Планетарный редуктор: описание,преимущества,характеристики,принцип работы.

Двухступенчатый планетарный редуктор представляет собой конструкцию, составленную из шестеренок и других рабочих элементов, которые приводятся в движение посредством зубчатой передачи. При этом двигаются они по принципу, который заложен в механике вращения планет – вокруг одного центра. По этой причине центральная шестерня именуется «солнечной», промежуточные — «сателлитами», а внешняя с внутренним зубчатым сцеплением — «коронной». Кроме этого, самый простой планетарный редуктор состоит из водила. Оно предназначено для фиксации сателлитов относительно друг друга, чтобы они двигались вместе.

Для правильной работы устройства необходимо, чтобы одна из составляющих его частей была жестко закреплена на корпусе. В планетарном редукторе, который оснащен водилом, статической частью является именно оно. Кроме этого, жестко закрепленным может быть коронная или солнечная шестеренки. В случае если ни одна из частей этого устройства не закреплена, имеется возможность расщепления одного движения на несколько, либо слияние двух в одно.

При этом в сцепке с ведущим и ведомым валом может быть как коронная, так и солнечная шестерни, или сателлиты. Этот механизм может осуществлять повышение передаточного числа и снижение крутящего момента и на оборот.

За счет такой конструкции обеспечивается движение ведомого и ведущего валов в одном направлении.

Преимущества планетарных устройств

По сравнению с традиционными редукторами можно выделить следующее преимущества, которые имеет это устройство: они могут создавать огромные передаточные отношения скоростей при невысоком количестве шестеренок. Шестерни механизма имеют небольшой размер благодаря их количеству. Так, одно более массивное колесо распределяет равномерно нагрузку по нескольким сателлитам. Из этого следует, что устройство получается не очень большим и громоздким. Однако, расчет и практика показывают, что при высоких передаточных числах работоспособность и коэффициент полезного действия сильно снижаются. И как вывод всего вышесказанного, основными преимуществами являются:

• Большие передаточные числа;
• Невысокая масса;
• Относительная компактность;
• Его можно чинить и собирать своими руками.

Такие преимущества требуют и соответствующего изготовления. Начиная с расчета, проектирования и заканчивая изготовлением – все должно быть прецизионно точно. Эти редукторы нашили очень широкий ряд применений в различных отраслях: прибостроительной, станкостроительной, машиностроительной и т.д. В данной статье остановимся более подробно на применении этого устройства в машиностроительной отрасли.

Описание и принцип работы:

Планетарные редукторы имеют ряд общих черт с цилиндрическими редукторами, так как передача усилия так же происходит посредством зубчатой передачи, а в конструкции используются зубчатые колеса. Однако конструкция планетарных редукторов, как и принцип работы, сложнее.

В общем случае в планетарном редукторе можно выделить следующие основные детали: коронная шестерня, планетарные шестерни (сателлиты), водило и солнечная шестерня. По аналогии с Солнцем, расположенным в центре солнечной системы, солнечная шестерня расположена в центре рабочей части редуктора. Она находится в зацеплении с идентичными планетарными шестернями, оси которых расположены на окружности, центр которой лежит на оси солнечной шестерни, и в то же время сателлиты сцеплены с коронной шестерней, представляющей собой зубчатое колесо с внутренним зацеплением. Водило жестко закрепляет все сателлиты относительно друг друга.

Для работы планетарного редуктора необходимо, чтобы одна из его деталей (солнечная шестерня, коронная шестерня или водило) была жестко закреплена относительно корпуса редуктора. В зависимости от выбора ведущего и ведомого элемента будет зависеть передаточное число планетарного редуктора. Также работа планетарного редуктора возможна и в случае, когда ни одна из его деталей не закреплена. В таком случае становится возможным разложение одного движения на два (к примеру, от солнечной шестерни к коронной шестерни и водилу), или слияние двух движений в одно.

Основные характеристики редукторов

Основные характеристики редукторов: КДП, частота вращения входного и выходного валов, передаточное отношение, передаваемая мощность, количество ступеней и тип передач.

