Принцип работы планетарного редуктора

Планетарный редуктор: описание,преимущества,хаpaктеристики,принцип работы.

Двухступенчатый планетарный редуктор представляет собой конструкцию, составленную из шестеренок и других рабочих элементов, которые приводятся в движение посредством зубчатой передачи. При этом двигаются они по принципу, который заложен в механике вращения планет – вокруг одного центра. По этой причине центральная шестерня именуется «солнечной», промежуточные — «сателлитами», а внешняя с внутренним зубчатым сцеплением — «коронной». Кроме этого, самый простой планетарный редуктор состоит из водила. Оно предназначено для фиксации сателлитов относительно друг друга, чтобы они двигались вместе.

Для правильной работы устройства необходимо, чтобы одна из составляющих его частей была жестко закреплена на корпусе. В планетарном редукторе, который оснащен водилом, статической частью является именно оно. Кроме этого, жестко закрепленным может быть коронная или солнечная шестеренки. В случае если ни одна из частей этого устройства не закреплена, имеется возможность расщепления одного движения на несколько, либо слияние двух в одно.

При этом в сцепке с ведущим и ведомым валом может быть как коронная, так и солнечная шестерни, или сателлиты. Этот механизм может осуществлять повышение передаточного числа и снижение крутящего момента и на оборот.

За счет такой конструкции обеспечивается движение ведомого и ведущего валов в одном направлении.

Преимущества планетарных устройств

По сравнению с традиционными редукторами можно выделить следующее преимущества, которые имеет это устройство: они могут создавать огромные передаточные отношения скоростей при невысоком количестве шестеренок. Шестерни механизма имеют небольшой размер благодаря их количеству. Так, одно более массивное колесо распределяет равномерно нагрузку по нескольким сателлитам. Из этого следует, что устройство получается не очень большим и громоздким. Однако, расчет и пpaктика показывают, что при высоких передаточных числах работоспособность и коэффициент полезного действия сильно снижаются. И как вывод всего вышесказанного, основными преимуществами являются:

• Большие передаточные числа;
• Невысокая масса;
• Относительная компактность;
• Его можно чинить и собирать своими руками.

Такие преимущества требуют и соответствующего изготовления. Начиная с расчета, проектирования и заканчивая изготовлением – все должно быть прецизионно точно. Эти редукторы нашили очень широкий ряд применений в различных отраслях: прибостроительной, станкостроительной, машиностроительной и т.д. В данной статье остановимся более подробно на применении этого устройства в машиностроительной отрасли.

Описание и принцип работы:

Планетарные редукторы имеют ряд общих черт с цилиндрическими редукторами, так как передача усилия так же происходит посредством зубчатой передачи, а в конструкции используются зубчатые колеса. Однако конструкция планетарных редукторов, как и принцип работы, сложнее.

В общем случае в планетарном редукторе можно выделить следующие основные детали: коронная шестерня, планетарные шестерни (сателлиты), водило и солнечная шестерня. По аналогии с Солнцем, расположенным в центре солнечной системы, солнечная шестерня расположена в центре рабочей части редуктора. Она находится в зацеплении с идентичными планетарными шестернями, оси которых расположены на окружности, центр которой лежит на оси солнечной шестерни, и в то же время сателлиты сцеплены с коронной шестерней, представляющей собой зубчатое колесо с внутренним зацеплением. Водило жестко закрепляет все сателлиты относительно друг друга.

Для работы планетарного редуктора необходимо, чтобы одна из его деталей (солнечная шестерня, коронная шестерня или водило) была жестко закреплена относительно корпуса редуктора. В зависимости от выбора ведущего и ведомого элемента будет зависеть передаточное число планетарного редуктора. Также работа планетарного редуктора возможна и в случае, когда ни одна из его деталей не закреплена. В таком случае становится возможным разложение одного движения на два (к примеру, от солнечной шестерни к коронной шестерни и водилу), или слияние двух движений в одно.

Основные хаpaктеристики редукторов

Основные хаpaктеристики редукторов: КДП, частота вращения входного и выходного валов, передаточное отношение, передаваемая мощность, количество ступеней и тип передач.

Передаточное отношение – это отношение скоростей вращений входного к скорости вращения выходного вала.

КПД редуктора определяется отношением мощности на входном валу к мощности на выходном валу

Классификация планетарных редукторов:

По количеству ступеней планетарного редуктора выделяют:

• одноступенчатые
• многоступенчатые

Одноступенчатые редукторы наиболее компактны, в то время как многоступенчатые значительно сложнее по конструкции и занимают больше места, но позволяют достичь больших передаточных чисел.

По факту жесткого закрепления одного из элементов редуктора выделяют:

В простейших планетарных редукторах одно из звеньев жестко закреплено, и передача усилия происходит от одного из незакрепленных звеньев к другому с фиксированным передаточным числом. В дифференциальных редукторах ни один из элементов не закреплен, что позволяет использовать редуктор как дифференциальный механизм.

УСТРОЙСТВО ПЛАНЕТАРНОГО РЕДУКТОРА

Основными частями планетарного редуктора, как правило, являются такие элементы, как солнечная шестеренка, которая, как сказано выше, расположена в центре редуктора. Так же к основным элементам относятся, водило. Эта деталь редуктора предназначена для прочной фиксации осей остальных шестерней, или как их еще называют сателлитов. Сателлиты представляют собой одинакового размера шестеренки, которые располагаются вокруг основной шестерни. И наконец, еще одной важной деталью планетарного редуктора является шестерня, которая называется кольцевой. Эта шестеренка имеет вид зубчатого вида колеса, которое распложено по краю всех частей редуктора, данная часть имеет сцепку с сателлитами. Принцип работы планетарного редуктора выглядит следующим образом.

Один из элементов данного устройства всегда остается неподвижным, в данном случае это кольцевая деталь. Ведущей деталью в планетарном редукторе является солнечная шестерня, а ведомыми, стало быть, сателлиты. Как правило, наиболее часто применение планетарного вида редукторов используется в такой отрасли как машиностроение. Однако нередко его еще применяют при изготовлении различного рода станков для резки металла. Довольно часто используется сразу несколько планетарных редукторов, как правило, этими редукторами оснащается автоматическая коробка передач.

