики редукторы и мотор редукторы Обобщающие термины редукторы по виду зубчатых передач … Справочник технического переводчика

Устройство и принцип работы

Рассматриваемый механизм представлен классическим сочетанием шестерен с различным диаметром, которые обеспечивают передачу вращения с изменением числа оборотов и передаваемого усилия. Особенности механизма определяют возможность применения в самых различных отраслях. Обеспечить работу можно только в случае присоединения вращающего вала к ведомой части.

Рассматривая чертеж классического устройства, следует отметить, что оно состоит из следующих элементов:

Основные элементы представлены зубчатыми и червячными парами.
Для установки и фиксации основных деталей проводится установка центрирующих подшипников.
Для смазывания трущихся деталей корпус заполняется специальным маслом

Исключить вероятность его вытекания можно за счет уплотнений.
Сальники также являются важной частью конструкции.
Корпус состоит из двух составных элементов, за счет которых есть возможность разобрать конструкция при обслуживании или ремонте.. Схема классического устройства выглядит следующим образом:

Схема классического устройства выглядит следующим образом:

1. В качестве источника вращения устанавливается мотор.
2. Другая часть представлена шестерней планетарного типа. Внутри расположены другие детали, крепление стакана редуктора к мотору проводится за счет фиксирующих элементов.
3. Далее идет вал с подшипником.

Защита конструкции обеспечивается за счет крышки редуктора. Его фиксация проводится за счет болтов. В целом можно сказать, что устройство достаточно сложное, поэтому провести его ремонт и обслуживание не всегда просто.

Принцип действия агрегата во многом зависит от кинематической схемы привода. Расчет передаточного отношения проводится при применении специальных формул, которые можно встретить в технической литературе.

Основная часть конструкции состоит из следующих деталей:

1. Коронной шестерни.
2. Планетарная или сателлиты.
3. Водило и солнечная шестерня.

Принцип действия рассчитывается следующим образом:

1. Солнечная шестерня расположена в центральной части конструкции. Зачастую именно ей передается основное вращение, для чего элемент имеет посадочное отверстие под вал.
2. Центральный элемент постоянно находится в зацеплении с другими подобными шестернями, оси которых расположены по окружности.
3. Сателлиты находятся в зацеплении с коронной шестерней, которая представлена зубчатым колесом большого диаметра с внутренним расположением основных деталей.

1. Водило требуется для жесткой фиксации всех деталей относительно друг друга.

Стоит учитывать, что для работы механизма одна из частей должна быть зафиксирована относительно других. В зависимости от выбора ведомого или ведущего элемента зависит показатель передаточного числа. Рассчитать число достаточно сложно, от этого показателя также зависит удельная мощность.

Конструктивные особенности рассматриваемого механизма определили то, что он может применяться для достижения самых различных целей.

Преимущества и недостатки планетарных редукторов

Планетарные редукторы находят применение в приводных системах различных механизмов и машин. Их популярность объясняется широким перечнем преимуществ перед обычными редукторами с цилиндрическими и коническими передачами:

1. Возможность реализации разных кинематических схем. Планетарный механизм может выполнять функции: Редуктора с постоянным передаточным отношением (с зафиксированным эпициклом или водилом);
2. Коробки передач при последовательной фиксации звеньев;
3. Дифференциального механизма с двумя степенями свободы, который можно использовать для сложения и вычитания движений.

Сниженные в 2 – 4 раза массово-габаритные характеристики при одинаковых передаточных числах.
Многопоточность при передаче мощности. Количество потоков равно числу сателлитов.
Сниженные нагрузки на опоры. Благодаря симметричной конструкции передач все радиальные усилия на осях сателлитов, входном и выходном валах компенсируют друг друга. Это дает возможность выбирать подшипники меньших типоразмеров.

В серво и шаговых приводах для перемещения станков с ЧПУ планетарные редукторы дают еще ряд специфических для них преимуществ:

1. Увеличение разрешения привода.
2. Возможность работы на больших ускорениях.
3. Снижение вероятности пропуска шагов благодаря увеличению крутящего момента.

