Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Устройство и принцип работы планетарных редукторов
• 2. Применение планетарных редукторов
• 3. Разновидности планетарных редукторов
• 4. Достоинства и недостатки планетарных редукторов
• 5. Планетарный редуктор своими руками
• Заключение
• Список литературы


Введение

планетарный редуктор колесо электроинструмент

Значительная часть потребностей человека связана с техникой. Этим объясняется необходимость грамотного обращения при оказании услуг с механизмами, приборами, аппаратами и сооружениями, являющимися составной частью систем сервиса.

Большинство этих устройств, входит в состав машин, которые преобразуют энергию, материал и информацию с целью облегчения физического и умственного труда человека.

В настоящее время редукторы применяются во всех областях промышленности. Редуктором называется передача или сочетание передач, установленных в картере или вписанных в другой агрегат.

В стране выпускается большое количество нормализованных редукторов общего применения - простых цилиндрических, планетарных, коническо-цилиндрических, червячных с цилиндрическим и глобоидным червяками и других.

Обоснованный выбор схемы редуктора, совершенствование его конструкции и расчета являются важнейшими задачами машиностроения, так как через них проходит большая часть вырабатываемой в стране энергии.

Актуальность применения механизмов велика. Использование мотор редукторов практикуется во всех отраслях промышленности.

Цель данной работы: планетарный редуктор.

Задачи:

1. Изучить, что такое планетарный редуктор, устройства планетарного редуктора;

2. Узнать типы и область применения планетарных редукторов;

3. Рассмотреть достоинства и недостатки планетарных редукторов;

4. Рассмотреть планетарный редуктор своими руками.

Объект исследования: редуктор

Методы исследования: изучение научной литературы; проведение практических работ.



1. Устройство и принцип работы планетарных редукторов

Для работы планетарного редуктора необходимо, чтобы одна из его деталей (солнечная шестерня, коронная шестерня или водило) была жестко закреплена относительно корпуса редуктора. В зависимости от выбора ведущего и ведомого элемента будет зависеть передаточное число планетарного редуктора. Также работа планетарного редуктора возможна и в случае, когда ни одна из его деталей не закреплена. В таком случае становится возможным разложение одного движения на два (к примеру, от солнечной шестерни к коронной шестерни и водилу), или слияние двух движений в одно.

Рис.1.1 Планетарный редуктор: а -- с вращающейся планетарной шестерней и с сателлитами на корпусе; б -- с неподвижной планетарной шестерней и с сателлитами на вращающемся водиле; 1 -- планетарная шестерня; 2 -- водило; 3 -- ось якоря электродигателя; 4 -- шестерня на валу электродвигателя; 5 -- сателлитная шестерня; 6 -- корпус редуктора; 7 -- подшипник; 8 -- муфта свободного хода.



Рассмотрим устройство, и принцип работы планетарного редуктора на примере механизма автомобильных стартеров в состав которых он входит (см рис. 1.1).

Планетарный редуктор -- это такой редуктор, у которого большая шестерня 1 имеет зубцы с внутренним зацеплением и сочленена с малой ведущей шестерней 4 наружного зацепления через несколько сателлитных шестерен 5. При этом и ведущая, и ведомая шестерни соосны, а сателлиты находятся между ними и внутри большой (планетарной) шестерни. Оси сателлитных шестерен могут быть установлены как на корпусе первичного приводного устройства (рис. а см. выше), так и непосредственно на торцевом водиле вторичного (выходного) вала редуктора (рис.1.1 б). В первом случае большая планетарная шестерня вращается и сама является водилом выходного вала; во втором -- она неподвижна, так как жестко закреплена в корпусе 6 редуктора. Во втором случае сателлиты, установленные на водиле 2 и сочлененные с шестерней 4 первичного вала, обегают внутренние зубья неподвижной планетарной шестерни 1 и тем самым приводят водило 2 во вращение.

Благодаря применению стартера с планетарным редуктором, например, в автомобильных стартерах передаточное число между оборотами коленвала ДВС и якорем стартерного электродвигателя может быть увеличено до 80 (вместо 16 при классическом исполнений стартера).

В автомобильных электростартерах более широкое распространение получил планетарный редуктор второго типа.



