Планетарная передача принцип работы кратко

Обновлено: 30.06.2024

Немного истории

На самом деле, планетарная коробка передач – отнюдь не японское изобретение. Такие КПП в механическом варианте применялись еще на заре автомобилестроения в машинах Ford T. Трансмиссия была двухступенчатой, но ее использование было настоящим прорывом: такая коробка эффективней распределяла мощность двигателя между колесами. Конечно, первая планетарная трансмиссия была механической. И сегодня такие устройства широко используются для гусеничной техники различного назначения и даже велосипедов. Планетарки выбирают за надежность, ремонтопригодность и высокий КПД.

Конструктивные особенности: как это работает?

В конструкции планетарной трансмиссии нет фрикционов, гидравлики, муфт, различных ремней и цепей. Скорость вращения колес при использовании такой передачи изменяется не за счет применения ременных и цепных механизмов, а через планетарный редуктор, который суммирует мощность ДВС и электромоторов.

Планетарная трансмиссия состоит из:

Устройство распределения мощности или редуктор в системе от Тойота называется Power Split Device. В схеме гибридной силовой установки он связывает между собой 2 электромотора и бензиновый ДВС. Один из электродвигателей соединен с центральной шестерней трансмиссии. Второй двигатель подключен к планетарной оси с соответствующими шестернями. Через ось крутящий момент передается на круговую шестерню, затем – на центральную и после – на саттелиты. Они вращаются с одинаковой скоростью.

Классического сцепления здесь нет: мощность мотора и электродвигателей передается через PSD, а помимо передачи крутящего момента планетарка работает и в качестве дифференциала. Нет и ступеней: передаточное число меняется очень быстро и плавно.

Использование планетарной трансмиссии даже в бюджетных машинах – это настоящий прорыв в автомобилестроении. Такая КПП обеспечивает плавность хода, работает без рывков и фактически бесшумно, а главное – заметно повышает производительность двигателя. Как всегда, японские инженеры смогли использовать это практичное изобретение для того, чтобы повысить технологичность своих автомобилей.

Сегодня поговорим об особенностях строения планетарного редуктора в устройстве трансмиссии автомобиля, а также затронем основные неисправности агрегата и причины их возникновения.

Устройство и принцип работы планетарного механизма

Фишка планетарного механизма заключается в возможности изменения скорости или направления движения выходного вала, что возможно благодаря особенностям его устройства. Это позволяет варьировать крутящий момент: чем ниже скорость на выходном валу, тем большим будет передаваемый момент.

В конструкцию ПМ входят:

Солнечное колесо – малая центральная шестерня с внешне расположенными зубьями.

Коронное колесо – большая центральная шестерня с внутренним расположением зубьев.

Саттелиты – группа шестерней с внешним расположением зубьев, находящихся в постоянном зацеплении с коронной и солнечной передачей. Передают момент с центральных шестерней на водило.

Водило – рычажный механизм, передающий крутящий момент на выходной вал коробки.

Принцип работы ПМ заключается в том, что одна из шестерней (коронная или солнечная) жестко фиксируется и становится передающей. Например, при блокировке солнечной шестерни входной вал начинает передавать момент на коронную, от которой усилие передается на сателлиты, вращающие водило.

Типовые неисправности: когда требуется ремонт планетарки АКПП?

Ресурс эксплуатации планетарного механизма напрямую зависит от стиля эксплуатации автомобиля и качество технического обслуживания. Чаще всего преждевременный выход из строя планетарки случается на кроссоверах или внедорожниках, часто передвигающихся по бездорожью.

Из типовых неисправностей планетарного редуктора отмечаются:

Износ зубьев шестерней или элементов дифференциала.

Выработка шлицев или скручивание полуосей.

Деформация корпуса редуктора или утечка рабочей жидкости.

Как правило, все перечисленные неисправности имеют комплексный фактор происхождения и возникают в результате естественной выработки агрегатов при большом пробеге трансмиссии, либо в результате агрессивной эксплуатации автомобиля. Чаще всего необходимость в проведении преждевременного ремонта планетарного механизма возникает из-за систематического перегрева трансмиссии, длительного отсутствия ТО или использования некачественного или неподходящего масла.

