יש כל מיני מכשירים מכניים. חלקם מוכרים לנו מילדות. מדובר למשל בשעונים, אופניים, סביבונים. אנו לומדים על אחרים ככל שאנו מתבגרים. אלו מנועים של מכוניות, כננות של מנופים ואחרים. כל מנגנון נע משתמש בסוג כלשהו של מערכת כדי לגרום לגלגלים להסתובב ולמכונה לעבוד. אחד המעניינים והפופולריים ביותר הוא המנגנון הפלנטרי. המהות שלה טמונה בעובדה שהמכונה מונעת על ידי גלגלים או גלגלי שיניים המתקשרים זה עם זה בצורה מיוחדת. בואו נסתכל על זה מקרוב.
מידע כללי
הילוך הפלנטרי והמנגנון הפלנטרי נקראים כך באנלוגיה למערכת השמש שלנו, אותה ניתן לייצג באופן מותנה באופן הבא: במרכז יש "שמש" (הגלגל המרכזי במנגנון). "כוכבי לכת" (גלגלים קטנים או לוויינים) נעים סביבו. לכל החלקים הללו בציוד הפלנטרי יש שיניים חיצוניות. למערכת השמש המותנית יש גבול בקוטר שלה. תַפְקִידזה מבוצע במנגנון הפלנטרי על ידי גלגל גדול או אפיציקל. יש לו גם שיניים, רק פנימיות. רוב העבודה בתכנון זה מתבצעת על ידי המוביל, שהוא מנגנון מנוף. תנועה יכולה להתבצע בדרכים שונות: או שהשמש תסתובב, או האפיציקל, אבל תמיד יחד עם הלוויינים.
במהלך פעולת המנגנון הפלנטרי, ניתן להשתמש בעיצוב אחר, למשל, שתי שמשות, לוויינים ומנשא, אך ללא אפיציקל. אפשרות נוספת היא שני אפיציקלים, אך ללא שמש. ספק ולוויינים חייבים להיות נוכחים תמיד. בהתאם למספר הגלגלים ולמיקום צירי הסיבוב שלהם במרחב, העיצוב יכול להיות פשוט או מורכב, שטוח או מרחבי.
כדי להבין היטב כיצד מערכת כזו פועלת, עליך להבין את הפרטים.
מיקום האלמנטים
הצורה הפשוטה ביותר של ציוד פלנטרי כולל שלוש קבוצות של גלגלי שיניים בדרגות חופש שונות. הלוויינים הנ ל מסתובבים סביב הצירים שלהם ובו זמנית סביב השמש, שנשארת במקומה. האפיציקל מחבר את המנגנון הפלנטרי מבחוץ וגם מסתובב באמצעות חיבור חלופי של השיניים (הוא והלוויינים). עיצוב זה מסוגל לשנות את המומנט (מהירויות זוויתיות) במישור אחד.
במנגנון פלנטרי פשוט, השמש והלוויינים יכולים להסתובב, בעוד המוקד נשאר קבוע. בכל מקרה, המהירויות הזוויתיות של כל הרכיבים אינן כאוטיות, אלא יש להן תלות ליניארית זו בזו. כשהמדיה מסתובבת, היא מספקתמהירות נמוכה פלט מומנט גבוה.
כלומר, המהות של הציוד הפלנטרי היא שעיצוב כזה מסוגל לשנות, להרחיב ולהוסיף מומנט ומהירות זוויתית. תנועות סיבוביות במקרה זה מתרחשות בציר גיאומטרי אחד. אלמנט ההילוכים ההכרחי של כלי רכב ומנגנונים שונים מותקן.
תכונות של חומרים מבניים ותכניות
עם זאת, לא תמיד יש צורך ברכיב קבוע. במערכות דיפרנציאליות, כל אלמנט מסתובב. לגלגלי שיניים פלנטריים כמו זה יש פלט אחד מונע (שולט) על שתי כניסות. לדוגמה, דיפרנציאל השולט על ציר במכונית הוא גיר דומה.
