Hộp số hành tinh: thiết bị, nguyên lý hoạt động, vận hành và sửa chữa

2024 Tác giả: Erin Ralphs | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-19 20:06

Bánh răng hành tinh là một trong những hộp bánh răng phức tạp nhất. Với kích thước nhỏ, thiết kế có đặc điểm là tính năng cao, điều này giải thích cho việc nó được sử dụng rộng rãi trong các loại máy công nghệ, xe đạp và xe bánh xích. Cho đến nay, hộp số hành tinh đã có một số phiên bản thiết kế, nhưng các nguyên tắc hoạt động cơ bản của các sửa đổi của nó vẫn được giữ nguyên.

Thiết bị đơn vị

Cơ sở của thiết kế chỉ được hình thành bởi ba bộ phận chức năng với một trục quay. Chúng được đại diện bởi một tàu sân bay và hai bánh trung tâm. Thiết bị này cũng cung cấp một nhóm mở rộng các liên kết phụ dưới dạng một bộ bánh răng định dạng đơn, bánh răng vương miện và ổ trục. Từ đó chúng ta có thể kết luận rằng hộp số hành tinh là một cơ cấu thuộc họ bánh răng."hộp", nhưng có sự khác biệt cơ bản. Nó bao gồm sự độc lập có điều kiện của vận tốc góc của mỗi liên kết chính. Bây giờ bạn nên tự làm quen với các phần tử của tổng thể một cách chi tiết hơn:

• Vật mang là cơ sở và là một phần bắt buộc của bất kỳ hệ hành tinh nào, bao gồm cả những hệ hành tinh có kết nối vi sai. Đây là một cơ cấu đòn bẩy, là một ngã ba không gian, trục của nó được căn chỉnh với trục chung của bộ truyền động. Trong trường hợp này, trục bánh răng có vệ tinh quay xung quanh nó theo mặt phẳng của bánh xe trung tâm.
• Bánh răng. Trước hết, cần tách nhóm bánh trung tâm lớn và bánh trung tâm nhỏ của loại này. Trong trường hợp đầu tiên, chúng ta đang nói về các bánh xe lớn có răng bên trong - hệ thống này được gọi là chu trình sử dụng. Đối với các bánh răng nhỏ có răng, chúng được phân biệt bởi sự sắp xếp bên ngoài của các răng - còn được gọi là bánh răng mặt trời.
• Vệ tinh. Nhóm bánh xe của hộp số hành tinh (ít thường là bánh răng đơn), các phần tử của chúng nhất thiết phải có răng ngoài. Các vệ tinh được đặt trong khớp nối với cả hai nhóm bánh xe trung tâm. Tùy thuộc vào chức năng và sức mạnh của thiết bị, số lượng vệ tinh có thể thay đổi từ 2 đến 6, nhưng 3 phân đoạn thường được sử dụng nhất, vì trong trường hợp này không cần thiết bị cân bằng bổ sung.

Nguyên lý hoạt động của hộp giảm tốc hành tinh

Thay đổi đường truyền phụ thuộc vào cấu hình bố trí của các đơn vị chức năng. Giá trị sẽ có độ linh động của phần tử và hướng của mômen quay. Một trong ba thành phần (nhà cung cấp dịch vụ,vệ tinh, bánh răng mặt trời) được cố định ở một vị trí cố định, và hai cái kia quay. Để chặn các phần tử của hộp số hành tinh, nguyên tắc hoạt động của cơ cấu cung cấp sự kết nối của một hệ thống phanh dải và ly hợp. Trừ khi có phanh và khóa ly hợp trong các thiết bị vi sai có bánh răng côn.

Chức năng sang số xuống có thể được kích hoạt theo hai cách. Trong phiên bản đầu tiên, nguyên tắc sau được thực hiện: chu kỳ hoạt động dừng lại, theo đó mômen làm việc từ bộ nguồn được chuyển đến đế của bánh răng mặt trời và được loại bỏ khỏi giá đỡ. Kết quả là cường độ quay của trục sẽ giảm, và bánh răng mặt trời sẽ tăng tần suất hoạt động. Trong một sơ đồ khác, bánh răng mặt trời của thiết bị bị chặn, và chuyển động quay từ vật mang sang chu kỳ sử thi. Kết quả là tương tự, nhưng với một chút khác biệt. Thực tế là tỷ số truyền trong mô hình làm việc này sẽ có xu hướng thống nhất.