Рис 1.2 Приводной механизм стартера BOSCH-DW: 12/1.1: 1 - ось сателлита; 2 -сателлит планетарного редуктора; 3 -- водило на торце вторичного вала; 4 -- посадочное место для планетарной шестерни (шестерня снята); 5 -- проточка под пружинную защелку; 6 -- направляющие спиральные пазы для МСХ; 7 -- поводковая муфта; 8 -- муфта свободного хода (МСХ); 9 -- шестерня МСХ; 10 -- вторичный (выходной) вал стартера.

На рис. 1.2 показан внешний вид передаточного механизма стартера BOSCH-DW: 12/1.1, в состав которого входит планетарный редуктор. Для удобства восприятия передаточный механизм, показанный на фото, частично разобран: планетарная шестерня снята с сателлитов 2, а муфта свободного хода 8 -- сдвинута с направляющих пазов 6 выходного вала 10 стартера.



Рис. 1.3 Роторный узел стартера BOSCH-DW: 12/1.1. 1 -- первичный вал (вал ЭДВ); 2 -- ламельный коллектор; 3 -- якорная обмотка; 4 -- магнитопровод якоря; 5 -- продольная балансировочная выборка; 6 -- паз якорного магнитопровода; 7 -- фиксатор планетарной шестерни; 8 -- ведущая шестерня планетарного редуктора (на валу ЭДВ); 9 -- неподвижная планетарная шестерня; 10 -- поводковая муфта; 11 -- муфта свободного хода (МСХ); 12 -- шестерня МСХ; 13 -- проточка под запорное пружинное кольцо; 14 -- крышка запорного пружинного кольца; 15 -- запорное пружинное кольцо; 16 -- вторичный (выходной) вал стартера.

Как и любой другой, планетарный редуктор состоит из двух основных шестерен (рис.1.3): ведущей 11-зубцовой шестерни 8 на валу 1 ЭДВ и большой планетарной шестерни 9, изготовленной из пластмассы. Последняя, имеющая 37 зубцов внутреннего зацепления, неподвижно установлена в корпусе стартера с помощью фиксирующих шпилек 7. Внутренние детали планетарного редуктора показаны на рис. 1.2: водило 3 установлено на торце выходного вала 10, оно одновременно является установочной площадкой для осей 1 вращения трех сателлитов. Сателлитные 13-зубцовые шестерни 2 (сателлиты) планетарного редуктора, их три, упираясь в неподвижную планетарную шестерню, передают вращение вала электродвигателя на водило. Оси 1 после установки на них сателлитовых шестерен 2 запрессованы в тело водила 3 и, таким образом, сателлиты с осей несъемные.

При сборке, когда узел 7, 8, 9 муфты свободного хода 19 снят с вала 10, пластмассовая планетарная шестерня надвигается на посадочное место 4 выходного вала стартера (до упора в торец водила). В пластмассу планетарной шестерни залита бронзовая втулка, которая для вторичного вала является опорным подшипником. Вторым опорным подшипником для вала с водилом является бронзовая втулка, запрессованная в лобную крышку стартера. Планетарная шестерня фиксируется на валу для предотвращения обратного продольного смещения с помощью плоской пружинной защелки, под которую подкладывается дистанционная шайба. Планетарная шестерня накрывает сателлиты, которые при этом входят в зацепление с ее внутренними зубцами.

При окончательной сборке стартера шестерня вала электродвигателя вдвигается своими зубцами между тремя сателлитами, а подшипниковый торец вала электродвигателя входит в бронзовую втулку, запрессованную в водило. Эта втулка является передним подшипником скольжения для якоря электродвигателя. Задним подшипником служит бронзовая втулка, запрессованная в тыльную крышку стартера.

Все три подшипника скольжения (бронзовые втулки) являются съемными и при ремонте автомобильного стартера могут быть заменены на новые.

В некоторых автомобильных электростартерах встроенный понижающий редуктор может быть не планетарным, а простым рядным, имеющим обычное внешнее или внутреннее зацепление двух шестерен.

Из отечественных автомобилей таким стартером впервые был оснащен правительственный автомобиль ЗИЛ-110.



