Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

3. 2. Расчет планетарного редуктора

3.2. Расчет планетарного редуктора.

Планетарной зубчатой передачей называется механизм для передачи и преобразования вращательного движения, содержащий зубчатые колеса с перемещающейся осью вращения хотя бы одного из них. Основными звеньями планетарной передачи являются центральные зубчатые колеса, оси которых неподвижны, сателлиты – зубчатые колеса с перемещаемыми осями вращения и водило – звено, в котором установлены оси сателлитов. Ось вращения водила H, совпадающая с осью О центральных колес, является основной осью зубчатых передач.

Особенности планетарных зубчатых передач:

Многопоточная передача энергии одновременно несколькими зубчатыми парами позволяет уменьшить габариты и массу планетарных передач по сравнению с обычными рядовыми зубчатыми передачами.

Легкая изменяемость кинематической схемы передачи. Основной характеристикой планетарной передачи является передаточное отношение и угловых скоростей на входном и выходном валах, которое может быть представлено в виде формул, связывающих его с числами зубьев колес.

Данная схема планетарного редуктора имеет центральные колеса z1 и z4,

блок сателлитов из колес z2 и z3 и водило H. При малой разности в числах зубьев z2 и z3 на блоке сателлита передача имеет очень большие передаточные отношения u (4) H1 . КПД такой передачи существенно уменьшается с увеличением передаточного отношения.

При назначении чисел зубьев колес планетарной передачи необходимо учитывать ряд ограничений:

Сочетание чисел зубьев колес должно обеспечивать заданное передаточное отношение u с допустимой точностью ± ∆u.

При отсутствии специальных требований желательно использовать в передаче нулевые колеса.

Должно выполняться условие соосности.

При расположении сателлитов в одной плоскости, соседние сателлиты должны быть расположены с таким окружным шагом, чтобы между окружностями вершин обеспечивался гарантированный зазор:

Сборка нескольких сателлитов должна осуществляться без натягов при равных окружных шагах между ними:

где z1 – число зубьев центрального колеса, u1H –передаточное отношение от входного звена z1 к выходному звену – водилу H,

k – число сателлитов, Ц, p – целые числа.

Исходные данные:

передаточное отношение: u=32

число блоков сателлитов: k=3

По условию сборки назначается: z1=24.

Проверим условие сборки:

(z1*u1H/3)*(1+k*p)=(24*21/3)*(1+0*p)=168=Ц – целое число, передача собирается без натягов, при k=3 и p=0.

Проверим условие соседства: sin(π/k)>(z2+2)/(z1+z2)=0,8660>(120+2)/(24+120) =>0,8660>0,847, условие выполнено.

По исходным данным модуль m=3.5 мм.

Далее определяются размеры делительных радиусов:

Далее планетарный редуктор вычерчивается в масштабе μl=200 мм/м с построением графика скоростей точек (см. лист 3).

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Расчёт планетарной передачи. Оценка передачи. Расчёт чисел зубьев. Особенности расчёта на прочность. Силовые зависимости. Частоты вращения колёс

Наибольшее распространение в машиностроении получила простая планетарная передача (редуктор Джеймса, рис. 10, а, б), где ведущее звено — солнечное колесо 1, ведомое – водило h, в котором закреплены оси сателлитов 2. Корончатое колесо 3 встроено в неподвижный корпус редуктора.

Читайте так же:
Навесы над входными калитками

Рис. 10. Простая планетарная передача

По сравнению с обычной зубчатой передачей она имеет преимущества.

1. Широкие кинематические возможности, позволяющие использовать передачу либо как редуктор с постоянным передаточным отношением, либо как коробку скоростей, либо как дифференциальный механизм.

2. Компактность и малая масса передачи (приблизительно в два раза), объясняемые: а) передачей мощности по нескольким потокам (по числу сателлитов), б) наличием внутреннего зацепления, обладающего повышенной нагрузочной способностью, в) значительным передаточным отношением (= 3. 8).

3. Малая нагрузка на опоры вследствие взаимного уравновешивания сил, действующих на сателлиты.

4. Более высокий КПД.

1. Сложность конструкции.

2. Неравномерность распределения нагрузки между сателлитами.

12.2. Расчёт чисел зубьев

В отличие от обычных зубчатых передач расчёт планетарных передач начинают с выбора чисел зубьев колёс. При назначении чисел зубьев необходимо учитывать ряд ограничений:

а) числа зубьев должны быть целыми числами;

б) выбранные числа зубьев должны давать передаточное отношение i с допустимой точностью Di; по ГОСТ 2185 при i ³ 3,5 Di = ± 4 %;

в) рекомендуется для большинства случаев использовать нулевые прямозубые колёса с ограничениями числа зубьев для колёс с наружными зубьями из условия неподрезанияzн. min = 17, для колес с внутренними зубьями из условия правильного зацепления (отсутствия интерференции)zв. min = 19; со смещением колёса проектируют при z < 17 или при вписывании в стандартное межосевое расстояние.