Планетарные редукторы в машиностроении

Широкое распространение редуктора, которые имеют устройство данного типа получили в ведущих мостах автомобилей и в автоматических коробках переключения передач. Колесный редуктор можно встретить в мостах таких автомобилей, как: МАЗ, Икарус, в некоторых троллейбусах, тpaкторах Т-150К, К-700. Этот колесный редуктор в мостах передает крутящий момент к ступицам колес от полуосей. Также они распространены в передаче бортового типа. Такое применение в бортовой передаче позволило существенно уменьшить как расчетный, так и пpaктический диаметр основной передачи. Уменьшение диаметра отразилось повышенным просветом автомобиля и как следствие более высокой проходимостью. Использование планетарных коробок переключения передач набирает все большую популярность. Передаточное отношение устройства будет вытекать из расчета отношения числа зубьев на центральной шестерни к числу зубьев на коронной шестерне. Интересным моментом является расторможение коронной шестерни в коробке. В этом случае передаточное число равняется 1.

Ремонт редуктора своими руками

Ремонт редуктора своими руками является весьма непростой задачей. Так, данный механизм очень непростой и состоит из множества частей. При ремонте своими руками часто можно даже при разборке не ведая, что внутри просто растерять целую кучу маленьких деталей, например, иголки моментально рассыпаются и теряются. Ремонт планетарного редуктора лучше всего оставить профессионалам.

Стоит отметить, что на сегодняшний день планетарный редуктор весьма распространен и используется в большинстве грузовых автомобилей в ведущих мостах, а также очень часто встречается в роли лебедок.

Как и все редукторы, он может быть как одноступенчатым, так и многоступенчатым. Если Вы собираетесь приобрести механизм данного типа, то лучше всего покупать его у проверенных производителей, так как ремонт своими руками очень затруднен, а если он будет часто выходить из строя, то денег на него будет уходить много. В данной статье мы попытались собрать общую информацию по устройствам планетарного типа использующихся для производства автомобилей. Также нужно сказать, что данный вид устройства очень интенсивно внедряется во многие сферы и отрасли благодаря своим очень весомым преимуществам.

Советы по подбору планетарного редуктора

Главное в этом деле — правильно произвести расчет основных параметров нагрузки и существующих условий эксплуатации этого устройства.

Выбор производиться в зависимости от:

• • типа передачи;
  • максимально допустимых осевых и консольных нагрузок;
  • типоразмера этого устройства;
  • диапазона температур, в которых редуктор может использоваться длительный период и не терять при этом своих полезных качеств и свойств.

Планетарный редуктор: принцип работы, хаpaктеристики и разновидности этого устройства

Двухступенчатый планетарный редуктор представляет собой конструкцию, составленную из шестеренок и других рабочих элементов, которые приводятся в движение посредством зубчатой передачи. При этом двигаются они по принципу, который заложен в механике вращения планет – вокруг одного центра. По этой причине центральная шестерня именуется «солнечной», промежуточные — «сателлитами», а внешняя с внутренним зубчатым сцеплением — «коронной». Кроме этого, самый простой планетарный редуктор состоит из водила. Оно предназначено для фиксации сателлитов относительно друг друга, чтобы они двигались вместе.

Для правильной работы устройства необходимо, чтобы одна из составляющих его частей была жестко закреплена на корпусе. В планетарном редукторе, который оснащен водилом, статической частью является именно оно. Кроме этого, жестко закрепленным может быть коронная или солнечная шестеренки. В случае если ни одна из частей этого устройства не закреплена, имеется возможность расщепления одного движения на несколько, либо слияние двух в одно.

При этом в сцепке с ведущим и ведомым валом может быть как коронная, так и солнечная шестерни, или сателлиты. Этот механизм может осуществлять повышение передаточного числа и снижение крутящего момента и на оборот.

За счет такой конструкции обеспечивается движение ведомого и ведущего валов в одном направлении.

Назначение и конструкция редуктора

Служит редуктор для обеспечения понижения передачи и при этом повышения силы крутящего момента. Для обеспечения работы этого механизма вращающийся вал присоединяется к его ведомому элементу.

Это устройство в классическом исполнении состоит из червячных или зубчатых пар, центрирующих подшипников, различных уплотнений, сальников и т.д. Примером планетарного редуктора является шариковый подшипник. Корпус устройства сложен из двух элементов:

Смазка всех составных элементов этого устройства производится путем разбрызгивания масла, но в некоторых особенных устройствах это осуществляется при помощи масляного насоса в принудительном порядке.

Принцип работы

То, как будет функционировать этот агрегат зависит от кинематической схемы привода. Так подводку вращательного движения можно осуществлять к любому элементу этой системы, а снятие производить с какого-либо из оставшихся. Передаточное число зависит от того, согласно какой схемы организована подводка и съем вращательного движения.

Понимание того, как работает подобный редуктор, позволяет оценить сложность ремонта и восстановления.

Разновидности планетарных редукторов

В зависимости от количества ступеней, которые они имеют планетарные редукторы подразделяют на:

Одноступенчатые более простые и при этом компактнее, меньше по размерам в сравнении с многоступенчатыми, обеспечивают более широкие возможности по передаче крутящего момента, достижения разных передаточных чисел. Обладающие несколькими ступенями являются достаточно громоздкими механизмами, при этом диапазон передаточных чисел, которые ими могут быть обеспечены, существенно меньше.

В зависимости от сложности конструкции они могут быть:

Кроме этого, планетарные редукторы в зависимости от формы корпуса, используемых элементов и внутренней конструкции могут быть:

Через них может передаваться движение между параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися валами.

Хаpaктеристики основных разновидностей этого устройства

Цилиндрические

Самые распространенные. Коэффициент полезного действия этих устройств достигает 95%. Они могут обеспечивать передачу достаточно больших мощностей. Передача движения осуществляется между параллельными и соосными валами. Они могут оснащаться прямозубными, косозубными и шевронными зубчатыми колесами. Коэффициент передачи может колeбaться в пределах от 1,5 до 600.

Читать еще:  Ибп для систем отопления

Конические

Такое название они носят потому, что в них используются шестеренки, которые имеют коническую форму. Это обеспечивает плавность сцепки и способность выдерживать достаточно большие нагрузки. Могу иметь одну, две и три ступени. Валы в этой разновидности редукторов могут располагаться как горизонтально, так и вертикально.

