Planetaire versnellingsbak: apparaat, werkingsprincipe, bediening en reparatie

2024 Auteur: Erin Ralphs | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-19 18:13

Planetaire tandwielen behoren tot de meest complexe versnellingsbakken. Met een klein formaat wordt het ontwerp gekenmerkt door een hoge functionaliteit, wat het wijdverbreide gebruik in technologische machines, fietsen en rupsvoertuigen verklaart. Tot op heden heeft de planetaire versnellingsbak verschillende ontwerpversies, maar de basisprincipes van de werking van de aanpassingen blijven hetzelfde.

Eenheid apparaat

De basis van het ontwerp wordt gevormd door slechts drie functionele delen met één rotatie-as. Ze worden vertegenwoordigd door een drager en twee centrale tandwielen. Het apparaat voorziet ook in een uitgebreide groep hulpschakels in de vorm van een set enkelvoudige tandwielen, kroonwielen en lagers. Hieruit kunnen we concluderen dat de planetaire versnellingsbak een mechanisme is uit de familie van tandwielen."dozen", maar met een fundamenteel verschil. Het bestaat uit de voorwaardelijke onafhankelijkheid van de hoeksnelheden van elk van de hoofdschakels. Nu is het de moeite waard om vertrouwd te raken met de elementen van het aggregaat in meer detail:

• Drager is de basis en een verplicht onderdeel van elk planetair systeem, inclusief die met differentiële verbinding. Dit is een hefboommechanisme, dat een ruimtelijke vork is, waarvan de as is uitgelijnd met de gemeenschappelijke as van de transmissie. In dit geval draaien de tandwielassen met satellieten eromheen in de vlakken van de centrale wielen.
• Tandwielen. Allereerst is het noodzakelijk om de groepen grote centrale en kleine centrale wielen van dit type te scheiden. In het eerste geval hebben we het over grote wielen met interne tanden - dit systeem wordt de epicykel genoemd. Wat betreft de kleine tandwielen met tanden, ze onderscheiden zich door de buitenste opstelling van de tanden - ook wel het zonnewiel genoemd.
• Satellieten. De wielgroep van een planetaire versnellingsbak (minder vaak een enkel tandwiel), waarvan de elementen noodzakelijkerwijs externe tanden hebben. Satellieten bevinden zich in de koppeling met beide groepen centrale wielen. Afhankelijk van de functionaliteit en het vermogen van de apparatuur kan het aantal satellieten variëren van 2 tot 6, maar meestal worden 3 segmenten gebruikt, omdat er in dit geval geen extra balanceringsapparatuur nodig is.

Beginselen van de werking van planetaire tandwielkasten

Transmissieverandering hangt af van de lay-outconfiguratie van functionele eenheden. De waarde heeft de mobiliteit van het element en de richting van het koppel. Een van de drie componenten (drager,satellieten, zonnewiel) is vastgezet in een vaste positie en de andere twee draaien. Om de elementen van de planetaire versnellingsbak te blokkeren, zorgt het werkingsprincipe van het mechanisme voor de aansluiting van een systeem van bandremmen en koppelingen. Tenzij er remmen en vergrendelingskoppelingen zijn in differentiële apparaten met kegeltandwielen.

Het terugschakelen kan op twee manieren worden geactiveerd. In de eerste versie is het volgende principe geïmplementeerd: de epicykel stopt, waartegen het werkmoment van de aandrijfeenheid wordt overgebracht naar de basis van het zonnewiel en van de drager wordt verwijderd. Als gevolg hiervan zal de rotatie-intensiteit van de as afnemen en zal het zonnewiel in frequentie toenemen. In een alternatief schema wordt het zonnewiel van het apparaat geblokkeerd en wordt de rotatie overgedragen van de drager naar de epicykel. Het resultaat is vergelijkbaar, maar met een klein verschil. Het feit is dat de overbrengingsverhouding in dit werkmodel de neiging heeft om één te worden.