В планетарной передаче есть и другие ограничения, так как колёса взаимосвязаны. Основная цель выбора чисел зубьев — обеспечение заданного передаточного отношения

Задаваясь числом зубьев солнечного колеса z ³ 17, определяют число зубьев корончатого колеса z3. Число зубьев сателлитов определяют из условия соосности

Невыполнение условия соосности (если z2 — не целое число) и нижеследующих условий требует увеличения z1 и пересчёта z3 и z2.

Условие сборки проверяют по зависимости

где пс – число сателлитов, обычно принимают пс = 3; g – любое целое число.

Условие соседства

гарантирует отсутствие интерференции соседних сателлитов. На интерференцию также проверяется внутреннее зацепление (условие правильности внутреннего зацепления). По этому условию числа зубьев сателлитов 2 и корончатого колеса 3 должны соответствовать табл. 13.

Планетарный редуктор

Планетарный редуктор представляет собой механизм, в котором изменение начальной скорости и крутящего момента осуществляется с помощью особого вида зубчатой передачи — планетарной. В отличие от цилиндрических, конических или червячных редукторов, для работы которых требуется вращение всех зубчатых колес, в планетарном механизме один из элементов должен быть неподвижен. Отдельным случаем рассматривается дифференциальная передача планетарного редуктора, когда подвижными являются все компоненты механизма.

Планетарный редуктор. Устройство и принцип работы

Рассмотрим устройство планетарного редуктора на примере одноступенчатой модели. Конструктивно этот механизм состоит из:

• корпуса, в котором неподвижно зафиксирована коронная шестерня (эпицикл);
• выходного вала, жестко соединенного с водилом, на котором на осях установлены шестерни-сателлиты;
• входного вала с закрепленной на нем центральной солнечной шестерней.

Читайте так же:
Ремонт лобзиков в москве

После запуска приводного двигателя его вал, соединенный упругой или компенсационной муфтой с входным валом редуктора, начинает вращать и солнечную шестерню. Она в свою очередь вовлекает в движение шестерни-сателлиты, находящиеся с ней во внешнем зацеплении, и заставляет их вращаться в противоположном направлении. Опираясь на коронную шестерню, жестко закрепленную в корпусе, сателлиты вынуждены совершать круговое движение по ее внутренней поверхности, одновременно заставляя вращаться и водило, на котором они установлены.

Основные параметры планетарного редуктора

Величину снижения скорости вращения выходного вала редуктора, соединенного с водилом, по отношению к начальной частоте вращения вала приводного двигателя определяет передаточное число планетарного редуктора.
При неподвижной коронной шестерне этот параметр выражается следующей формулой:

U=1+Zк/Zс, где
U – передаточное отношение;
Zк – число зубьев на коронной шестерне;
Zс – число зубьев на солнечной шестерне.

Для одноступенчатых моделей передаточное отношение колеблется от 3,15 до 12,5. Чтобы увеличить крутящий момент и снизить скорость вращения выходного вала, используются многоступенчатые редукторы.

Как уже говорилось ранее, для работы планетарного редуктора требуется, чтобы один из его составных элементов был неподвижен. Эта формула справедлива для зафиксированного эпицикла и передачи вращения солнечной шестерне. Если ведущим будет водило, то формула передаточного отношения будет иметь такой вид:
U=1/(1+Zк/Zс).

В этом случае на выходном валу будет отмечено увеличение скорости вращения.
Не менее важными параметрами являются номинальный крутящий момент и высота оси вращения валов, величины которых регламентируются ГОСТ 25022-81.

Преимущества планетарных редукторов

КПД планетарного редуктора достигает 98% и сопоставим с аналогичным параметром для цилиндрической передачи. Такие механизмы позволяют реализовывать различные схемы привода как с уменьшением частоты вращения, так и с ее увеличением. Распределение нагрузки на большее число элементов позволяет снизить напряжение на зубьях шестерен.

Планетарные редукторы изготавливают для монтажа на «лапах» в горизонтальном положении или с фланцем для вертикального или горизонтального расположения. Помимо этого, многие модели поставляются с установленным приводным двигателем.

Планетарные редукторы при сопоставимых номинальных крутящих моментах и передаточных числах имеют меньшие габариты, чем модели с цилиндрической, червячной и конической передачей. Кроме того, соосное расположение валов позволяет более рационально выполнить их компоновку с приводимым механизмом.

Эксплуатация планетарных редукторов может осуществляться в районах с холодным, умеренным, тропическим, а также морским климатом как внутри помещений, так и под открытым небом.