2. Применение планетарных редукторов

Универсальные планетарные редукторы

Промышленность всего мира выпускает множество типовых серий планетарных редукторов и мотор-редукторов для использования в приводах различных общепромышленных механизмов, например отечественные 3МП. В одном типоразмере обеспечиваются различные передаточные числа от единиц до десятков и сотен.

Преимущества перед обычными цилиндрическими редукторами -- компактность, перед червячными -- большие долговечность и КПД, в зависимости от конкретных конструкций -- простота изготовления, до определённых передаточных отношений -- отсутствие самоторможения.

Планетарные редукторы в грузовых лебёдках

Использование планетарного редуктора в лебёдках имеет дополнительные преимущества: двигатель, компактный редуктор и барабан лежат на одной геометрической оси; можно встроить простой механизм размыкания для размотки троса на участке с небольшим моментом; хороший КПД, меньшие требования к смазке и прогнозируемое самоторможение в сравнении с червячными. Он широко применяется в навесных автомобильных электролебёдках, тельферах, небольших стационарных грузоподъёмных механизмах.

В то же время другие типы редукторов имеют свои преимущества для лебёдок: для червячных это гарантированное самоторможение и малое число элементов; для цилиндрических -- отсутствие массивного вращающегося водила, что упрощает изготовление механизмов очень большой мощности.

Планетарные редукторы в электроинструменте



Рис. 2.1 Шуруповёрт в разобранном виде. Справа видны сателлиты и коронарная шестерня первой ступени редуктора

На рис.2.1 шуруповёрт в разобранном виде. Справа видны сателлиты и коронарная шестерня первой ступени редуктора.

Распространённый ручной электроинструмент с небольшой частотой вращения рабочего органа (шуруповёрты, гайковёрты, электроотвёртки) построен, как правило, с использованием многоступенчатого планетарного редуктора. Кроме компактности при большом передаваемом моменте, небольших требований к прочности и точности корпуса самого инструмента, такой редуктор позволяет легко ввести переключение передаточных чисел («скоростей») взаимной фиксацией элементов и ограничение момента на рабочем органе -- фиксацией одной из коронных шестерен регулируемой трещёткой.

В высокоскоростном мощном инструменте (сетевые дрели, цепные пилы и т. п.) смазка осей сателлитов закладываемыми при сборке консистентными составами была бы затруднена; при этом корпус редуктора, подверженный большим динамическим нагрузкам, в них изначально делается более прочным. Поэтому вместо планетарных в них, как правило, используются обычные одно-двухступенчатые цилиндрические редукторы.

Планетарный редуктор в ведущих мостах и колёсах

Рис.2.2 Троллейбус, планетарный редуктор заднего ведущего моста. Указано отверстие для заливки трансмиссионного масла (закрыто резьбовой пробкой).

Рис.2.3 Колёсный редуктор военного автомобиля МАЗ-7310. Водило с сателлитами сняты

В ведущих мостах грузовых автомобилей МАЗ, автобусов Ikarus, ЛиАЗ прошлых лет, троллейбусов ЗиУ-9, тракторов Т-150К, К-700, тяжёлых колёсных военных и землеройных машин применяются планетарные редукторы, передающие крутящий момент от полуоси к ступице колеса. Применение планетарного редуктора в бортовой передаче (разнесённая передача) позволяет уменьшить диаметр главной передачи и, следовательно, увеличить дорожный просвет, либо применить одноступенчатую главную передачу вместо двухступенчатой. Вместе с тем облегчаются полуоси и дифференциал, передающие меньший крутящий момент.

В то же время применение планетарных колёсных редукторов увеличивает неподрессоренные массы и разносит их от продольной оси автомобиля, вводит дополнительные детали, требующие высокой точности изготовления (минимум 8 «лишних» высоконагруженных шестерен в каждом мосте и их подшипники), добавляет точки обслуживания. В случае прямозубых редукторов (косозубая планетарная передача невозможна) значительно увеличивается шум движущегося автомобиля, усиливаемый резонансами упругого и сравнительно тонкого колёсного диска. Следствием всего этого является тенденция к отказу от такой конструкции на современных массовых машинах.

