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Dentru un trenu epiciclicu o planetariu, parechji ingranaggi spur distribuiti uniformemente intornu à a circunferenza gestiscenu trà un ingranaghju cù denti interni è un ingranaghju cù denti esterni nantu à una orbita concentrica. A circulazione di l'equipaggiu spur si faci in analogia à l'orbita di i pianeti in u sistema solare. Hè cusì chì l'ingranaggi planetarii anu acquistatu u so nome.
L'elementi di un trenu di ingranaggi planetariu puderanu esse divisu in quattru constituenti principali.
L'alloghju cù i denti internu integrati hè cunnisciutu cum'è un ring gear. In a maiò parte di i casi, a carcassa hè fissata. U pignone di u sole di viaghju hè normalment in u centru di l'equipaggiu di l'anellu, è hè dispostu coaxialmente in relazione à a pruduzzioni. U pignone di u sole hè di solitu attaccatu à un sistema di clamping per pudè prisentà u ligame meccanicu cù l'arbre di u mutore elettricu. Durante a prucedura, l'ingranaggi planetari, chì saranu installati nantu à un trasportatore planetariu, rotulanu trà u pignone di u sole è l'ingranaggio di banda. U trasportatore planetariu ancu rapprisenta l'arburu di produtividade di a scatula di trasmissione.
L'unicu mutivu di l'ingranaggi planetarii hè di trasfiriri u torque obligatoriu. U numaru di denti ùn hà micca effettu nant'à u rapportu tranny di u gearbox. U numaru di pianeti pò ancu varià. Quandu a quantità di ingranaggi planetarii aumenta, a distribuzione di a tensione aumenta è poi u torque chì pò esse trasmessu. Aumentà a quantità di ingaghjamenti di denti riduce ancu a capacità di rolling. Siccomu solu l'area di a produtividade tutale deve esse trasmessa cum'è electricità rotante, un equipamentu planetariu hè incredibbilmente efficiente. A bona cosa di un equipamentu planetariu cumparatu cù un ingranaggio spur individuale si trova in questa distribuzione di carica. Per quessa, hè pussibule di trasmette grandi torques wit
h alta efficienza cù un cuncepimentu cuncepitu aduprendu ingranaggi planetarii.
A condizione chì l'ingranaggio di l'anellu include una dimensione frequente, diverse proporzioni ponu esse realizate da diverse quantità di denti di l'ingranaggio di u sole è a quantità di denti di l'ingranaggi planetari. U più chjucu hè u sole, u più altu u rapportu. Tecnicamente, una selezzione di ratio significativu per un livellu planetariu hè di circa. 3: 1 à 10: 1, postu chì l'ingranaggi planetarii è l'ingranaggi di u sole sò estremamente minusculi sopra è sottu à sti rapporti. I rapporti più grande ponu esse acquistati cunnessu assai fasi planetarie in serie in u stessu ring gear. In questu casu, parlemu di scatuli multi-stadi.
Cù riduttori planetarii, e velocità è i torques ponu esse sovrapposti da avè un ingranaggio anulare chì ùn hè micca stabilitu ma hè guidatu in quasi ogni direzzione di rotazione. Inoltre, hè pussibule riparà l'arbre di trasmissione cum'è una manera di coglie u torque attraversu l'ingranaggio. I riduttori planetari sò diventati estremamente impurtanti in parechje regioni di l'ingegneria meccanica.
Sò cresciuti per esse particularmente bè stabilitu in i zoni induve l'alti livelli di pruduzzione è a velocità veloce deve esse trasmessi cù adattazione favurevule di u rapportu d'inerzia di massa. I rapporti di trasmissione elevati ponu ancu esse facilmente ottenuti cù scatole di trasmissione planetarie. Per via di e so proprietà pusitivi è di u stilu compactu, i riduttori anu parechji usi potenziali in l'applicazioni industriali.
