Коронная шестерня. «Редукторный стартёр» автомобильных двигателей. Планетарный редуктор в ведущих мостах и колёсах
Планетарный редуктор, который также называют дифференциальным редуктором, представляет собой один из вариантов механических редукторов. Причина использования такого названия редуктора заключается в применении планетарной передачи, которая расположена в редукторе. Именно она отвечает за передачу, а также преобразование крутящего момента. Планетарные редукторы могут иметь одну планетарную передачу или больше.
Планетарный редуктор
Принцип работы планетарного редуктора
Солнечная шестерня в таком редукторе расположена в центральной части, а на его периферии находится коронная шестерня. Кроме этого, в нем используются сателлиты (на фото ниже их пять) – небольшие шестерни, которые установлены между коронной и солнечной.
Водило используется для механического соединения сателлитов, на его осях они вращаются.
Передача вращения от основной передачи на солнечную шестерню осуществляется с помощью полуосей. После этого солнечная шестерня может вращать сателлиты, которые вращаются на собственных осях, закрепленных на водиле. В свою очередь, водило закреплено на балке моста.
Расчет планетарного редуктора
В процессе вращения сателлиты передают вращение коронной шестерне, после чего начинает вращаться ступица. Крутящий момент возрастает в такое количество раз, в какое число зубьев на шестерне солнечной является меньшим по сравнению с числом зубьев на коронной шестерне.
В ведущих мостах грузовиков МАЗ, троллейбусов ЗиУ-9, автобусов Икарус, тракторов К-700 и Т-150К используются планетарные редукторы, которые осуществляют передачу крутящего момента к колесной ступице.
ведущий мост грузовиков МАЗ, троллейбусов ЗиУ-9, автобусов Икарус, тракторов К-700 и Т-150К
Благодаря использованию такого редуктора в бортовой передаче появляется возможность сделать диаметр основной передачи меньшим, в результате чего возрастает клиренс. Кроме этого, полуоси имеют меньший диаметр, что позволяет спроектировать их на менее высокий крутящий момент.
Видео о планетарном редукторе
В ведущем мосту автомобиля планетарные передачи могут не использоваться, хотя крутящий момент может быть одинаковым. К примеру, мост грузовых машин КамАЗ имеет практически такие же показатели, как у моста МАЗа, однако на КамАЗе используется двойная основная передача, в то время, как на МАЗе она является одинарной.
В автоматических трансмиссиях передача крутящего момент осуществляется от вала с шестерней солнечной на вал, который сопряжен с водилом. Отечественные производители изготавливают планетарные редукторы серии ЗМП и ЗП.
Находящейся в редукторе, передающей и преобразующей крутящий момент . Планетарный редуктор может быть с одной или более планетарными передачами.
Энциклопедичный YouTube
1 / 1
Планетарный редуктор Solid Works
Субтитры
Устройство и принцип действия планетарного редуктора
- Солнечная шестерня - в центре редуктора.
- Коронная шестерня (эпици́кл) - на периферии редуктора.
- Сателли́ты - три малые шестерни между солнечной и коронной.
- Води́ло - не показано, механически соединяет все сателлиты, на осях водила сателлиты вращаются.
В зависимости от кинематической схемы привода вращение может подводиться к любому элементу редуктора и сниматься с любого другого. При этом третий элемент должен быть заторможен. Меняя схему подвода и снятия крутящего момента в рамках одной планетарной передачи можно получать разные передаточные числа и направления вращения. Эта возможность используется в планетарных коробках передач.
Применение планетарных редукторов
Планетарные редукторы в грузовых лебедках
Планетарный редуктор в ведущих мостах
В ведущем автомобильном мосту можно обойтись и без планетарных передач при том же передаваемом крутящем моменте, например мост автомобилей КамАЗ имеет сходные характеристики с ведущим мостом автомобилей МАЗ , только на КамАЗе главная передача двойная, а на МАЗе - одинарная.
