Планетарные передачи. Передача винт-гайка

Лекция №19

Тема 19: Планетарные передачи

19.1. Оценка и применение

          Планетарными называют передачи, которые имеют зубчатые колёса с подвижными осями, а одно колесо с неподвижной осью закреплено.

          Достоинства:

          1. Широкие кинематические возможности, позволяющие использовать передачу как: а) редуктор; б) коробку скоростей; в) дифференциальный механизм.

          2. Компактность и малая масса вследствие: а) передачи мощности по нескольким потокам, равным числу сателлитов n_c; б) повышенной нагрузочной способности внутреннего зацепления; в) малой нагрузки на валы и опоры вследствие уравновешивания сил, действующих в передаче.

          Недостатки:

1.  Повышенные требования к точности изготовления и монтажа.

2.  Большое число подшипников качения в передаче.

3.  Необходимость использования долбяков для нарезания колёс с внутренними зубьями.

          Переход от простых передач к планетарным позволяет снизить массу в 2…4 раза. Планетарные передачи широко применяются в транспортном машиностроении, авиастроении, станкостроении, приборостроении и т.п.

          Примеры использования в машинах специальности ПСДМ: встроенные в барабан редукторы механизма подъёма; планетарные редукторы механизмов поворота  и привода ведущих звёздочек в гусеничных тракторах; механизм поворота платформы одноковшового экскаватора; редуктор привода ротора снегоуборочной машины; конические дифференциалы в автомобилях и т.д.

19.2. Кинематические схемы

          Существует большое количество различных типов планетарных передач. Самое широкое применение получила простейшая передача (редуктор Джеймса) типа 2k-h. Она широко применяется как для больших, так и для малых мощностей (рис. 19.1). Обычно передаточное отношение = 3…8 при коэффициенте полезного действия h = 0,99…0,97.

В простейшей передаче два центральных колеса: солнечное z₁ с внешними зубьями и корончатое z₃ с внутренними зубьями. Сателлиты z₂ с внешними зубьями имеют подвижные оси и насаживаются на водило h консольного (рис. 19.2) или барабанного (рис. 19.3) типов. Колёса образуют два зацепления: внешнее z₁/z₂ и внутреннее z_2ʹ/z₃. Обычно солнечное колесо z₃неподвижное, закреплённое в корпусе. При вращении солнечного колеса сателлиты совершают сложное движение, подобное движению планет.

Рис. 19.1. Простая планетарная передача     Рис. 19.2. Водило консольного типа

          Рис. 19.3. Водило барабанного типа           Рис 19.4. Эпикипоциклический

                                                                                    механизм

Передаточное отношение от солнечного колеса 1 к водилу h при неподвижном корончатом колесе 3: . Передаточное число, используемое при расчёте зацеплений на прочность, отличается от передаточного отношения и определяется как отношение большего числа зубьев к меньшему. Числа зубьев принимают из условия неподрезания z ≥ 17, а также по условиям соосности, соседства, сборки и правильности внутреннего зацепления. Наименьшие габариты передачи можно получить при расчёте по программе ТМ12-7 в системе GWBASIC (см. Пример 19.1).

Одна из разновидностей передачи 2k-h с двойным сателлитом (рис. 19.4) с внешним и внутренним зацеплениями имеет более высокое передаточное отношение = 7…16 при h = 0,99…0,96. Эту передачу применяют значительно реже простейшей. При больших передаточных отношениях целесообразно применять двухступенчатые простые передачи (рис. 19.5).

    Рис. 19.5. Двухступенчатый редуктор           Рис. 19.6. Передача с двумя вну-

                                                                                тренними зацеплениями

          В передаче с двумя внутренними зацеплениями (рис. 19.6) достигается передаточное отношение  = 1700, однако при очень низком КПД (h = 1…3%). Наиболее рациональные значения  = 30…100 при h = 0,8…0,65. На рис. 19.7 представлена передача 3k – с тремя центральными колесами при = 30…100, работающая при мoщностях Р £ 100 кВт. На рисунке 19.8 изображён замкнутый планетарный механизм, встроенный в барабан лебедки.

                              Рис. 19.7. Передача с тремя центральными колёсами

Рис. 19.8. Замкнутый планетарный механизм

19.3. Силовые и кинематические зависимости

          В каждом зацеплении передачи (рис. 19.9) действуют окружная, радиальная и осевая (в косозубом зацеплении) силы. Окружная сила на сателлите приложена в двух точках, во внешнем и внутреннем зацеплениях:

                                                  (19.1)

   где  n_с – число сателлитов;

          К_с – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между сателлитами.