Планетарные зубчатые передачи. Принцип работы и устройство. Достоинства и недостатки, область применения

Планетарными называют передачи, включающие в себя зубчатые колеса с перемещающимися осями (а).

Рисунок 1.7.1 – Планетарные передачи

Передача состоит из центрального колеса а с наружными зубьями, центрального колеса b с внутренними зубьями и водила Н, на котором укреплены оси сателлитов g.

Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет. Отсюда название – планетарные передачи.

При неподвижном колесе b (б) движение может передаваться от а к Н или от Н к а; при неподвижном водиле (в) – от а к b или от b к а.

При всех свободных звеньях одно движение можно раскладывать на два или два соединять в одно. Например, от b к a и H, от а и Н к b и т.п. В этом случае передачу называют дифференциальной.

Широкие кинематические возможности планетарной передачи являются одним из основных ее достоинств и позволяют использовать передачу как редуктор с постоянным передаточным отношением; как коробку скоростей, передаточное отношение в которой изменяется путем поочередного торможения различных звеньев; как дифференциальный механизм.

Вторым достоинством планетарной передачи является компактность и малая масса. Переход от простых передач к планетарным позволяет во многих случаях снизить массу в 2 + 4 и более раз. Это объясняется следующим:

1. Мощность передается по нескольким потокам, число которых равно числу сателлитов (три на рисунке). При этом нагрузка на зубья в каждом зацеплении уменьшается в несколько раз.

2. Внутреннее зацепление (g и b) обладает повышенной нагрузочной способностью, так как у него больше приведенный радиус кривизны в зацеплении.

3. Планетарный принцип позволяет получать большие передаточные отношения (до тысячи и больше) без применения многоступенчатых передач.

4. Малая нагрузка на опоры, так как при симметричном расположении сателлитов силы в передаче взаимно уравновешиваются. Это снижает потери и упрощает конструкцию опор.

К недостаткам планетарных передач относятся повышенные требования к точности изготовления и монтажа.

Планетарные передачи широко применяют в транспортном машиностроении, станкостроении, приборостроении и т.д.

Классификация планетарных зубчатых передач и схема наиболее распространенных механизмов. Определение передаточных отношений

Классификация планетарных зубчатых передач:

– по количеству свободных звеньев планетарные и дифференциальные;

– по взаимному расположению осей – с неизменным взаимным расположением осей и с изменяемым взаимным расположением осей;

– по количеству ступеней – одноступенчатые и многоступенчатые;

– по количеству связанных между собой планетарных передач – однорядные и многорядные;

— по способу соединения рядов – последовательные, параллельные и смешанные;

– по типу зубчатых колес – цилиндрические, конические, реечные и комбинированные;

– по соотношению выходных характеристик ведомых звеньев – симметричные и несимметричные.

При исследовании кинематики планетарных передач широко используют метод остановки водила – метод Виллиса.

Всей планетарной передаче мысленно сообщается вращение с частотой вращения водила, но в обратном направлении. При этом водило как бы затормаживается, а все другие звенья освобождаются. Получаем так называемый обращенный механизм (в), представляющий собой простую передачу, в которой движение передается от а к b через паразитное колесо g. Частоты вращения зубчатых колес обращенного механизма равны разности прежних частот вращения и частоты вращения водила. В качестве примера проанализируем кинематику передачи, изображенной на рисунке 1.7.1. Условимся приписывать частотам вращения индекс звена ( и т.д.), а передаточные отношения сопровождать индексами в направлении движения и индексом неподвижного звена. Например, – означает передаточное отношение от а к Н при неподвижном b. Для обращенного механизма

,

так как сателлит является здесь паразитным колесом.

В планетарных передачах существенное значение имеет знак передаточного отношения. Условимся, что при – вращение ведущего и ведомого звеньев происходит в одном направлении; при – вращение противоположное. В рассматриваемом примере колеса а и b вращаются в разных направлениях, а потому .

Переходя к реальному механизму, у которого в большинстве случаев практики колесо b закреплено, а – ведущее и Н – ведомое, на основе предыдущей формулы при получаем:

; или .

.

Для случая, когда неподвижно колесо а, при

,

.