Планетарные редукторы в автоматической коробке передач
В автоматических коробках перемены передач крутящий момент передаётся от вала с солнечной шестернёй на вал связанный с водилом. Если коронная шестерня будет заторможена - тогда сателлиты будут обкатываться вокруг солнечной и коронной шестерён, приводя во вращение водило. Передаточное число редуктора будет равняться отношению числа зубьев на солнечной шестерне к числу зубьев на коронной. Если коронную шестерню отпустить (растормозить) - тогда крутящий момент будет передаваться напрямую, отношение 1:1. В современных конструкциях автоматических коробок перемены передач чаще всего встречается планетарный механизм Лапелетьера.
На приведённой анимации обратите внимание, что скорость вращения внутреннего кольца заметно больше, чем скорость вращения сепаратора с шариками. Если отпустить наружное кольцо - то скорости вращения сравняются (будет включена «прямая» передача) . Если затормозить водило - то будет вращаться наружное кольцо (ступица в заднем мосту троллейбуса или автомобиля МАЗ).
С использованием обыкновенных шарикоподшипников могут быть сконструированы маломощные редукторы (для научных или измерительных приборов). Например, шарикоподшипниковые планетарные редукторы используются в конструкции верньера, применяемого для точной настройки радиостанции на нужную радиоволну.
Планетарным редуктором или как его еще называют дифференциальным принято считать такой тип редукторов, в котором передача осуществляется посредством вращения шестерней, расположенных в планетарном порядке. Шестерни производят вращение вокруг одной центральной шестерни, которая имеет название «солнечная», поскольку находится в центре планетарного редуктора и при ее вращении, зубцы шестерней по кругу так же производят вращение. Таким образом, осуществляемое движение производит дальнейшую двигательную передачу.
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 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.
Характеристики планетарного редуктора
Данное устройство получило такое распространение за счет имеющихся у него положительных качеств. К ним можно отнести такие как большие возможности передачи. Они являются достаточно компактными, и поэтому для установки данного устройства не требуется большой объем места и не затрачивается много времени. К тому же редукторы планетарного вида имеют чрезвычайно малый вес, что тоже можно отнести только к достоинствам данного оборудования. Тем не менее, требования, предъявляемые к планетарным редукторам, являются достаточно большими. При их изготовлении необходимо соблюдение абсолютной точности, поскольку зубцы должны быть плотно соприкасающимися, при этом они должны легко приводиться в движение. Данные редукторы требуют высокого внимания и являются достаточно сложными элементами при сборе.
В конструктивном плане планетарные редукторы могут быть исполнены абсолютно по-разному, их существует достаточно большое множество видов. По видам планетарные редукторы могут подразделяться на одно-, двух-, и трехступенчатые. Расположение валов у планетарных редукторов может быть как вертикальное, так и горизонтальное. В самой кинематической схеме редукторы планетарного вида могут быть объединены с передачами разных типов, например с коническими передачами, с передачами червячного типа и с цилиндрическими передачами. Планетарные редукторы так же могут различаться по виду подшипников, так в некоторых случаях это , которые используются, как правило, на высоких скоростях, и на подшипниках качения, которые соответственно работают при низких скоростях. Универсальными планетарными редукторами принято считать редукторы серии МПО.
Планетарная передача - механическая система, состоящая из нескольких планетарных зубчатых колёс (шестерён), вращающихся вокруг центральной, солнечной, шестерни. Обычно, планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Планетарная передача может также включать дополнительную внешнюю кольцевую шестерню, имеющую внутреннее зацепление с планетарными шестернями.
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.
Планетарная передача в режиме повышения скорости. Водило (зелёное) вращается внешним источником. Усилие снимается с солнечной шестерни (жёлтая), в то время как кольцевая шестерня (красная) закреплена неподвижно. Красные метки показывают вращение входного вала на 45°.
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.
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.
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.
Применение планетарного редуктора
Наиболее широкое применение принцип нашёл в автомобильных дифференциалах, кроме того используется в суммирующих звеньях кинематических схем металлорежущих станков.
В современных устройствах могут использоваться каскады из нескольких планетарных передач для получения большого диапазона передаточных чисел. На этом принципе работают многие автоматические коробки передач.