Наиболее распространенные признаки неисправности планетарки:

Увеличение вибронагруженности кузова при наборе скорости.

Посторонние звуки при работе автомобиля в районе редуктора.

Неравномерное вращение или биение выходного вала.

Обратите внимание! При появлении первых признаков неисправности рекомендуется сразу обратиться в сервисный центр для проведения диагностики или дефектовки. Своевременное выявление проблемы позволяет устранить неисправность на локальном уровне, что существенно снижает стоимость ремонта и увеличивает ресурс эксплуатации трансмиссии.

Как записаться на ремонт планетарки АКПП?

Получить бесплатную консультацию мастера по АКПП, либо забронировать место в сервисе можно по номеру горячей линии, указанному на сайте или через форму связи. Отдел колл-центра компании оперативно ответит на все интересующие вопросы и запишет в автосервис на удобное для вас время.

При необходимости также предоставляем услугу эвакуации транспорта не на ходу спецтехникой из собственного автопарка – просто сообщите менеджеру компании при оформлении заявки о необходимости вызвать эвакуатор. Услуга в черте города при условии дальнейшего ремонта в сервисах ТОП АКПП предоставляется на бесплатной основе.

Что такое планетарный механизм

Прежде чем рассматривать устройство и принцип работы планетарного механизма необходимо обозначить его назначение. Он служит для изменения скорости (иногда направления) вращения выходного вала.

В работе этого механизма прослеживается такая зависимость, чем ниже скорость выходного вала, тем больший на нем крутящий момент (другими словами большое соотношение входного и выходного валов).

Теперь узнаем, что же такое планетарная передача, принцип действия которой основан на вращении шестеренок. Шестерни бывают следующих видов:

солнечная шестерня;
сателлиты;
коронная шестерня.

Планетарный механизм получил свое название из-за размещения шестеренок в нем как планет вокруг солнца.

А схема следующая: в центре находиться солнечная шестерня, вокруг нее крутятся сателлиты (как планеты) связанные между собой водилом, а снаружи сателлитов идет коронная шестерня. Все виды шестеренок могут быть связаны или с входным валом или выходным.

Принцип работы планетарной передачи заключается в том, чтобы один из видов шестерней (солнечная, водило или коронная) был закреплен жестко. Тогда этот закрепленный узел является передающим звеном.

Например, при закреплении коронной шестерни, входной вал подает крутящий момент на солнечную шестерню. Та же передает вращение далее на сателлиты, которые проходя по коронной шестерне начинают вращать водило. Ну а водило выводит уже крутящий момент на выходной вал.

На этом принципе строиться планетарная коробка передач в состав которой входят дополнительно системы затормаживания и блокировки узлов механизма.

Планетарная передача принцип действия которой может быть двух видов:

Одноступенчатый (блокируется только один вид шестерней);
Многоступенчатый (могут блокироваться разные виды шестерней).

Помимо этого, планетарный ряд может быть, как с закрепленным элементом как мы рассматривали ранее, так и дифференциальным. Во втором случае ни один из узлов механизма жестко не фиксируется, позволяя изменять вращения самостоятельно, на основе сил, приложенных к разным валам системы.

Ее механизм устроен так что позволяет быстрее вращаться валу, который меньше всего нагружен.

Узлы и агрегаты на основе планетарного механизма

Самым распространенным агрегатом на основе планетарного механизма является дифференциал автомобиля. Он установлен на каждой ведущей оси автомобиля.

Здесь стоит планетарная передача, принцип действия которой основан на дифференциальной системе. Это когда ни один узел системы не закреплен жестко.

Механика здесь следующая: сателлиты вращаются с одной скоростью, а солнечные шестерни могут иметь разные скорости вращения отличные друг от друга, но сума их скоростей всегда одинакова.

На втором месте по распространению идет гидромеханическая планетарная коробка передач, принцип работы, которой основан так же на вращении трех видов шестеренок.