I vantaghji di e scatule di trasmissione planetarie:
Disposizione coassiale di l'arburu di entrata è di l'arburu di uscita
Distribuzione di carichi in parechji ingranaggi planetarii
Alta efficienza per via di a bassa putenza di rotolamentu
Opzioni di rapportu di trasmissione praticamente illimitatu per via di a cumminazione di parechje tappe di u pianeta
Adatta cum'è ingranaggi planetariu per via di a fissazione di questu o quellu di a scatula di trasmissione principale
Chance per aduprà cum'è scatula di trasmissione suprana
Pruduzione di volume favorevule
Idoneità per una serie di applicazioni
Cambia epiciclica hè una scatula di ingranaggi di tippu automaticu in quale l'arbi paralleli è l'arrangiamentu di l'ingranaggi da u pacchettu di ingranaggi manuale sò rimpiazzati da un sistema di ingranaggi più compatti è più rispettabili di u sole è planetariu, più l'embrague manuale da u trenu di l'elettricità manuale hè cambiatu cù un clutch accoppiatu o un convertitore di torque chì hà fattu. a trasmissione automatica.
L'idea di a scatula di ingranaggi epiciclica hè estratta da u sistema solare chì hè cunnisciutu per una disposizione ideale di oggetti.
U gearbox epiciclicu di solitu vene cù i paràmetri PNRDS (Parking, Neutral, Reverse, Drive, Sport) chì hè ottenutu da a fissazione di u sole è di l'ingranaggi planetarii basatu nantu à a necessità di u drive.
E diverse parti di a Cambia Epiciclica
1. Ring gear-Questu hè un tipu d'ingranaggio chì appare cum'è un anellu è hà denti minimizzanti angulari à a so superficia interna, è hè posizionatu in a situazione più esterna in una scatula di trasmissione epiciclica, i denti interni di l'ingranaggi sò in maglia cuntinua à u livellu esterno. cù l'inseme di ingranaggi planetari, hè ancu cunnisciutu cum'è anellu annular.
2. Sun gear- Hè l'equipaggiu cù i denti di slice angulare è si trova à mezu à u gearbox epicyclic; l'ingranaggio di u sole hè in maglia regulare in u stadiu internu cù l'ingranaggi planetari è hè definitu cunnessu cù l'arburettu di fonte di a scatula di ingranaggi epiciclicu.
Unu o più ingranaggi di luce di u sole funziona assai bè per ghjunghje sin'à sferenti output.
3. Planet gears- Quessi sò picculi ingranaggi chì si trovanu trà l'anellu è l'ingranaggi di u sole, i denti di l'ingranaggi di a terra sò in maglia regulare cù a luce di u sole è l'equipaggiu d'anellu à l'articuli interni è esterni rispettivamente.
L'assi di l'ingranaggi di a terra sò attaccati à u trasportatore di a terra chì porta l'arburettu di output di a scatula epiciclica.
L'ingranaggi di u pianeta ponu girà annantu à u so assi è, in più, ponu girà trà l'anellu è l'ingranaggio di u sole cum'è u nostru sistema solare.
4. Carrier Planet- Questu hè un traspurtadore fissatu cù l'assi di l'ingranaggi di a terra è hè incaricatu di trasmette finali di a pruduzzioni à l'arbulu di u risultatu.
L'ingranaggi terrestri giranu annantu à u traspurtadore è a rivuluzione di l'ingranaggi pianetarii provoca a rotazione di u traspurtadore.
5. Brake o clutch band- Sti dispusitivi usatu pi riparà l 'annular gear, sun gear e planetary gear è hè amministratu da u frenu o clutch di l'automobile.
Funzionamentu di Cambia Epiciclica
U principiu di funziunamentu di u gearbox epicyclic hè fundatu nant'à u fattu veru u fixing l 'ingranaggi, vale à dì sun gear, planetary gear è annular gear hè fattu pè ottene u torque necessariu o output acceleration. Cum'è a fissazione di ciò chì sopra attiva a variazione di i rapporti di trasmissione da un torque sustanziale à una accelerazione alta. Allora andemu à osservà cumu si ottene sti rapporti
Primu rapportu di trasmissione
Questu furnisce un altu rapportu di torque à u veiculu chì aiuta à u veiculu per andà da u so statu iniziale è hè ottenutu da a fissazione di l'ingranaggio anulare chì face chì u trasportatore di a terra rote cù a putenza furnita à l'ingranaggio di u sole.