Tijdens het opschakelen kunnen ook verschillende werkmodellen worden geïmplementeerd, en voor dezelfde planetaire versnellingsbak. Het werkingsprincipe in het eenvoudigste schema is als volgt: de epicykel wordt geblokkeerd en het rotatiemoment wordt overgedragen van het centrale zonnewiel en verzonden naar de satellieten en de drager. In deze modus werkt het mechanisme als een step-up versnellingsbak. In een andere configuratie wordt het tandwiel geblokkeerd en wordt het koppel overgedragen van het ringtandwiel naar de drager. Het werkingsprincipe is ook vergelijkbaar met de eerste optie, maar er is een verschil in de rotatiefrequentie. Wanneer de achteruitversnelling is ingeschakeld, koppelttorsie wordt verwijderd van de epicykel en wordt overgebracht naar het zonnewiel. In dit geval moet de vervoerder zich in een stationaire toestand bevinden.

Workflow-functies

Het fundamentele verschil tussen planetaire mechanismen en andere soorten versnellingsbakken is de reeds genoemde onafhankelijkheid van werkende elementen, die is geformuleerd als twee vrijheidsgraden. Dit betekent dat vanwege de differentiële afhankelijkheid, om de hoeksnelheid van een component van het systeem te berekenen, rekening moet worden gehouden met de snelheden van de andere twee tandwielkasten. Ter vergelijking: andere tandwieloverbrengingen gaan uit van een lineaire relatie tussen de elementen bij het bepalen van de hoeksnelheid. Met andere woorden, de hoeksnelheden van de planetaire "doos" kunnen aan de uitgang veranderen, ongeacht de dynamische prestaties aan de ingang. Met vaste en stationaire tandwielen wordt het mogelijk om krachtstromen samen te vatten en te verdelen.

In de eenvoudigste mechanismen zijn er twee vrijheidsgraden van schakelverbindingen, maar de werking van complexe systemen kan ook zorgen voor de aanwezigheid van drie graden. Om dit te doen, moet het mechanisme ten minste vier functionele verbindingen hebben, die in differentieel verband met elkaar staan. Een ander ding is dat een dergelijke configuratie eigenlijk inefficiënt zal zijn vanwege de lage prestaties, dus in de praktijk behouden applicaties en transmissies met vier links twee vrijheidsgraden.

Eenvoudige en complexe planetaire tandwielen

Een van de tekenen van de verdeling van planetaire mechanismen in eenvoudige encomplex - dit is het aantal werkende links. Bovendien hebben we het alleen over de hoofdknooppunten en wordt er geen rekening gehouden met groepen satellieten. Een eenvoudig systeem heeft meestal drie schakels, hoewel alle zeven door kinematica worden toegestaan. Als voorbeeld van een dergelijk systeem kunnen we sets van enkele en dubbele versnellingen noemen, evenals gepaarde, in elkaar grijpende groepen versnellingen.

Er zijn veel meer hoofdschakels in complexe mechanismen dan in eenvoudige. Ze bieden ten minste één drager, maar er kunnen meer dan drie centrale wielen zijn. Bovendien maakt het werkingsprincipe van de planetaire versnellingsbak het gebruik van meerdere eenvoudige eenheden mogelijk, zelfs binnen één complex systeem. Een model met vier koppelingen kan bijvoorbeeld maximaal drie eenvoudige knooppunten hebben en een model met vijf koppelingen kan maximaal zes hebben. De volledige onafhankelijkheid van eenvoudige planetaire systemen binnen het kader van complexe apparaten is echter uitgesloten. Het is een feit dat verschillende van dergelijke mechanismen waarschijnlijker één gemeenschappelijke drager hebben.

Mechanismebedieningen

Met behoud van verschillende vrijheidsgraden, kan het apparaat worden gebruikt als de belangrijkste zelfvoorzienende functionaliteit. Maar als een model met één leidende en één aangedreven schakel wordt geselecteerd (reducer-modus), dan zal het nodig zijn om bepaalde snelheden voor hen in te stellen. Hiervoor worden de bedieningselementen van de planetaire versnellingsbak gebruikt. Het principe van hun werking is de herverdeling van snelheden als gevolg van de wrijvingskoppeling en remmen. Extra vrijheidsgraden worden verwijderd en de belangrijkste vrije knooppunten worden referentie.