Волновые

Они представляют собой конструкцию с гибким промежуточным числом. Состоят они из генератора волн, эксцентрика или кулачка, который обеспечивает растяжение гибкого колеса до достижения его контакта с неподвижным. При этом гибкое колесо имеет наружные зубья, а неподвижное — внутренние.

К достоинствам такого типа редукторов относится:

• плавность хода;
• высокое передаточное число;
• возможность передачи движения через герметичные и сплошные стенки.

Они могут быть одно- и многоступенчатыми. Высокоскоростные оснащены подшипниками скольжения, а низкоскоростные — подшипниками качения.

Достоинства планетарных редукторов

• Небольшой вес;
• Широкий диапазон передаточных чисел;
• Относительная компактность;
• Собрать и починить такое устройство можно своими руками.

Советы по подбору планетарного редуктора

Главное в этом деле — правильно произвести расчет основных параметров нагрузки и существующих условий эксплуатации этого устройства.

Выбор производиться в зависимости от:

• типа передачи;
• максимально допустимых осевых и консольных нагрузок;
• типоразмера этого устройства;
• диапазона температур, в которых редуктор может использоваться длительный период и не терять при этом своих полезных качеств и свойств.

Делаем планетарный редуктор своими руками

Первым делом производится проектирование будущей конструкции в зависимости от конструктивных особенностей изделия и задач, которые планируется решать с его использованием. При этом производится расчет таких параметров как передаточное число, расположение валов, количество ступеней и т.д.

Далее производится определение межосевого расстояния. Этот показатель очень важен, так как указывает на способность передавать крутящий момент. Температура внутри устройства во время его работы не должна быть выше, чем 80 градусов по Цельсию.

При конструировании планетарного редуктора производится также расчет:

• числа передаточных ступеней;
• количества сателлитных шестеренок и зубьев на них;
• толщины шестеренок;
• размещения осей в будущем механизме.

Кроме этого, осуществляется подбор шестеренок, которые выполнены из подходящего материала, расчет сил, которые будут присутствовать при функционировании механизма и проверочный расчет.

Не имея специального оборудования и условий, изготовить составные части этого устройства в условиях домашней мастерской не получится. Планетарный редуктор можно собрать из подобранных частей, которые без труда можно приобрести в торговой сети или на разборке.

Сборка также является делом достаточно непростым, для достижения успеха в этом деле необходимо иметь пpaктический опыт ремонта подобных механизмов, их сборки и разборки, обладать теоретическими познаниями в механике, прочими знаниями и навыками.

Мир планетарных передач

Мир планетарных передач

Планетарная передача — это механическая передача на основе вращательного движения, способная в пределах одной оси изменять, складывать и раскладывать угловые скорости и крутящий момент.

Планетарные передачи имеют небольшие размеры, обеспечивают большое передаточное отношение и крутящий момент, превосходя по хаpaктеристикам зубчатые передачи с фиксированной осью.

Простой планетарный редуктор изображен со стороны подачи момента. Двойные роликовые подшипники на выходе позволяют изолировать прямозубые шестерни от воздействия внешних поперечных нагрузок. Основой планетарной передачи является водило.

Планетарная передача имеет соосные валы и корпус цилиндрической формы, являясь компактной альтернативой стандартным редукторам на основе колеса и шестерни. Планетарная передача используется во многих устройствах — от электрических шуруповертов до силовых приводов бульдозеров, то есть в оборудовании, к которому предъявляются повышенные требования по компактности и легкости при обеспечении больших передаточных отношений и крутящего момента. Разберемся в принципах работы планетарной передачи. Рассмотрев конструкцию и механику планетарных редукторов, можно выявить несколько не очевидных на первый взгляд факторов.

Конфигурация

Типичная планетарная передача включает в себя три группы зубчатых колес с различными степенями свободы. Планетарные шестерни (сателлиты) вращаются вокруг осей, которые, в свою очередь, вращаются вокруг солнечной шестерни, имеющей фиксированную ось вращения. Большое центральное зубчатое колесо с внутренними зубьями (эпицикл) имеет фиксированное положение и входит в зацепление с сателлитами. Концентричность сателлитов относительно солнечного колеса и эпицикла позволяет передавать крутящий момент по прямой линии. Многие силовые передачи «удобно» выровнены по прямой линии, а отсутствие смещенных валов не только экономит прострaнcтво, но и избавляет от необходимости перенаправления мощности или изменения расположения других элементов.

В простой планетарной передаче входная мощность проворачивает солнечное колесо с частотой вращения. Сателлиты, расположенные вокруг центральной оси вращения, входят в зацепление и с солнечным колесом, и с эпициклом, поэтому они вращаются по орбите. Все сателлиты монтируются на одном вращающемся звене, называемом водилом. При этом водило вращается с низкой частотой и высоким крутящим моментом.

Однако, использование фиксированного элемента не обязательно. В дифференциальных передачах все элементы вращаются. Подобные планетарные передачи позволяют реализовать механизм с одним выходом и двумя источниками крутящего момента, либо систему с одним источником момента и двумя выходами. Например, в автомобилях используется приводной дифференциал, который представляет собой коническую планетарную передачу — используются две выходные оси для передачи крутящего момента на колеса автомобиля, которые вращаются независимо с учетом угла расположения колес. Механизмы с коническими планетарными передачами работают по принципу, аналогичному механизмам с параллельными валами.

Даже простая планетарная передача имеет два входа; фиксированный эпицикл имеет постоянную нулевую угловую скорость.

Конструкторы имеют возможность использовать более сложные планетарные механизмы. Сложные планетарные передачи включают в себя минимум два сателлита, установленных в линию на одном валу и вращающиеся вокруг своей оси и по орбите с одинаковой скоростью, но входящими в зацепление с разными шестернями. Такие сателлиты могут иметь различное число зубьев, как и шестерни, с которыми они входят в зацепление. Подобные реализации обеспечивают дополнительные возможности с точки зрения механики узлов и позволяют значительно увеличить передаточное отношение каждой ступени. Сложные планетарные передачи легко могут быть скомпонованы таким образом, чтобы водило вращалось с высокой скоростью, но при этом редуцирование осуществлялось от солнечного колеса. Кроме того, сателлиты могут входить в зацепление (и вращаться вокруг) одновременно с подвижными и с неподвижными внешними зубчатыми колесами, поэтому использование эпициклической шестерни не является обязательным.