Secondu rapportu di trasmissione
Questu furnisce rapporti d'alta velocità à u veiculu chì aiuta à u veiculu à ottene una velocità più alta durante un viaghju, questi rapporti sò ottenuti riparando l'ingranaggio di luce di u sole chì à u turnu rende u trasportatore di a terra u membru influenzatu è annulare a guida di un membru di vittura cum'è un modu per ottene. rapporti d'alta velocità.
Rapportu di marcia inversa
Stu ingranaghju inverte a direzzione di l'arburetu di output, chì à u turnu inverte a direzzione di u veiculu, questu ingranaghju hè ottenutu fighjendu u trasportatore di l'ingranaggio planetariu chì, à u turnu, rende l'ingranaggio anulare l'elementu influenzatu è l'ingranaggio solare u membru di u driver.
Nota - Più rapidità o rapporti di torque ponu esse ottenuti aumentendu a quantità di u pianeta è di l'equipaggiu di u sole in un containeru di ingranaggi epiciclici.
L'ingranaggi epiciclici d'alta velocità puderanu esse custruitu relativamente pocu postu chì l'energia hè distribuita nantu à una varietà di maglie. Questu risultatu in un rapportu di capacità à pesu bassu è, inseme cù a velocità di linea di pitch più bassa, cuntribuisce à una efficienza mejorata. I picculi diametri di l'equipaggiu producenu mumenti d'inerzia più bassi, riducendu significativamente u torque di accelerazione è decelerazione à l'iniziu è u frenu.
U cuncepimentu coassiale permette fundazioni più chjuche è per quessa più economiche, permettendu di mantene i costi di custruzzioni bassi o di generatori interi per esse integrati in cuntenitori.
I mutivi per chì l'ingranaggio epiciclicu hè impiegatu sò stati coperti in questa rivista, cusì espansione nantu à sta questione in pocu locu. Cuminciamu per esaminà un aspettu significativu di ogni prughjettu: spesa. L'ingranaggi epiciclici sò di solitu menu costu, quandu sò attrezzati bè. Esse un normale ùn cunsiderà micca fà una grande quantità di ingranaggi di 100 pezzi nantu à un equipamentu di fresatura N/C cù un cutter o bola d'applicazione. mulinu fine, unu deve certamente micca cunsiderà fà un lottu di 100 pezzi di trasportatori epicyclic nantu à un mulinu N/C. Per priservà i trasportatori in i costi di fabricazione accettabili, anu da esse creati da fusioni è attrezzati in macchine univocali cù cutters multipli à u stessu tempu chì sguassate u materiale.
A dimensione hè un altru aspettu. I set di ingranaggi epiciclici sò usati perchè sò più chjuchi di l'equipaggiu offset, postu chì a carica hè normalment sparta trà l'ingranaggi piani. Questu li rende più ligeri è di dimensioni più chjuche, versus scatole di cambio di cuntrastu. Inoltre, quandu cunfigurati bè, i pezzi di l'ingranaggi epiciclici sò più efficaci. L'esempiu prossimu illustra queste ricumpensa. Presumemu chì custruemu una scatula di trasmissione à alta velocità per cumpiendu i seguenti requisiti:
• Una turbina offre 6,000 hp à 16,000 RPM à l'arbulu di suggerimenti.
• A produtività da a scatula di cambiamenti deve viaghjà un generatore à 900 RPM.
• U stilu di vita di cuncepimentu deve esse 10,000 ore.
Cù questi bisogni à u core, fighjemu trè suluzioni pratiche, una chì implica una branca individuale, ingranaggi elicoidali in dui stadi. Una seconda suluzione piglia a cullizzioni di l'ingranaggi uriginale è divide l'abbassamentu in dui fasi in dui rami, è a terza chjama l'utilizazione di un epiciclicu planetariu o superstar in dui fasi. In questa situazione, avemu sceltu a stella. Esaminemu ognuna di queste in più detail, cerchendu i so ratio è i pesi resultanti.