מערכות כאלה פועלות על אותו עיקרון כמו מבני פיר מקבילים. אפילו לגלגל שיניים פשוט יש שתי כניסות, גלגל השיניים הקבוע הוא קלט קבוע של מהירות זוויתית אפסית.
תיאור מפורט של המכשירים
מבנים פלנטריים מעורבים יכולים להיות בעלי מספר שונה של גלגלים, כמו גם גלגלי שיניים שונים דרכם הם מחוברים. נוכחותם של פרטים כאלה מרחיבה מאוד את האפשרויות של המנגנון. ניתן להרכיב מבנים פלנטריים מרוכבים כך שהפיר של פלטפורמת המוביל נע במהירות גבוהה. כתוצאה מכך, ניתן לבטל כמה בעיות עם ציוד הפחתה, ציוד שמש ואחרות בתהליך של שיפור המכשיר.
לפיכך, כפי שניתן לראותבהינתן מידע, המנגנון הפלנטרי פועל על העיקרון של העברת סיבוב בין קישורים מרכזיים וניידים. יחד עם זאת, מערכות מורכבות מבוקשות יותר מאשר פשוטות.
אפשרויות תצורה
ניתן להשתמש בגלגלים (גלגלי שיניים) בתצורות שונות במנגנון הפלנטרי. תקן מתאים עם שיניים ישרות, סליל, תולעת, שברון. סוג ההתקשרות לא ישפיע על עקרון הפעולה הכללי של המנגנון הפלנטרי. העיקר הוא שצירי הסיבוב של המוביל והגלגלים המרכזיים עולים בקנה אחד. אבל צירי הלוויינים יכולים להיות ממוקמים במישורים אחרים (מצליבים, מקבילים, מצטלבים). דוגמה להצלבה היא דיפרנציאל בין-גלגלי, שבו גלגלי השיניים הם חרוטיים. דוגמה להצלבה היא דיפרנציאל נעילה עצמית עם הילוך תולעת (טורסן).
מכשירים פשוטים ומורכבים
כפי שצוין לעיל, התוכנית של המנגנון הפלנטרי תמיד כוללת מנשא ושני גלגלים מרכזיים. יכול להיות כל מספר לוויינים. זהו המכשיר הפשוט או היסודי שנקרא. במנגנונים כאלה, העיצובים יכולים להיות כדלקמן: "SVS", "SVE", "EVE", כאשר:
- S היא השמש.
- B - ספק.
- E הוא המוקד.
כל סט כזה של גלגלים + לוויינים נקרא סט גלגלי שיניים פלנטרי. במקרה זה, כל הגלגלים חייבים להסתובב באותו מישור. מנגנונים פשוטים הם שורה אחת וכפולה. הם משמשים רק לעתים רחוקות במכשירים טכניים ומכונות שונות. דוגמהיכול לשמש כמנגנון אופניים פלנטרי. על פי עיקרון זה, השרוול פועל, שבזכותו מתבצעת התנועה. העיצוב שלו נוצר על פי תכנית "SVE". לוויינים בלא 4 חלקים. במקרה זה, השמש מחוברת בצורה נוקשה לציר הגלגל האחורי, והמוקד ניתן להזזה. הוא נאלץ להסתובב על ידי רוכב אופניים לוחץ על הדוושות. במקרה זה, מהירות השידור, ולכן מהירות הסיבוב, עשויות להשתנות.
לעתים קרובות יותר אתה יכול למצוא מנגנונים פלנטריים מורכבים של ציוד. התוכניות שלהם יכולות להיות שונות מאוד, וזה תלוי למה עיצוב זה או אחר מיועד. ככלל, מנגנונים מורכבים מורכבים מכמה מנגנונים פשוטים, שנוצרו על פי הכלל הכללי עבור ציוד פלנטרי. מערכות מורכבות כאלה הן שתיים, שלוש או ארבע שורות. תיאורטית, אפשר ליצור מבנים עם מספר רב של שורות, אך בפועל זה לא קורה.