Но здесь все устроена намного сложнее так как в современном мире требуется от пяти и больше передач переднего хода. А это на одном планетарном механизме реализовать невозможно.

Для реализации современной трансмиссии инженеры планетарный ряд АКПП связывают из нескольких планетарных механизмов в один каскад. Который в свою очередь может реализовать диапазон соотношений от 0,7:1 на высших передачах до 4,5:1 при движении на низких скоростях Приведенное соотношение можно расшифровать так, что на один оборот выходного вала коробка делает 0,7 оборота входного вала и т.д.

Для переключения передач в состав АКПП входят механизмы которые сначала притормаживают необходимые шестеренки, а затем и вовсе их блокируют для задействования других узлов.

Так же планетарная передача принцип действия которой основан на блокировке одного или нескольких узлов применяется в постройке станков, подъёмного оборудования и тракторов. Ведь у такого механизма есть масса преимуществ, а именно:

невысокая шумность;
небольшие размеры (все шестерни находятся на одной оси и рядом друг с другом);
маленькая нагрузка на зубья (так как число их большое, на каждый приходиться меньшее усилие);
большие значения передаточных чисел (поскольку зубья выдерживают большие нагрузки к тому же большое количество шестерней разных размеров).

Ну и без недостатков такой механизм не обошелся, а они следующие:

сложность конструкции и изготовления (очень много узлов позиционирование которых должно быть очень точным);
при проектировании систем с большими нагрузками снижается КПД (поскольку большое количество шестерней имеют большие потери на трение).

Подведя итог следует сказать, что планетарный механизм прочно вошел в современное автомобилестроение. Хотя агрегаты, построенные на его базе, имеют довольно сложную структуру, но сам механизм простой в понимании принципов работы.

Надеюсь вам было несложно понять все что было описано в материале и в порядке благодарности прошу подписаться на материалы нашего сайта и поделиться найденной интересной информацией с друзьями в социальных сетях.

Планетарная передача в режиме повышения скорости. Водило (зелёное) вращается внешним источником. Усилие снимается с солнечной шестерни (жёлтая), в то время как кольцевая шестерня (красная) закреплена неподвижно. Красные метки показывают вращение входного вала на 45°.

Планетарная передача (дифференциальная передача) — механическая система, состоящая из нескольких планетарных зубчатых колёс (шестерён), вращающихся вокруг центральной, солнечной, шестерни. Обычно планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Планетарная передача может также включать дополнительную внешнюю кольцевую (коронную) шестерню, имеющую внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

Содержание

Передаточное отношение

Водило (зелёное) закреплено неподвижно, в то время как солнечная шестерня (жёлтая) вращается внешним источником. В данном случае передаточное отношение равно −24/16, или −3/2; каждая планетарная шестерня поворачивается на 3/2 оборота относительно солнечной шестерни, в противоположном направлении.

Передаточное отношение такой передачи визуально определить достаточно сложно, в основном, потому что система может приводиться во вращение несколькими разными способами. Основными элементами планетарной передачи можно считать следующие:

Солнечная шестерня: находится в центре;
Водило: жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких планетарных шестерён (сателлитов) одинакового размера, находящихся в зацеплении с солнечной шестерней;
Кольцевая шестерня: внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

При использовании планетарной передачи в качестве редуктора один из трёх её основных элементов фиксируется неподвижно, другой элемент используется как ведущий, а третий — в качестве ведомого. Таким образом, передаточное отношение будет зависеть от количества зубьев каждого компонента, а также того, какой элемент закреплён.

Часто планетарные передачи используются для суммирования двух потоков мощности (например, планетарные ряды двухпоточных трансмиссий некоторых танков и др. гусеничных машин), в этом случае неподвижно зафиксированных элементов нет. Например, два потока мощности могут подводиться к солнечной шестерне и эпициклу, а результирующий поток снимается с водила.