Применение в промышленности и быту

Редуктор планетарного типа применяется в механизмах поворота башенных кранов, робототехнике, а также в качестве привода гусеничного транспорта, конвейерных лент и шпинделей металлообрабатывающих станков. Такими редукторами комплектуются подъемные лебедки, бетономешалки, механизмы открывания ворот и пр.

Читайте так же:
Основные части и узлы токарного станка

Расчет передаточного числа планетарного редуктора

Планетарные редукторы относятся к механическим зубчатым передачам.

Механические передачи служат для передачи энергии на расстояние, как правило с преобразованием по скорости и моменту. В зубчатых передачах движение осуществляется благодаря непосредственному контакту зубчатых коле

Редуктор – это устройство преобразующее высокую угловую скорость вращения входного вала (от двигателя) в более низкую на выходном валу (к полезной нагрузке), повышая при этом вращающий момент.

Передаточное отношение (i) – это отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала .

Планетарные редукторы – это механизмы в которых оси отдельных колес являются подвижными. Простейший планетарный редуктор, состоящий из четырех звеньев, изображен на рисунке 1. В этих редукторах колеса с подвижными осями вращения называются планетарными колесами или сателлитами (звено 1), а звено, на котором располагаются оси сателлитов, – водилом или планетарным водилом [H] (звено 2). Зубчатые колеса с неподвижными осями вращения называются солнечными или центральными (звено 3); неподвижное колесо – коронной шестерней, эпициклом или опорным колесом (звено 4). На практике, для повышения прочности планетарного редуктора, количество сателлитов увеличивают до максимально возможного. Планетарный редуктор, изображенный на рисунке 1, носит название редуктора Джемса.

Рис. 1. Простейший планетарный редуктор.

Передаточное отношение U от колеса 3 до водила H редуктора, при неподвижной коронной шестерне, имеет вид:

где, U – коэффициент передаточного отношения;
индекс (1) – указывает на что, что неподвижным является элемент 1, в данном случае это коронная шестерня;
индексы 3 и H – указывают, что расчет передаточного отношения от колеса 3 (солнечная шестерня) к водилу H;
r – радиусы колес, индексы указывают на радиус соответствующего колеса (r1 – радиус коронной шестерни);
z – количество зубьев шестерни, индексы указывают на количество зубьев соответствующего колеса);

На рисунке 2 изображен вид классического одноступенчатого планетарного редуктора:

Расчет передаточного числа планетарного редуктора
Рис. 2 Одноступенчатый планетарный редуктор

При использовании планетарной передачи в качестве редуктора один из трёх её основных элементов фиксируется неподвижно, а два других служат в качестве ведущего и ведомого. Таким образом, передаточное отношение будет зависеть от количества зубьев каждого компонента, а также от того, какой элемент закреплён. Для получения самого большого передаточного отношения, неподвижным оставляют коронную шестерню, см. рисунок 3. Такие передачи как правило используют в планетарных мотор-редукторах, на транспорте и машиностроении.

Рис. 3. Анимация работы одноступенчатого планетарного редуктора, с неподвижным эпициклом

На практике широко применяются многоступенчатые планетарные редукторы. Давайте рассмотрим двигатель постоянного тока с планетарным редуктором. Для примера возьмем планетарный мотор-редуктор МРП42 производства ООО "Электропривод" с передаточным отношением 1/144. Такое большое передаточное отношение можно получить, используя редуктор с несколькими ступенями. На рисунке 4 изображена первая ступень.

Рис. 4. Первая ступень планетарного редуктора.

Вращение от мотора передается на водило через сателлиты первой ступени. На водиле первой ступени закреплена шестеренка передающая вращение дальше (на вторую ступень).

Читайте так же:
Ручная пилорама из бензопилы

Передаточное отношение первого звена:

Вторая ступень, мало отличается от первой, см. рисунок 5.

Рис. 5. Вторая ступень планетарного редуктора

Передаточное отношение второго звена:

В третьей ступени установлены четыре сателлита, для увеличения нагрузочной способности на редуктор, вследствие чего уменьшен их диаметр, рисунок 6.

Передаточное отношение второго звена:

Рис. 6. Третья ступень планетарного редуктора.

Подсчет полного передаточного отношения, складывается из произведения передаточных отношений все звеньев, вошедших в состав редуктора:

Подсчитанное по формулам передаточное отношение соответствует заявленному для рассматриваемого в нашем примере мотор-редуктора.

Законченный вариант планетарного редуктора изображен на рисунке 7, в нем добавлен присоединительный фланец с установленным подшипником скольжения. В этом редукторе все шестерни выполнены из металла, что обуславливает продолжительный жизненный цикл изделия.

Рис. 7. Планетарный редуктор в сборе.