Увеличение степени редуцирования

2. Планетарная передача (приводное солнечное колесо)

Сателлиты имеют небольшой размер и большое количество зубьев, поэтому выходной вал может сделать один оборот за определенное количество оборотов приводного вала. Для реализации сравнимого передаточного отношения с использованием обычной передачи необходимо использовать колесо большого размера, которое будет входить в зацепление с маленькой шестерней.

Простая планетарная передача, как правило, имеет передаточное число до 10:1. Сложные планетарные механизмы, имеющие гораздо более замысловатые конструкции, могут обеспечивать значительно большую степень редуцирования. Очевидным решением для увеличения (а иногда и для уменьшения) степени редуцирования является последовательная установка планетарных ступеней. В данном случае выход первой планетарной ступени соединяется со входом следующей, в результате чего общее передаточное отношение редуктора повышается.

Другим вариантом является встраивание обычной зубчатой передачи в планетарную. Например, входной вал с высокой частотой вращения может соединяться со стандартной передачей с фиксированными осями вращения, после чего крутящий момент передается на планетарную передачу. Такая конфигурация называется гибридной и является упрощенной альтернативой установке дополнительных планетарных ступеней, либо применяется в случаях, когда частота вращения входного вала оказывается слишком высокой для планетарной передачи. Кроме того, такое использование обычной передачи требует смещения оси вращения. Для получения необходимого угла на входе планетарной передачи иногда используются конические или гипоидные передачи. При этом комбинирование червячной передачи с планетарной является более редким, поскольку червяная передача сама по себе имеет значительное передаточное отношение.

Передача крутящего момента

3. Передача с фиксированными осями (с приводной шестерней)

Поскольку сателлиты планетарной передачи входят в зацепление с солнечным колесом и эпициклом в нескольких местах, для перемещения нагрузки задействуется большее число зубьев по сравнению с обычными передачами. Благодаря этому планетарная передача состоит из зубчатых колес меньших размеров (но включает большее их количество). Аналогично, радиальные плечи водила передают значительный момент на выходной вал — это другое преимущество концентрической компоновки механизма.

Менее очевидным, но более значительным является тот факт, что благодаря нескольким равномерно расположенным сателлитам (типовая реализация) подшипники выходного и входного валов испытывают меньшие радиальные нагрузки, появляющиеся в результате действия радиальных и тангенциальных ответных сил, поскольку эти силы отсутствуют. Кроме того, поскольку на подшипники не действуют подобные силы, существует меньшая вероятность повреждения корпуса.

С увеличением числа сателлитов улучшаются нагрузочные хаpaктеристики и жесткость на скручивание; чем более рассеянной является нагрузка, тем меньше изнашиваются и повреждаются зубья шестерен. Обычно в планетарных передачах используются три сателлита, зачастую — большее количество, а иногда и меньшее. При этом повторимся, что, как правило, сателлиты равномерно расположены вокруг солнечного колеса.
Для восприятия нагрузок, превышающих возможности прямозубых передач, могут использоваться косозубые передачи сравнимого размера и хаpaктеристик, поскольку зубья их шестерен расположены под углом, что обеспечивает вхождение в зацепление большего количества зубьев одновременно. Однако косозубые планетарные передачи подвержены радиальным нагрузкам, которые не нивелируется сателлитами, поэтому подшипники должны быть рассчитаны с учетом этих дополнительных нагрузок.

Износ

Говоря о сроке службы, следует отметить, что планетарные передачи прекрасно распределяют нагрузку между основными элементами, о чем свидетельствуют их небольшие размеры. Если используются компоненты одинакового качества, потенциально слабым местом являются подшипники, на которых крепятся сателлиты.

Часто прострaнcтво для установки редуктора весьма ограничено, но планетарные передачи имеют компактные размеры и в них используются подшипники малых типоразмеров в сравнении с обычными передачами с большими подшипниками. Также не стоит забывать о том, что сателлиты нивелируют радиальные нагрузки только на центральные валы; фактически, подшипники отдельных сателлитов, приводящих в движение водило, подвержены радиальным нагрузкам.

В этих подшипниках может наблюдаться термическая и циклическая усталость, обусловленная ограниченным распределением нагрузки и высокой частотой вращения. Более того, большие частоты вращения и тяжелые сателлиты становятся причиной возникновения центробежной силы, значительно увеличивающей нагрузку на механизм. Однако это не означает, что степень надежности подшипников сателлитов не может превышать надежность других элементов. Очевидно, что использование высококачественных прецизионных подшипников при посредственном качестве зубчатых колес не соответствует принципу равномерности качества элементов механизма.

Балансировка сателлитов

Нагрузка на сателлиты в реальных рабочих условиях не является идеально сбалансированной. Один из сателлитов может случайным образом оказаться ближе или дальше от оси солнечного колеса, либо ось водила может иметь небольшое отклонение. При низком качестве изготовления и увеличении числа сателлитов степень разбалансированности увеличивается.

В некоторых случаях дисбаланс не оказывает значительного влияния и является допустимым для нормальной работы механизма. Сателлиты могут притираться и, в результате, более равномерно распределять нагрузку. Однако некоторые конструкции могут быть чувствительны даже к небольшой разбалансировке и требуют применения высокоточных элементов и узлов; точное расположения осей сателлитов вокруг оси солнечного колеса может являться ключевым фактором надежности и работоспособности механизмов.

Другими способами балансировки является использование плавающих балансиров или «мягких» вспомогательных элементов, допускающих небольшое радиальное перемещение солнечного колеса или водила. В данном случае элементы могут непрерывно сдвигаться для более равномерного распределения нагрузки. Такая схема является достаточно распространенной, однако жесткая сборка имеет определенные преимущества, поэтому решение не всегда является очевидным.