Передаточное отношение – это отношение скоростей вращений входного к скорости вращения выходного вала.

КПД редуктора определяется отношением мощности на входном валу к мощности на выходном валу

Классификация планетарных редукторов:

По количеству ступеней планетарного редуктора выделяют:

• одноступенчатые
• многоступенчатые

Одноступенчатые редукторы наиболее компактны, в то время как многоступенчатые значительно сложнее по конструкции и занимают больше места, но позволяют достичь больших передаточных чисел.

По факту жесткого закрепления одного из элементов редуктора выделяют:

В простейших планетарных редукторах одно из звеньев жестко закреплено, и передача усилия происходит от одного из незакрепленных звеньев к другому с фиксированным передаточным числом. В дифференциальных редукторах ни один из элементов не закреплен, что позволяет использовать редуктор как дифференциальный механизм.

УСТРОЙСТВО ПЛАНЕТАРНОГО РЕДУКТОРА

Основными частями планетарного редуктора, как правило, являются такие элементы, как солнечная шестеренка, которая, как сказано выше, расположена в центре редуктора. Так же к основным элементам относятся, водило. Эта деталь редуктора предназначена для прочной фиксации осей остальных шестерней, или как их еще называют сателлитов. Сателлиты представляют собой одинакового размера шестеренки, которые располагаются вокруг основной шестерни. И наконец, еще одной важной деталью планетарного редуктора является шестерня, которая называется кольцевой. Эта шестеренка имеет вид зубчатого вида колеса, которое распложено по краю всех частей редуктора, данная часть имеет сцепку с сателлитами. Принцип работы планетарного редуктора выглядит следующим образом.

Один из элементов данного устройства всегда остается неподвижным, в данном случае это кольцевая деталь. Ведущей деталью в планетарном редукторе является солнечная шестерня, а ведомыми, стало быть, сателлиты. Как правило, наиболее часто применение планетарного вида редукторов используется в такой отрасли как машиностроение. Однако нередко его еще применяют при изготовлении различного рода станков для резки металла. Довольно часто используется сразу несколько планетарных редукторов, как правило, этими редукторами оснащается автоматическая коробка передач.

Планетарные редукторы в машиностроении

Широкое распространение редуктора, которые имеют устройство данного типа получили в ведущих мостах автомобилей и в автоматических коробках переключения передач. Колесный редуктор можно встретить в мостах таких автомобилей, как: МАЗ, Икарус, в некоторых троллейбусах, тракторах Т-150К, К-700. Этот колесный редуктор в мостах передает крутящий момент к ступицам колес от полуосей. Также они распространены в передаче бортового типа. Такое применение в бортовой передаче позволило существенно уменьшить как расчетный, так и практический диаметр основной передачи. Уменьшение диаметра отразилось повышенным просветом автомобиля и как следствие более высокой проходимостью. Использование планетарных коробок переключения передач набирает все большую популярность. Передаточное отношение устройства будет вытекать из расчета отношения числа зубьев на центральной шестерни к числу зубьев на коронной шестерне. Интересным моментом является расторможение коронной шестерни в коробке. В этом случае передаточное число равняется 1.

Ремонт редуктора своими руками

Ремонт редуктора своими руками является весьма непростой задачей. Так, данный механизм очень непростой и состоит из множества частей. При ремонте своими руками часто можно даже при разборке не ведая, что внутри просто растерять целую кучу маленьких деталей, например, иголки моментально рассыпаются и теряются. Ремонт планетарного редуктора лучше всего оставить профессионалам.

Стоит отметить, что на сегодняшний день планетарный редуктор весьма распространен и используется в большинстве грузовых автомобилей в ведущих мостах, а также очень часто встречается в роли лебедок.

Как и все редукторы, он может быть как одноступенчатым, так и многоступенчатым. Если Вы собираетесь приобрести механизм данного типа, то лучше всего покупать его у проверенных производителей, так как ремонт своими руками очень затруднен, а если он будет часто выходить из строя, то денег на него будет уходить много. В данной статье мы попытались собрать общую информацию по устройствам планетарного типа использующихся для производства автомобилей. Также нужно сказать, что данный вид устройства очень интенсивно внедряется во многие сферы и отрасли благодаря своим очень весомым преимуществам.

