گیربکس سیاره ای: دستگاه، اصل کار، عملیات و تعمیر

2024 نویسنده: Erin Ralphs | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-19 15:08

دنده های سیاره ای از پیچیده ترین جعبه دنده ها هستند. با اندازه کوچک، طراحی با عملکرد بالا مشخص می شود، که استفاده گسترده آن را در ماشین های تکنولوژیکی، دوچرخه ها و وسایل نقلیه کاترپیلار توضیح می دهد. تا به امروز، گیربکس سیاره ای چندین نسخه طراحی دارد، اما اصول اولیه عملکرد تغییرات آن یکسان است.

دستگاه واحد

اساس طراحی تنها توسط سه بخش کاربردی با یک محور چرخش تشکیل شده است. آنها توسط یک حامل و دو چرخ دنده مرکزی نشان داده می شوند. این دستگاه همچنین گروه گسترده ای از پیوندهای کمکی را در قالب مجموعه ای از چرخ دنده های تک فرمت، چرخ دنده های تاجی و یاتاقان ها فراهم می کند. از اینجا می توان نتیجه گرفت که گیربکس سیاره ای مکانیزمی از خانواده چرخ دنده ها است."جعبه"، اما با یک تفاوت اساسی. این شامل استقلال شرطی سرعت های زاویه ای هر یک از پیوندهای اصلی است. اکنون ارزش آن را دارد که با جزئیات بیشتر با عناصر کل آشنا شوید:

• حامل اساس و بخش اجباری هر منظومه سیاره ای است، از جمله آنهایی که اتصال دیفرانسیل دارند. این یک مکانیسم اهرمی است که یک چنگال فضایی است که محور آن با محور مشترک گیربکس هم تراز است. در این حالت، محورهای دنده با ماهواره‌ها به دور آن در صفحات چرخ‌های مرکزی می‌چرخند.
• چرخ دنده. قبل از هر چیز لازم است گروه های چرخ های مرکزی بزرگ و کوچک از این نوع را از هم جدا کرد. در مورد اول، ما در مورد چرخ های بزرگ با دندانه های داخلی صحبت می کنیم - این سیستم اپی سیکل نامیده می شود. در مورد چرخ دنده های کوچک دندانه دار، آنها با آرایش بیرونی دندانه ها متمایز می شوند - که به آن چرخ دنده خورشیدی نیز می گویند.
• ماهواره ها. گروه چرخ گیربکس سیاره ای (کمتر یک چرخ دنده تک) که عناصر آن لزوما دارای دندانه های خارجی هستند. ماهواره ها در کوپلینگ با هر دو گروه از چرخ های مرکزی قرار دارند. بسته به عملکرد و قدرت تجهیزات، تعداد ماهواره ها می تواند از 2 تا 6 متغیر باشد، اما اغلب از 3 بخش استفاده می شود، زیرا در این مورد نیازی به دستگاه های متعادل کننده اضافی نیست.

اصول عملکرد گیربکس های سیاره ای

تغییر انتقال به پیکربندی طرح واحدهای عملکردی بستگی دارد. مقدار دارای تحرک عنصر و جهت گشتاور خواهد بود. یکی از سه جزء (حامل،ماهواره ها، دنده خورشیدی) در یک موقعیت ثابت ثابت است و دو مورد دیگر می چرخند. برای مسدود کردن عناصر جعبه دنده سیاره ای، اصل عملکرد مکانیسم اتصال سیستمی از ترمزهای باند و کلاچ را فراهم می کند. مگر اینکه در دستگاه های دیفرانسیل با چرخ دنده های مخروطی ترمز و کلاچ قفل وجود داشته باشد.

Downshift را می توان به دو روش فعال کرد. در نسخه اول، اصل زیر اجرا می شود: اپی سیکل متوقف می شود که در مقابل آن لحظه کار از واحد نیرو به پایه دنده خورشیدی منتقل می شود و از حامل خارج می شود. در نتیجه، شدت چرخش شفت کاهش می یابد و چرخ دنده خورشیدی در فرکانس کار افزایش می یابد. در یک طرح جایگزین، چرخ دنده خورشیدی دستگاه مسدود می شود و چرخش از حامل به اپی سیکل منتقل می شود. نتیجه مشابه است، اما با کمی تفاوت. واقعیت این است که ضریب دنده در این مدل کار به یکپارچگی گرایش دارد.