4. На рисунке показан пример соосного дифференциала, включающего в себя сложную планетарную передачу со всеми вращающимися компонентами. Составные сателлиты вращаются с одинаковой скоростью, входя в зацепление с двумя различными солнечными колесами. Эти колеса являются косозубыми. В данном случае в качестве водила выступает корпус дифференциала. В конструкции отсутствует эпицикл и два солнечных колеса посажены на два отдельных концентрических вала.

Читать еще:  Что такое тахометр в автомобиле

Планетарная передача не является излишне шумной, причем зачастую она работает даже тише, чем обычная зубчатая передача. Зубчатые колеса меньшего размера являются причиной меньшей окружной скорости на начальной в сравнении с обычными передачами. Однако, большое число зубьев сателлитов, вступающих в зацепление с каждым оборотом вала, генерирует шум, особенно на высоких скоростях. При этом зацепление на круговой орбите еще более усложняет ситуацию. Очевидным решением является использование прямозубых шестерен высокого качества. Однако применение косозубых шестерен с постепенным зацеплением в некоторых случаях может оказаться более предпочтительным решением.

Другим способом снижения шума является проектирование механизма таким образом, чтобы обеспечить смещение фазы выхода из зацепления сателлитов относительно друг друга. Также может помочь демпфирование, предотвращающее появление резонанса.

Нагрев

5. Показанные на рисунке редуктор состоит из трех различных типов передач, включая простую косозубую планетарную передачу для передачи момента под прямым углом. Рассмотрим роль каждого типа передач: обычная косозубая является причиной нарушения соосности валов (нравится вам это или нет), но отлично подходит для восприятия высокой частоты вращения на входе и немного понижает его частоту; коническая передача плавно и эффективно поворачивает угол с дальнейшим снижением частоты вращения; компактная планетарная передача обеспечивает окончательное снижение частоты вращения, обеспечивая высокий крутящий момент.

Планетарная зубчатая передача, работающая на высоких скоростях в непрерывном режиме, генерирует большое количества тепла, которое требует отвода. В обычной зубчатой передаче для работы под нагрузкой зачастую требуется применение больших зубчатых колес с соответствующей площадью поверхности, через которую и отводится тепло. Компактность планетарной передачи ограничивает отвод тепла, что требует дополнительного теплоотвода; для этого может использоваться вентилятор или система циркуляции жидкости через теплообменник. При непрерывной работе механизм имеет меньше возможностей для охлаждения, поэтому при недостаточном теплоотводе в такой планетарной передаче вы будете вынуждены снизить допустимую частоту вращения. Либо, как уже упоминалось выше, перед планетарной передачей можно использовать передачу другого типа для снижения входной частоты вращения, несмотря на то, что это усложняет конструкцию.

Диапазон частоты вращения планетарной передачи в значительной степени зависит от конкретного применения. Зачастую, размер редуктора сильно влияет на максимально допустимую частоту вращения, поскольку высокая окружная скорость на начальной окружности может привести к повышенному тепловыделению, превышающему охлаждающий эффект большой площади поверхности. Действительно, существуют планетарные передачи, которые работают на частоте в несколько десятков тысяч оборотов в минуту.

Как устроены планетарные редукторы

В классе редукторных механизмов планетарные редукторы занимают особое место. При довольно простой конструкции они могут создавать высокие передаточные числа и выдерживать значительные нагрузки. В чем особенность таких мотор-редукторов, как они работают и почему им отдают предпочтение крупные отрасли (приборо- и машиностроение, производство станков)? Разберемся.

Конструкция

Центральная часть механизма – планетарная передача, сформированная комплектом зубчатых колес, зацепленных между собой. Конструкция планетарной передачи включает:

• Солнечную шестерню. Это зубчатое колесо небольшого диаметра с зубьями, нарезанными по внешнему ободу. Располагается так, чтобы его ось совпадала с осью редуктора.
• Эпицикл, он же коронная шестеренка. Представляет собой колесо со внутренней нарезкой зубьев. Диаметр значительно больше, чем у солнечной шестерни, и ограничен только размерами редукторного корпуса.
• Центральный элемент планетарной передачи – водило. Через него происходит передача вращательного движения и распределение нагрузки на сателлиты. Элемент выполнен в виде рычажной вилки. Основная ось расположена по оси редуктора, а на самой вилке устанавливаются подвижные оси сателлитов, вращающихся концентрически в той же плоскости, что и солнечная шестерня, и коронная.
• Сателлиты – одно- или многовенцовые колеса с нарезкой зубьев с наружной стороны. Имеют постоянное пятно контакта (зацепление) с эпициклом и зубчатой солнечной шестерней. Как правило, в устройстве планетарного редуктора присутствуют в количестве 3 штук, но в разных модификациях их количество может отличаться (2–6 сателлитов).

Элементы конструкции устанавливаются в общий корпус редуктора, который заполняется смазкой, обеспечивающей долгосрочную эксплуатацию подвижных деталей за счет снижения силы трения.

Как работает редуктор с планетарной передачей

Хотя механизм во многом повторяет цилиндрический редуктор (те же зубчатые колеса и зубчатая передача), принцип действия и сама сборка у него сложнее. Действие планетарной передачи реализовано по аналогии с солнечной системой (отсюда и название).

Принцип работы планетарного редуктора такой.

• В середине основной рабочей части – солнечная шестерня (как Солнце).
• Ось солнечной шестерни являетется условным центром окружности, по линии которой располагаются оси сателлитов (как планеты вокруг Солнца).
• Сателлиты одновременно зацеплены с солнечной шестерней и с коронной.
• Позиции сателлитов остаются неизменными, за их фиксацию относительно друг друга отвечает водило.
• Одна из деталей сборки (водило/коронная или солнечная шестерня) закрепляется относительно корпуса. Работа планетарного редуктора возможна без соблюдения этого условия, но тогда либо одно движение «разбивается» на 2 (от солнечная шестерни к коронной + от солнечной шестерни к водилу), либо 2 движения сливаются в 1.

Передаточное число планетарного редуктора зависит от выбора элементов сборки – ведущего и ведомого.

Плюсы планетарной передачи

Центральная идея планетарной передачи – эффективное равномерное распределение нагрузки между несколькими сателлитами через одно колесо увеличенного диаметра. За счет такого решения конструкторам удалось добиться не только увеличенной эффективности механизма в плане огромных передаточных чисел при малом количестве элементов, но и хороших показателей при его довольно скромных габаритах. Конструктивные достоинства: небольшое количество зубчатых колес и компактные размеры самих шестеренок.