Советы по подбору планетарного редуктора

Главное в этом деле — правильно произвести расчет основных параметров нагрузки и существующих условий эксплуатации этого устройства.

Выбор производиться в зависимости от:

• • типа передачи;
  • максимально допустимых осевых и консольных нагрузок;
  • типоразмера этого устройства;
  • диапазона температур, в которых редуктор может использоваться длительный период и не терять при этом своих полезных качеств и свойств.

О планетарном редукторе замолвите слово

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Добрый день, в данной статье я попытаюсь описать мой опыт и сформированный мной метод по разработке планетарного редуктора.

Недавно стал обладателем 3d-принтера Flsun QQ-S и начал потихоньку переводить пластик на всякие интересности и непотребства.

Как и у многих других посетителей сайта 3dtoday у меня периодически возникают вопросы: каковы пределы прочности пластика и что можно напечатать?

На одном из русскоязычных youtube-каналов нашел целый плейлист от пользователя, который на 3d-принтере распечатал лебедку, чтобы поднимать в гаражном погребе картошку и соленья с вареньями ссылка) И здесь возникает идея повторения данной самоделки от этапа конструирования, чтобы прокачать свои умения по моделированию, до печати и сборки изделия, с последующими испытаниями лебедки.

В данном абзаце необходимо немного отпрыгнуть в сторону и прояснить определенные моменты, которые привели к написанию данной статьи.

После покупки принтера возникает определенная коллизия, которую каждый решает для себя владелец 3d-принтера. В чем моделировать изделие? Если только для себя и друга, то один набор софта, а если попытаться окупить стоимость принтера или хотя бы пластика, то количество доступных вариантов резко сужается. Я имею ввиду пользоваться софтом согласно пользовательскому соглашению. А так хочется все же окупить свою игрушку)) И здесь стоит выбор между светлой и темной стороной силы. Для себя же я принял ключевое решение моделировать в только в лицензионном софте, т.е. софт должен предоставляться разработчиком или бесплатно, или оплачиваться в тех лимитах, в которых мне позволяет разгуляться жаба. Пользоваться коммерческим, платным софтом можно, но только в пределах ознакомительного периода и только для ознакомления, после чего программа будет удаляться.

В ходе перебора доступных решений на рынке, как отечественного, так и зарубежного производства, был выбран Fusion 360. Приходится признать, что Autodesk умеет подсаживать привлекать новых пользователей.

Теперь возвращаемся к лебедке, в данной лебедке используется несколько ступеней планетарного редуктора для понижения количества оборотов, выдаваемых двигателем с соответствующим увеличением вращающего момента на выходном валу.

Для того, чтобы начать конструировать планетарную передачу я исследовал глубины Fusion 360 для поиска функции, которая по заданным мной параметрам смоделирует и выведет в рабочую область уже готовую модель зубчатого зацепления. Наивный) Такая функция припасена для платных больших программ.

После чего я начал штудировать опыт более опытных товарищей, обитающих на этом сайте. В ходе изучения материалов, я сформировал для себя следующие выводы (если не прав, то поправьте меня):

в основном моделируются отдельные шестерни, которые печатаются;

моделирование происходит по принципу построения зуба и круговым массивом формируем контур шестерни, который затем выдавливается;

используются генераторы профиля шестерни в разнообразных редакторах, которые так же затем выдавливаются.

Обобщив свой опыт и опыт многих других, установил, что для проектировании планетарного редуктора необходимо провести геометрический расчет редуктора (модуль, число зубьев элементов передачи, число сателлитов, делительные диаметры, проверка собираемости передачи). Причем свободного софта для расчета этих параметров, я не нашел. По просторам рунет ходит excel файл только для расчета цилиндрической передачи.