Благодаря удобству компоновки (осевая симметрия, разгрузка параллельно работающих шестерен, большое передаточное отношение, компактность) планетарные редукторы нашли применение в электрических и гидравлических мотор-колёсах транспортных машин и шасси специальной техники. Редуктор делает возможным сопряжение конструктивно оптимального встроенного двигателя с крупным медленно вращающимся колесом тихоходного агрегата. В мотор-колёсах карьерных самосвалов встречаются двухступенчатые редукторы.

С появлением сравнительно недорогих и массовых электровелосипедов требование удешевления конструкции мотор-колеса привело к использованию встроенного планетарного редуктора вместо установки магнитов ротора прямо на ступице. Такое решение увеличивает статическую тягу при меньшей массе колеса, но вызывает дополнительный шум и высокочастотные вибрации, передающиеся на раму. На текущий момент большинство велосипедных мотор-колёс до 500Вт -- редукторные.

При большей мощности диаметр мотора в ступице и номинальный ток велики, как следствие -- располагаемый момент и так достаточен для лёгкого аппарата.

Кроме того, создание дешёвого редуктора на такую мощность уже становится проблематичным, а с ростом скорости мощного велосипеда (100 км/ч) вибрации от быстроходного электромотора большого диаметра могут превысить допустимые.

Планетарные редукторы в коробке передач

Рис. 2.4 Автоматическая коробка передач в разрезе

В автоматических коробках перемены передач крутящий момент передаётся от вала с солнечной шестернёй на вал связанный с водилом.

Если коронная шестерня будет заторможена -- тогда сателлиты будут обкатываться вокруг солнечной и коронной шестерён, приводя во вращение водило.

Передаточное число редуктора будет равняться отношению числа зубьев на солнечной шестерне к числу зубьев на коронной. Если коронную шестерню отпустить (растормозить) -- тогда крутящий момент будет передаваться напрямую, отношение 1:1. В современных конструкциях автоматических коробок перемены передач чаще всего встречается планетарный механизм Лапелетье (Lepelletier).

Рис. 2.5 Детали механической планетарной коробки передач Ford T

Изредка встречаются и механические планетарные КПП, отличающиеся компактностью и безударностью включения, но при этом сложностью и дороговизной. Ранний вариант такого агрегата -- коробка «Форда-Т». Позднее планетарные коробки применялись на танках, например, советском Т-64 60-х годов. Гораздо более широкое распространение планетарные переключатели передач получили на велосипедах. «Планетарные втулки» могут иметь до 14 скоростей (как правило -- три), встроенный тормоз, при аккуратном использовании долговечны и надёжны, не требуют обслуживания, однако в целом дороже и тяжелее традиционных цепных переключателей.

«Редукторный стартёр» автомобильных двигателей

В получивших в последние годы, распространение «редукторных» стартёрах также используется планетарный редуктор. Двигатель такого стартёра работает с меньшими механическими нагрузками, имеет меньший вес, электрически более оптимален. В целом «редукторный» стартёр имеет лучший КПД и несколько меньше нагружает аккумулятор. В силу кратковременной работы редуктор может быть выполнен с бульшими допусками и тем самым значительно удешевлён без ущерба надёжности, что важно для сравнительно недорогой запчасти. В то же время встречаются экземпляры с пластиковой коронной шестернёй, которая, хотя и наименее нагружена из всех, при некачественном исполнении резко снижает надёжность всего стартёра.

3. Разновидности планетарных редукторов

Между собой данные устройства могут отличаться по ряду параметров. В целом же, различают следующие типы:

1. Одноступенчатый;

2. Двухступенчатый;

3. С одним центральным колесом;

4. С двумя центральными колёсами;

5. С тремя центральными колёсами;

6. Цевочные;

7. Процессионные.

Подбирать подходящую модель следует в зависимости от назначения использования. В основном применяются редукторы данного типа в машиностроении, поскольку позволяют уменьшить диаметр основной передачи. В результате повышается проходимость авто. Именно поэтому их востребованность в машиностроительной сфере постоянно растёт. Кроме того, они широко применяются при изготовлении станков, приборов и другого промышленного оборудования.

4. Достоинства и недостатки планетарных редукторов

К достоинством относятся:

1. Пониженная шумность;

2. Компактность;

3. Малая нагрузка на опоры редуктора;

4. Меньшая нагрузка на зубья колес;

5. Повышенное передаточное отношение.