Trong quá trình nâng cấp, một số mô hình hoạt động cũng có thể được thực hiện và cho cùng một hộp số hành tinh. Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ đơn giản nhất như sau: chu kỳ quay bị chặn, và mômen quay được truyền từ bánh răng mặt trời trung tâm và truyền tới các vệ tinh và vật mang. Ở chế độ này, cơ cấu hoạt động như hộp số một cấp. Trong một cấu hình khác, bánh răng sẽ bị chặn và mô-men xoắn sẽ được truyền từ bánh răng vòng sang vật mang. Ngoài ra, nguyên lý hoạt động tương tự như phương án đầu tiên, nhưng có sự khác biệt về tần số quay. Khi số lùi được kích hoạt, mô-men xoắnlực xoắn sẽ bị loại bỏ khỏi chu kỳ và sẽ được truyền tới bánh răng mặt trời. Trong trường hợp này, tàu sân bay phải ở trạng thái đứng yên.

Tính năng quy trình làm việc

Sự khác biệt cơ bản giữa các cơ cấu hành tinh và các loại hộp số khác là tính độc lập đã được đề cập của các phần tử làm việc, được cấu tạo dưới dạng hai bậc tự do. Điều này có nghĩa là do sự phụ thuộc của vi sai, để tính vận tốc góc của một thành phần của hệ, cần phải tính đến vận tốc của hai bánh răng kia. Trong khi đó, các hộp số bánh răng khác giả định mối quan hệ tuyến tính giữa các yếu tố trong việc xác định vận tốc góc. Nói cách khác, vận tốc góc của "hộp" hành tinh có thể thay đổi ở đầu ra, bất kể hiệu suất động lực ở đầu vào. Với các bánh răng cố định và cố định, có thể tóm tắt và phân phối dòng điện.

Trong các cơ cấu đơn giản nhất, có hai bậc tự do của các liên kết bánh răng, nhưng hoạt động của các hệ thống phức tạp cũng có thể cung cấp sự hiện diện của ba bậc. Để làm được điều này, cơ chế phải có ít nhất bốn liên kết chức năng, chúng sẽ có mối liên hệ khác biệt với nhau. Một điều nữa là cấu hình như vậy thực sự sẽ không hiệu quả do hiệu suất thấp, vì vậy trong thực tế, các ứng dụng và đường truyền có bốn liên kết giữ lại hai bậc tự do.

Bánh răng hành tinh đơn giản và phức tạp

Một trong những dấu hiệu của sự phân chia các cơ chế hành tinh thành đơn giản vàphức tạp - đây là số lượng các liên kết đang hoạt động. Hơn nữa, chúng ta chỉ đang nói về các nút chính, và các nhóm vệ tinh chưa được tính đến. Một hệ thống đơn giản thường có ba liên kết, mặc dù cả bảy liên kết đều được phép chuyển động học. Ví dụ về hệ thống như vậy, chúng tôi có thể trích dẫn các bộ bánh răng đơn và đôi, cũng như các nhóm bánh răng lồng vào nhau được ghép nối.

Có nhiều liên kết chính trong các cơ chế phức tạp hơn các liên kết đơn giản. Họ cung cấp ít nhất một tàu sân bay, nhưng có thể có nhiều hơn ba bánh trung tâm. Hơn nữa, nguyên lý hoạt động của hộp số hành tinh cho phép sử dụng một số đơn vị đơn giản ngay cả trong một hệ thống phức tạp. Ví dụ: mô hình liên kết bốn có thể có tối đa ba nút đơn giản và mô hình năm liên kết có thể có tối đa sáu nút. Tuy nhiên, sự độc lập hoàn toàn của các hệ hành tinh đơn giản trong khuôn khổ của các thiết bị phức tạp là điều không cần bàn cãi. Thực tế là một số cơ chế như vậy có nhiều khả năng có một sóng mang chung.

Kiểm soát cơ chế

Trong khi duy trì một số bậc tự do, thiết bị có thể được sử dụng làm chức năng tự cung tự cấp chính. Nhưng nếu mô hình có một liên kết dẫn động và một liên kết dẫn động được chọn (chế độ giảm tốc), thì cần phải đặt tốc độ nhất định cho chúng. Đối với điều này, các phần tử điều khiển của hộp số hành tinh được sử dụng. Nguyên lý hoạt động của chúng là sự phân bố lại tốc độ do ly hợp ma sát và phanh. Bậc tự do bổ sung bị loại bỏ và các nút tự do chính trở thành tham chiếu.

