Có tất cả các loại thiết bị cơ khí. Một số người trong số họ đã quen thuộc với chúng ta từ thời thơ ấu. Ví dụ, chúng là đồng hồ, xe đạp, xe quay. Chúng ta tìm hiểu về những người khác khi chúng ta già đi. Đây là động cơ của ô tô, tời của cần trục và các loại khác. Mọi cơ cấu chuyển động đều sử dụng một số loại hệ thống để làm cho các bánh xe quay và máy móc hoạt động. Một trong những điều thú vị và phổ biến nhất là cơ chế hành tinh. Bản chất của nó nằm ở chỗ cỗ máy được truyền động bởi các bánh xe hoặc bánh răng tương tác với nhau theo một cách đặc biệt. Hãy cùng xem xét kỹ hơn.
Thông tin chung
Bánh răng hành tinh và cơ chế hành tinh được đặt tên tương tự với hệ mặt trời của chúng ta, có thể được biểu diễn một cách có điều kiện như sau: ở trung tâm có một "mặt trời" (bánh xe trung tâm trong cơ cấu). "Hành tinh" (bánh xe nhỏ hoặc vệ tinh) chuyển động xung quanh nó. Tất cả các bộ phận này trong bánh răng hành tinh đều có răng ngoài. Hệ mặt trời có điều kiện có một ranh giới trong đường kính của nó. Vai diễnnó được thực hiện trong cơ chế hành tinh bởi một bánh xe lớn hoặc chu kỳ hoành hành. Nó cũng có răng, chỉ có những cái bên trong. Hầu hết các công việc trong thiết kế này được thực hiện bởi tàu sân bay, đó là một cơ cấu đòn bẩy. Chuyển động có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau: mặt trời sẽ quay hoặc theo chu kỳ, nhưng luôn luôn cùng với các vệ tinh.
Trong quá trình vận hành cơ chế hành tinh, có thể sử dụng một thiết kế khác, ví dụ, hai mặt trời, vệ tinh và tàu sân bay, nhưng không có chu kỳ. Một lựa chọn khác là hai chu kỳ, nhưng không có mặt trời. Người mang và vệ tinh phải luôn có mặt. Tùy thuộc vào số lượng bánh xe và vị trí trục quay của chúng trong không gian, thiết kế có thể đơn giản hoặc phức tạp, phẳng hoặc không gian.
Để hiểu đầy đủ cách thức hoạt động của một hệ thống như vậy, bạn cần hiểu chi tiết.
Vị trí của các phần tử
Dạng đơn giản nhất của bánh răng hành tinh bao gồm ba bộ bánh răng với các bậc tự do khác nhau. Các vệ tinh trên quay quanh trục của chúng và đồng thời quay quanh mặt trời, chúng vẫn ở nguyên vị trí. Chu kỳ kết nối cơ chế hành tinh từ bên ngoài và cũng quay nhờ sự tham gia luân phiên của các răng (nó và các vệ tinh). Thiết kế này có khả năng thay đổi mô-men xoắn (vận tốc góc) trong một mặt phẳng.
Trong một cơ chế hành tinh đơn giản, mặt trời và các vệ tinh có thể quay, trong khi tâm chấn vẫn cố định. Trong mọi trường hợp, vận tốc góc của tất cả các thành phần không hỗn loạn mà có sự phụ thuộc tuyến tính vào nhau. Khi phương tiện xoay, nó cung cấpđầu ra mô-men xoắn cao tốc độ thấp.
Đó là, bản chất của bánh răng hành tinh là thiết kế như vậy có thể thay đổi, mở rộng và thêm mô-men xoắn và vận tốc góc. Chuyển động quay trong trường hợp này xảy ra trong một trục hình học. Phần tử truyền động cần thiết của các phương tiện và cơ cấu khác nhau được lắp đặt.
Đặc điểm của vật liệu kết cấu và sơ đồ
Tuy nhiên, một thành phần cố định không phải lúc nào cũng cần thiết. Trong hệ thống vi phân, mỗi phần tử quay. Bánh răng hành tinh như thế này có một đầu ra được điều khiển (điều khiển) hai đầu vào. Ví dụ: bộ vi sai điều khiển trục trên ô tô là một bánh răng tương tự.
