Что такое планетарный двигатель

Планетарный редуктор

Планета́рный реду́ктор, дифференциа́льный реду́ктор (от лат. differentia – разность, различие) — один из классов механических редукторов. Редуктор называется планетарным из-за планетарной передачи, находящейся в редукторе, передающей и преобразующей крутящий момент.

Содержание

• 1 Общее описание
  • 1.1 Конструкция
  • 1.2 Уникальные особенности
• 2 Типы планетарных редукторов и их применение
  • 2.1 Планетарный редуктор с одной степенью свободы
  • 2.2 Планетарный редуктор с двумя степенями свободы
  • 2.3 Многоскоростной планетарный редуктор
  • 2.4 Шарикоподшипниковый редуктор
• 3 См. также
• 4 Примечания
• 5 Ссылки

Общее описание [ править | править код ]

Конструкция [ править | править код ]

Механической основой планетарного редуктора может быть планетарная передача любой формы и состава. Принципиальная возможность работы планетарной передачи в режиме редуктора не зависит от формата распределения функций между тремя её основными звеньями (солнечной шестернёй, водилом с шестернями сателлитами и коронной шестернёй): любое звено может быть выбрано конструкторами как ведущее, и любое как ведомое. Но при этом, наличие у планетарной передачи двух степеней свобод требует снятия одной степени свободы для её работы в качестве редуктора; эта задача решается посредством блокировки третьего звена на корпус редуктора, а само звено получает название «опорное звено».

Уникальные особенности [ править | править код ]

В контексте сравнения планетарной передачи с любыми другими типами зубчатых передач под использование их в качестве редуктора, таковыми особенностями являются: соосность входящего и исходящего потока мощности (например, валов) даже на однорядной планетарной передаче; возможность выбора из шести передаточных отношений даже на простой трёхзвенной планетарной передаче; две степени свободы любой планетарной передачи; возможность получения больших передаточных отношений в условиях ограниченного поперечного габарита.

Типы планетарных редукторов и их применение [ править | править код ]

Планетарный редуктор с одной степенью свободы [ править | править код ]

В таких редукторах опорное звено всегда заблокировано на корпус редуктора. При этом для любой трёхзвенной планетарной передачи возможны шесть вариантов распределения ролей между тремя основными звеньями, что даёт шесть передаточных отношений, три из которых могут применяться для редукторов (передаточное отношение больше единицы) и три для мультипликаторов (передаточное отношение меньше единицы).

Наиболее глубокую редукцию в схеме СВЭ даёт вариант 1 (с солнечной шестерни на водило), наиболее слабую — вариант 3 (с коронной шестерни на водило). Некое промежуточное значение редукции с обязательным противовращением даёт Вариант 5 (с солнечной шестерни на коронную), но в силу разных причин его используют не часто (единственный известный пример — колёсные редукторы дорожных автомобилей МАЗ). Оставшиеся три варианта дают мультипликацию, в том числе одно передаточное отношение обратного вращения.

Планетарные редукторы с одной степенью свободы применяются в бортовых главных передачах гусеничных машин, в двухступенчатых главных передачах колёсных грузовых машин в ступицах ведущих колёс, в грузовых лебёдках и тельферах, в автомобильных стартёрах, в совмещённых планетарных мотор-редукторах. Общий принцип применения — требование компактности редуктора и соосности ведущего и ведомого валов. В грузовых лебёдках и тельферах могут применяться двух- и трёхрядные планетарные передачи, а общее передаточное отношение таких планетарных редукторов может быть порядка 100.

Планетарный редуктор с двумя степенями свободы [ править | править код ]

Конструктивно подобный планетарный редуктор может быть аналогичен планетарному редуктору с одной степенью свободы, с тем лишь отличием, что опорное звено здесь может быть разблокировано. При этом планетарная передача перестаёт выполнять редукцию и становится дифференциалом, а ввиду того, что в любом дифференциале мощность на ведомых звеньях выравнивается до минимально востребованной на любом из двух этих звеньев, настоящее ведомое звено перестаёт передавать сколь-либо существенную мощность по кинематической цепи трансмиссии и останавливается, а вращается только разблокированное опорное звено. К подобным редукторам относится термин «дифференциальный редуктор».

Применяются в однорадиусных механизмах поворота гусеничных машин, где они одновременно выполняют функцию редукции и обеспечивают возможность плавного разрыва потока мощности. Также могут применяться везде, где требуется опция отключения потока мощности без необходимости остановки мотора или вала привода ведущего звена.

Многоскоростной планетарный редуктор [ править | править код ]

Многоскоростные планетарные редукторы допускают переключение между различными кинематическими цепями внутри себя, то есть, дают возможность использования разных передаточных отношений. Конструктивно это всегда реализуется через применение так называемых управляющих элементов: тормозов, блокировочных фрикционов, обгонных муфт. Наличие шести передаточных отношений даже на одном простом планетарном механизме теоретически допускает его использование в качестве минимально возможного, но фактически все многоскоростные планетарные редукторы выполнены либо на основе одного сложного планетарного механизма, либо на основе нескольких последовательно зацепленных простых (и сложных) планетарных механизмов. Число степеней свободы таких редукторов может быть 2 и более, общее число управляющих элементов может быть более десяти. Все многоскоростные планетарные редукторы имеют ту особенность, что взаимная блокировка их звеньев превращает их в прямую передачу, что может быть также использовано для расширения числа доступных скоростей.

В основном применяются в трансмиссиях транспортных машин: в двухрадиусных механизмах поворота гусеничных машин, в коробках передач и раздаточных коробках колёсных и гусеничных машин, где могут выполнять как функции делителя, овердрайва, ходоуменьшителя, так и функции основного набора передач включая реверс, независимо от общего числа скоростей. Также применяются в электроинструментах, где требуется возможность получения более одной скорости вращения.