Frictions chịu trách nhiệm kết nối hai liên kết miễn phí hoặcmột liên kết (cũng miễn phí) với nguồn điện bên ngoài. Cả hai cấu hình ly hợp trong điều kiện chặn đều cung cấp cho các liên kết được điều khiển với một vận tốc góc nhất định, chứ không phải bằng không. Theo thiết kế, các phần tử như vậy là ly hợp nhiều đĩa, nhưng đôi khi cũng có ly hợp thông thường để truyền mô-men xoắn.

Đối với phanh, nhiệm vụ của nó trong cơ sở hạ tầng điều khiển của hộp số hành tinh là kết nối các liên kết tự do với hộp số. Phần tử này, trong điều kiện chặn, tạo ra các liên kết tự do với vận tốc góc bằng không. Theo thiết bị kỹ thuật, hệ thống phanh như vậy tương tự như ly hợp, nhưng ở các phiên bản đơn giản nhất - đĩa đơn, bánh giày và băng.

Ứng dụng của bánh răng hành tinh

Lần đầu tiên bộ phận này được sử dụng trên xe Ford T dưới dạng hộp số hai cấp với nguyên lý sang số bằng chân và phanh băng. Trong tương lai, thiết bị đã trải qua nhiều lần biến đổi, và ngày nay hộp số hành tinh Prius của Nhật Bản có thể được gọi là phiên bản mới nhất của các cơ cấu loại này. Nguyên lý hoạt động của bộ phận này là phân phối năng lượng giữa nhà máy điện (có thể là hybrid) và các bánh xe. Trong quá trình vận hành, động cơ dừng lại, sau đó năng lượng được truyền đến máy phát, do đó các bánh xe bắt đầu chuyển động.

Trong trường hợp này, hệ thống có thể không chỉ là chức năng của một hộp số. Ngày nay, thiết bị này được sử dụng trong hộp số, vi sai, phức hợpsơ đồ động học của thiết bị công nghiệp, trong hệ thống truyền động của thiết bị đặc chủng và tàu bay. Những gã khổng lồ ô tô tiên tiến cũng đang nắm vững nguyên lý hoạt động của cơ chế kết hợp với truyền động điện từ và điện cơ. Hộp số hành tinh tương tự của Prius đã được sử dụng thành công trong các loại xe điện hybrid. Bản thân không có hộp số theo nghĩa truyền thống trong các thiết kế như vậy, nhưng có sự xuất hiện của một biến thể không có chuyển số - một tổ hợp các bánh răng hành tinh đặt các bánh xe chuyển động và nhận năng lượng từ động cơ thực hiện chức năng này.

Hộp số Xe đạp Hành tinh

Theo nghĩa truyền thống, không có hộp số trong vận chuyển bằng xe đạp được cung cấp các cơ cấu hành tinh. Đây là những ống lót có cùng bánh răng mặt trời, được gắn chặt vào bánh sau trên trục của chúng. Ngoài ra, một sóng mang được sử dụng để cố định, xác định hướng chuyển động của các vệ tinh và không cho phép chúng phân tán và liên kết với nhau. Và yếu tố quan trọng nhất của "hộp" hành tinh của xe đạp được thể hiện bằng một bánh răng tuần hoàn, chuyển động quay của nó xảy ra do bàn đạp. Khi thay đổi bánh răng, bộ truyền động trung tâm (bộ truyền động có trục) thay đổi động lực học của bộ truyền động, có tác dụng điều chỉnh tốc độ.

Đó là, một lần nữa chúng ta có thể kết luận rằng mô hình hành tinh hoạt động như một hộp số. Trong hệ thống này, chu kỳ sử dụng thực hiện chức năng của một liên kết dẫn động trong dây chuyền, bánh răng mặt trời vẫn đứng yên và giá đỡ đóng trên vỏ. TạiTrong trường hợp này, sơ đồ làm việc của ống lót đơn giản và đa tốc độ sẽ giống nhau. Sự khác biệt nhỏ duy nhất là mỗi nút của hệ hành tinh có các chỉ số được xác định nghiêm ngặt về tỷ số truyền.