Các hệ thống như vậy hoạt động trên nguyên tắc giống như cấu trúc trục song song. Ngay cả một bánh răng hành tinh đơn giản cũng có hai đầu vào, bánh răng vòng cố định là đầu vào không đổi của vận tốc góc bằng không.
Mô tả chi tiết các thiết bị
Cấu trúc hành tinh hỗn hợp có thể có số lượng bánh xe khác nhau, cũng như các bánh răng khác nhau mà chúng được kết nối với nhau. Sự hiện diện của các chi tiết như vậy mở rộng đáng kể khả năng của cơ chế. Các cấu trúc hành tinh tổng hợp có thể được lắp ráp để trục của bệ tàu sân bay chuyển động với tốc độ cao. Do đó, một số vấn đề với bánh răng giảm tốc, bánh răng mặt trời và các vấn đề khác có thể được loại bỏ trong quá trình cải tiến thiết bị.
Như vậy, như đã thấy từthông tin cho trước, cơ chế hành tinh hoạt động theo nguyên tắc chuyển giao luân chuyển giữa các liên kết là trung tâm và di động. Đồng thời, các hệ thống phức tạp được yêu cầu nhiều hơn so với các hệ thống đơn giản.
Tùy chọn cấu hình
Có thể sử dụng các bánh xe (bánh răng) có cấu hình khác nhau trong cơ cấu hành tinh. Tiêu chuẩn phù hợp với răng thẳng, răng xoắn, con sâu, chữ cái. Loại tham gia sẽ không ảnh hưởng đến nguyên tắc hoạt động chung của cơ chế hành tinh. Điều chính là trục quay của tàu sân bay và bánh xe trung tâm trùng khớp. Nhưng trục của các vệ tinh có thể nằm trong các mặt phẳng khác (cắt ngang, song song, cắt nhau). Một ví dụ về sự chéo là bộ vi sai bánh răng, trong đó các bánh răng là hình nón. Một ví dụ của việc cắt chéo là vi sai tự khóa với bánh răng sâu (Torsen).
Thiết bị đơn giản và phức tạp
Như đã nói ở trên, sơ đồ của cơ chế hành tinh luôn bao gồm một tàu sân bay và hai bánh trung tâm. Có thể có bất kỳ số lượng vệ tinh nào. Đây được gọi là thiết bị đơn giản hoặc sơ cấp. Trong các cơ chế như vậy, các thiết kế có thể như sau: "SVS", "SVE", "EVE", trong đó:
- S là mặt trời.
- B - nhà cung cấp dịch vụ.
- E là tâm chấn.
Mỗi bộ bánh xe + vệ tinh như vậy được gọi là bộ bánh răng hành tinh. Trong trường hợp này, tất cả các bánh xe phải quay trong cùng một mặt phẳng. Cơ chế đơn giản là hàng đơn và hàng đôi. Chúng hiếm khi được sử dụng trong các thiết bị và máy móc kỹ thuật khác nhau. Một ví dụcó thể đóng vai trò như một cơ cấu xe đạp hành tinh. Theo nguyên tắc này, ống tay áo hoạt động, nhờ đó mà chuyển động được thực hiện. Thiết kế của nó được tạo ra theo sơ đồ "SVE". Vệ tinh không phải 4 mảnh. Trong trường hợp này, mặt trời được gắn chặt vào trục của bánh sau và tâm chấn có thể di chuyển được. Nó buộc phải quay bởi một người đi xe đạp nhấn bàn đạp. Trong trường hợp này, tốc độ truyền và do đó tốc độ quay, có thể thay đổi.
Thường xuyên hơn, bạn có thể tìm thấy các cơ cấu hành tinh bánh răng phức tạp. Các kế hoạch của họ có thể rất khác nhau, điều này phụ thuộc vào mục đích của thiết kế này hoặc thiết kế đó. Về nguyên tắc, các cơ cấu phức tạp bao gồm một số cơ cấu đơn giản, được tạo ra theo quy tắc chung cho một bánh răng hành tinh. Những hệ thống phức tạp như vậy là hai, ba hoặc bốn hàng. Về mặt lý thuyết, có thể tạo cấu trúc với số lượng hàng lớn, nhưng trên thực tế điều này không xảy ra.
