Планетарные редукторы

Г. К многозвенным зубчатым механизмам с подвижными осями относятся так называемые планетарные механизмы, кинематика которых была нами рассмотрена в § 33, а силовой расчет и опре-

оси вращения колес неподвижны, в машинах и приборах находят применение так называемые планетарные механизмы. Планетарным называют ме-

ГЛАВА 21 ПЛАНЕТАРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

1 Здесь и далее рассмотрены планетарные механизмы с колесами без смещения.

Глава 21. Планетарные механизмы (доц. канд. техн. наук Г. В. Мясников) ................................. 323

Рассмотрим планетарный механизм по схеме 1 (табл. 10.16). Как и другие простые планетарные механизмы, он может иметь три соос-ных вала. Один из них обычно закрепляют неподвижно Тогда механизм обладает одной степенью свободы и представляет собой простую планетарную передачу. Если вращаются все валы, то механизм называется дифференциальным и используется для сложения и разложения движений.

В настоящем курсе рассматриваются планетарные механизмы с позиций их использования как редукционных передач.

обязательно имеют колеса с движущимися геометрическими осями (см. рис. 3.1 1 ) , которые называются планетарными или сателлитами. Подвижное звено, в котором помещены оси сателлитов, называется води лом. Вращающееся вокруг неподвижной оси колесо, по которому обкатываются сателлиты, называется центральным; неподвижное центральное колесо называется опорным. Как правило, планетарные механизмы изготовляются соосными.

Планетарные механизмы подразделяются на п л а н е т а р н ы е р е д у к т о р ы и м у л ь т и п л и к а т о р ы, которые обладают одной степенью свободы и обязательно имеют опорное звено, и з у б ч а т ы е д и ф ф е р е н н и а л ь н ы е м е х а н и з м ы, число степеней свободы которых два и более (W^?2) и которые опорного звена обычно не имеют. Типичным примером планетарного редуктора является соосный механизм с цилиндрическими колесами, схема которого изображена на рис. 15.7, а. Этот механизм состоит из центрального колеса / и водила Н, вращающихся вокруг неподвижных осей, трех сателлитов, составленных из двух жестко связанных в единый блок колес 2 и 3, опорного колеса 4 и стойки. При вращении колеса / сателлиты 2-3 поворачиваются как рычаг относительно мгновенного центра вращения В (колесо 4 неподвижно) и заставляют вращаться водило Н. При этом планетарные колеса (сателлиты) совершают сложное движение: вращаются вокруг собственной оси (относительно водила) с о>2 и имеете с води лом обкатываются с м„ вокруг оси ОО (переносное движение). Число степеней свободы этого механизма равно единице. Поэтому редуктор имеет постоянное передаточное отношение. Обычно у реального механизма имеется несколько симметрично расположенных сателлитов k (колеса 2, 3 на рис. 15.7, а, н). Их вводят с целью уменьшения габаритов механизма, снижения усилия в зацеплении, разгрузки подшипников центральных колес, улучшения уравновешивания водила, хотя механизм в этом случае имеет избыточные связи (q>0), т.е. является статически неопределимым. При кинематических расчетах учитывается один сателлит, так как остальные являются пассивными в кинематическом отношении.

получаемых при остановке его центральных колес. Планетарные механизмы применяются либо для воспроизведения заданной траектории (направляющие механизмы), либо, чаще, для изменения скоростей вращения (воспроизведение заданного передаточного отношения) .

Передаточное отношение в.таких механизмах тем больше, чем меньше и(\'\ отличается от 1. Но при увеличении нУ/) одновременно значительно снижается к.п.д. Обычно такие механизмы используются при одном сателлите, когда необходимо получить большое передаточное отношение, не взирая на низкий к.п.д. (в несиловых передачах). Особенностью механизмов этих схем является то, что за счет изменения размеров закрепленного центрального колеса (рис. 15.10) можно получить вращение наружных валов, либо одного направления, либо разных. При очень больших передаточных отношениях значительно больше проявляется влияние неточности изготовления и сборки на постоянство передаточного отношения в пределах оборота. Поэтому, несмотря на большие кинематические возможности, планетарные механизмы этой группы используют лишь в тех случаях, когда полезные нагрузки невелики. Обычно здесь и,, = 30...100 при приемлемых к.п.д., а в маломощных передачах uf достигает 1500... 1700. Преимущество имеют механизмы с двумя внутренними зацеплениями, обладающие меньшими габаритами и большими к.п.д. (рис. 15.10, б).

