Лабораторная работа №5 «Изучение конструкции планетарного редуктора»
Цель работы – изучение и описание конструкции планетарного редуктора, составление кинематической схемы, определение передаточного числа и проверка условий сборки.
5.1. Краткие сведения о планетарных передачах
5.1.1. Планетарными называют передачи, имеющие зубчатые колёса с перемещающимися осями.
Наиболее распространённая однорядная планетарная передача (рис.5.1) состоит из центрального (солнечного) колеса Z1 c наружными зубьями, неподвижного центрального (корончатого) колеса Z3 c внутренними зубьями, и водила Н, на котором закреплены оси планетарных колёс, или сателлитов Z2.
Сателлиты обкатываются по центральным колёсам и вращаются вокруг своих осей, т.е. совершают движение, подобное движению планет. Водило вместе с сателлитами вращается вокруг центральной оси.
Если в планетарной передаче сделать все звенья подвижными – т.е. оба колеса и водило – то получим дифференциал. С его помощью одно движение можно разложить на два или два сложить в одно (движение от колеса Z3 можно одновременно передавать колесу Z1 и водилу Н, или от колёс Z1 и Z3 – водилу).
5.1.2. Достоинства планетарных передач: широкие кинематические возможности (применение как дифференциального механизма, большие передаточные числа), компактность, малая масса, снижение нагрузки на опоры (ввиду симметричного расположения сателлитов силы в передаче взаимно уравновешиваются), меньший шум, чем у обычных зубчатых передач. Недостатки: повышенные требования к точности изготовления и монтажа, резкое снижение КПД с ростом передаточного числа.
5.1.3. Расчёт на прочность зубьев планетарных передач проводится по аналогии с расчётом обыкновенных зубчатых передач отдельно для каждого зацепления. Например, для передачи по рис. 5.1 необходимо рассчитать внешнее зацепление колёс Z1 – Z2 и внутреннее Z2 – Z3, т.к. модули и силы в этих зацеплениях одинаковы, а внутреннее по своим свойствам прочнее внешнего, то при одинаковых материалах достаточно рассчитать только внешнее зацепление.
5.1.4. Некоторые типы планетарных передач.
Передачи по рис. 5.1 имеют высокий КПД и ограниченные интервалы рациональных передаточных чисел (2, 8…8), являются простейшими и имеют минимальные габариты. В силовых передачах применяют от 2 до 20 сателлитов. КПД передачи с опорами качения – 0,96…0,99.
Передача с двухрядным сателлитом по схеме, представленной на рис. 5.2, имеет большие кинематические возможности за счёт некоторого усложнения конструкций и несколько больших осевых габаритов. Интервалы рациональных передаточных чисел – 1…16. КПД передачи с опорами качения – 0,96…0,99.
На рис. 5.3 представлена схема двухступенчатой передачи, составленной из двух однорядных. У неё высокий КПД, она применяется для силовых приводов в случаях, когда передаточное число передач по схемам на рис. 5.1 и 5.2 недостаточно. Интервалы рациональных передаточных чисел – 16…63. КПД передачи с опорами качения – 0,93…0,97.
Рис. 5.1. Схема однорядной планетарной передачи
Рис. 5.2. Схема планетарной передачи Рис. 5.3. Схема двухступен-
с двухрядным сателлитом. чатой планетарной передачи.
5.1.5. Передаточное число.
Для однорядной передачи (рис. 5.1) при передачи движения от колеса Z1 к водилу Н при ω3=0.
.
Для передачи с двухрядным сателлитом (рис. 5.2) при передаче движения от колеса Z1 к водилу Н при ω4=0.
.
Для двухступенчатой передачи (рис. 5.3) при передаче движения от колеса Z1 к водилу Н2 при ω3=0 и ω6=0. U=U1U2
.
5.1.6. Для обеспечения собираемости планетарных передач (см. рис. 5.1 и 5.3) необходимо соблюдать три условия:
1. Условие соосности валов центральных колёс.
Для этого в передачах, выполненных без смещения производящего контура, числа зубьев колёс должны удовлетворять условию (см. рис. 5.1, и быстроходную ступень передачи на рис. 5.3).
Z1
+ Z2
= Z3
– Z2;
, откуда Z3
= Z1
+ 2Z2.
2. Условие вхождения зубьев в зацепление при равных углах расположения сателлитов. Для этого сумма чисел зубьев колёс Z3 (корончатого) и Z1 (солнечного) должна быть кратна числу сателлитов
,
где nc – число сателлитов;
γ – целое число.
3. Условие соседства – чтобы соседние сателлиты не задевали при вращении зубьями друг друга.
где da2 – диаметр вершин сателлитов;
dw12 – межосевое расстояние зубчатой пары Z1 – Z2.
Зазор между сателлитами
.
Необходимо выдерживать условие
мм.