Рассмотрим случай, когда водило зафиксировано, а мощность подводится через солнечную шестерню. В этом случае планетарные шестерни вращаются на месте со скоростью, определяемой отношением числа их зубьев относительно солнечной шестерни. Например, если мы обозначим число зубьев солнечной шестерни как S, а для планетарных шестерён примем это число как P, то передаточное отношение будет определяться формулой , то есть если у солнечной шестерни 24 зуба, а у планетарных по 16, то передаточное отношение будет -24/16, или -3/2, что означает поворот планетарных шестерён на 1,5 оборота в противоположном направлении относительно солнечной.

Далее вращение планетарных шестерён может передаваться кольцевой шестерне, с соответствующим передаточным числом. Если кольцевая шестерня имеет A зубьев, то оно будет вращаться с соотношением P/A относительно планетарных шестерён. (В данном случае перед дробью нет минуса, так как при внутреннем зацеплении шестерни вращаются в одну сторону). Например, если на кольцевой шестерне 64 зуба, то относительно приведённого выше примера это отношение будет равно 16/64, или 1/4. Таким образом, объединив оба примера, мы получим следующее:

Один оборот солнечной шестерни даёт -S/P оборотов планетарных шестерён;
Один оборот планетарной шестерни даёт P/A оборотов кольцевой.

В итоге, если водило заблокировано, общее передаточное отношение системы будет равно -S/A.

В случае, если закреплена кольцевая шестерня, а мощность подводится к водилу, передаточное отношение на солнечную шестерню будет больше единицы и составит 1+A/S.

Всё вышесказанное можно описать следующим выражением:

$\left ( 2+n \right )\omega_a + n\omega_s - 2\left ( 1+n \right )\omega_c = 0$

$n = <N_s \over N_p></p> <p>где n — это параметр передачи, равный$
, то есть отношению числа зубьев солнечной и планетарных шестерён.

Если закрепить кольцевую шестерню, а мощность подводить к солнечной шестерне, то мощность должна сниматься с водила. В этом случае передаточное отношение будет равно Это самое маленькое передаточное число, которое может быть получено в планетарной передаче. Такие передачи используются, например, в тракторах и строительной технике, где требуется большой крутящий момент на колёсах при невысокой скорости.

Схемы и выходные скорости планетарных передач

Выходная скорость	Выходная скорость	Выходная скорость	Выходная скорость
$n> = n> (1 + \frac z>)$	$n> = n> (1 - \frac z>)$	$n> = n> (0 + \frac z>)$	$n> = n> (\cos \beta + \frac z>)$
$n> = n> (1 + \frac z>z> z \color z> )$	$n> = n> (1 + \frac z>z> z \color z> )$	$n> = n> \frac <1 + \dfrac z>z> z \color z> >$	$n> = n> \frac <1 + \dfrac z>z> z \color z> >$
$n> = n> (1 + \frac z> )$	$n> = n> (1 + \frac z> )$	$n> = n> \frac <1 + \dfrac z> >$	$n> = n> \frac <1 + \dfrac z> >$
$n> = n> \dfrac z> z> z> >$	$n> = n> \frac z> z \color z>> <1 + \dfrac z>>$	$n> = n> \frac z> z \color z>> <1 + \dfrac z>>$	$n> = n> \dfrac <1 + \dfrac z>>$
$n> = n> \dfrac <1- \dfrac z> z> z>>>$	$n> = n> \dfrac <1- \dfrac z> z> z>>>$	$n> = n> \frac z> z \color z>> <1 + \dfrac z>>$	$n> = n> (1 - \frac z>z> z \color z> )$
$n> = n> \left[1-\left( \frac n> n> -1 \right) \fracz> z>\right]$	$n> = n> \left[1-\left( \frac n> n> -1 \right) \fracz> z>\right]$	$n> = n> \frac <1 + \dfrac n \color z> n \color z>> <1 + \dfrac z> z>>$	$n> = n> \frac <1 + \dfrac n \color z> n \color z>> <1 + \dfrac z> z>>$

Формула Виллиса

" width="" height="" />
, где — передаточное число при заблокированном водиле =-" width="" height="" />
, — скорость солнечной шестерни, - скорость водила и — скорость кольцевой шестерни. [1] [2]

Применение

Наиболее широкое применение принцип нашёл в планетарных редукторах, автомобильных дифференциалах, бортовых планетарных передачах ведущих мостов тяжёлых автомобилей, кроме того, используется в суммирующих звеньях кинематических схем металлорежущих станков, также в редукторах привода воздушных винтов турбовинтовых двигателей (ТВД) в авиации.
В современных устройствах могут использоваться каскады из нескольких планетарных передач для получения большого диапазона передаточных чисел. На этом принципе работают многие автоматические коробки передач.