Планетарные механизмы подразделяются на планетарные редукторы и мультипликаторы, которые обладают одной степенью свободы и обязательно имеют опорное звено, и зубчатые дифференциальные механизмы, число степеней свободы которых два и более (W^2) и которые опорного звена обычно не имеют. Типичным примером планетарного редуктора является соосный механизм с цилиндрическими колесами, схема которого изображена на рис. 15.7, а. Этот механизм состоит из центрального колеса / и водила Н, вращающихся вокруг неподвижных осей, трех сателлитов, составленных из двух жестко связанных в единый блок колес 2 и 3, опорного колеса 4 и стойки. При вращении колеса / сателлиты 2-3 поворачиваются как рычаг относительно мгновенного центра вращения В (колесо 4 неподвижно) и заставляют вращаться водило Н. При этом планетарные колеса (сателлиты) совершают сложное движение: вращаются вокруг собственной оси (относительно водила) с со2 и вместе с води-лом обкатываются с со,, вокруг оси ОО (переносное движение). Число степеней свободы этого механизма равно единице. Поэтому редуктор имеет постоянное передаточное отношение. Обычно у реального механизма имеется несколько симметрично расположенных сателлитов k (колеса 2, 3 на рис. 15.7, а, в). Их вводят с целью уменьшения габаритов механизма, снижения усилия в зацеплении, разгрузки подшипников центральных колес, улучшения уравнове-шив'ания водила, хотя механизм в этом случае имеет избыточные связи (q>Q), т.е. является статически неопределимым. При кинематических расчетах учитывается один сателлит, так как остальные являются пассивными в кинематическом отношении.

В настоящее время циклоидальное зацепление (гл. 6) возродилось в общем машиностроении в виде цевочного зацепления (планетарные редукторы специального типа). Цевочное зацепление есть модификация циклоидального зацепления. Пусть заданы начальные окружности с центрами в точках 01 и Оа и задан профиль зуба верхнего колеса в виде точки Р (рис. 197). Требуется найти сопряженный профиль зуба нижнего колеса. Можно считать, что заданный профиль в виде точки Р есть гипоциклоида, полученная от перекатывания верхней окружности по самой себе.

Планетарные редукторы позволяют получить большое передаточное число при малых габаритах. По конструкции они сложнее редукторов, описанных ранее. В редукторостроении наиболее распространен простой планетарный зубчатый редуктор типа П, схема и конструкция которого изображены на рис. 12.1 и 12.3. Последовательным соединением нескольких простых планетарных рядов можно получить редуктор с требуемым передаточным числом. Особенно эффективно применение планетарных мотор-редукторов.

Среди машинных конструкций часто встречается и поворотная симметрия. Таковы, например, планетарные редукторы. В частности, расчетная модель колеблющегося эпицикла представляется тонким упругим кольцом с N нагрузками со стороны сателлитов, изображенным на рис. 7.27, а [160, 288]. Чтобы

В качестве механизмов широко применяются зубчатые преобразователи движения: редукторы с неподвижными в пространстве осями (непланетарные редукторы); редукторы с подвижными в пространстве осями (планетарные редукторы); зубчато-реечные, червячно-реечные и червячные механизмы и др. При исследовании динамических явлений в приводах возникает необходимость учитывать реальные динамические характеристики таких механизмов, в частности их упруго-диссипативные свойства, влияние зазоров и сил трения в кинематических парах.

Планетарной передачей или планетарным редуктором называется зубчатый механизм, одна или несколько осей которого подвижны. Планетарные редукторы в определенных условиях позволяют при небольших габаритах и весе получать значительные по величине передаточные отношения. Благодаря этим свойствам, планетарные редукторы оказываются в ряде случаев предпочтительными по сравнению с другими видами передач при проектировании механических приводов ряда современных машин [53; 55].

Планетарные редукторы, которые образуются в результате объединения нескольких одно- и двухступенчатых передач, называются многорядными.

Планетарные редукторы.................. 193

Планетарные редукторы.

38. Шанников В. М. Планетарные редукторы с внецентроидным зацеплением. М.—Л., Машгиз, 1948.

19. Шанников В. М. Планетарные редукторы с внецентроидным зацеплением. М.—Л., Машгиз, 1948, 172 с.