Планетарные передачи

Планетарными называют передачи, имеющие колеса с пере­мещающимися геометрическими осями.

На рис. 9.1, а—в изображена схема четырехзвенной простейшей планетарной зубчатой передачи, состоящей из центрального вращающе­гося колеса 1 с неподвижной геометрической осью; сателлитов 2, оси которых перемещаются; неподвижного колеса 3 с внутренними зубьями; вращающегося водила h, на котором установлены сателлиты. Очевидно, что при работе планетарной передачи сателлиты 2 совершают сложное (плоскопараллельное) движение.

Ведущим в планетарной передаче может быть либо центральное ко­лесо, либо водило. При заданной угловой скорости ведущего звена угло­вые скорости всех остальных звеньев получают вполне определенные значения, поэтому рассматриваемая планетарная передача имеет постоянное передаточное отношение.

Если в планетарной передаче (рис. 9.1) освободить неподвижное ко­лесо 3 и сообщить ему дополнительное вращение, то рассматриваемый механизм превратится в дифференциальный, передаточное отношение которого будет одновременно зависеть от угловых скоростей двух звеньев.

Рисунок 9.1 - Планетарная передача- график окружных скоростей точек вертикального радиуса колес (а) вид сбоку, (б) вид сверху

Планетарные передачи могут быть одно- и многоступенчатыми.

Достоинства планетарных передач заключаются в малой массе и габаритах конструкций по сравнению с непланетарными зубчатыми передачами, а также в возможности получения больших передаточных чисел (до 1000 и более). Использование в передаче нескольких равномер­но расположенных сателлитов распределяет передаваемую мощность на несколько потоков и позволяет уравновесить радиальные нагрузки на валы и их опоры.

Недостатки планетарных передач: повышенные требования к точности изготовления и сборки конструкции, а также сравнительно невысокий КПД у многоступенчатых передач.

Планетарные зубчатые механизмы широко распространены в маши­ностроении и приборостроении.

Передаточное отношение. Для определения передаточного отно­шения и изображенной на рис. 9.1 передачи воспользуемся методом об­ращения движений (в применении к планетарным передачам он называ­ется методом Виллиса).

Пусть ведущим звеном передачи является зубчатое колесо 1 вращающееся с угловой скоростью ω₁ угловую скорость водила обозначим ω_h.

Мысленно сообщим всему механизму вращательное движение противположно направлению вращения водила с угловой скоростью ω_h.. При этом водило остановится и планетарная передача превратится в передачу с неподвижными геометрическими осями, причем ведущее колесо 1 будет вращаться с угловой скорость ω_1.- ω_h., а колесо 3 — с угловой скоростью ω_h.

При остановленном водиле построим график окружных скоростей точек вертикального радиуса колес, как показано на рис. 9.1, а. Из этого графика видно, что окружные скорости всех колес будут равны, т. е. υ_A=υ_B.

Обозначив радиусы колес 1 и 3 r₁ и r₃, получим

υ_A = (ω_1.- ω_h) r₁, υ_B = ω_h r₃ .

Приравняв правые части этих равенств, учитывая, что радиусы зуб­чатых колес пропорциональны числам их зубьев, получим формулу для определения передаточного отношения и планетарной передачи (при ве­дущем колесе 1):

u = ω_1./ ω_h = 1 + z₃/z₁,

где z₁, z₃— числа зубьев центрального и неподвижного колес.

В подавляющем большинстве случаев на практике применяют планетарные передачи (с постоянным передаточным отношением), составленные из цилиндрических зубчатых колес. Конические зубчатые колеса используют преимущественно в дифференциальных механизмах.