Поскольку в передаче усилия участвует большее число зубьев, нагрузка на каждый из них приходится меньше, что напрямую влияет на их срок службы. Также особенности конструкции планетарного редуктора, в частности расположение сателлитов, приводит к тому, что возникающие в нем силы взаимно компенсируются, из-за чего нагрузка на опоры падает. Плотная компоновка элементов редуктора приводит к уменьшению его габаритов, а условия зацепления зубьев шестерней - к снижению шумности.

К недостаткам относятся:

1. Сложность в изготовлении;

2. Снижение КПД при передаче больших нагрузок.

Наибольшим недостатком планетарных редукторов является сложность их изготовления и монтажа. Незначительные отклонения в деталях или ошибки при монтаже могут привести к серьезным проблемам при эксплуатации вплоть до поломки редуктора. Причина второго недостатка кроется в возросшей площади контакта зубьев по сравнению с аналогичными по передаваемой мощности цилиндрическими редукторами. Если при малых передаваемых мощностях разница в КПД почти не ощутима, то с их возрастанием также увеличиваются потери на трение, что и приводит к снижению КПД.

Рис. 4.1 Многоступенчатый планетарный редуктор



5. Планетарный редуктор своими руками

Бормашинка - двигатель ДПР-52, встречается в принтерах и фенах. Ручная дрель - двигатель от автомобильного компрессора, встречается в небольших тепловых пушках и фенах.

Бормашина 2

Бормашина со сменными наконечниками. Мотор PIV MTM, из лентопротяги вертикального магнитофона, болгарский. Таходатчик удален, на его месте закреплен гибкий вал бормашины. Вращение от оси мотора передается на вал с помощью туго надетой пружины. Справа на оси укреплен алмазный диск для правки боров. Весь механизм закреплен в держателе с двумя степенями свободы и легко вращается влево-вправо, вперед-назад. Вся конструкция подвешена на рабочем столе справа вверху, не мешает работе. Можно утопить мотор в стол так, чтобы шланг бормашины выходил вертикально вверх.

Бормашина для гравировки

Бормашина для граверных работ. Мотор на 8000 об., шланг терпит до 10000. Мотор и шланг соединены пружиной, надетой на оси.

Дрель 1

Рукоять с механизмом от пневмодрели. Мотор передает вращение на турбину, насажен через переходное кольцо. В корпусе дрели уже находится планетарный редуктор примерно 3:1. Очень мощная машинка. Потребовались токарные работы: переходное кольцо, втулка на валу, подгонка конуса Морзе под размер 2а. Трудно было установить сильно токовую кнопку.

Дрель 2

Мотор PIV 6 25/3A болгарского производства, работает от 5 до 40 В, от вертикального магнитофона/накопителя. Таходатчик (сзади) не используется, но хорошо уравновешивает всю конструкцию. Кнопка воздействует на контактную группу от утюга, мощная и не обгорает.

Отрезной станок 1

Отрезной станок 1 сделан под неармированные абразивные диски толщиной 0, 5-2 мм. Перемещаемый столик. Виден "тормозной" резистор.

Отрезной станок 2

Отрезной станок 2 сделан под неармированные абразивные диски толщиной 0, 5-2 мм. Два рабочих положения, с верхнего и нижнего столиков, так что мотор с реверсом.

Сверлильный станок 1

Сверлильный станочек с цанговым патроном на 0, 8 мм. Сделан из остатков механизма, который назывался "пресс для изготовления алюминиевых бирок". Двигатель ДПР-52. Ход сверла - 20 мм. Видна коробка для сверл и абразивный диск на оси движка вверху для правки сверл.

Сверлильный станок 2

Сверлильный станок под патрон 2а. Стойка из алюминиевого профиля в нем червячная передача, с ее помощью каретка на подшипниках перемещается на 80 мм под сверла разной длины. Ручкой перемещается собственно мотор еще на 20 мм. Вверху на оси мотора - абразивный диск для доводки сверл, защищен рамкой. Мотор болгарский, от магнитофона, профиль от витрины, червяк от водопроводного вентиля, подшипники от выдвижного столика.