Среди главных преимуществ эксплуатации редукторов:

• компактные размеры, которые позволяют использовать их в довольно стесненных условиях;
• небольшой вес по сравнению с аналогами (ниже требования к установке, быстрее и проще подключение);
• способность выдавать большие передаточные числа;
• упрощенный ремонт за счет простой и понятной конструкции.

Важное уточнение: хотя механизм способен создавать огромные передаточные числа, пpaктика показывает, что с увеличением этих чисел значительно снижаются КПД и работоспособность всей редукторной сборки. Другими словами, у редуктора на планетарной передаче есть свой ресурс, который нужно учитывать.

Плюс, здесь имеет определяющее значение качество изготовления устройства. Расчет планетарного редуктора и его проект должны быть максимально точными.

Обслуживание и ремонт

Компактные размеры и высокая эффективность планетарного редуктора – это результат его устройства, которое предполагает большое количество прямых контактов зубьев. А такие контакты при постоянной работе приводят к быстрому истиранию мелких деталей. Именно поэтому ресурс и качество долгосрочной работы становятся производной правильного обслуживания оборудования. Этот вид механизма требует большего внимания, чем многие аналоги. В центре сервисной программы:

• Контроль уровня и регулярное добавление масла. Смазка, заливаемая в корпус, работает на решение 2 главных проблем: интенсивной выработки тепла и истирания малых деталей (зубьев). Со временем она выpaбатывается, засоряется металлической стружкой, теряет основные качества. Потому требует периодической полной замены или долива. Для планетарной передачи редуктора особенно важен грамотный выбор смaзoчного материала (по рекомендации производителя).
• Профессиональный плановый и внеплановый ремонт. Его должны производить специалисты, которые умеют работать с данным классом устройств. Часто в рамках регулярного или срочного ремонта проводится замена подвижных деталей – их выбор тоже необходимо производить с учетом рекомендаций компании, которая изготовила мотор-редуктор.
• Постоянный контроль состояния. Регулярная диагностика позволит выявить большинство поломок на раннем этапе и тем самым снизить риски технико-технологических процессов, в которых используется планетарный редуктор. Частые признаки неисправностей, которые можно определить, не имея специальных знаний: сильные нехаpaктерные шумы, усиливающаяся вибрация, работа рывками, перегрев корпуса.

Правила выбора планетарного редуктора

Перед тем как купить планетарный редуктор, нужно его правильно выбрать. Здесь важно обращать внимание на следующие хаpaктеристики:

• Размеры корпуса.
• Расположение быстроходного и тихоходного вала (фланцев).
• Ограничения по эксплуатации (предельный уровень температуры окружения в месте работы, условия размещения – только на открытых площадках или в помещениях).
• Допустимое для данной модели планетарного редуктора передаточное число.
• Предельные значения крутящего момента.

При выборе стоит обращать внимание и на репутацию производителя, и на цену планетарного редуктора. Будучи объективно оправданным в дорогих отраслях (включая автомобилестроение, станкостроение, изготовление габаритных производственных линий), этот механизм требует самого ответственного подхода при поиске оптимальной модификации.

Если вы сомневаетесь в правильности выбора конкретной модели, обязательно обратитесь за помощью к специалистам. ПТЦ «Привод» занимается продажей качественного редукторного оборудования и хорошо ориентируется в особенностях конструкций и эксплуатационных качеств редукторов. Наши специалисты подберут для ваших условий наиболее подходящий планетарный мотор-редуктор и предложат его доставку по лучшей цене (от производителя).

Планетарный редуктор

Внимание покупателей подшипников

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+7 (499) 403 39 91
sale@podshipnik.info
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+7 (499) 403 39 91
sale@podshipnik.info
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

Редуктор сам по себе это такое приспособление или механизм, при помощи которого при вращении передается мощность. Слово редуктор происходит от слова редуцировать, снижать усилие при передаче мощности и превращении её, мощности, в работу. Представьте себе две шестерни, работающие в паре. Одна из них большая, другая раза в два меньше. И вот маленькая шестерня будет ведущей и передавать вращение на большую, ведомую. При этом угловая скорость на маленькой шестерни будет больше, а на большой шестерне она будет меньше. Вот крутящий момент наоборот, меньший он на ведущей шестерне, а больше на ведомой. Это принцип работы механического редуктора и его назначение – не менять мощность, которая передается при помощи шестерен, а изменять две вышеназванные составляющие этой мощности.

Конечно, редукторы бывают и повышающие, у них разница между ведущей и ведомой шестерней обратная, меньше единицы. Это значит, что ведомая шестерня будет получать угловую скорость больше, чем ведущая шестерня. Но так как слово редуктор обозначает понижающий, то в этом случае правильней будет называть этот механизм мультипликатором, хотя это слово как технический термин не прижилось. Если обратиться к ГОСТу, это название, то есть повышающий редуктор, там зафиксировано.

Какие виды редукторов бывают

По классификации редукторов по типу передачи они могут разделяться на цилиндрические, конические, червячные, планетарные, волновые, спироидные, а также комбинированные.

Вид червячного редуктора

В цилиндрических редукторах валы редуктора расположены параллельно друг от друга, в конических редукторах валы пересекаются между собой, в червячных они перекрещиваются. Также редукторы могут быть одноступенчатыми, то есть иметь два вала, двухступенчатые – три вала и трехступенчатые.

Планетарный редуктор или как его ещё называют — дифференциальный как один из перечисленных видов имеет свое название от вида передачи – планетарной, которая как раз и передает крутящийся момент. Название произошло по прообразу планет, вращающихся вокруг солнца (центральной шестерни). Называются планетарные шестерни соответственно: солнце, (шестерня в центре), коронная шестерня, которая находится на краю редуктора, сателлиты, это три маленькие шестерни – планеты, которые находятся между этими двумя шестернями. Эти три шестерни соединяются при помощи оси специальной шестерни – водила.

Читать еще:  От чего зависят обороты коллекторного двигателя

Планетарный редуктор в разрезе

Планетарный механизм работает следующим образом: от главной передачи редуктора (электродвигателя) вращение посредством полуосей попадает на центральную солнечную шестерню, которая, вращаясь, передает вращающийся момент на сателлиты. Сателлиты, в свою очередь, через оси, которые закреплены на водиле, передают вращение на водило и на коронную шестерню. Водило передает вращение на балку моста. Коронная шестерня передает вращение на ступицу. При этом для расчета крутящего момента принимаем во внимание, что во сколько раз отношение между количеством зубьев, которое имеет солнечная шестерня, меньше, чем количество зубьев, которые имеет коронная шестерня, во столько увеличивается крутящийся момент этого редуктора.

Применение планетарных редукторов

Автомобилисты пpaктически все знают о том, что в автоматической коробке передач в автомобиле, в троллейбусе в заднем ведущем мосту, в ведущих мостах таких больших грузовых автомобилей, как МАЗ, в тpaкторах , автобусах Икарус и других автомобилях. Если рассматривать процесс передачи вращающего момента с двигателя через полуоси непосредственно на колеса, тогда рассматриваем колесные редуктор, который для этого и служит. Он уменьшает количество оборотов и при этом дает возможность передать большую мощность при небольших размерах. Кроме того, колесный редуктор дает возможность иметь сравнительно небольшой просвет между полом и поверхностью дороги.

Устройство колесного редуктора не сложное. Шестерни – сателлиты вращаются при помощи пары роликовых подшипников, которые, в свою очередь, установленные на осях, прикрепляемых к водилу. К этому же водилу при помощи болтов прикрепляется и крышка этого редуктора, в центре которой при помощи упopной шайбы крепится резьбовой упopный палец. Также в крышке имеются два отверстия для заливки и слива масла, которые в рабочее время закрыты пробками.

Планетарные редукторы широко применяются в домашних электроинструментах, таких как электродрели, шуруповерты. Если в этом инструменте должна быть более, чем одна скорость вращения, применяется многоскоростной редуктор. В основе такого редуктора всегда стоит солнечная шестерня. Как один из наиболее распространённых механизмов можно назвать велосипед, у которого имеется планетарная втулка. Применяется планетарный редуктор и в бетономешалке, которую можно приобрести готовой или изготовить самому.

Усовершенствование механической бетономешалки или как сделать редуктор самому

При строительстве дома, нежилых сооружений, то есть сарая, гаража в качестве необходимого оборудования всегда выступает бетономешалка. Покупать её действительно накладно, тем более, что хозяин не собирается стоиться всю свою жизнь. Но изготовить её самостоятельно вполне возможно и не очень сложно, если использовать инструкции. Можно использовать готовую механическую конструкцию, а можно все изготовить самому. Конструкция может быть как для стационарного использования, так и передвижной. Тогда можно использовать старую тележку на колёсах.

Один из примеров изготовления самодельной бетономешалки

Изготовить планетарный редуктор своими руками, который будет вращать емкость бетономешалки, несложно. Скорость перемешивания бетона не должна быть высокой. Он является посредником между электродвигателем и нашим баком и будет регулировать скорость вращения через вал редуктора. При его изготовлении важную роль играет корпус редуктора, в котором будут находиться валы, оси с необходимой соосностью, а также шестерни должны быть выставлены с необходимым зазором. Если нет возможности подобрать необходимого размера корпус, нужно или переделать из готового или сварить новый. При сварке обязательно нужно учитывать деформацию металла.

Иные мастера советуют варить корпус полностью и использовать в качестве гнёзд для подшипников опоры обрезки труб, которые можно выставить в необходимом положении и закрепить или при помощи сварки или болтового соединения. Что бы была возможность смазывать наш редуктор, крышку делают съемной.

Изготавливают валы и оси, которые будут служить опорой шестерням, из стали с хорошими хаpaктеристиками по прочности. Шестерни на них должны быть закреплены жёстко. Ось используют в конструкции в случае, когда нужна в редукторе промежуточная шестерня, которую можно застопорить на оси или стопopной разрезной шайбой или гайкой с упopным буртиком.

Примерный набор валов и шестерен

Валы опираются на опopные подшипники и их правильный подбор влияет на работоспособность всего редуктора. Лучше всего выбрать закрытый подшипник, что бы не приходилось часто разбирать конструкцию и смазывать подшипники. Выбор подшипника зависит также и от вида зуба у шестерни. Прямозубые шестерни требуют обычных однорядных, лучше двухрядных шарикоподшипников, а косозубые работают лучше с радиально упopным подшипником, причем лучше выбрать роликовый.

Шестерни изготовить достаточно сложно, лучшим вариантом будет снять их со старого списанного оборудования. Главное, что бы они были парами и отвечали вашей задумке по количеству зубьев. Для этого нужно рассчитать передачу. Допустим, бетономешалка должна вращаться со скоростью 35 оборотов за одну минуту. Двигатель дает 1000 оборотов за одну минуту. Производим вычисление: 1000/35 = 28. Значит, диаметр одной шестерни и её зубьев должен также соотноситься в диаметром другой шестерни.

Смазываем их жидким маслом так, что бы нижние зубья были им покрыты и выставляем необходимый зазор, регулируя его так, для того, что бы уменьшить шум в работе, и выдерживалась необходимая нагрузка. Необходимо установить и сальниковые уплотнители, что бы не просачивалось масло. Также необходимо установить крышки подшипников, которые также можно подобрать уже готовыми.

Далее свариваем раму и устанавливаем на неё вашу емкость, предварительно убедившись в её герметичности, если вы используете подручный материал. Если будем изготавливать подвижной вариант бетономешалки, привариваем стойки к тележке и устанавливаем вашу емкость на тележку. Вы должны обеспечить возможность опрокидывания ёмкости для выгрузки бетона. Для этого крепление на раму делаем подвижным при помощи осей или болтов и сверху крепим штурвал. На основании закрепляем раму с прикреплённым двигателем и редуктором, собранным в одно целое и крепим наш узел на середину днища, на который предварительно при помощи сварки или болтов крепим так называемый венец. В принципе, вот и всё.

