АНАЛИЗ РАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СХЕМ ПЛАНЕТАРНОГО МЕХАНИЗМА

ANALYSIS OF THE DIFFERENCE IN THE USE OF PLANETARY MECHANISM SCHEMES

Marat Asadullin

Student, Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev – KAI, Russia, Kazan

Elina Ashrapova

Student, Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev – KAI, Russia, Kazan

Elizaveta Lapkina

Student, Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev – KAI, Russia, Kazan

Fanil Khabibullin

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev – KAI, Russia, Kazan

Аннотация. В статье представлен анализ разности использования схем планетарного механизма, которые находят широкое применение в современных машиностроительных системах, например, в редукторах и робототехнике. Рассматриваются различные конфигурации планетарных механизмов и их преимущества.

Abstract. The article presents an analysis of the difference in the use of planetary mechanism circuits, which are widely used in modern engineering systems, for example, in gearboxes and robotics. Various configurations of planetary mechanisms and their advantages are considered.

Ключевые слова: планетарная передача, коронная шестерня, передаточные отношения, преимущества, эффективность.

Keywords: planetary gear, crown gear, gear ratios, advantages, efficiency.

1.Планетарная передача с подвижной коронной шестернёй

Планетарная передача с подвижной коронной шестернёй представляет собой механизм, в котором передача движения осуществляется при помощи нескольких шестерён, состоящих из центральной (солнце), планетарных и коронной шестерни.

Компоненты системы:

- Центральная шестерня (солнце): основной элемент, к которому прикреплено вращение.

- Планетарные шестерни: несколько шестерён, которые вращаются вокруг своей оси и одновременно вокруг центральной шестерни.

- Коронная шестерня: внешняя шестерня, которая окружает планетарные шестерни. Она может быть неподвижной или подвижной.

Когда центральная шестерня начинает вращаться, она передает движение на планетарные шестерни. Планетарные шестерни, вращаясь вокруг своей оси, также движутся по окружности, описываемой коронной шестернёй, обеспечивая передачу крутящего момента. Если коронная шестерня подвижная, её движение может изменять передаточное число и тем самым влиять на скорость и форсирование механизма. При изменении положения коронной шестерни можно достигать разных передаточных соотношений, что даёт возможность регулировать скорость и мощность на выходе.

 Преимущества планетарной передачи с подвижной коронной шестернёй:

- компактность: планетарные передачи занимают меньше места по сравнению с другими типами передач, так как все элементы располагаются в одном узле.

- высокий крутящий момент: способность передавать значительные нагрузки благодаря распределению усилий между несколькими планетарными шестернями.

- разнообразие передаточных отношений: возможность легко изменять передаточные отношения за счёт регулировки положения подвижной коронной шестерни.

- сглаженный ход: обеспечивают плавное и стабильное движение за счёт равномерного распределения нагрузки на планетарные шестерни.

- эффективность: высокая степень механической эффективности, что снижает потери энергии.

- универсальность: широкая область применения в различных отраслях, включая автомобилестроение, аэрокосмическую индустрию и промышленное оборудование.

- низкий уровень шума: работают относительно тихо, что делает их подходящими для применения в бытовой и профессиональной технике.

2. Планетарная передача с неподвижными осями колес

Планетарная передача состоит из трех основных компонентов: коронной шестерни, планетарных колес и водила. При остановленном водиле коронная шестерня и планетарные колеса работают вместе, превращая входная энергия в выходное вращение.

В таком механизме, когда водило неподвижно, коронная шестерня вращается, что приводит в движение планетарные колеса. Эти колеса в свою очередь передают вращение на выходной вал. Это создает два ступенчатых взаимодействия: первое — между коронной шестерней и планетарными колесами, второе — между планетарными колесами и выходным валом.

Преимущества планетарной передачи с подвижной коронной шестернёй:

-компактность: планетарные передачи занимают меньше пространства по сравнению с традиционными зубчатыми передачами, что позволяет создавать более компактные механизмы.

- высокое передаточное отношение: это позволяет добиться значительных передаточных отношений в пределах одного механизма. Это особенно полезно в приложениях, где требуется высокая стабильность вращения.

- эффективность передачи энергии: остановка водила уменьшает потери энергии на трение и износ, что делает систему более эффективной.

- снижение нагрузки на подшипники: поскольку водило неподвижно, это уменьшает динамические нагрузки на подшипники, увеличивая срок их службы и снижая необходимость в обслуживании.

- улучшенная надежность: простая конструкция и меньше подвижных частей делают планетарные передачи более надежными и устойчивыми к поломкам.

- гибкость в конструкции: возможность настройки системы для различных сценариев использования за счет замены или изменения планетарных шестерен, что позволяет легко адаптировать передачу под конкретные задачи.

3. Планетарная передача с неподвижной коронной шестернёй

В этой конструкции коронная шестерня фиксируется, и планетарные шестерни вращаются вокруг неё, обеспечивая передачу мощности.

В планетарной передаче с неподвижной коронной шестернёй используются три основных компонента: планетарные шестерни, коронная шестерня и солнечная шестерня.

Вращение солнечной шестерни: когда вращается солнечная шестерня, планетарные шестерни, находящиеся между солнечной и коронной шестернями, начинают вращаться вокруг своей оси.

Обратное движение: поскольку коронная шестерня неподвижна, движение планетарных шестерней приводит к вращению на выходе, который может быть подключён к нагрузке.

Это устройство позволяет достигать высоких передаточных отношений, которые могут варьироваться в зависимости от количества зубьев на солнечной и коронной шестернях. Передаточное отношение может быть точно определено с использованием формул, которые учитывают количество зубьев и конструкцию передачи.

Преимущества:

- высокая устойчивость: неподвижная коронная шестерня стабилизирует систему, что увеличивает её надежность и долговечность.

- оптимизация пространства: позволяет создавать более компактные конструкции, так как миниатюрные планетарные передачи часто могут быть интегрированы в ограниченное пространство.

- увеличенные передаточные отношения: возможность достижения более высоких передаточных отношений с меньшими размерами, что часто используется в трансмиссиях автомобилей и других механизмах.

- Уменьшение вибраций: фиксация коронной шестерни способствует равномерному распределению нагрузки и снижению вибраций, что обеспечивает плавную работу.