A prima suluzione - un ramu unicu, inseme di ingranaggi elicoidali in dui fasi - hà duie proporzioni idèntiche, prodotte da piglià a basa quadrata di u rapportu finali (7.70). À a strada di rivisione sta risposta ricunnoscemu a so dimensione è u grassu hè assai grande. Per riduce u pesu, in quellu casu, scopre a pussibilità di guadagnà dui rami di un accordu simili, cum'è vistu in a seconda suluzione. Questu riduce a carica di i denti è riduce considerablemente a dimensione è u pesu. Infine ghjunghjemu à a nostra terza scelta, chì pò esse l'epiciclica superstar in dui fasi. Cù trè pianeti, stu trenu di l'equipaggiu minimizeghja a carica di i denti drasticamente da u primu avvicinamentu, è una quantità un pocu più chjuca da a risposta duie (vede "metodologia" à a fine, è Figura 6).
E caratteristiche uniche di stile di l'ingranaggi epiciclici sò una parte considerableu di perchè sò cusì utili, in ogni modu queste caratteristiche ponu fà di cuncepimentu un sfida. In e sezioni prossime, esploreremu velocità relative, splits di torque è considerazioni di meshing. U nostru scopu hè di rende faciule cusì chì pudete capisce è aduprà e caratteristiche uniche di cuncepimentu di l'ingranaggi epiciclici.
Velocità Relative
Cuminciamu per circà cumu funziona e velocità relative cù piani diffirenti. In l'arrangiamentu di a stella, u trasportatore hè stallatu, è a velocità relative di u sole, u pianeta è a banda sò solu dipendenu da a vitezza di un membru è u numeru di denti in ogni marcia.
In un arrangiamentu planetariu, l'ingranaghju hè fissatu, è i pianeti orbitanu u sole mentre giranu nantu à l'arburu di a terra. In questu arrangiamentu, a velocità relative di u sole è di i pianeti dipende da a quantità di denti in ogni equipamentu è a velocità di u trasportatore.
E cose diventanu un pocu più complicate ogni volta chì utilizanu ingranaggi epiciclici accoppiati, postu chì e velocità relative pò esse micca intuitive. Dunque, hè imperativu di calculà sempre a velocità di u sole, u pianeta è l'anellu in cunfurmità cù u trasportatore. Ricurdativi chì ancu in una stallazione solare induve u sole hè fissatu include una relazione romantica veloce cù u pianeta - ùn hè micca zero RPM à a maglia.
Spartimenti di u Torque
Quandu si cuntemplà i torque splits, si assume chì u torque sia divisu trà i pianeti ugualmente, ma questu pò esse micca una supposizione valida. U sustegnu di i membri è u nùmeru di pianeti determinanu a split torque rapprisentata da un numaru "efficace" di pianeti. Sta quantità in setti epicyclic custruiti cù dui o trè pianeti hè in a maiò parte di i casi uguali à vede, a quantità di pianeti. Quandu più di trè pianeti sò impiegati, però, u nùmeru efficace di pianeti hè sempre menu di quelli di u nùmeru di pianeti.
Fighjemu in i torque splits in quantu à u sustegnu stabilitu è ​​u sustegnu flottante di u populu. Cù supportu fissu, tutti i participanti sò sustinuti in cuscinetti. I centri di u sole, banda è traspurtadore ùn saranu micca coincidenti per via di e tolleranze di fabricazione. Per quessa, menu pianeti si trovanu simultaneamente in maglia, producendu una quantità effettiva più bassa di pianeti chì pubblicanu a tensione. Cù supportu flottante, un coppiu d'utilizatori sò permessi una piccula quantità di indipendenza radiale o float, chì permette à u sole, l'anellu è u trasportatore per ottene una pusizione induve i so centri sò coincidenti. Stu float puderia esse menu di .001-.002 in .. Cù supportu flottante, trè pianeti seranu in maglia, risultatu in una quantità più efficace di pianeti chì pubblicà a carica.