Во время Второй мировой войны была разработана особая конструкция планетарной передачи, которая использовалась для привода небольших радаров. Кольцевая шестерня изготавливалась из двух частей, каждая толщиной в половину толщины других компонентов. Одна из этих половинок фиксировалась неподвижно и имела на 1 зуб меньше, чем вторая. В такой конструкции при полном обороте планетарных шестерён и нескольких оборотах солнечной шестерни, подвижное кольцо поворачивалось всего на 1 зуб. Таким образом, получалось очень высокое передаточное отношение при небольших габаритах.
Планетарные редукторы относятся к механическим зубчатым передачам.
Механические передачи служат для передачи энергии на расстояние, как правило с преобразованием по скорости и моменту. В зубчатых передачах движение осуществляется благодаря непосредственному контакту зубчатых коле
Редуктор - это устройство преобразующее высокую угловую скорость вращения входного вала (от двигателя) в более низкую на выходном валу (к полезной нагрузке), повышая при этом вращающий момент.
Передаточное отношение (i) – это отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала .
Планетарные редукторы – это механизмы в которых оси отдельных колес являются подвижными. Простейший планетарный редуктор, состоящий из четырех звеньев, изображен на рисунке 1. В этих редукторах колеса с подвижными осями вращения называются планетарными колесами или сателлитами (звено 1), а звено, на котором располагаются оси сателлитов, - водилом или планетарным водилом [H] (звено 2). Зубчатые колеса с неподвижными осями вращения называются солнечными или центральными (звено 3); неподвижное колесо – коронной шестерней, эпициклом или опорным колесом (звено 4). На практике, для повышения прочности планетарного редуктора, количество сателлитов увеличивают до максимально возможного. Планетарный редуктор, изображенный на рисунке 1, носит название редуктора Джемса .
Рис. 1. Простейший планетарный редуктор.
Передаточное отношение U от колеса 3 до водила H редуктора, при неподвижной коронной шестерне, имеет вид:
где, U – коэффициент передаточного отношения;
индекс (1) – указывает на что, что неподвижным является элемент 1, в данном случае это коронная шестерня;
индексы 3 и H - указывают, что расчет передаточного отношения от колеса 3 (солнечная шестерня) к водилу H;
r – радиусы колес, индексы указывают на радиус соответствующего колеса (r1 – радиус коронной шестерни);
z – количество зубьев шестерни, индексы указывают на количество зубьев соответствующего колеса);
На рисунке 2 изображен вид классического одноступенчатого планетарного редуктора:
Рис. 2 Одноступенчатый планетарный редуктор
При использовании планетарной передачи в качестве редуктора один из трёх её основных элементов фиксируется неподвижно, а два других служат в качестве ведущего и ведомого. Таким образом, передаточное отношение будет зависеть от количества зубьев каждого компонента, а также от того, какой элемент закреплён. Для получения самого большого передаточного отношения, неподвижным оставляют коронную шестерню, см. рисунок 3. Такие передачи как правило используют в планетарных мотор-редукторах, на транспорте и машиностроении.
Рис. 3. Анимация работы одноступенчатого планетарного редуктора, с неподвижным эпициклом
На практике широко применяются многоступенчатые планетарные редукторы. Давайте рассмотрим двигатель постоянного тока с планетарным редуктором. Для примера возьмем планетарный мотор-редуктор МРП42 производства ООО "Электропривод" с передаточным отношением 1/144. Такое большое передаточное отношение можно получить, используя редуктор с несколькими ступенями. На рисунке 4 изображена первая ступень.
Вращение от мотора передается на водило через сателлиты первой ступени. На водиле первой ступени закреплена шестеренка передающая вращение дальше (на вторую ступень).
Рис. 6. Третья ступень планетарного редуктора.
Подсчет полного передаточного отношения, складывается из произведения передаточных отношений все звеньев, вошедших в состав редуктора:
Подсчитанное по формулам передаточное отношение соответствует заявленному для рассматриваемого в нашем примере мотор-редуктора.
Законченный вариант планетарного редуктора изображен на рисунке 7, в нем добавлен присоединительный фланец с установленным подшипником скольжения. В этом редукторе все шестерни выполнены из металла, что обуславливает продолжительный жизненный цикл изделия.
Рис. 7. Планетарный редуктор в сборе.