Сверлильный станок 3

Основа - рамка для линейного перемещения головок 8-дюймового накопителя. На шести подшипниках. Патрон закреплен в втулке от вентилятора этого же накопителя. Червячная передача - от 5-дюймового флоппика, круглая ручка вверху. Последние 20 мм хода сверла - отдельной ручкой. Передача с мотора - резиновый пассик, но лучше плоский ремень.

Сверлильный станок 4

Сверлилка из микроскопа. Один винт перемещает столик под сверла разной длины, второй был поврежден, поэтому на нем сделан ход на последние 20 мм, видны тяги, пружина и ручка. Двигатель ДПР-74. Под столиком ящик для сверл.

Токарный станок

Токарный станок для дерева. Мотор ПИК 12-3/10.1 от болгарского магнитофона/ накопителя. Патрон польский, до 150 мм. Правая бабка с вращающимся центром и подачей на 20 мм. Суппорт фиксируемый, перемещается по горизонтали.



Заключение

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.

Конструкция планетарного редуктора позволяет ему работать в двух режимах: в роли жесткого преобразователя механической энергии и в модели суммирующего механизма, который отбирает крутящий момент от двух приводов. К достоинствам планетарного редуктора относятся: компактность; универсальность применения выходного крутящего момента, как для привода валов, так и для передачи вращения шестерням; малый вес; высокий коэффициент полезного действия.

К недостатку планетарного редуктора относится его высокая стоимость. Это обусловлено как большим количеством деталей в составе механизма преобразования, так и требованиями высокой точности их изготовления.

Передача вращения в планетарном редукторе производится от центральной "солнечной" шестерни, которую вращает привод, к внешнему круговому элементу - эпициклу. Коэффициент преобразования зависит от соотношения числа зубьев на солнечной шестерне и планетарных зубчатых колесах. Когда водило, обозначенное зеленым, жестко зафиксировано - планетарный редуктор работает как простой преобразователь механической энергии одного привода. Второй вариант использования заключается во вращении солнечной шестерни и водила от разных источников. При этом энергия суммируется, а расчет итоговой мощности на эпицикле достаточно сложен.

Благодаря малым размерам и плавности хода, планетарный редуктор рекомендован для точных механизмов. На массовом рынке предлагается широкий спектр изделий. Доступны редукторы с разным коэффициентом преобразования, которые могут передавать большую мощность, снижая угловую скорость выходного устройства. Это может быть крайне полезным в металлообрабатывающих станках.

Хорошие результаты показывают планетарные редукторы в различных подъемниках и транспортерах. Они способны обеспечить плавное изменение мощности при незначительных бросках нагрузки на приводе. Для обеспечения высокой мощности транспортеров можно применять дополнительные приводы с планетарными редукторами в режиме суммирования, которые смогут обеспечить создание длинных высоконагруженных транспортеров или подъемников.



Список литературы

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3 т. М., 1979-1982. Т. 1 - 728 с. Т. 2 - 559 с. Т 3 - 557 с.

2. М.М.Иванов, Детали машин. М. - Высшая школа, 1964г., 448с.

3. В.Н. Кудрявцева и Ю.Н. Кирдяшева. Планетарные передачи: Справочник/ Под ред. М. - Л., 1977. 536 с.

4. В.И.Анурьев, Справочник конструктора - машиностроения, в 3-х томах, Т.1,2,3 ; М. - Машиностроение,1979.

5. Курмаз Л.В., Скобейда А.Т. Детали машин. Проектирование: спра- вочное учеб.-метод. пособие. - 2-е изд., исправл. - М.: Высш. шк., 2005. - 309 с.

6. Рощин Г.И., Самойлов Е.А. Детали машин и основы конструирова- ния. - М.: Дрофа, 2006. - 415 с.

7. Тимофеев С.И. Детали машин. - М.: Феникс, 2005. - 416 с.

8. Бельков В.Н. Детали машин и основы конструирования. Передачи. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. - 164 с

9. Анфимов М. И. Редукторы. Конструкции и расчет. Изд. 4-е перераб. и доп. М.: «Машиностроение», 1993., 463 с.

10. Википедия

Размещено на Allbest.ru

...