Reductor planetari: dispositiu, principi de funcionament, funcionament i reparació

2024 Autora: Erin Ralphs | [email protected]. Última modificació: 2024-02-19 12:58

Els engranatges planetaris es troben entre les caixes d'engranatges més complexes. Amb una mida reduïda, el disseny es caracteritza per una gran funcionalitat, fet que explica el seu ús generalitzat en màquines tecnològiques, bicicletes i vehicles erugues. Fins ara, la caixa de canvis planetari té diverses versions de disseny, però els principis bàsics de funcionament de les seves modificacions segueixen sent els mateixos.

Dispositiu de la unitat

La base del disseny està formada per només tres parts funcionals amb un eix de rotació. Estan representats per un portador i dues rodes centrals engranades. El dispositiu també ofereix un ampli grup d'enllaços auxiliars en forma d'un conjunt d'engranatges, engranatges de corona i coixinets d'un sol format. D'això podem concloure que la caixa d'engranatges planetaris és un mecanisme de la família dels engranatges."caixes", però amb una diferència fonamental. Consisteix en la independència condicional de les velocitats angulars de cadascun dels enllaços principals. Ara val la pena familiaritzar-se amb els elements de l'agregat amb més detall:

• El portador és la base i una part obligatòria de qualsevol sistema planetari, inclosos els que tenen connexió diferencial. Es tracta d'un mecanisme de palanca, que és una bifurcació espacial, l'eix de la qual està alineat amb l'eix comú de la transmissió. En aquest cas, els eixos d'engranatge amb satèl·lits giren al seu voltant en els plans de les rodes centrals.
• Rodes dentades. En primer lloc, cal separar els grups de rodes centrals grans i petites rodes centrals d'aquest tipus. En el primer cas, estem parlant de rodes grans amb dents internes: aquest sistema s'anomena epicicle. Pel que fa als engranatges petits amb dents, es distingeixen per la disposició exterior de les dents, també anomenat engranatge solar.
• Satèl·lits. El grup de rodes d'una caixa de canvis planetària (menys sovint una roda d'engranatge única), els elements de la qual necessàriament tenen dents externes. Els satèl·lits es troben a l'acoblament amb els dos grups de rodes centrals. Depenent de la funcionalitat i la potència de l'equip, el nombre de satèl·lits pot variar de 2 a 6, però amb més freqüència s'utilitzen 3 segments, ja que en aquest cas no calen dispositius d'equilibri addicionals.

Principis de funcionament de les caixes de canvi planetaris

El canvi de transmissió depèn de la configuració de disseny de les unitats funcionals. El valor tindrà la mobilitat de l'element i la direcció del parell. Un dels tres components (portador,satèl·lits, engranatge solar) es fixa en una posició fixa, i els altres dos giren. Per bloquejar els elements de la caixa de canvis planetària, el principi de funcionament del mecanisme preveu la connexió d'un sistema de frens de banda i embragatges. A menys que hi hagi frens i embragatges de bloqueig en dispositius diferencials amb engranatges cònics.

La baixada es pot activar de dues maneres. A la primera versió, s'implementa el següent principi: l'epicicle s'atura, contra el qual el moment de treball de la unitat de potència es transfereix a la base de l'engranatge solar i es retira del portador. Com a resultat, la intensitat de rotació de l'eix disminuirà i l'engranatge solar augmentarà la freqüència d'operació. En un esquema alternatiu, l'engranatge solar del dispositiu es bloqueja i la rotació es transfereix del portador a l'epicicle. El resultat és similar, però amb una lleugera diferència. El fet és que la relació de transmissió en aquest model de treball tendirà a la unitat.

En el procés de canvi de marxa, també es poden implementar diversos models de treball, i per a la mateixa caixa de canvis planetària. El principi de funcionament de l'esquema més simple és el següent: l'epicicle es bloqueja i el moment de la rotació es transfereix des de l'engranatge solar central i es transmet als satèl·lits i al portador. En aquest mode, el mecanisme funciona com una caixa de canvis incremental. En una altra configuració, l'engranatge es bloquejarà i el parell es transferirà de la corona dentada al portador. A més, el principi de funcionament és similar a la primera opció, però hi ha una diferència en la freqüència de rotació. Quan s'enganxa la marxa enrere, parellla torsió s'eliminarà de l'epicicle i es transmetrà a l'engranatge solar. En aquest cas, l'operador ha d'estar en estat estacionari.

Funcions de flux de treball

La diferència fonamental entre els mecanismes planetaris i altres tipus de caixes de canvi és la ja esmentada independència dels elements de treball, que es formula com dos graus de llibertat. Això vol dir que, a causa de la dependència diferencial, per calcular la velocitat angular d'un component del sistema, cal tenir en compte les velocitats dels altres dos reductors. En comparació, altres transmissions d'engranatges assumeixen una relació lineal entre els elements en la determinació de la velocitat angular. En altres paraules, les velocitats angulars de la "caixa" planetària poden canviar a la sortida, independentment del rendiment dinàmic a l'entrada. Amb engranatges fixos i estacionaris, és possible resumir i distribuir els fluxos d'energia.

En els mecanismes més simples, hi ha dos graus de llibertat dels enllaços d'engranatge, però el funcionament de sistemes complexos també pot preveure la presència de tres graus. Per fer-ho, el mecanisme ha de tenir almenys quatre enllaços funcionals, que estaran en connexió diferencial entre si. Una altra cosa és que aquesta configuració serà realment ineficient a causa del baix rendiment, de manera que a la pràctica, les aplicacions i les transmissions amb quatre enllaços conserven dos graus de llibertat.

Engranatges planetaris simples i complexos

Un dels signes de la divisió dels mecanismes planetaris en simples icomplex: aquest és el nombre d'enllaços de treball. A més, només estem parlant dels nodes principals, i no es tenen en compte els grups de satèl·lits. Un sistema senzill acostuma a tenir tres enllaços, encara que els set estan permesos per la cinemàtica. Com a exemple d'aquest sistema, podem citar conjunts d'engranatges simples i dobles, així com grups d'engranatges aparellats entrellaçats.

Hi ha molts més enllaços principals en els mecanismes complexos que en els senzills. Proporcionen almenys un transportista, però hi pot haver més de tres rodes centrals. A més, el principi de funcionament de la caixa de canvis planetari permet l'ús de diverses unitats senzilles fins i tot dins d'un sistema complex. Per exemple, un model de quatre enllaços pot tenir fins a tres nodes simples, i un model de cinc enllaços pot tenir fins a sis. Tanmateix, la total independència dels sistemes planetaris simples en el marc de dispositius complexos està fora de dubte. El fet és que és més probable que diversos mecanismes d'aquest tipus tinguin un portador comú.

Controls del mecanisme

Tot i mantenir diversos graus de llibertat, el dispositiu es pot utilitzar com a principal funcionalitat autosuficient. Però si es selecciona un model amb un enllaç principal i un enllaç impulsat (mode reductor), caldrà establir-hi determinades velocitats. Per a això s'utilitzen els elements de control de la caixa de canvis planetari. El principi del seu funcionament és la redistribució de velocitats a causa de l'embragatge de fricció i els frens. S'eliminen els graus de llibertat addicionals i els nodes lliures principals es converteixen en referència.

Frictions s'encarreguen de connectar dos enllaços gratuïts oun enllaç (també gratuït) amb una font d'alimentació externa. Ambdues configuracions d'embragatges en condicions de bloqueig proporcionen als enllaços controlats una certa velocitat angular, i no zero. Per disseny, aquests elements són embragatges multidisco, però de vegades també hi ha embragatges convencionals per transmetre el parell.

Pel que fa al fre, la seva tasca en la infraestructura de control de la caixa de canvis planetari és connectar els enllaços lliures a la caixa d'engranatges. Aquest element, en condicions de bloqueig, dota els enllaços lliures de velocitat angular zero. Segons el dispositiu tècnic, aquests frens són similars als embragatges, però en les versions més senzilles: disc únic, sabata i cinta.

Aplicació de l'engranatge planetari

Per primera vegada, aquesta unitat es va utilitzar al cotxe Ford T en forma de caixa de canvis de dues velocitats amb un principi de canvi de peu i frens de banda. En el futur, el dispositiu va passar per moltes transformacions, i avui la caixa de canvis planetària japonesa Prius es pot anomenar l'última versió de mecanismes d'aquest tipus. El principi de funcionament d'aquesta unitat és repartir l'energia entre la central elèctrica (que pot ser híbrida) i les rodes. Durant el funcionament, el motor s'atura, després de la qual cosa s'envia energia al generador, com a resultat de la qual cosa les rodes comencen a moure's.

En aquest cas, el sistema pot ser no només la funcionalitat d'una caixa de canvis. Avui en dia, aquest dispositiu s'utilitza en caixes de canvis, diferencials, en complexesquemes cinemàtics d'equips industrials, en sistemes d'accionament d'equips especials i aeronaus. Els gegants automobilístics avançats també estan dominant els principis de funcionament del mecanisme en combinació amb accionaments electromagnètics i electromecànics. La mateixa caixa de canvis planetària Prius s'ha utilitzat amb èxit en vehicles elèctrics híbrids. No hi ha cap caixa de canvis en el sentit tradicional en aquests dissenys, però hi ha una aparença de variador sense canvi de pas: un complex d'engranatges planetaris que posa les rodes en moviment i rep energia del motor fa aquesta funció..

Caixa de canvis de bicicleta planetaria

En el sentit tradicional, en el transport de bicicletes no hi ha cap caixa de canvis dotada de mecanismes planetaris. Es tracta de casquilles amb el mateix engranatge solar, que està subjectat rígidament a les rodes posteriors del seu eix. A més, s'utilitza un portador per a la fixació, que determina la direcció del moviment dels satèl·lits i no els permet dispersar-se i enclavar-se entre ells. I l'element més important de la "caixa" planetària de la bicicleta està representat per un engranatge epicíclic, la rotació del qual es produeix a causa del pedaleig. Quan es canvia l'engranatge, l'actuador del cub (accionament estriat) canvia la dinàmica del portador, la qual cosa té l'efecte d'ajustar la velocitat.

És a dir, podem tornar a concloure que el model planetari funciona com a caixa de canvis. En aquest sistema, l'epicicle fa la funció d'un enllaç impulsat a la cadena, l'engranatge solar roman estacionari i el portador es tanca a la carcassa. A lesEn aquest cas, els esquemes de treball de casquilles simples i de diverses velocitats seran els mateixos. L'única petita diferència és que cada node del sistema planetari té els seus propis indicadors estrictament definits de relacions d'engranatge.

Procés operatiu

La mesura principal en el funcionament d'aquest mecanisme per part de l'usuari és mantenir el conjunt d'engranatge planetari en condicions òptimes de funcionament. Això s'aconsegueix mitjançant la neteja periòdica dels elements i, el més important, mitjançant la lubricació. Què s'ha de lubricar a la caixa planetària? Principalment coixinets lliscants del reductor. L'oli es dirigeix des del cigonyal cap a la cavitat de l'eix de l'engranatge, omplint les cavitats dels satèl·lits amb engranatges. A més, depenent del disseny, el lubricant tècnic entra als coixinets dels engranatges a través dels passadors i els forats radials. Per a la màxima distribució de l'oli al llarg dels coixinets, de vegades es fa un pla a l'exterior del muñón.

Els engranatges es lubriquen submergint les dents de la roda en un bany líquid o dirigint l'oli a la zona de l'enganxament mitjançant broquets especials. És a dir, es realitza la lubricació per raig o la lubricació per immersió. Però la manera més eficaç és la propagació de la boira d'oli, que s'utilitza en relació amb els elements d'engranatge i els coixinets. Aquest mètode de lubricació s'aplica ruixant des d'una pistola especial.

Pel que fa al lubricant en si, es recomanen olis de petroli no aliats per als engranatges planetaris. Per exemple, les formulacions industrials d'ús general són adequades per al seu ús. Per a alta velocitatmecanismes, és desitjable utilitzar instal·lacions especials de turbines i aviació.

Avaries i mecanisme de reparació

El símptoma més comú d'una fallada d'un engranatge planetari és la presència de vibracions a la zona de la caixa. Els conductors també observen sorolls estranys, cops i contraccions. La presència de certs símptomes depèn de la naturalesa del mal funcionament, per la qual cosa hi pot haver diverses raons:

• Sobreescalfament del mecanisme.
• Estil de conducció agressiu amb frenades i acceleracions pesades.
• Manca d'oli, nivell baix o qualitat insuficient.
• Escalfament insuficient de la transmissió abans de conduir.
• Lliscament sobre el gel.
• Cotxe tocant neu o fang.
• Desgast dels elements d'engranatge planetari.

Per reparar una caixa de canvis planetària, cal conèixer la causa específica de la seva fallada. Per això, es desmunta el mecanisme. Normalment, la caixa està cargolada dins de l'eix de transmissió. Cal treure els suports de velocitat d'un dels costats (segons el disseny) i després desenroscar el cargol a través del forat de l'eix de transmissió. A continuació, l'element es neteja o es substitueix. Normalment, es tracta de contaminació amb encenalls de metall, dents trencades, eixos i engranatges gastats.

Conclusió

Els mecanismes planetaris es diferencien en la complexitat del dispositiu, que té els seus pros i contres. El primer és l'equilibrielements servits amb una distribució de forces relativament precisa. Aquest factor permet el desenvolupament d'unitats de canvi de mida modesta, que permeten un disseny optimitzat. En el cas del "planetari" de la bicicleta, també s'observen avantatges ergonòmics, inclosa la possibilitat de canviar en posició de peu. Quan conduïu per la ciutat, aquesta és una qualitat especialment útil, ja que heu de canviar els modes de velocitat amb força freqüència. Si parlem de les deficiències dels sistemes planetaris, llavors amb grans relacions de transmissió encara es caracteritzen per un rendiment modest. A més, el sistema requereix un muntatge precís, ja que les més petites desviacions augmenten el risc del mateix desgast de les peces.