Основные теоретические требования.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Целью работы является изучение конструкции, принципа работы и кинематики планетарных передач.

 

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ.

Зубчатые механизмы, в которых имеются зубчатые колеса с вращающимися геометрическими осями, называются планетарными, или зубчато-рычажными, или эпициклическими.

Одноступенчатый планетарный редуктор обязательно состоит из стойки 0, одного центрального подвижного колеса 1, одного центрального неподвижного колеса 3, водила (рычага) Н и одного или нескольких (3…6) сателлитов 2.

 

 

Такие передачи обладают большими кинематическими возможностями:

– при неподвижном колесе 3 (как показано на схеме), движение может передаваться от колеса 1 к водилу Н или от водила Н к колесу 1;

– при неподвижном колесе 1 движение может передаваться от колеса 3 к водилу Н или от водила Н к колесу 3.

В рассмотренной передаче одно из центральных колес (1 или 3) было неподвижным. В этом случае механизм имеет одну степень свободы. Такой механизм называется простой планетарной передачей.

Сателлит 2 состоит на схеме из 2-х жестко связанных колес 2^, и 2, но может быть в виде одного колеса. Неподвижное колесо 3 иногда называется опорным. На водиле Н располагаются подвижные оси сателлитов. Сателлиты вращаются не только вокруг своей оси, но вместе с нею и водилом вокруг неподвижной оси опорного колеса.

Валы центральных колес в планетарных редукторах теоретически нагружены лишь крутящими моментами (прямозубое зацепление), а их опоры не несут радиальных нагрузок, что уменьшает размеры передач. Вес планетарного редуктора при прочих равных условиях в 2-3 раза меньше обычного зубчатого редуктора. Основным недостатком планетарных передач является сложность изготовления.

Простой одноступенчатый редуктор с сателлитами в виде одного колеса обеспечивает передаточное отношение 6….8, но имеет повышенный КПД, меньший вес и габариты по сравнению с обычным редуктором.

Планетарный редуктор может быть двухступенчатым.

Некоторые схемы планетарных редукторов могут обеспечивать очень большие передаточные отношения (до 10000) при очень низком КПД. Такие схемы обычно применяются для кинематических передач приборов.

Если в планетарном механизме вращаются оба центральных колеса и водило, он имеет две степени свободы и называется дифференциальным механизмом. Он может иметь два входа и один выход (суммирующий механизм в механической счетнорешающей машине) или один вход и два выхода (автомобильный дифференциал).

Аналитически передаточное отношение планетарного механизма определяется методом обращенного движения (метод Виллиса), при котором всем звеньям механизма сообщается угловая скорость, равная по модулю, но противоположная по направлению угловой скорости водила w_H. Водило становится неподвижным, а планетарный механизм превращается в обычный механизм с неподвижными осями вращения колес. Такой механизм называется обращенным.

Для приведенной выше схемы передаточное отношение обращенного механизма равно:

Верхний индекс указывает звено, принятое неподвижным.

С другой стороны можно записать:

Зная, что фактически , получим

 

, откуда

 

При ведущем водиле получим:

 

Для двухступенчатого редуктора общее передаточное отношение равно произведению передаточных отношений каждой ступени.

Выбор чисел зубьев колес планетарных передач кроме общих соображений, связанных с формой (подрезание, заострение и др.), ограничен дополнительными конструктивными и технологическими требованиями или условиями: соседства, соосности и сборки.

Условие соседства обеспечивает зазор между соседними сателлитами:

,

где z₁, z₂ – число зубьев центрального колеса и сателлита;

n_c – число сателлитов;

f₀ – коэффициент высоты зуба (для некоррегированных f₀ = );

- угол наклона зубьев;

- суммарный коэффициент высотной коррекции.

Условие соосности цилиндрических планетарных передач обеспечивает правильное конструктивное соотношение между начальными окружностями колес и их межосевыми расстояниями:

z₁+z₂=z₃-z₂ или z₃=z₁+2z₂,

где z₃ – число зубьев неподвижного колеса.

Условие сборки обеспечивает во всех одновременных зацеплениях центральных колес с сателлитами, число которых больше одного, совпадение осей зубьев и впадин. В противном случае передачу собрать нельзя.

Для передач с одним рядом сателлитов и их равномерном расположении по окружности условие сборки имеет вид:

целому числу

Формулы соседства и соосности приведены для некоррегированного или с высотной коррекцией зацепления.

Отношение полезной работы к затраченной за один и тот же промежуток времени называется коэффициентом полезного действия (КПД).

КПД планетарного механизма определяется приближенно через КПД обращенного механизма, т. е. механизма с неподвижными осями.

Для приведенной на рисунке семы планетарного одноступенчатого редуктора при имеем:

,

где – КПД обращенного механизма

U_1Н⁽³⁾ - передаточное отношение планетарного механизма.

Для двухступенчатого планетарного механизма (редуктора) общий КПД определяется как произведение КПД каждой ступени.

 

КОНСТРУКЦИЯ ПЛАНЕТАРНОГО РЕДУКТОРА.

Изучаемый планетарный редуктор является двухступенчатым с вертикальным разъемом корпуса. Корпус имеет четыре лапы с отверстиями для фундаментных болтов, жезловый маслоуказатель, пробку для залива масла и пробку для его слива.

Между корпусом и крышкой редуктора находится фланец, на котором с каждой стороны устанавливаются венцы с внутренними зубьями для первой и второй ступени редуктора. Венцы связываются с фланцем эвольвентным шлицевым соединением. В качестве шлицев венца служат те же зубья, что входят в зацепление с зубьями сателлитов.

В центре фланца установлен радиальный шарикоподшипник, являющийся одной из опор водила 2-й ступени; подшипник другой опоры водила 2-й ступени установлен в корпусе редуктора. Водило 2-й ступени имеет три окна для установки сателлитов. Каждый сателлит находится на оси, которая вращается в двух радиальных шарикоподшипниках, сидящих в гнездах водила.

Водило 1-й ступени изготовлено как одно целое с консольным валом, на конце которого посажено центральное подвижное колесо 2-й ступени. На водиле жестко закреплены три консольных оси, на которых вращаются на радиальных шарикоподшипниках три сателлита 1-й ступени.

Центральное колесо 1-й ступени устанавливается с натягом на выходном конце вала фланцевого электродвигателя. Для обеспечения такой установки затяжкой болтов, крепящих электродвигатель к корпусу редуктора, в центре водила 1-й ступени установлен шарик.

Водило 1-й ступени с одной стороны опирается тремя сателлитами 1-й ступени на центральное колесо 1-й ступени, сидящее на валу электродвигателя, а с другой стороны опирается через центральное колесо 2-й ступени на три сателлита 2-й ступени.

Все зубчатые зацепления в редукторе являются косозубыми.

В отверстиях корпуса и крышки, через которые проходят валы имеются уплотнительные манжеты (сальники).