Până în secolul al XX-lea, multe soluții de transmisie a puterii bazate pe transmisii mecanice, hidraulice, electrice și pneumatice au fost inventate de marii industriei de automobile.  Printre numeroasele soluții, prezentăm acum o versiune mecanică despre care auzim rar, chiar dacă este parte integrantă a sistemului de propulsie al multor vehicule rutiere moderne.

Câteva cuvinte despre mișcarea planetară

Pentru a înțelege semnificația elementului, să vedem ce se întâmplă în interiorul lui.

Un corp efectuează mișcare planetară atunci când se rotește în jurul propriei axe, iar centrul său de rotație realizează un fel de mișcare înainte în același timp. Această mișcare progresivă are loc de obicei pe o cale ciclică, adică specifică, repetitivă.

Mișcările roților planetare sunt foarte asemănătoare cu mișcarea Pământului în jurul Soarelui, cu diferența că direcția celor două axe este întotdeauna paralelă în angrenajele planetare folosite la mașini - acest lucru nu este adevărat în cazul Pământului. .

Părți ale angrenajului planetar

Designul angrenajului planetar poate fi foarte divers, precum și complexitatea acestuia. Pentru o mai bună înțelegere, vom folosi o versiune simplă a acesteia ca prezentare.

Structura unui angrenaj planetar (sursa: wikipedia.org)

Roțile planetare (în albastru) sunt în contact direct cu arborele de intrare (în verde), iar inelele sunt frânate (în gri).

Raportul de transmisie al arborelui de intrare și al angrenajelor planetare determină viteza de rotație a angrenajului solar și a arborelui de ieșire (roșu) pentru a asigura raportul de transmisie corect între intrare și ieșire.

Ceea ce este cu adevărat special în ceea ce privește designul structural al angrenajului planetar este că orice parte a acestuia poate fi frânată, celelalte două pot asigura antrenarea angrenajului (cu parametrii potriviți).

Tipuri de angrenaje planetare

Diferite tipuri de angrenaje planetare (sursa: lezo.hu)

Diagrama cinematică a acestor patru versiuni poate fi văzută în primele două rânduri ale figurii de mai sus (imaginea arată doar o jumătate a angrenajului planetar, pentru simplificare).

În al treilea rând, putem întâlni o veche cunoștință care este foarte comună. Acesta este nimeni altul decât angrenajul planetar P(P)P, mai bine cunoscut sub numele de angrenaj diferențial. În acest caz, bineînțeles, două angrenaje solare pot fi conectate doar la o roată planetară simplă (non-dublă) prin înclinarea angrenajului planetar, făcând spațiu pentru a doua angrenare pozitivă.

Multiplicare

Deși majoritatea descrierilor, explicațiilor și analizelor cinematice au în vedere întotdeauna o singură roată planetară, în realitate sunt întotdeauna mai multe, cel puțin trei (ca în cazul primei noastre diagrame), uneori chiar mai multe, până la 10-12 roți planetare, instalate în paralel.

Semnificația acestui lucru este că la cuplul (și puterea) care poate fi transmisă crește de câte ori numărul roților planetare instalate, în timp ce dimensiunile exterioare ale angrenajului planetar nu se modifică. Acesta este unul dintre cele mai mari avantaje ale cutiilor de viteze planetare: un angrenaj de înaltă performanță într-o carcasă de volum mic.

Nu numai reproducerea paralelă există în angrenajele planetare. Este posibil să le conectați două câte două la rând. Aceasta înseamnă că fiecare roată planetară este conectată doar la o roată centrală direct, la cealaltă cu ajutorul unei roți planetare.

Prin dublarea numărului de roți planetare dintr-un lanț dat, se modifică fundamental cinematica angrenajului planetar, deoarece cel puțin un sens de rotație devine opus.

Rândul 1: Una sau mai multe roți planetare

Rândul 2: Angrenaje planetare paralele

Rândul 3: Schimbarea direcției în angrenajul planetar

(Sursa: lezo.hu)

Ca rezultat, direcția unității de ieșire poate fi schimbată. Roțile planetare duble pot fi folosite și în angrenajul planetar cu un angrenaj de marșarier, de exemplu, în locul angrenajului planetar simplu conectat la angrenajul inel. Dacă există deja o roată planetară dublă, evident că aici nu există niciun obstacol pentru ca ambele roți centrale să fie roți solare. Vedem aceste două exemple în ultimul rând al figurii de mai sus.

Mulți oameni nu ar crede că următorul exemplu este și planetar, dar este, chiar dacă într-un sens special. Roata planetară cu dinți interni nu este potrivită pentru transmisia puterii, deoarece într-un angrenaj planetar poate fi instalată o singură roată planetară, deci puterea transmisă nu poate fi mărită prin înmulțirea angrenajelor planetare. Cu toate acestea, a intrat încă în industria tehnologiei auto ca motorul Wankel.

Motor Wankel (Sursa: wikipedia.org)

Nu este necesar să se prevadă o transmisie de viteză în cadrul sursei de putere, la urma urmei, puterea de intrare nu este mecanică, dar poate fi derivată din expansiunea rezultată din arderea amestecului combustibil-aer.

Avantaje și dezavantaje în aplicarea practică

Mai devreme în articol, am menționat deja câteva caracteristici, iar acum vom adăuga unele mai importante.

Angrenajele planetare oferă o densitate mare de putere în comparație cu angrenajele cu axe paralele, deoarece sunt capabile să implementeze mai multe rapoarte cu greutate și volum relativ scăzute. Dezavantajele includ sarcini mari și continue ale rulmentului, cerințe constante de lubrifiere, reparabilitate complicată și complexitate de proiectare.

Într-un angrenaj planetar, pierderea de eficiență pe treaptă este de obicei de aproximativ 3%, ceea ce este considerat o valoare extrem de bună. Acest tip de eficiență asigură că cea mai mare parte a energiei de intrare (aproximativ 97%) continuă prin transmisie, mai degrabă decât să fie risipită pe pierderi mecanice în cadrul transmisiei.

Angrenajul planetar oferă, de asemenea, stabilitate datorită distribuției uniforme a masei și rigidității crescute la rotație. Cuplul aplicat radial angrenajelor este transmis radial de către angrenaj fără presiune laterală asupra dinților angrenajului.

Metoda de mișcare a structurii angrenajului planetar este diferită de angrenajele paralele convenționale. Angrenajele convenționale se bazează pe un număr mic de puncte de contact între cele două angrenaje pentru a transmite puterea. În acest caz, toate sarcinile sunt concentrate pe câteva suprafețe de contact, astfel încât angrenajele se uzează rapid și uneori se crăpă. Pe baza celor spuse până acum, se poate observa că în cazul angrenajului planetar, dimensiunea suprafețelor de contact este semnificativ mai mare într-o anumită etapă, iar acestea pot distribui sarcina uniform în jurul axei centrale.

Datorită acestui fapt, sistemul tolerează mult mai bine forțele de intrare momentane, asemănătoare impulsurilor, mari și este, de asemenea, mai rezistent la daune cauzate de cupluri mai mari.

Carcasa și componentele rulmenților sunt, de asemenea, mai puțin susceptibile de a fi deteriorate din cauza sarcinilor mari, deoarece forțele laterale semnificative sunt generate numai pe rulmenții de susținere ai angrenajelor planetare în timpul transmisiei cuplului, forțele radiale sunt opuse și echilibrate.

Deși originile sale se întorc la începutul calculului timpului, iar prima moară cu roți dințate care descriu o orbită epicicloisă a fost construită în 1650, mecanismul planetar este încă la noi, iar acest lucru reflectă cu fidelitate măreția ideii.