در فرآیند تعویض دنده، می توان چندین مدل کار را نیز اجرا کرد و برای همان گیربکس سیاره ای. اصل کار در ساده ترین طرح به شرح زیر است: epicycle مسدود می شود و لحظه چرخش از چرخ دنده مرکزی خورشید منتقل می شود و به ماهواره ها و حامل منتقل می شود. در این حالت، مکانیزم به عنوان یک گیربکس استپ آپ کار می کند. در پیکربندی دیگر، دنده مسدود می شود و گشتاور از چرخ دنده حلقه ای به حامل منتقل می شود. همچنین اصل عملکرد مشابه گزینه اول است اما در فرکانس چرخش تفاوت وجود دارد. هنگامی که دنده عقب درگیر است، گشتاورپیچ خوردگی از اپی سیکل حذف می شود و به چرخ دنده خورشیدی منتقل می شود. در این حالت، حامل باید در حالت ساکن باشد.

ویژگی های گردش کار

تفاوت اساسی بین مکانیسم های سیاره ای و انواع دیگر گیربکس ها، استقلال المان های کاری است که قبلا ذکر شد، که به عنوان دو درجه آزادی فرموله شده است. این بدان معناست که با توجه به وابستگی دیفرانسیل، برای محاسبه سرعت زاویه ای یکی از اجزای سیستم، باید سرعت دو دنده دیگر را نیز در نظر گرفت. در مقایسه، سایر انتقال دنده ها یک رابطه خطی بین عناصر در تعیین سرعت زاویه ای فرض می کنند. به عبارت دیگر، سرعت های زاویه ای "جعبه" سیاره ای می تواند در خروجی تغییر کند، بدون توجه به عملکرد دینامیکی در ورودی. با دنده‌های ثابت و ثابت، خلاصه‌سازی و توزیع جریان‌های نیرو ممکن می‌شود.

در ساده ترین مکانیسم ها، دو درجه آزادی پیوندهای چرخ دنده وجود دارد، اما عملکرد سیستم های پیچیده می تواند وجود سه درجه را نیز فراهم کند. برای انجام این کار، مکانیسم باید حداقل چهار پیوند عملکردی داشته باشد که در ارتباط دیفرانسیل با یکدیگر خواهند بود. نکته دیگر این است که چنین پیکربندی به دلیل عملکرد پایین در واقع ناکارآمد خواهد بود، بنابراین در عمل، برنامه‌ها و انتقال‌هایی با چهار پیوند دو درجه آزادی را حفظ می‌کنند.

چرخ دنده های سیاره ای ساده و پیچیده

یکی از نشانه های تقسیم مکانیسم های سیاره ای به ساده وپیچیده - این تعداد پیوندهای کاری است. علاوه بر این، ما فقط در مورد گره های اصلی صحبت می کنیم و گروه هایی از ماهواره ها در نظر گرفته نمی شوند. یک سیستم ساده معمولاً دارای سه پیوند است، اگرچه هر هفت مورد توسط سینماتیک مجاز است. به عنوان مثالی از چنین سیستمی، می‌توان مجموعه‌ای از دنده‌های تک و دودنده، و همچنین گروه‌های جفتی از چرخدنده‌ها را نام برد.

پیوندهای اصلی در مکانیسم های پیچیده بسیار بیشتر از مکانیسم های ساده است. آنها حداقل یک حامل را ارائه می دهند، اما می تواند بیش از سه چرخ مرکزی وجود داشته باشد. علاوه بر این، اصل عملکرد گیربکس سیاره ای امکان استفاده از چندین واحد ساده را حتی در یک سیستم پیچیده می دهد. به عنوان مثال، یک مدل چهار پیوندی می تواند تا سه گره ساده داشته باشد و یک مدل پنج پیوندی می تواند تا شش گره داشته باشد. با این حال، استقلال کامل سیستم های سیاره ای ساده در چارچوب دستگاه های پیچیده قابل بحث نیست. واقعیت این است که چندین چنین مکانیسم احتمال بیشتری دارد که یک حامل مشترک داشته باشند.

کنترل مکانیسم

با حفظ چندین درجه آزادی، می توان از دستگاه به عنوان عملکرد اصلی خودکفا استفاده کرد. اما اگر مدلی با یک لینک پیشرو و یک لینک رانده انتخاب شود (حالت کاهش دهنده)، باید سرعت های خاصی را برای آنها تنظیم کرد. برای این کار از عناصر کنترل گیربکس سیاره ای استفاده می شود. اصل عملکرد آنها توزیع مجدد سرعت ها به دلیل کلاچ اصطکاکی و ترمز است. درجات آزادی اضافی حذف می‌شوند و گره‌های آزاد اصلی به مرجع تبدیل می‌شوند.