Thiết bị phẳng và không gian
Một số người nghĩ rằng một bánh răng hành tinh đơn giản phải phẳng. Điều này chỉ đúng một phần. Các thiết bị phức tạp cũng có thể phẳng. Điều này có nghĩa là các bánh răng hành tinh, cho dù có bao nhiêu bánh răng được sử dụng trong thiết bị, đều nằm trong một hoặc trong các mặt phẳng song song. Cơ cấu không gian có bánh răng hành tinh trong hai hoặc nhiều mặt phẳng. Trong trường hợp này, bản thân các bánh xe có thể nhỏ hơn so với phương án đầu tiên. Lưu ý rằng cơ chế hành tinh phẳng cũng giống như cơ chế không gian. Sự khác biệt chỉ nằm ở diện tích sử dụng của thiết bị, tức là ở độ nhỏ gọn.
Mức độ tự do
Đây là tên của bộ sưu tậptọa độ quay, cho phép bạn xác định vị trí của hệ thống trong không gian tại một thời điểm nhất định. Trên thực tế, mọi cơ cấu hành tinh đều có ít nhất hai bậc tự do. Có nghĩa là, tốc độ góc quay của bất kỳ liên kết nào trong các thiết bị như vậy không liên quan tuyến tính, như trong các bánh răng khác. Điều này cho phép bạn nhận được vận tốc góc đầu ra không giống với vận tốc ở đầu vào. Điều này có thể được giải thích bởi thực tế là trong kết nối vi phân trong cơ chế hành tinh có ba phần tử ở bất kỳ hàng nào, và phần còn lại sẽ được kết nối tuyến tính với nó, thông qua một phần tử bất kỳ của hàng. Về mặt lý thuyết, có thể tạo ra các hệ hành tinh có ba bậc tự do trở lên. Nhưng trên thực tế, chúng không hoạt động được.
Tỷ lệ bánh răng hành tinh
Đây là đặc tính quan trọng nhất của chuyển động quay. Nó cho phép bạn xác định mômen lực trên trục dẫn động đã tăng lên bao nhiêu lần so với mômen của trục dẫn động. Bạn có thể xác định tỷ số truyền bằng công thức:
i=d2 / d1=Z2 / Z1=M2 / M1=W1 / W2=n1 / n2, trong đó:
- 1 - liên kết hàng đầu.
- 2 - liên kết nô lệ.
- d1, d2 - đường kính của liên kết thứ nhất và thứ hai.
- Z1, Z2 - số răng.
- M1, M2 là mômen xoắn.
- W1 W2 - tốc độ góc.
- n1 n2 - tốc độ.
Như vậy, khi tỷ số truyền lớn hơn một trên trục dẫn động, mômen lực tăng lên, tần số và vận tốc góc giảm. Điều này luôn phải được tính đến khi tạo một thiết kế, bởi vìtỷ số truyền trong các cơ cấu hành tinh phụ thuộc vào số răng của bánh xe và phần tử nào của hàng là phần tử dẫn đầu.
Phạm vi áp dụng
Trong thế giới ngày nay có rất nhiều máy móc khác nhau. Nhiều người trong số họ hoạt động với sự hỗ trợ của các bánh răng hành tinh.
Chúng được sử dụng trong bộ vi sai ô tô, bánh răng hành tinh, trong sơ đồ động học của máy công cụ phức tạp, trong hộp số động cơ không khí máy bay, xe đạp, máy liên hợp và máy kéo, trong xe tăng và các thiết bị quân sự khác. Theo nguyên lý của bánh răng hành tinh, nhiều hộp giảm tốc làm việc trong các bộ truyền động của máy phát điện. Hãy xem xét một hệ thống khác như vậy.
Bánh răng quay hành tinh
Thiết kế này được sử dụng trong một số máy kéo, xe bánh xích và xe tăng. Sơ đồ đơn giản của thiết bị được hiển thị trong hình bên dưới.
Nguyên lý hoạt động của cơ cấu quay hành tinh như sau: giá đỡ (vị trí 1) được nối với tang phanh (2) và bánh dẫn động nằm trong bánh xích. Chu kỳ (6) được nối với trục truyền động (vị trí 5). Mặt trời (8) được nối với đĩa ly hợp (3) và tang trống phanh xoay (4). Khi khóa ly hợp được kích hoạt và tắt phanh băng tần, các vệ tinh sẽ không quay. Chúng sẽ trở nên giống như đòn bẩy, vì chúng được kết nối với mặt trời (8) và chu kỳ sử thi (6) bằng những chiếc răng. Do đó, chúng buộc chúng và vật mang đồng thời quay quanh một trục chung. Trong trường hợp này, vận tốc góc là như nhau.