Приглашаем на выставку "МЕТАЛЛООБРАБОТКА-2018"

Приглашаем на выставку "Росупак-2017"

Приглашаем на выставку "Металлообработка-2017"

В продаже мотор-редукторы МРП, МРЦ

BMD-R – блоки дистанционного управления коллекторными двигателями постоянного тока

BMD-DIN – начат выпуск блоков управления коллекторными двигателями с креплением на DIN-рейку

Загрузить всю книгу

2.3. Передаточное отношение планетарных и дифференциальных механизмов

Звенья, вращающиеся вокруг неподвижной оси, называются основными или центральными.

Центральное колесо 1 называется солнечным, а неподвижное 3 – коронным или корончатым. Зубчатое колесо 2 имеющее подвижную ось называется сателлитом. Звено Н называется водилом или поводком. Механизмы, в состав которых входят зубчатые колеса с подвижными осями называются планетарными или дифференциальными.

Планетарными (рис. 14 а) называются механизмы, имеющие одну степень свободы. Дифференциальные (рис. 14 б) механизмы имеют две и более степени свободы.

Эти механизмы обязательно должны быть соосными, то есть оси солнечных колёс должны располагаться на одной и той же прямой линии.

Рассмотрим дифференциальный механизм (рис. 15).

, таким образом определённость в движении звеньев этого механизма будет в том случае, если будут известны законы движения двух его ведущих звеньев.

Так как сателлиты имеют подвижные оси, то использовать формулы для расчёта передаточного отношения механизмов с неподвижными осями не представляется возможным. В этом случае прибегают к методу инверсии (метод обращённого движения).

Будем рассматривать движение всех колёс относительно водила. Всем звеньям зададим вращательное движение с угловой скоростью водила, но в обратном направлении и найдём скорости всех звеньев механизма. Для этого вычтем угловую скорость водила из всех угловых скоростей колёс.

Скорость звена в действительном движении (до инверсии)

Скорость звена в обращённом движении (после инверсии)

Механизм, полученный в результате инверсии (остановки водила) называется обращённым (рис. 16). В результате получили обычную зубчатую передачу с неподвижными осями.

Эту зависимость (1) называют формулой Виллиса для дифференциальных механизмов.

Если бы было n – колёс, то:

Читайте так же:
Правила пользования паяльной лампой

где s – солнечное колесо.

Дифференциальный механизм никакого определённого передаточного отношения не имеет, если ведущим является одно из звеньев (колесо или водило), и приобретает определённость, если ведущих колёс будет два.

Передаточное отношение обращённого механизма можно рассчитать,

зная числа зубьев колёс.

У планетарных механизмов (рис. 2.29) одно из центральных (основных) колёс неподвижно, тогда формула Виллиса примет вид:

или в общем случае:

Передаточное отношение планетарного механизма от любого n-го колеса равно 1 минус передаточное отношение от этого же самого колеса к солнечному колесу, при неподвижном водиле.

Планетарными называют передачи , в которых , кроме зубчатых ко – лес с неподвижными осями , имеются колеса , вращающиеся и одновре – менно перемещающиеся по окружности ( планетарные колеса или сател – литы ).

Планетарные передачи отличаются компактностью при больших передаточных числах . Вес планетарного редуктора в 2 – 3 раза меньше

по сравнению с весом простых зубчатых редукторов тех же мощностей и передаточных чисел . Это достигается за счет распределения нагрузки между несколькими сателлитами и применения внутреннего зацепле – ния . Однако планетарные передачи требуют повышенной точности из – готовления и сложнее в сборке , чем простые . На практике встречается большое количество различных схем планетарных механизмов [1], в данном разделе рассмотрим наиболее известные из них ( рис .1).

Рис .1. Схемы планетарных передач : а – с одновенцовым сателлитом ; б – с двух – венцовым сателлитом , с одним внешним и одним внутренним зацеплением ; в – с двухвенцовым сателлитом , с двумя внешними зацеплениями ; г – с двухвен – цовым сателлитом , с двумя внутренними зацеплениями . 1, 3 – центральные зуб – чатые колеса ; 2, 2′ – планетарные колеса или сателлиты ; H – водило

Звено , в котором закреплены оси сателлитов , называют водилом H .

В одних схемах движение подается на одно из центральных колес ,

а снимается с водила , в других ведущим является водило , а ведомым – центральное колесо .

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Передаточное отношение планетарной передачи

При определении передаточного отношения планетарного меха – низма используют метод обращения движения . Он состоит в том , что всем звеньям механизма сообщают добавочную угловую скорость , рав –

ную по величине угловой скорости водила и противоположную ей по направлению (– w Н ). Тогда угловые скорости всех колес уменьшаются на величину w Н , а угловая скорость водила становится равной нулю , и пла – нетарный редуктор превращается в простой зубчатый , для которого от –

ношение угловых скоростей может быть выражено через отношение

чисел зубьев входящих в него колес .

Формула передаточного отношения планетарных механизмов для приведенных на рис .1 схем имеет вид :

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector