4.6.8. Кинематический, силовой, мощностной анализ кинематической схемы планетарной коробки передач

4.6.8.1. Кинематический анализ

Знание величин угловых скоростей всех звеньев, и основных (центральных зубчатых колес и водил) и пассивных или вспомогательных (сателлитов) всех ПМ, составляющих анализируемую ПКП, позволит, в дальнейшем, при конструкторской разработке этой ПКП правильно рассчитать и спроектировать все подшипниковые опоры. Кроме того, можно будет максимально обоснованно решить вопросы, свя­занные с устройством и работой смазочных и управляющих гидравлических комму­никаций в ПКП.

При анализе кинематики угловую скорость ведущего звена принимают равной 1. После чего составляют уравнения для каждого из планетарных рядов, используя формулу Виллиса:

(5.1)

где ω_С – угловая скорость солнца; ω_В – угловая скорость водила; ω_Э – угловая скорость эпицикла; К – кинематическая характеристика ПМ.

Используя данные, полученные при анализе работы для каждой из передач составляются системы уравнений на основе формулы Виллиса для тех планетарных рядов, которые работают на данной передаче. При решении данных систем уравнений с учетом нулевой угловой скорости заторможенных элементов на каждой из передач получают значения искомых величин угловых скоростей.

4.6.8.2. Силовой анализ

Силовой анализ построенной схемы ПКП состоит в определении величин кру­тящих моментов, нагружающих каждое звено ПКП, а также тормоза T1, Т2, Т3, Т-1 на всех передачах, реализуемых этой ПКП.

Силовой анализ выполняется при следующих допущениях:

1. величина крутящего момента на ведущем валу ПКП М_д = 1,0;

2. потери крутящего момента в нагруженных зубчатых зацеплениях, под­шипниках, уплотнениях и т.п. не учитываются;

3. режим работы ПКП - статический, установившийся, никаких динамиче­ских нагрузок нет.

Силовой анализ ПКП позволяет получить необходимые исходные данные для выполнения последующих прочностных расчетов любых элементов конструкции ПКП при ее проектировании.

При выполнении статического силового анализа ПКП следует неукоснительно соблюдать следующие правила:

1. Вся ПКП должна быть уравновешена, другими словами, сумма внешних крутящих моментов, приложенных к ПКП обязательно равна нулю. Внешними бу­дем считать моменты, приложенные к ведущему и ведомому валам, а также реак­тивный момент, передаваемый на корпус ПКП через включенный тормоз на всех непрямых передачах. На прямой передаче ПКП нагружена только двумя внешними моментами - на ведущем и ведомом валах, следовательно, эти два момента равны по величине и противоположны по направлению действия.

2. Каждый ПМ в ПКП должен быть уравновешен, то есть алгебраическая сум­ма крутящих моментов, приложенных к каждому основному звену этого ПМ обяза­тельно равна нулю:

М_С+М_В+М_Э = 0.

Отметим, что величины моментов на основных звеньях ПМ находятся во вза­имно однозначной зависимости:

М_Э = К·М_С;

М_В = (К+1)·М_С.

При уравновешивании ПМ следует учесть очевидное обстоятельство: если доподлинно известно, что какое-либо из основных звеньев ПМ нагружено нулевым моментом, то остальные два основных звена этого ПМ также разгружены.

3. Крутящие моменты в ПКП могут быть приложены только в следующих точ­ках: свободные концы ведущего и ведомого валов, основные звенья нагруженных ПМ, включенный тормоз.