Wrijvingen zijn verantwoordelijk voor het verbinden van twee vrije links oféén link (ook gratis) met een externe voeding. Beide configuraties van koppelingen in blokkerende omstandigheden geven de gecontroleerde verbindingen een bepaalde hoeksnelheid, en niet nul. Door hun ontwerp zijn dergelijke elementen lamellenkoppelingen, maar soms zijn er ook conventionele koppelingen voor het overbrengen van koppel.

Wat betreft de rem, het is zijn taak in de besturingsinfrastructuur van de planetaire versnellingsbak om de vrije verbindingen met de versnellingsbak te verbinden. Dit element geeft, onder blokkerende omstandigheden, de vrije verbindingen een hoeksnelheid van nul. Volgens het technische apparaat zijn dergelijke remmen vergelijkbaar met koppelingen, maar in de eenvoudigste versies - enkele schijf, schoen en tape.

Toepassing van de planetaire versnelling

Voor het eerst werd deze eenheid gebruikt in de Ford T-auto in de vorm van een tweeversnellingsbak met een voetschakelprincipe en bandremmen. In de toekomst heeft het apparaat vele transformaties ondergaan en tegenwoordig kan de Japanse Prius planetaire versnellingsbak de nieuwste versie van mechanismen van dit type worden genoemd. Het werkingsprincipe van deze unit is om energie te verdelen tussen de krachtcentrale (die hybride kan zijn) en de wielen. Tijdens bedrijf stopt de motor, waarna energie naar de generator wordt gestuurd, waardoor de wielen in beweging komen.

In dit geval kan het systeem niet alleen de functionaliteit van een versnellingsbak alleen zijn. Tegenwoordig wordt dit apparaat gebruikt in versnellingsbakken, differentiëlen, in complexekinematische diagrammen van industriële apparatuur, in aandrijfsystemen van speciale apparatuur en vliegtuigen. Geavanceerde autogiganten beheersen ook de werkingsprincipes van het mechanisme in combinatie met elektromagnetische en elektromechanische aandrijvingen. Dezelfde Prius planetaire versnellingsbak is met succes gebruikt in hybride elektrische voertuigen. Er is geen versnellingsbak zelf in de traditionele zin van het woord in dergelijke ontwerpen, maar er is een schijn van een variator zonder stapverschuiving - een complex van planetaire tandwielen die de wielen in beweging zetten en energie van de motor ontvangt, vervult deze functie.

Planetaire Fietsversnellingsbak

In de traditionele zin is er geen versnellingsbak in fietstransport voorzien van planetaire mechanismen. Dit zijn bussen met hetzelfde zonnewiel, die vast aan de achterwielen op hun as zijn bevestigd. Ook wordt een drager gebruikt voor fixatie, die de bewegingsrichting van de satellieten bepa alt en niet toestaat dat ze zich verspreiden en in elkaar grijpen. En het belangrijkste element van de planetaire "doos" van de fiets wordt weergegeven door een epicyclische versnelling, waarvan de rotatie optreedt als gevolg van het trappen. Wanneer de versnelling wordt gewijzigd, verandert de naafactuator (spiebaanaandrijving) de dynamiek van de drager, wat tot gevolg heeft dat de snelheid wordt aangepast.

Dat wil zeggen, we kunnen opnieuw concluderen dat het planetaire model werkt als een versnellingsbak. In dit systeem vervult de epicykel de functie van aangedreven schakel in de ketting, blijft het zonnewiel stil staan en sluit de drager zich af op de behuizing. BijIn dit geval zullen de werkschema's van eenvoudige en multi-speed bussen hetzelfde zijn. Het enige kleine verschil is dat elk knooppunt van het planetenstelsel zijn eigen strikt gedefinieerde indicatoren van overbrengingsverhoudingen heeft.