Шарикоподшипниковый редуктор [ править | править код ]

Шарикоподшипник представляет пример планетарного редуктора, в котором водилом является сепаратор, функции солнечной шестерни выполняет внутреннее кольцо, функции коронной шестерни — наружное кольцо, а сателлиты — это шарики. С использованием обыкновенных шарикоподшипников могут быть сконструированы маломощные редукторы (для научных или измерительных приборов). Например, шарикоподшипниковые планетарные редукторы используются в конструкции верньера, применяемого для точной настройки радиостанции на нужную частоту приема/передачи.

Планетарный редуктор

Подписка на рассылку

• ВКонтакте
• Facebook
• ok
• Twitter
• YouTube
• Instagram
• Яндекс.Дзен
• TikTok

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.

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.

Планетарный редуктор

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:

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).

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

Планетарные редукторы

Швейцарская производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) образовалась в 1999 году, имеет 16 представительств и офисов в странах СНГ, предлагает оборудование и комплектующие с производственных площадок в США, Южной Кореи, Канаде и Японии, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию планетарные редукторы по цене производителя.

Планетарные редукторы

Редуктором (планетарным) называют механизм, который преобразует высокую угловую скорость вращения входного вала в низкую на выходном валу. При этом крутящий момент на выходном валу возрастает пропорционально уменьшению скорости вращения.

Редуктор (планетарный) состоит из корпуса, в котором расположены зубчатые колеса, валы, подшипники валов, системы их смазки и др. Наличие корпуса обеспечивает безопасность, хорошую смазку и, следовательно, высокий КПД, в сравнении, например, с открытыми передачами.

Описание и принцип работы:

Планетарные редукторы имеют ряд общих черт с цилиндрическими редукторами, так как передача усилия так же происходит посредством зубчатой передачи, а в конструкции используются зубчатые колеса. Однако конструкция планетарных редукторов, как и принцип работы, сложнее.

В общем случае в планетарном редукторе можно выделить следующие основные детали: коронная шестерня, планетарные шестерни (сателлиты), водило и солнечная шестерня. По аналогии с Солнцем, расположенным в центре солнечной системы, солнечная шестерня расположена в центре рабочей части редуктора. Она находится в зацеплении с идентичными планетарными шестернями, оси которых расположены на окружности, центр которой лежит на оси солнечной шестерни, и в то же время сателлиты сцеплены с коронной шестерней, представляющей собой зубчатое колесо с внутренним зацеплением. Водило жестко закрепляет все сателлиты относительно друг друга.

Для работы планетарного редуктора необходимо, чтобы одна из его деталей (солнечная шестерня, коронная шестерня или водило) была жестко закреплена относительно корпуса редуктора. В зависимости от выбора ведущего и ведомого элемента будет зависеть передаточное число планетарного редуктора. Также работа планетарного редуктора возможна и в случае, когда ни одна из его деталей не закреплена. В таком случае становится возможным разложение одного движения на два (к примеру, от солнечной шестерни к коронной шестерни и водилу), или слияние двух движений в одно.

Основные характеристики редукторов

Основные характеристики редукторов: КДП, частота вращения входного и выходного валов, передаточное отношение, передаваемая мощность, количество ступеней и тип передач.

Передаточное отношение – это отношение скоростей вращений входного к скорости вращения выходного вала.

КПД редуктора определяется отношением мощности на входном валу к мощности на выходном валу

Классификация планетарных редукторов:

По количеству ступеней планетарного редуктора выделяют:

• одноступенчатые
• многоступенчатые

Одноступенчатые редукторы наиболее компактны, в то время как многоступенчатые значительно сложнее по конструкции и занимают больше места, но позволяют достичь больших передаточных чисел.

По факту жесткого закрепления одного из элементов редуктора выделяют:

• простейшие
• дифференциальные

В простейших планетарных редукторах одно из звеньев жестко закреплено, и передача усилия происходит от одного из незакрепленных звеньев к другому с фиксированным передаточным числом. В дифференциальных редукторах ни один из элементов не закреплен, что позволяет использовать редуктор как дифференциальный механизм.

Достоинства:

Поскольку планетарные редуктора являются соостными, а в их конструкции используются зубчатые колеса, то их целесообразно сравнивать с цилиндрическими редукторами.

К преимуществам относятся:

• Пониженная шумность
• Компактность
• Малая нагрузка на опоры редуктора
• Меньшая нагрузка на зубья колес
• Повышенное передаточное отношение

Поскольку в передаче усилия участвует большее число зубьев, нагрузка на каждый из них приходится меньше, что напрямую влияет на их срок службы. Также особенности конструкции планетарного редуктора, в частности расположение сателлитов, приводит к тому, что возникающие в нем силы взаимно компенсируются, из-за чего нагрузка на опоры падает. Плотная компоновка элементов редуктора приводит к уменьшению его габаритов, а условия зацепления зубьев шестерней – к снижению шумности.

К недостаткам относятся:

• Сложность в изготовлении
• Снижение КПД при передаче больших нагрузок

Наибольшим недостатком планетарных редукторов является сложность их изготовления и монтажа. Незначительные отклонения в деталях или ошибки при монтаже могут привести к серьезным проблемам при эксплуатации вплоть до поломки редуктора. Причина второго недостатка кроется в возросшей площади контакта зубьев по сравнению с аналогичными по передаваемой мощности цилиндрическими редукторами. Если при малых передаваемых мощностях разница в КПД почти не ощутима, то с их возрастанием также увеличиваются потери на трение, что и приводит к снижению КПД.