ВРемонт.su — ремонт фото видео аппаратуры, бытовой техники, обзор и анализ рынка сферы услуг

Рис. Планетарный редуктор: а — с вращающейся планетарной шестерней и с сателлитами на корпусе; б — с неподвижной планетарной шестерней и с сателлитами на вращающемся водиле; 1 — планетарная шестерня; 2 — водило; 3 — ось якоря электродигателя; 4 — шестерня на валу электродвигателя; 5 — сателлитная шестерня; 6 — корпус редуктора; 7 — подшипник; 8 — муфта свободного хода.

В данном материале рассмотрим устройство и принцип работы понижающего планетарного редуктора на примере механизма автомобильных стартеров в состав которых он входит. (см рис, выше).

Планетарный редуктор — это такой редуктор, у которого большая шестерня 1 имеет зубцы с внутренним зацеплением и сочлeнена с малой ведущей шестерней 4 наружного зацепления через несколько сателлитных шестерен 5. При этом и ведущая, и ведомая шестерни соосны, а сателлиты находятся между ними и внутри большой (планетарной) шестерни. Оси сателлитных шестерен могут быть установлены как на корпусе первичного приводного устройства (рис. а см. выше), так и непосредственно на торцевом водиле вторичного (выходного) вала редуктора (рис. б см. выше). В первом случае большая планетарная шестерня вращается и сама является водилом выходного вала; во втором — она неподвижна, так как жестко закреплена в корпусе 6 редуктора. Во втором случае сателлиты, установленные на водиле 2 и сочлeненные с шестерней 4 первичного вала, обегают внутренние зубья неподвижной планетарной шестерни 1 и тем самым приводят водило 2 во вращение.

Планетарный редуктор, иногда называют редуктором Джемса, имеет преимущества перед всеми известными конструкциями: он малогабаритен; компактен; обладает равномерным распределением нагрузки по зубцам, а значит более надежен в работе; имеет одно направление вращения входного и выходного валов; обеспечивает повышенное передаточное число n при относительно малых размерах (n=1+W₂/W₁

Благодаря применению стартера с планетарным редуктором, например, в автомобильных стартерах передаточное число между оборотами коленвала ДВС и якорем стартерного электродвигателя может быть увеличено до 80 (вместо 16 при классическом исполнений стартера).

В автомобильных электростартерах более широкое распространение получил планетарный редуктор второго типа.

Рис 2. Приводной механизм стартера BOSCH-DW: 12/1.1: 1 — ось сателлита; 2 -сателлит планетарного редуктора; 3 — водило на торце вторичного вала; 4 — посадочное место для планетарной шестерни (шестерня снята); 5 — проточка под пружинную защелку; 6 — направляющие спиральные пазы для МСХ; 7 — поводковая муфта; 8 — муфта свободного хода (МСХ); 9 — шестерня МСХ; 10 — вторичный (выходной) вал стартера.

На рис. 2 показан внешний вид передаточного механизма стартера BOSCH-DW: 12/1.1, в состав которого входит планетарный редуктор. Для удобства восприятия передаточный механизм, показанный на фото, частично разобран: планетарная шестерня снята с сателлитов 2, а муфта свободного хода 8 — сдвинута с направляющих пазов 6 выходного вала 10 стартера.

Рис. 3. Роторный узел стартера BOSCH-DW: 12/1.1. 1 — первичный вал (вал ЭДВ); 2 — ламельный коллектор; 3 — якорная обмотка; 4 — магнитопровод якоря; 5 — продольная балансировочная выборка; 6 — паз якорного магнитопровода; 7 — фиксатор планетарной шестерни; 8 — ведущая шестерня планетарного редуктора (на валу ЭДВ); 9 — неподвижная планетарная шестерня; 10 — поводковая муфта; 11 — муфта свободного хода (МСХ); 12 — шестерня МСХ; 13 — проточка под запopное пружинное кольцо; 14 — крышка запopного пружинного кольца; 15 — запopное пружинное кольцо; 16 — вторичный (выходной) вал стартера.

Как и любой другой, планетарный редуктор состоит из двух основных шестерен (рис. 3): ведущей 11-зубцовой шестерни 8 на валу 1 ЭДВ и большой планетарной шестерни 9, изготовленной из пластмассы. Последняя, имеющая 37 зубцов внутреннего зацепления, неподвижно установлена в корпусе стартера с помощью фиксирующих шпилек 7. Внутренние детали планетарного редуктора показаны на рис. 2: водило 3 установлено на торце выходного вала 10, оно одновременно является установочной площадкой для осей 1 вращения трех сателлитов. Сателлитные 13-зубцовые шестерни 2 (сателлиты) планетарного редуктора, их три, упираясь в неподвижную планетарную шестерню, передают вращение вала электродвигателя на водило. Оси 1 после установки на них сателлитовых шестерен 2 запрессованы в тело водила 3 и, таким образом, сателлиты с осей несъемные.

При сборке, когда узел 7, 8, 9 муфты свободного хода 19 снят с вала 10, пластмассовая планетарная шестерня надвигается на посадочное место 4 выходного вала стартера (до упора в торец водила). В пластмассу планетарной шестерни залита бронзовая втулка, которая для вторичного вала является опopным подшипником. Вторым опopным подшипником для вала с водилом является бронзовая втулка, запрессованная в лобную крышку стартера. Планетарная шестерня фиксируется на валу для предотвращения обратного продольного смещения с помощью плоской пружинной защелки, под которую подкладывается дистанционная шайба. Планетарная шестерня накрывает сателлиты, которые при этом входят в зацепление с ее внутренними зубцами.

При окончательной сборке стартера шестерня вала электродвигателя вдвигается своими зубцами между тремя сателлитами, а подшипниковый торец вала электродвигателя входит в бронзовую втулку, запрессованную в водило. Эта втулка является передним подшипником скольжения для якоря электродвигателя. Задним подшипником служит бронзовая втулка, запрессованная в тыльную крышку стартера.

Все три подшипника скольжения (бронзовые втулки) являются съемными и при ремонте автомобильного стартера могут быть заменены на новые.

В некоторых автомобильных электростартерах встроенный понижающий редуктор может быть не планетарным, а простым рядным, имеющим обычное внешнее или внутреннее зацепление двух шестерен.

Из отечественных автомобилей таким стартером впервые был оснащен правительственный автомобиль ЗИЛ-110.