Во время Второй мировой войны была разработана особая конструкция планетарной передачи, которая использовалась для привода небольших радаров.

Кольцевая шестерня изготавливалась из двух частей, каждая толщиной в половину толщины других компонентов. Одна из этих половинок фиксировалась неподвижно и имела на 1 зуб меньше, чем вторая. В такой конструкции при полном обороте планетарных шестерён и нескольких оборотах солнечной шестерни, подвижное кольцо поворачивалось всего на 1 зуб. Таким образом, получалось очень высокое передаточное отношение при небольших габаритах.

Литература

Антонов А. С., Артамонов Б. А., Коробков Б. М., Магидович Е. И. Планетарные передачи // Танк. — М .: Воениздат, 1954. — С. 422—429. — 607 с.

См. также

Примечания

↑Bernd Künne Köhler/Rögnitz Maschinenteile 2. — Vieweg+Teubner Verlag, 2008. — С. 508. — ISBN 3835100920
↑Berthold Schlecht Maschinenelemente 2: Getriebe, Verzahnungen und Lagerungen. — Pearson Studium, 2010. — С. 787. — ISBN 3827371465

Проставив сноски, внести более точные указания на источники.

Детали машин и механизмов
Механические передачи
Трансмиссия
Гибридные автомобили
Устройство автомобиля
Устройство танка
Устройство трактора

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Планетарная передача" в других словарях:

ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА — ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА, зубчатая передача, имеющая колеса (сателлиты) с осями, перемещающимися вокруг центрального колеса, вращающегося вокруг неподвижной оси. Механизмы с планетарной передачей имеют малые габариты, используются в счетно решающих… … Современная энциклопедия

ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА — зубчатая передача, имеющая колеса с перемещающимися геометрическими осями (сателлиты), которые обкатываются вокруг центрального колеса. Имеет малые габариты и массу. Используется в грузоподъемных машинах, станках, счетно решающих устройствах и т … Большой Энциклопедический словарь

Планетарная передача — ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА, зубчатая передача, имеющая колеса (сателлиты) с осями, перемещающимися вокруг центрального колеса, вращающегося вокруг неподвижной оси. Механизмы с планетарной передачей имеют малые габариты, используются в счетно решающих… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Планетарная передача — Механизм для передачи вращательного движения цилиндрическими или коническими зубчатыми (реже фрикционными) колёсами, в состав которого входят т. н. Сателлиты (колёса, совершающие сложное движение и имеющие подвижную ось вращения).… … Большая советская энциклопедия

ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА — зубчато рычажная передача, в к рой часть зубчатых колёс (сателлитов) перемещается со своими осями относительно центрального колеса вместе с водилом. П. п. применяется для передачи вращения между двумя параллельными или пересекающимися осями или… … Большой энциклопедический политехнический словарь

планетарная передача — зубчатая передача, имеющая колёса с перемещающимися геометрическими осями (сателлиты), которые обкатываются вокруг центрального колеса. Имеет малые габариты и массу. Используется в грузоподъёмных машинах, станках и т. д. * * * ПЛАНЕТАРНАЯ… … Энциклопедический словарь

Зубчатая передача — Цилиндрическая зубчатая передача Зýбчатая передача это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. Назначение: передача вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные … Википедия

Зубчатая передача — механизм, состоящий из колёс с зубьями, которые сцепляются между собой и передают вращательное движение, обычно преобразуя угловые скорости и крутящие моменты. З. п, разделяют по взаимному расположению осей на передачи (рис. 1):… … Большая советская энциклопедия

Читайте также: