Планетарные передачи

Основным параметром, определяющим свойства планетарного ряда, является внутреннее передаточное отношение. В общем случае любой планетарный ряд характеризуется шестью внутренними передаточными отношениями. Однако, на практике обычно используется только одно, определяемое как отношение частоты вращения малого центрального к частоте вращения большого центрального колеса при остановленном водиле:

где	1 - индекс малого центрального колеса;
	2 - индекс большого центрального колеса;
	3 - индекс водила.

В зависимости от того, как вращаются центральные колеса при остановленном водиле, внутреннее передаточное отношение планетарного ряда может быть либо положительным, либо отрицательным. Если они вращаются в одном и том же направлении, то внутреннее передаточное отношение положительное, в противном случае оно отрицательное. Так для простого планетарного ряда, представленного на рис.1, центральные колеса при остановке водила будут вращаться в различных направлениях, и, следовательно, внутреннее передаточное отношение этого ряда - отрицательное.

Все планетарные ряды в зависимости от знака внутреннего передаточного отношения, определенного при остановленном водиле, классифицируются на два класса:

1. Планетарные ряды с положительным внутренним передаточным отношением.

2. Планетарные ряды с отрицательным внутренним передаточным отношением.

Как уже отмечалось, кинематических схем построения планетарных рядов имеется достаточно большое количество. Наиболее известным планетарным рядом для всех автолюбителей является дифференциал (рис.2), без которого не обходится не один современный автомобиль. Наверное, не многие догадываются, что дифференциал есть не что иное, как планетарный ряд.

Рис2.	1 - центральное колесо;	3 - сателлиты
	2 - водило;

Отличительной особенностью дифференциала является то, что он имеет центральные колеса одинакового размера, поэтому внутреннее передаточное отношение этого механизма равно -1. Минус, очевидно, означает, что дифференциал относится ко второму классу планетарных механизмов, т.е. при остановленном водиле центральные колеса вращаются в разные стороны.

Рассмотрим другие типы планетарных рядов. На рисунке 3 представлены планетарные ряды, относящиеся к первому классу.

Рис.3	1 - малое центральное колесо;	4 - одновенцовые сателлиты;
	2 - большое центральное колесо;	5 - двухвенцовые сателлиты.
	3 - водило;

Примеры построения планетарных рядов, относящихся ко второму классу, представлены на рисунке 4.

Рис.4	1 - малое центральное колесо;	4 - сателлиты;
	2 - большое центральное колесо;	5 - двухвенцовые сателлиты.
	3 - водило;

Планетарные ряды, изображенные на рисунках 3а, 3в, 4б, 4в, построены с использованием двухвенцовых сателлитов. Планетарный ряд, построенный по схеме 4в, носит название несимметричного дифференциала, а ряд, представленный на рисунке 4г называется планетарным рядом со сцепленными сателлитами.

Как видно из приведенных примеров, планетарный ряд можно построить, используя только внутреннее зацепление (рис.3а), только внешнее зацепление (рис.3в и 4г), только конические передачи (рис.2 и 3в) или с использованием внутреннего и внешнего зацеплений (рис.3б, 4а, 4б).

Уравнение, связывающее угловые скорости () трех основных звеньев любого планетарного ряда (не зависимо от схемы построения) выглядит следующим образом:

где	1 - индекс малого центрального колеса;
	2 - индекс большого центрального колеса;
	3 - индекс водила.

Вы спросите: "А как, все-таки, определить величину внутреннего передаточного отношения планетарного ряда i₁₂?". Нет ничего проще. Модуль этой величины можно легко определить, зная число зубьев шестерен, входящих в состав планетарного ряда. Для планетарных рядов с одновенцовыми и сцепленными сателлитами

где	z₁ - число зубьев малого центрального колеса;
	z₂ - число зубьев большого центрального колеса.

Для планетарных рядов с двухвенцовыми сателлитами эта величина может быть определена следующим образом:

где	z_ст1 - число зубьев сателлита, сцепленного с малым центральным колесом;
	z_ст2 - число зубьев сателлита, сцепленного с большим центральным колесом.