Khi tháo ly hợp khóa và đạp phanhquay mặt trời sẽ bắt đầu dừng lại, và các vệ tinh sẽ bắt đầu chuyển động quanh trục của chúng. Do đó, họ tạo ra một khoảnh khắc trên tàu sân bay và xoay bánh xe dẫn động của sâu bướm.
Mặc
Về tuổi thọ và giảm chấn, trong hệ hành tinh tuyến tính, sự phân bố tải trọng là đáng chú ý giữa các thành phần chính.
Mệt mỏi do nhiệt và chu kỳ có thể tăng lên do sự phân bố tải trọng hạn chế và thực tế là các bánh răng hành tinh có thể quay khá nhanh trên trục của chúng. Hơn nữa, ở tốc độ cao và tỷ số truyền của bánh răng hành tinh, lực ly tâm có thể làm tăng lượng chuyển động lên rất nhiều. Cũng cần lưu ý rằng khi độ chính xác của quá trình sản xuất giảm và số lượng vệ tinh tăng lên, xu hướng mất cân bằng sẽ tăng lên.
Những thiết bị này và hệ thống của chúng thậm chí có thể bị hao mòn. Một số thiết kế sẽ nhạy cảm với sự mất cân đối thậm chí nhỏ và có thể yêu cầu các thành phần lắp ráp chất lượng và đắt tiền. Vị trí chính xác của các chốt hành tinh xung quanh trục bánh răng mặt trời có thể là một chìa khóa.
Các cách sắp xếp hành tinh khác giúp cân bằng tải bao gồm việc sử dụng các cụm lắp ráp phụ nổi hoặc giá đỡ "mềm" để giữ cho mặt trời hoặc tâm chấn di chuyển càng lâu càng tốt.
Nguyên tắc cơ bản về tổng hợp các thiết bị hành tinh
Kiến thức này cần thiết khi thiết kế và tạo ra các thành phần máy. Khái niệm "tổng hợp các cơ chế hành tinh" là để tính toán số lượng răngtrong mặt trời, tâm chấn và các vệ tinh. Trong trường hợp này, một số điều kiện phải được đáp ứng:
- Tỷ số truyền phải bằng giá trị cài đặt.
- Sự gắn kết của răng phải chính xác.
- Cần đảm bảo sự thẳng hàng của trục đầu vào và trục đầu ra.
- Yêu cầu vùng lân cận (vệ tinh không được gây nhiễu lẫn nhau).
Ngoài ra, khi thiết kế, bạn cần tính đến kích thước của cấu trúc trong tương lai, trọng lượng và hiệu quả của nó.
Nếu cho tỷ số truyền (n) thì số răng trên mặt trời (S) và trên bánh răng hành tinh (P) phải thỏa mãn phương trình:
n=S / P
Nếu chúng ta giả định rằng số lượng răng ở tâm chấn sớm (A), thì khi hạt tải điện bị khóa, nên quan sát sự bằng nhau:
n=-S / A
Nếu tâm chấn được cố định, thì đẳng thức sau sẽ đúng:
n=1+ A / S
Đây là cách cơ chế hành tinh được tính toán.
Ưu nhược điểm
Có một số kiểu truyền dẫn được sử dụng thành công trong các thiết bị khác nhau. Hành tinh trong số đó nổi bật với những ưu điểm sau:
- Cung cấp tải trọng ít hơn trên mỗi răng của bánh xe (cả mặt trời, tâm chấn và vệ tinh) do tải trọng lên chúng được phân bổ đồng đều hơn. Điều này có ảnh hưởng tích cực đến tuổi thọ của kết cấu.
- Với cùng một công suất, bánh răng hành tinh có kích thước và trọng lượng nhỏ hơn các loại truyền động khác.
- Khả năng đạt được tỷ số truyền cao hơn vớiít bánh xe hơn.
- Đảm bảo ít tiếng ồn hơn.
Nhược điểm của bánh răng hành tinh:
- Cần chính xác hơn trong quá trình sản xuất.
- Hiệu suất thấp với tỷ số truyền tương đối lớn.