מכשירים מישוריים ומרחביים
יש אנשים שחושבים שגיר פלנטרי פשוט חייב להיות שטוח. זה נכון רק בחלקו. מכשירים מורכבים יכולים להיות גם שטוחים. המשמעות היא שגלגלי השיניים הפלנטריים, לא משנה כמה מהם משמשים במכשיר, נמצאים במישור אחד או מקביל. למנגנונים מרחביים יש גלגלי שיניים פלנטריים בשני מישורים או יותר. במקרה זה, הגלגלים עצמם עשויים להיות קטנים יותר מאשר בהתגלמות הראשונה. שימו לב שהמנגנון הפלנטרי השטוח זהה לזה המרחבי. ההבדל הוא רק בשטח התפוס על ידי המכשיר, כלומר בקומפקטיות.
דרגות חופש
זהו שם האוסףקואורדינטות סיבוב, המאפשרות לקבוע את מיקומה של המערכת במרחב בזמן נתון. למעשה, לכל מנגנון פלנטרי יש לפחות שתי דרגות חופש. כלומר, מהירויות הסיבוב הזוויתיות של כל קישור במכשירים כאלה אינם קשורים ליניארי, כמו בהילוכים אחרים. זה מאפשר לך להגיע למהירויות זוויתיות במוצא שאינן זהות לאלו שבכניסה. ניתן להסביר זאת בכך שבחיבור הדיפרנציאלי במנגנון הפלנטרי ישנם שלושה אלמנטים בכל שורה, והשאר יהיו מחוברים אליו באופן ליניארי, דרך כל אלמנט אחד בשורה. תיאורטית, אפשר ליצור מערכות פלנטריות עם שלוש דרגות או יותר של חופש. אבל בפועל, הם לא ניתנים להפעלה.
יחס הילוכים פלנטרי
זהו המאפיין החשוב ביותר של תנועה סיבובית. הוא מאפשר לקבוע כמה פעמים גדל מומנט הכוח על הציר המונע ביחס לרגע הגל המניע. אתה יכול לקבוע את יחס ההילוך באמצעות הנוסחאות:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2, כאשר:
- 1 - קישור מוביל.
- 2 - קישור עבד.
- d1, d2 - קוטר של הקישור הראשון והשני.
- Z1, Z2 - מספר שיניים.
- M1, M2 הם מומנטים.
- W1 W2 - מהירויות זוויתיות.
- n1 n2 - מהירות.
לכן, כאשר יחס ההילוכים גבוה מאחד על הציר המונע, מומנט הכוח גדל, והתדירות והמהירות הזוויתית יורדים. זה תמיד צריך להילקח בחשבון בעת יצירת עיצוב, כייחס ההילוכים במנגנונים פלנטריים תלוי בכמה שיניים יש לגלגלים, ואיזה אלמנט בשורה הוא המוביל.
היקף היישום
בעולם של היום יש הרבה מכונות שונות. רבים מהם עובדים בעזרת גלגלי שיניים פלנטריים.
הם משמשים בדיפרנציאלים לרכב, גלגלי שיניים פלנטריים, בתוכניות הקינמטיות של כלי מכונות מורכבים, בתיבות הילוכים של מנועי אוויר של מטוסים, באופניים, בקומביינים ובטרקטורים, בטנקים וציוד צבאי אחר. על פי עקרונות הציוד הפלנטרי, תיבות הילוכים רבות פועלות בכוננים של גנרטורים חשמליים. שקול עוד מערכת כזו.
ציוד פניה פלנטרי
עיצוב זה משמש בחלק מהטרקטורים, רכבי העקדה וטנקים. תרשים פשוט של המכשיר מוצג באיור למטה.
עקרון הפעולה של מנגנון הסיבוב הפלנטרי הוא כדלקמן: המוביל (מצב 1) מחובר לתוף הבלמים (2) ולגלגל ההנעה הממוקם בזחל. האפיציקל (6) מחובר לציר ההילוכים (מצב 5). השמש (8) מחוברת לדיסק המצמד (3) ולתוף בלם הנדנדה (4). כאשר מצמד הנעילה מופעל ובלמי הלהקה כבויים, הלוויינים לא יסתובבו. הם יהפכו כמו מנופים, שכן הם מחוברים עם השמש (8) והאפיציקל (6) באמצעות שיניים. לכן, הם מאלצים אותם ואת המוביל להסתובב בו זמנית סביב ציר משותף. במקרה זה, המהירות הזוויתית זהה.