Таким образом, зная величину внутреннего передаточного отношения, а для конкретного планетарного ряда она постоянна, и имея зависимость, связывающую угловые скорости трех основных звеньев планетарного ряда, можно определить свойства этого механизма.

1. Свойство блокировки планетарного ряда.

Нетрудно показать, что если угловые скорости двух звеньев планетарного ряда равны, то и угловая скорость третьего звена будет равна угловой скорости этих двух звеньев. Пусть, например, 1=3, тогда

или

т.е. угловые скорости всех звеньев в этом случае равны, и планетарный ряд будет вращаться как одно целое тело. Аналогичный результат можно получить и в двух других случаях, когда 1=2 и 2=3. Отсюда вытекает известное свойство блокировки планетарного ряда: если установить блокировочную муфту между любыми двумя звеньями планетарного ряда (рис.5), то при ее включении планетарный ряд будет заблокирован, и его передаточное отношение будет равно 1.

Рис.5	1 - малое центральное колесо;	3 - водило;
	2 - большое центральное колесо;	4 - блокировочная муфта

2. Свойство работать в редукторном режиме.

Рассмотрим это свойство на примере планетарного ряда второго класса, т.е. с отрицательным внутренним передаточным отношением (i12<0). Здесь возможны два варианта.

Первый. Пусть большое центральное колесо будет остановлено (2=0), водило назначим ведомым звеном планетарного ряда, а малое центральное колесо - ведущим звеном (рис.6а). Тогда в соответствии с (1) передаточное отношение механизма будет определяться следующей зависимостью:

Рис.6

Варианты работы планетарного ряда в режиме редуктора.

т.е. получаем редуктор, передаточное отношение которого на единицу больше внутреннего передаточного отношения самого планетарного ряда.

Второй. Пусть большое центральное колесо будет ведущим звеном планетарного ряда, водило - ведомым звеном, а малое центральное колесо - остановлено, (=0) (рис.6б). Тогда после небольшого преобразования (1) получим:

т.е. получаем редуктор, передаточное отношение которого близко к единице.

3. Свойство работать в режиме повышающей передачи. Опять-таки, рассмотрим это свойство на примере планетарного ряда второго класса, т.е. с отрицательным внутренним передаточным отношением (i12<0). Здесь также возможны два варианта.

Первый. Пусть большое центральное колесо будет остановлено (2=0), водило - ведущим звеном планетарного ряда, а малое центральное колесо - ведомым звеном (рис.7а). Тогда в соответствии с (1) передаточное отношение механизма будет определяться следующей зависимостью:

Рис.7

Варианты работы планетарного ряда в режиме повышающей передачи.

Второй. Пусть большое центральное колесо будет ведомым звеном планетарного ряда, водило - ведущим звеном планетарного ряда, а малое центральное колесо - остановлено (1=0) (рис.7б). Тогда в соответствии с (1) передаточное отношение механизма будет определяться следующей зависимостью:

Анализ полученной зависимости показывает, что в этом случае будет получена повышающая передача с передаточным отношением близким к единице.

4. Свойство реверсивности.

Использование этого свойства позволяет организовать передачу заднего хода. Так же, как и в трех предыдущих случаях исследуем возможности реверсивного свойства на примере планетарного ряда второго класса. Здесь возможны, опять-таки два варианта.

Первый. Пусть большое центральное колесо будет ведомым звеном планетарного ряда, водило - остановлено (3=0), а малое центральное колесо - ведущим звеном (рис.8а). Тогда в соответствии с (1) передаточное отношение механизма будет равно внутреннему передаточному отношению планетарного ряда:

Рис.8

Варианты работы планетарного ряда в режиме передачи заднего хода.

Поскольку для планетарных механизмов второго класса внутреннее передаточное отношение отрицательное, то получаем редуктор с отрицательным передаточным отношением.

Второй. Пусть большое центральное колесо будет ведущим звеном планетарного ряда, водило - остановлено (3=0), а малое центральное колесо - ведомым звеном (рис.8а). Тогда

Т.е. получаем мультипликатор с отрицательным передаточным отношением (поскольку i12<0).

По материалам сайта www.tahoe.ru

Более 2000 руководств по ремонту и техническому обслуживанию автомобилей различных марок