Quy trình hoạt động

Biện pháp chính trong quá trình vận hành cơ cấu này của người sử dụng là duy trì bộ bánh răng hành tinh ở điều kiện làm việc tối ưu. Điều này đạt được thông qua việc làm sạch định kỳ các bộ phận và quan trọng nhất là thông qua việc bôi trơn. Những gì nên được bôi trơn trong hộp hành tinh? Chủ yếu là ổ trượt của hộp giảm tốc. Dầu được dẫn từ trục khuỷu vào khoang của trục bánh răng, làm đầy các khoang của các vệ tinh bằng bánh răng. Hơn nữa, tùy thuộc vào thiết kế, chất bôi trơn kỹ thuật đi vào ổ trục bánh răng thông qua các chốt và lỗ hướng tâm. Để lượng dầu được phân phối tối đa dọc theo chiều dài của vòng bi, đôi khi người ta làm một tấm phẳng ở bên ngoài thân trục.

Vòng đệm được bôi trơn bằng cách nhúng các răng bánh xe vào bồn nước hoặc bằng cách cho dầu trực tiếp vào vùng hông xe thông qua các vòi phun đặc biệt. Đó là, bôi trơn bằng máy bay phản lực hoặc bôi trơn nhúng được thực hiện. Nhưng cách hiệu quả nhất là sự lan truyền của sương mù dầu, được sử dụng liên quan đến các phần tử của khớp nối và ổ trục. Phương pháp bôi trơn này được thực hiện bằng cách phun từ súng phun đặc biệt.

Đối với bản thân chất bôi trơn, dầu mỏ không hợp kim được khuyên dùng cho các bánh răng hành tinh. Ví dụ, các công thức công nghiệp có mục đích chung phù hợp để sử dụng. Đối với tốc độ caocơ chế, nên sử dụng các cơ sở tuabin và hàng không đặc biệt.

Lỗi và cơ chế sửa chữa

Triệu chứng phổ biến nhất của hỏng bánh răng hành tinh là sự hiện diện của rung động trong khu vực hộp. Người lái xe cũng lưu ý những tiếng ồn không liên quan, những cú sốc và co giật. Sự hiện diện của một số triệu chứng phụ thuộc vào bản chất của sự cố, có thể do một số lý do:

• Cơ chế quá nhiệt.
• Phong cách lái xe dũng mãnh khi phanh gấp và tăng tốc.
• Thiếu dầu, ít dầu hoặc không đủ chất.
• Khởi động hộp số không đầy đủ trước khi lái xe.
• Trượt băng.
• Xe gặp tuyết hoặc bùn.
• Sự mòn của các phần tử bánh răng hành tinh.

Để sửa chữa hộp số hành tinh, bạn cần biết nguyên nhân cụ thể gây ra hỏng hóc của nó. Đối với điều này, cơ chế được tháo rời. Thông thường hộp được bắt vít bên trong trục truyền động. Cần phải tháo các giá đỡ tốc độ ra khỏi một trong các phía (tùy theo thiết kế) rồi tháo bu lông qua lỗ trên trục truyền động. Tiếp theo, phần tử được làm sạch hoặc thay thế. Thông thường, đó là nhiễm bẩn kim loại, gãy răng, mòn trục và bánh răng.

Kết

Cơ chế hành tinh khác nhau về độ phức tạp của thiết bị, có ưu và nhược điểm. Đầu tiên là sự cân bằngcác phần tử phục vụ với sự phân bố lực lượng tương đối chính xác. Yếu tố này cho phép phát triển các đơn vị sang số có kích thước khiêm tốn, cho phép bố trí tối ưu. Trong trường hợp "hành tinh" của xe đạp, các lợi thế về công thái học cũng được ghi nhận, bao gồm khả năng chuyển đổi ở tư thế đứng. Khi lái xe quanh thành phố, đây là một phẩm chất đặc biệt hữu ích, vì bạn phải thay đổi chế độ tốc độ khá thường xuyên. Nếu chúng ta nói về những thiếu sót của các hệ thống hành tinh, thì với tỷ số truyền lớn, chúng vẫn được đặc trưng bởi hiệu suất khiêm tốn. Ngoài ra, hệ thống yêu cầu lắp ráp chính xác, vì những sai lệch nhỏ nhất cũng làm tăng nguy cơ hao mòn giống nhau của các bộ phận.