Cunsiderazioni Mesh Multiple
À u mumentu, esploremu i multipli fattori di maglia chì duveranu esse fatti quandu cuncepimentu di ingranaggi epiciclici. 1st duvemu traduce RPM in velocità di maglia è determinà a quantità di cicli di prugramma di carica per produttu di tempu per ogni membru. U primu passu in sta determinazione hè di calculà a velocità di tutti i membri in cunfurmità cù u trasportatore. Per esempiu, se l'equipaggiu di u sole hè in rotazione à + 1700 RPM è u trasportatore pò esse rotazione à + 400 RPM, a tarifa di l'ingranaggio di u sole in cunfurmità cù u trasportatore hè + 1300 RPM, è a velocità di u mondu è l'ingranaggi pò esse calculate. da quella rata è a quantità di denti in ogni unu di l'ingranaggi. L'usu di l'indicazioni per significà a rotazione in u sensu di l'urariu è in u sensu antiurariu hè sicuramente impurtante quì. Se u sole hè in rotazione à + 1700 RPM (in senso orario) è u traspurtadore hè in rotazione -400 RPM (in senso antiorario), a velocità relativa trà i dui participanti hè definitu + 1700-(-400), o + 2100 RPM.
U prossimu passu hè di decide a quantità di cicli di applicazione di carica. Perchè u sole è l'ingranaggi di banda si mettenu cù parechje pianeti, a quantità di cicli di carica per rivoluzione in cunfurmità cù u trasportatore diventerà uguale à a quantità di pianeti. I pianeti, ancu cusì, sperimentanu solu un software di carica bidirezionale per rivoluzione relativa. Si maglia cù a luce di u sole è l'anellu, ma a carica hè certamente nantu à i lati inversi di i denti, purtendu à un ciculu d'ansietà cumplettamente invertitu. Cusì a terra hè cunsiderata cum'è un idler, è a pressione permessa deve esse ridutta à trenta per centu da u valore per una dumanda di carica unidirezionale.
Comu nutatu sopra, u torque nantu à l'utilizatori epiciclici hè spartutu trà i pianeti. In l'analisi di u stress è l'esistenza di i participanti duvemu cunsiderà a carica resultanti à ogni maglia. Truvemu chì u cuncettu di torque per mesh diventenu relativamente cunfusu in l'esame epicyclic gear è preferite guardà a carica tangenziale à ogni maglia. Per esempiu, fighjendu a carica tangenziale à a maglia di u sole-pianeta, cunsideremu u torque nantu à l'equipaggiu di u sole è u dividemu per a quantità putente di pianeti è u raghju di pitch di funziunamentu. Questa carica tangenziale, cumminata cù a velocità periferica, pò esse aduprata per calculà l'energia trasmessa à ogni maglia è, mudificata da i cicli di carica per rivoluzione, l'expectativa di vita di ogni cumpunente.
In più di sti prublemi, ci ponu ancu esse cumplicazioni di assemblea chì deve esse trattatu. Per esempiu, pusizioni un pianeta in una pusizioni trà u sole è a banda fissa u locu angulu di u sole à l'anellu. Un altru pianeta (s) hè avà capaci di esse assemblatu solu in lochi discreti induve in fattu u sole è a banda ponu esse implicati simultaneamente. U "minimu angolo di maglia" da u pianeta primariu chì sustene a maglia simultanea di u prossimu pianeta hè aghjuntu à 360 ° divisu da a summa di i numeri di denti in u sole è l'anellu. In u risultatu, per assemblà più pianeti, devenu esse spaziati à multiplici di u minimu angolo di maglia. Se unu voli avè spazii equivalenti di i pianeti in un inseme epiciclicu direttu, i pianeti ponu esse spaziati ugualmente quandu a summa di a quantità di denti in u sole è l'anellu pò esse divisibule da u numeru di pianeti à un entero. I stessi linee guida si applicanu in una sustanza epiciclica, ma l'accoppiamentu fissu di i pianeti dà un altru livellu di cumplessità, è u spaziu currettu di u pianeta pò esse bisognu di a marcatura di i denti.