На основе чего возникла идея следующего алгоритма:

вычисляем геометрические параметры планетарного редуктора

на основе расчета во Fusion формируем шестерни

перемещаем их, как нам надо и используем их для моделирования изделия

Теперь начинаем копать, как рассчитывается планетарный редуктор. Не буду утомлять подробностями, для расчета в excel подготовил небольшую табличку, которая помогает рассчитать зацепление. Для пользования табличкой необходимо в excel подключить надстройку ‘Поиск решения’.

Сразу пояснение, в текущем виде происходит подбор зацепления по передаточному соотношению и числу зубьев солнечной шестерни, если необходимо, чтобы число зубьев солнечной шестерни не менялось, то в инструкции (в файле указано, как это сделать)

Как ею пользоваться и весь алгоритм действий по созданию зацепления:

1. Открываем файл

2. Согласно инструкции заполняем начальные условия

3. Вкладка ‘Данные’, вызываем ‘Поиск решения’, нажимаем ‘Найти решение’.

5. Открываем fusion и переходим во Fusion App-store, где ищем и устанавливаем следующие дополнения: Helical Gear и FM Gears

Фишка в чем, Helical Gear — дополнение, формирующее косозубые передачи, но в нем можно поставить угол наклона зубьев равный 0 и получить прямозубую передачу, а FM Gears позволяем сформировать корончатую передачу, так же в Helical Gear можно установить зазор зацепления, а в FM Gear нельзя.

6. Запускаем Helical Gear и окне заполняем параметры либо солнечной, либо сателлита Helix Angle — угол наклона зубьев — 0, Module

— модуль зацепления, Teeth — число зубьев по расчету, Gear Thickness — толщина зуба, здесь еще важен параметр Backlash — зазор зацепления ставим 0,4 мм. Ставим галочку Preview и видим нашу красивую шестеренку, затем жмем Ок и шестеренка создается в виде компонента в начале координат.

7. Такую операцию делаем и для другой шестерни, так же указываем зазор 0,4 мм.

8. Затем из размещаем в пространстве согласно назначению, солнечная в центре, сателлит на расстоянии радиуса сателлита

9. Создаем корончатую шестерню. Запускаем дополнение FM Gear и переходим на вкладку Internal Gear, заполняемые параметры аналогичны предыдущему дополнению, но здесь нет зазора и необходимо выставить наружный диаметр корончатой шестерни. Не волнуйтесь, если диаметр будет не соответствующий, то система выдаст предупреждение и тогда его надо будет просто увеличить. Жмем Ок и видим результат в виде созданного компонента.

10. Обратите внимание, что шестерни после создания располагаются в перпендикулярных плоскостях, с центрами в начале координат. Поэтому поворачиваем их, как нам надо.

11. Создаем зазор в зацеплении корончатой шестерни, из опыта печати, без этого зазора шестерня не налезла на сателлиты)). Для этого раскрываем компонент корончатой шестерни, проще всего на плоскости шестерни создать новый эскиз спроецировать на него профиль зуба, затем командой Offset создать смещение на 0,4 мм, затем круговым массивом создать профиль шестерни и выдавить твердое тело.

12. Можно дополнительно заморочиться и красиво повернуть шестерни, чтобы зубья не пересекались, но это уже для эстетов.

Распечатываем и собираем зубчатое зацепление.

На фотографии планетарная передача, которая была рассчитана с помощью данной экселевской таблички и собрана по окончании печати.

Что сказать, зазоры между солнечной шестерней и сателлилами 0,4 каждое колесо оказался нормальный, между корончатой шестерней и сателлитом оказался великоват, т.к. при разработки я поставил смещение корончатой передачи 0,5 мм.

По итогу, данный способ создания планетарного зацепления имеем место быть. Так же я знаю, что взрослые пакеты умеют все это строить и рассчитывать в автоматическом режиме. Но, при подходе пользования только лицензионным софтом для проектирования и не тратиться лишнего на лицензии, он себя оправдывает. Если кто знает более простой метод создания планетарного редуктора, то дайте знать, буду рад ознакомиться и применять))

Далее в планах создания аналогичных табличек для расчета конической передачи и цилиндрической зубчатой передачи.

Файл экселя прилагаю. Только пока не знаю, как залить его на 3dtoday.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.