בעת ניתוק מצמד הנעילה והפעלת הבלםסיבוב השמש יתחיל להיפסק, והלוויינים יתחילו לנוע סביב הצירים שלהם. כך, הם יוצרים רגע על המנשא ומסובבים את גלגל ההנעה של הזחל.
Wear
במונחים של חיי שירות ושיכוך, במערכות פלנטריות ליניאריות, חלוקת העומס ניכרת בין המרכיבים העיקריים.
העייפות התרמית והמחזורית עלולה לעלות בהם עקב חלוקת העומס המוגבלת והעובדה שגלגלי שיניים פלנטריים יכולים להסתובב די מהר על הצירים שלהם. יתרה מכך, במהירויות גבוהות וביחסי העברה של הגלגלים הפלנטריים, כוחות צנטריפוגליים יכולים להגדיל מאוד את כמות התנועה. יש לציין גם שככל שדיוק ההפקה יורד ומספר הלוויינים עולה, הנטייה לחוסר איזון עולה.
התקנים אלה והמערכות שלהם עשויים אפילו להיות נתונים לבלאי. עיצובים מסוימים יהיו רגישים אפילו לחוסר איזון קטן ועשויים לדרוש רכיבי הרכבה איכותיים ויקרים. המיקום המדויק של הפינים הפלנטריים סביב ציר גלגלי השמש יכול להיות מפתח.
הסדרים פלנטריים אחרים המסייעים באיזון עומסים כוללים שימוש בתתי-מכלולים צפים או תושבות "רכות" כדי לשמור על תנועת השמש או המוקד כמה שיותר זמן.
יסודות הסינתזה של מכשירים פלנטריים
ידע זה נחוץ בעת תכנון ויצירת רכיבי מכונה. הרעיון של "סינתזה של מנגנונים פלנטריים" הוא חישוב מספר השינייםבשמש, מוקד ולוויינים. במקרה זה, יש לעמוד במספר תנאים:
- יחס ההילוך חייב להיות שווה לערך שנקבע.
- פעולת שיניים של Gear חייבת להיות נכונה.
- יש צורך להבטיח את היישור של פיר הכניסה לפיר הפלט.
- נדרשת שכונה (אסור ללוויינים להפריע זה לזה).
כמו כן, בעת התכנון, עליך לקחת בחשבון את מידות המבנה העתידי, משקלו ויעילותו.
אם נתון יחס ההילוכים (n), אז מספר השיניים בשמש (S) ובגלגלי השיניים הפלנטריים (P) חייב לעמוד במשוואה:
n=S/P
אם נניח שמספר השיניים במוקד הוא מוקדם (A), אז כשהנשא נעול, יש לשמור על השוויון:
n=-S/A
אם המוקד קבוע, אז השוויון הבא יהיה נכון:
n=1+ A/S
כך מחושב המנגנון הפלנטרי.
יתרונות וחסרונות
ישנם מספר סוגי שידור המשמשים בהצלחה במכשירים שונים. פלנטרי ביניהם בולט ביתרונות הבאים:
- מספק פחות עומס על כל שן של הגלגלים (הן השמש, המוקד והלוויינים) בשל העובדה שהעומס עליהם מתפזר בצורה שווה יותר. יש לכך השפעה חיובית על חיי השירות של המבנה.
- עם אותו הספק, לציוד הפלנטרי יש מימדים ומשקל קטנים יותר מאשר סוגי הילוכים אחרים.
- יכולת להשיג יחסי העברה גבוהים יותר עםפחות גלגלים.
- הבטח פחות רעש.
חסרונות של גלגלי שיניים פלנטריים:
- צריכים דיוק רב יותר בייצור שלהם.
- יעילות נמוכה עם יחס העברה גדול יחסית.