Cù parechje parti in maglia, i perditi devenu esse cunsideratu à ogni maglia per pudè valutà l'efficienza di a macchina. L'electricità trasmessa à ogni maglia, micca a putenza di input, deve esse usata per calculà a perdita di putenza. Per i setti epiciclici simplici, a putenza elettrica tutale trasmessa à traversu a maglia di u sole-pianeta è a maglia di u pianeta-anellu pò esse significativamente menu di a vitalità di input. Questu hè unu di i mutivi chì i pezzi epiciclici planetarii faciuli sò megliu cà l'altri arrangiamenti di riduzzione. In cuntrastu, per parechji setti epiciclici accoppiati a putenza tutale trasmessa internamente attraversu ogni maglia puderia esse più altu di a putenza di input.
Chì ci hè a capacità à a rete? Per i setti epiciclici basi è cumposti, calculate a velocità di linea di pitch è e carichi tangenziali per calculà a putenza elettrica à ogni maglia. I valori ponu esse ottenuti da l'accelerazione relativa di u torque di u pianeta, è i diametri di pitch funziunanti cù u sole è l'anellu. I mudelli epiciclici accoppiati presentanu prublemi più cumplessi. I cumpunenti di dui mudelli epiciclici ponu esse accoppiati in 36 modi diversi utilizendu un input, una produtividade è una risposta. Certi arrangiamenti dividenu u putere, mentre chì alcuni recirculate l'energia elettrica internamente. Per questi tipi di unità epicicliche, i carichi tangenziali à ogni maglia ponu esse motivati ​​solu per l'usu di diagrammi di corpu liberu. In più di questu, i cumpunenti di duie unità epicicliche puderanu esse accoppiati nove modi diffirenti in una seria, utilizendu un tipu, un risultatu finale è duie reazzioni. Fighjemu uni pochi di esempi.
In u settore accoppiatu "split-power" mostratu in a Figura 7, l'85 per centu di l'electricità trasmessa scorri à l'ingranaggio di banda #1 è u 15 per centu à l'ingranaggio di ring #2. L'effettu hè chì l'attrezzatura accoppiata puderia esse chjuca cà l'unità accoppiate in serie perchè l'electricità hè divisa trà i vostri dui cumpunenti. Quandu l'accoppiamentu di mudelli epiciclici in una serie, 0 per centu di u putere sarà trasmessu per ogni stabilimentu.
U nostru prossimu esempiu mostra un set cù "recirculazione di energia elettrica". Stu set di ingranaggi accade quandu u torque si blocca in u sistema in una manera simile à ciò chì succede in una prucedura di prova "quattru-square" per l'assi di viaghju di i veiculi. Cù u torque chjusu in u sistema, a putenza à ogni maglia in u ciclu aumenta cum'è a velocità aumenta. In u risultatu, stu set hà da scontru perdite di capacità assai più elevate in ogni maglia, purtendu à una efficienza di unità considerablemente più bassa.
U numeru 9 mostra un diagramma di corpu liberu di un arrangiamentu epiciclicu chì sperimenta a recirculazione di l'electricità. Una ricerca superficiale di stu diagramma di u sistema di u corpu liberu clarifica a cumpetenza di 60 per centu di a cullizzioni di recirculazione affissata in a Figura 8. Siccomu i pianeti passanu per esse rigidamente assuciati cù l'altri, a summa di e forze nantu à i dui ingranaggi deve u listessu cero. L'accionamentu à a rete di l'ingranaggio di u sole beneficia di i suggerimenti di torque à l'ingranaggio di u sole. L'induzione à a prossima maglia di l'ingranaggio di anello risulta da u torque risultatu nantu à l'equipaggiu di banda. U rapportu essendu 41.1: 1, u torque di produtividade hè 41.1 volte u torque di input. Ajustendu per una diffarenza di raghju di pitch di, per esempiu, 3: 1, a spinta nantu à u sicondu pianeta serà circa 14 volte l'induce in u primu mondu à a maglia di l'ingranaggio di u sole. Dunque, per a sommazione di e forze à uguali à zero, a carica tangenziale à u primu ring gear deve esse circa 13 mumenti a carica tangenziale à l'ingranaggio di u sole. Se presumemu chì e velocità di a serie di pitch diventenu uguali à a maglia di u sole è di a maglia di a banda, a perdita di energia à a maglia di l'anellu serà circa 13 volte più grande di a perdita di energia à a maglia di u sole.