Operationeel proces

De belangrijkste maatregel bij de bediening van dit mechanisme door de gebruiker is het in optimale staat houden van het planetaire tandwielstelsel. Dit wordt bereikt door periodieke reiniging van de elementen en vooral door smering. Wat moet er in de planetenkast gesmeerd worden? Voornamelijk glijlagers van het verloopstuk. Olie wordt vanaf de krukas in de holte van de tandwielas geleid en vult de holtes van de satellieten met tandwielen. Verder komt, afhankelijk van het ontwerp, technisch smeermiddel de tandwiellagers binnen via de pennen en radiale gaten. Voor een maximale verdeling van olie over de lengte van de lagers wordt soms een vlak gemaakt aan de buitenkant van de tap.

Versnellingen worden gesmeerd door de wieltanden in een vloeistofbad te dompelen of door olie via speciale sproeiers in het koppelingsgebied te leiden. Dat wil zeggen, straalsmering of dipsmering wordt gerealiseerd. Maar de meest effectieve manier is de verspreiding van olienevel, die wordt gebruikt in verband met de elementen van aangrijping en lagers. Deze smeermethode wordt uitgevoerd door te spuiten met een speciaal spuitpistool.

Wat het smeermiddel zelf betreft, worden niet-gelegeerde petroleumoliën aanbevolen voor planetaire tandwielen. Industriële formuleringen voor algemene doeleinden zijn bijvoorbeeld geschikt voor gebruik. Voor hoge snelheidmechanismen, is het wenselijk om speciale turbine- en luchtvaartfaciliteiten te gebruiken.

Fouten en reparatiemechanisme

Het meest voorkomende symptoom van een defecte planetaire tandwieloverbrenging is de aanwezigheid van trillingen in het gebied van de kast. Bestuurders merken ook vreemde geluiden, schokken en schokken op. De aanwezigheid van bepaalde symptomen hangt af van de aard van de storing, waarvoor verschillende redenen kunnen zijn:

• Mechanisme oververhit.
• Agressieve rijstijl met krachtig remmen en accelereren.
• Gebrek aan olie, laag niveau of onvoldoende kwaliteit.
• Onvoldoende opwarmen van de transmissie voor het rijden.
• Slippage op ijs.
• Auto raakt sneeuw of modder.
• Slijtage van planetaire tandwielen.

Om een planetaire versnellingsbak te repareren, moet u de specifieke oorzaak van het defect kennen. Hiervoor wordt het mechanisme gedemonteerd. Gewoonlijk wordt de doos in de aandrijfas vastgeschroefd. Het is noodzakelijk om de snelheidsbeugels van een van de zijkanten te verwijderen (afhankelijk van het ontwerp) en vervolgens de bout door het gat in de aandrijfas los te draaien. Vervolgens wordt het element gereinigd of vervangen. Meestal zijn dit metaalspanen, gebroken tanden, versleten assen en tandwielen.

Conclusie

Planetaire mechanismen verschillen in de complexiteit van het apparaat, wat zijn voor- en nadelen heeft. De eerste is de balansonderhouden elementen met een relatief nauwkeurige verdeling van krachten. Deze factor maakt de ontwikkeling mogelijk van schakeleenheden van bescheiden afmetingen, die een geoptimaliseerde lay-out mogelijk maken. In het geval van het 'planetaire' van de fiets worden ook ergonomische voordelen opgemerkt, waaronder de mogelijkheid om staand te schakelen. Als je door de stad rijdt, is dit een bijzonder nuttige eigenschap, omdat je vaak van snelheidsmodus moet veranderen. Als we het hebben over de tekortkomingen van planetaire systemen, dan worden ze met grote overbrengingsverhoudingen nog steeds gekenmerkt door bescheiden prestaties. Ook vereist het systeem een nauwkeurige montage, aangezien de kleinste afwijkingen het risico op dezelfde slijtage van onderdelen vergroten.