К условным недостаткам планетарных редукторов относят:

1. Жесткие требования к качеству смазки и соблюдению регламента ее замены. Повышенные контактные нагрузки на зубья требуют использования марок масел, указанных производителем в технической документации. Переход на другие смазки может привести к снижению срока службы редуктора. Из-за отсутствия застойных зон в планетарном механизме частицы металла, попавшие в масло, всегда находятся во взвешенном состоянии и создают дополнительные абразивные нагрузки.
2. Сложность в ремонте . Для проведения квалифицированного ремонта нужно специализированное оборудование: съемники и пресс для демонтажа и сборки, шаблоны и мерительный инструмент для выбраковки деталей.
3. Высокое тепловыделение . Из-за компактных размеров и высоких передаваемых мощностей работа планетарного редуктора сопровождается выделением большого количества теплоты. Зачастую площадь наружной поверхности не справляется с ее отводом. Эту проблему можно устранить несколькими способами: принудительным воздушным охлаждением, системой постоянной циркуляции смазки, ограничением входной частоты вращения или установкой дополнительной механической передачи перед быстроходным валом.

При соблюдении регламента обслуживания планетарные редукторы работают стабильно и не вызывают особых проблем.

Устройство и принцип работы

В планетарной МКП используется система шестерен-сателлитов, вращающихся вокруг центральной солнечной шестерни. Чаще всего сателлиты размещены внутри большой коронной шестерни (эпицикла), с которой находятся в постоянном зацеплении. В свою очередь сателлиты закреплены на водиле.
Изменение передаточного отношения планетарной МКП зависит от того, какой из трех основных элементов — солнечная шестерня, сателлиты с водилом и коронная шестерня — закреплен неподвижно, на какой подается крутящий момент и с какого элемента снимается трансмиссией. В любом случае один из трех основных элементов планетарной коробки (а сателлиты рассматриваются как одно целое с водилом) будет неподвижен, два других будут вращаться. Для остановки и блокировки одного из элементов КП используется система ленточных тормозов и блокировочных муфт. Но есть планетарные механизмы, в которых тормоза и муфты отсутствуют — речь идет о дифференциалах , которые тоже относятся к планетарным механизмам, построенным с применением конических шестерен.
Вариантов планетарных систем, применяемых в МКП, достаточно много. Описание принципа работы касается простейшей системы с тремя сателлитами, закрепленными на водиле под углом в 120 градусов.
Понижающая передача. Первый вариант. Если остановить эпицикл, крутящий момент от двигателя подавать на вал солнечной шестерни, а снимать крутящий момент с водила, то в результате частота вращения вала водила будет меньше, чем частота вращения солнечной шестерни.
Второй вариант. Если подать вращающий момент вала двигателя на эпицикл, заблокировать солнечную шестерню, а крутящий момент снимать с водила, получится тот же эффект (но с передаточным числом близким к единице).
Повышающая передача. Первый вариант. Эпицикл заблокирован, крутящий момент подается на водило с сателлитами, а снимается с центральной солнечной шестерни. В результате КП работает в качестве повышающего редуктора.
Второй вариант. Солнечная шестерня блокирована, крутящий момент подается на водило, снимается с большой коронной шестерни. Эффект получается такой же, КП работает в режиме повышающей передачи.
Задний ход. Первый вариант. Крутящий момент подается на солнечную шестерню, снимается с эпицикла, водило закреплено неподвижно. С этом случае КП работает в качестве редуктора с отрицательным передаточным отношением, то есть включен режим реверса крутящего момента.
Второй вариант. Крутящий момент подается на эпицикл, снимается с вала солнечной шестерни, водило, опять же, закреплено неподвижно. КП работает в реверсивном режиме с отрицательным передаточным отношением.

Редуктор – принцип устройства и действия

Конструкция планетарной передачи имеет набор зубчатых колёс на вращающейся оси:

Основной элемент – «солнечное» колесо, расположенное в центре.
Важной деталью системы является водило, оно фиксирует оси остальных шестерёнок (сателлитов).
Сателлиты – это шестерёнки одного размера, расположенные вокруг центрального колеса.
Кольцевая шестерёнка – она объединяет все части редуктора, и контактирует с сателлитами. Это единственная деталь редуктора, которая находится в неподвижном состоянии.. Вращение центрального колеса приводит в движение сателлиты, которые перемещаются по периметру кольцевой шестерёнки

Этот процесс вращает оси сателлитов, а они дают движение водилу

Вращение центрального колеса приводит в движение сателлиты, которые перемещаются по периметру кольцевой шестерёнки. Этот процесс вращает оси сателлитов, а они дают движение водилу.