اصطکاک مسئول اتصال دو لینک رایگان یایک لینک (همچنین رایگان) با منبع تغذیه خارجی. هر دو پیکربندی کلاچ ها در شرایط انسداد، پیوندهای کنترل شده را با سرعت زاویه ای معین و نه صفر ارائه می دهند. از نظر طراحی، چنین عناصری کلاچ های چند صفحه ای هستند، اما گاهی اوقات کلاچ های معمولی برای انتقال گشتاور نیز وجود دارد.

در مورد ترمز، وظیفه آن در زیرساخت کنترل گیربکس سیاره ای اتصال لینک های رایگان به جعبه دنده است. این عنصر، تحت شرایط مسدود کردن، به لینک های آزاد با سرعت زاویه ای صفر می بخشد. طبق دستگاه فنی، چنین ترمزهایی شبیه به کلاچ هستند، اما در ساده ترین نسخه ها - تک دیسکی، کفشی و نواری.

کاربرد چرخ دنده سیاره ای

برای اولین بار این واحد در خودروی فورد T در قالب یک گیربکس دو سرعته با اصل شیفت پا و ترمزهای نواری استفاده شد. در آینده این دستگاه دگرگونی های زیادی را پشت سر گذاشت و امروزه می توان گیربکس سیاره ای پریوس ژاپنی را آخرین نسخه مکانیسم های این نوع نامید. اصل کار این واحد توزیع انرژی بین نیروگاه (که می تواند هیبریدی باشد) و چرخ ها می باشد. در حین کار، موتور متوقف می شود و پس از آن انرژی به ژنراتور ارسال می شود و در نتیجه چرخ ها شروع به حرکت می کنند.

در این مورد، سیستم می تواند نه تنها عملکرد یک گیربکس به تنهایی باشد. امروزه از این دستگاه در گیربکس، دیفرانسیل، در مجتمع استفاده می شودنمودارهای سینماتیکی تجهیزات صنعتی، در سیستم های محرک تجهیزات ویژه و هواپیما. غول های خودروی پیشرفته نیز بر اصول عملکرد مکانیزم در ترکیب با درایوهای الکترومغناطیسی و الکترومکانیکی تسلط دارند. همان گیربکس سیاره ای پریوس با موفقیت در خودروهای الکتریکی هیبریدی استفاده شده است. خود گیربکس به معنای سنتی در چنین طرح‌هایی وجود ندارد، اما ظاهری از یک متغیر بدون تعویض پله وجود دارد - مجموعه‌ای از چرخ دنده‌های سیاره‌ای که چرخ‌ها را به حرکت در می‌آورند و انرژی را از موتور دریافت می‌کنند، این عملکرد را انجام می‌دهند.

گیربکس دوچرخه سیاره ای

در مفهوم سنتی، هیچ جعبه دنده ای در حمل و نقل دوچرخه سواری با مکانیسم های سیاره ای وجود ندارد. اینها بوش هایی با همان چرخ دنده خورشیدی هستند که به طور سفت و سخت به چرخ های عقب روی محور آنها متصل شده است. همچنین از یک حامل برای تثبیت استفاده می شود که جهت حرکت ماهواره ها را تعیین می کند و اجازه نمی دهد آنها پراکنده شوند و با یکدیگر قفل شوند. و مهمترین عنصر "جعبه" سیاره ای دوچرخه توسط یک چرخ دنده epicyclic نشان داده شده است که چرخش آن به دلیل پدال زدن رخ می دهد. هنگامی که دنده عوض می شود، محرک توپی (درایو اسپلینت شده) دینامیک حامل را تغییر می دهد که تأثیر تنظیم سرعت دارد.

یعنی دوباره می توانیم نتیجه بگیریم که مدل سیاره ای به عنوان یک گیربکس کار می کند. در این سیستم، epicycle عملکرد یک حلقه محرک در زنجیره را انجام می دهد، چرخ دنده خورشیدی ثابت می ماند و حامل روی محفظه بسته می شود. دردر این مورد، طرح های کاری بوش های ساده و چند سرعته یکسان خواهد بود. تنها تفاوت جزئی این است که هر گره از منظومه سیاره‌ای شاخص‌های کاملاً تعریف شده‌ای از نسبت دنده دارد.

فرایند عملیاتی

اقدام اصلی در عملکرد این مکانیسم توسط کاربر، حفظ چرخ دنده سیاره ای در شرایط کار بهینه است. این امر از طریق تمیز کردن دوره ای عناصر و از همه مهمتر از طریق روانکاری به دست می آید. چه چیزی باید در جعبه سیاره ای روغن کاری شود؟ عمدتاً بلبرینگ های کشویی کاهنده. روغن از میل لنگ به داخل حفره میل دنده هدایت می شود و حفره های ماهواره ها را با چرخ دنده ها پر می کند. علاوه بر این، بسته به طراحی، روان کننده فنی از طریق پین ها و سوراخ های شعاعی وارد بلبرینگ های دنده می شود. برای حداکثر توزیع روغن در طول یاتاقان‌ها، گاهی اوقات یک تخت در قسمت بیرونی ستون ساخته می‌شود.

چرخ‌دنده‌ها یا با فرو بردن دندانه‌های چرخ در حمام مایع یا با هدایت روغن به داخل ناحیه اتصال از طریق نازل‌های مخصوص روانکاری می‌شوند. یعنی روانکاری جت یا روانکاری دیپ محقق می شود. اما موثرترین راه پخش مه روغنی است که در رابطه با عناصر درگیری و بلبرینگ استفاده می شود. این روش روغن کاری با پاشش از تفنگ اسپری مخصوص اجرا می شود.

در مورد خود روان کننده، روغن های نفتی بدون آلیاژ برای چرخ دنده های سیاره ای توصیه می شود. به عنوان مثال، فرمولاسیون های صنعتی همه منظوره برای استفاده مناسب هستند. برای سرعت بالادر مکانیزم ها، استفاده از توربین های ویژه و امکانات هوانوردی مطلوب است.

عیب و مکانیسم تعمیر

شایع ترین علامت خرابی چرخ دنده سیاره ای وجود لرزش در ناحیه جعبه است. رانندگان همچنین به صداهای اضافی، تکان ها و انقباضات توجه می کنند. وجود علائم خاص به ماهیت نقص بستگی دارد، که ممکن است دلایل مختلفی برای آن وجود داشته باشد:

• مکانیسم گرمای بیش از حد.
• سبک رانندگی تهاجمی با ترمز و شتاب شدید.
• کمبود روغن، سطح پایین یا کیفیت ناکافی.
• گرم کردن ناکافی گیربکس قبل از رانندگی.
• لغزش روی یخ.
• برخورد خودرو با برف یا گل.
• ساییدگی عناصر چرخ دنده سیاره ای.

برای تعمیر گیربکس سیاره ای، باید علت خاص خرابی آن را بدانید. برای این، مکانیسم جدا شده است. معمولا جعبه در داخل محور محرک پیچ می شود. لازم است براکت های سرعت را از یکی از طرفین جدا کنید (بسته به طرح) و سپس پیچ را از سوراخ شفت محرک باز کنید. بعد، عنصر تمیز یا جایگزین می شود. به طور معمول، اینها آلودگی های فلزی، دندان های شکسته، اکسل ها و چرخ دنده های فرسوده هستند.

نتیجه گیری

مکانیسم های سیاره ای در پیچیدگی دستگاه متفاوت است که مزایا و معایب خود را دارد. اولین مورد تعادل استعناصر سرویس شده با توزیع نسبتاً دقیق نیروها. این عامل امکان توسعه واحدهای تعویض دنده با اندازه متوسط را فراهم می کند که امکان طرح بهینه را فراهم می کند. در مورد "سیاره ای" دوچرخه، مزایای ارگونومیکی نیز ذکر شده است، از جمله توانایی تعویض در حالت ایستاده. هنگام رانندگی در اطراف شهر، این یک کیفیت بسیار مفید است، زیرا باید اغلب حالت های سرعت را تغییر دهید. اگر در مورد کاستی‌های سیستم‌های سیاره‌ای صحبت کنیم، با نسبت‌های دنده بزرگ هنوز هم عملکرد متوسطی دارند. همچنین، سیستم نیاز به مونتاژ دقیق دارد، زیرا کوچکترین انحراف، خطر سایش یکسان قطعات را افزایش می دهد.