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.

Виды редукторов

При выборе механизма и для оценки его рабочих параметров применяют такие технические характеристики редуктора:

• КПД, измеряющийся в процентах;
• тип зацепления и передачи;
• крутящий момент, предающийся входным валом;
• число передач;
• частоты вращения входного/выходного валов.

Существуют редукторы с разным числом ступеней, работающие с одной или несколькими передачами: многоступенчатые, двухступенчатые и одноступенчатые. Различие в конструкции таких редукторов заключается в параллельном размещении осей валов. Ступенью принято считать одну пару зубчатые колес, которые и являются передачей, обеспечивающей преобразование крутящего момента и частоты вращения. Количество ступеней в редукторе приравнивается к количеству валов, уменьшенному на один.

В зависимости от технических характеристик и особенностей конструкции выделяют разные виды редукторов: механические и турбинные.

Механические редукторы предназначены для уменьшения количества оборотов двигателя с одновременным повышением крутящего момента, который обеспечивает привод в промышленном оборудовании. Простейший пример редуктора – пара цилиндрических шестеренок, которые взаимодействуют, цепляясь зубьями. В таком случае ведущим колесом выступает шестеренка меньшего диаметра, а ведомой – большая.

Турбинные редукторы косозубной передачи представляют собой модульную конструкцию в чугунном корпусе. Принцип работы механизма заключается во взаимодействии косозубной шестерни и турбинного колеса. Универсальность конструкции позволяет обеспечить точный показатель крутящего момента и использовать данный тип редуктора на любых промышленных установках. Механизм работает тихо, имеет низкую себестоимость и позволяет максимально снизить затраты на обслуживание.

Мотор-редуктор

Мотор-редуктор совмещает в одном корпусе механический узел и электрический двигатель. Такой тип редуктора отличается небольшими габаритами, занимает минимум пространства, прост в монтаже и обслуживании, а также имеет высокий показатель коэффициента полезного действия. Мотор-редуктор незаменим для работы промышленного оборудования, где нужно обеспечить низкую скорость вращения. К такому оборудованию относится строительная техника, бетономешалки, конвейеры, элеваторы, дозаторы.

В зависимости от способа монтажа в промышленных машинах может быть использован: горизонтальный, вертикальный, наклонный или угловой редуктор.

Горизонтальные применяют в промышленных машинах, они выдерживают высокие рабочие нагрузки, имеют широкий диапазон крутящего момента и передаточного числа, высокий показатель КПД и низкую стоимость. Тип сцепления шестеренок в таком механизме может быть косозубным, прямозубным или шевронным.

Вертикальные используются в подъемных механизмах, устойчивы к нагрузкам переменного типа и вращаются в любом направлении, обеспечивая реверс.

Угловые модели позволяют изменить направление движения вращающегося вала под заданным углом. При этом число оборотов может оставаться неизменным или уменьшаться в несколько раз.

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
  
  (эпицикл
  ): 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:

где n – это параметр передачи, равный , 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.

Практически все изобретения механики, основанные на вращательном движении, можно исторически соотнести с принципом колеса и временем его изобретения. До того, как был понят этот принцип, ничего подобного существовать не могло бы. Кто и когда первым придумал возможность соединять за счет зубцов несколько колес и вращать их друг за счет друга — неизвестно, но этот человек создал небольшую революцию.

Так появилась первая шестерня. Принцип шестеренчатой передачи энергии движения можно считать революционным в развитии промышленности.

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.

Описание понижающего и шестеренчатого привода

Понижающий редуктор служит для понижения количества оборотов и максимального увеличения мощности. Этот вид редуктора является самым надежным и мощным, потому что он имеет специальную охлаждающую систему, которая используется для охлаждения воздух, поэтому мотоблоки способны выдержать большие нагрузки и могут выполнять разнообразные функции. При вспашке даже большие глыбы не являются для них препятствием.

Шестеренчатый редуктор имеет самое простейшее устройство. Трансмиссия этого механизма является передатчиком между двигателем и колесами. Преимущество шестеренчатого редуктора заключается в его простой и надежной эксплуатации.