Η διαφορά μεταξύ πλανητικών γραναζιών και οδοντωτών γραναζιών

Ένας οδοντωτός τροχός είναι ένας τύπος μηχανικής κίνησης που περιστρέφει έναν εξωτερικό άξονα. Η γωνιακή ταχύτητα είναι ανάλογη με τις στροφές και μπορεί εύκολα να υπολογιστεί από την σχέση μετάδοσης. Ωστόσο, για να υπολογιστεί σωστά η γωνιακή ταχύτητα, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τον αριθμό των δοντιών. Ευτυχώς, υπάρχουν διάφοροι τύποι οδοντωτών τροχών. Ακολουθεί μια επισκόπηση των κύριων χαρακτηριστικών τους. Αυτό το άρθρο συζητά επίσης τους πλανητικούς τροχούς, οι οποίοι είναι μικρότεροι, πιο ανθεκτικοί και πιο ισχυροί.
Τα πλανητικά γρανάζια είναι ένας τύπος οδοντωτού τροχού

Μία από τις πιο σημαντικές διαφορές μεταξύ των πλανητικών γραναζιών και των οδοντωτών τροχών είναι ο τρόπος με τον οποίο μοιράζονται το φορτίο. Τα πλανητικά γρανάζια είναι πολύ πιο αποτελεσματικά από τα οδοντωτά τροχά, επιτρέποντας τη μεταφορά υψηλής ροπής σε μικρό χώρο. Αυτό συμβαίνει επειδή τα πλανητικά γρανάζια έχουν πολλαπλά δόντια αντί για μόνο ένα. Είναι επίσης κατάλληλα για διαλείπουσα και συνεχή λειτουργία. Αυτό το άρθρο θα καλύψει ορισμένα από τα κύρια πλεονεκτήματα των πλανητικών γραναζιών και τις διαφορές τους από τα οδοντωτά τροχά.
Ενώ τα οδοντωτά γρανάζια είναι πιο απλά από τα πλανητικά γρανάζια, έχουν κάποιες βασικές διαφορές. Εκτός του ότι είναι πιο βασικά, δεν απαιτούν ειδικές κοπές ή γωνίες. Επιπλέον, το σχήμα των δοντιών των οδοντωτών γραναζιών είναι πολύ πιο περίπλοκο από αυτό των πλανητικών γραναζιών. Ο σχεδιασμός καθορίζει το σημείο επαφής των δοντιών και την διαθέσιμη ισχύ. Ωστόσο, ένα πλανητικό σύστημα γραναζιών θα είναι πιο αποτελεσματικό εάν τα δόντια λιπαίνονται εσωτερικά.
Σε ένα πλανητικό γρανάζι, υπάρχουν τρεις άξονες: ένας ηλιακός οδοντωτός τροχός, ένας φορέας πλανητών και ένας εξωτερικός δακτυλιοειδής οδοντωτός τροχός. Ένας πλανητικός οδοντωτός τροχός έχει σχεδιαστεί για να επιτρέπει την αναστολή της κίνησης ενός άξονα, ενώ οι άλλοι δύο λειτουργούν ταυτόχρονα. Εκτός από τη λειτουργία δύο αξόνων, οι πλανητικοί οδοντωτοί τροχοί μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε λειτουργίες τριών αξόνων, οι οποίες ονομάζονται προσωρινές λειτουργίες τριών αξόνων. Οι προσωρινές λειτουργίες τριών αξόνων είναι δυνατές μέσω τριβικής σύζευξης.
Μεταξύ των πολλών πλεονεκτημάτων των πλανητικών γραναζιών είναι η προσαρμοστικότητά τους. Καθώς το φορτίο μοιράζεται μεταξύ πολλών πλανητικών γραναζιών, είναι ευκολότερη η εναλλαγή σχέσεων μετάδοσης, επομένως δεν χρειάζεται να αγοράζετε νέο κιβώτιο ταχυτήτων για κάθε νέα εφαρμογή. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα των πλανητικών γραναζιών είναι ότι είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά σε υψηλά φορτία κραδασμών και απαιτητικές συνθήκες. Αυτό σημαίνει ότι χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανίες.

Είναι πιο ανθεκτικά

Ένα επικυκλικό σύστημα γραναζιών είναι ένας τύπος μετάδοσης κίνησης που χρησιμοποιεί ομόκεντρους άξονες για είσοδο και έξοδο. Αυτός ο τύπος μετάδοσης κίνησης χρησιμοποιείται συχνά σε οχήματα με αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων, όπως μια Lamborghini Gallardo. Χρησιμοποιείται επίσης σε υβριδικά αυτοκίνητα. Αυτοί οι τύποι κιβωτίων ταχυτήτων είναι επίσης πιο ανθεκτικοί από τα συμβατικά πλανητικά γρανάζια. Ωστόσο, απαιτούν περισσότερο χρόνο συναρμολόγησης από ένα συμβατικό γρανάζι παράλληλου άξονα.
Ένα επικυκλικό σύστημα γραναζιών έχει τρία βασικά εξαρτήματα: μια είσοδο, μια έξοδο και έναν φορέα. Ο αριθμός των δοντιών σε κάθε γρανάζι καθορίζει την αναλογία περιστροφής εισόδου προς περιστροφή εξόδου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα επικυκλικό σύστημα γραναζιών μπορεί να κατασκευαστεί με δύο πλανήτες. Ένας τρίτος πλανήτης, γνωστός ως φορέας, εμπλέκεται με τον δεύτερο πλανήτη και τον ηλιακό οδοντωτό τροχό για να παρέχει αντιστρεψιμότητα. Ένας δακτυλιοειδής οδοντωτός τροχός αποτελείται από πολλά εξαρτήματα και ένας πλανητικός οδοντωτός τροχός μπορεί να περιέχει πολλά γρανάζια.
Ένα επικυκλικό σύστημα γραναζιών μπορεί να κατασκευαστεί έτσι ώστε το πλανητικό σύστημα να κυλάει μέσα στον κύκλο βήματος ενός εξωτερικού σταθερού δακτυλίου γραναζιού ή «δακτυλιοειδούς γραναζιού». Σε μια τέτοια περίπτωση, η καμπύλη του κύκλου βήματος του πλανήτη ονομάζεται υποκυκλοειδές. Όταν τα επικυκλικά συστήματα γραναζιών χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με ένα ηλιακό σύστημα γραναζιών, το πλανητικό σύστημα γραναζιών αποτελείται και από τους δύο τύπους. Το ηλιακό σύστημα γραναζιών είναι συνήθως σταθερό, ενώ το δακτυλιοειδές σύστημα κινείται.
Τα πλανητικά γρανάζια, γνωστά και ως επικυκλικά γρανάζια, είναι πιο ανθεκτικά από άλλους τύπους κιβωτίων ταχυτήτων. Επειδή οι πλανήτες είναι ομοιόμορφα κατανεμημένοι γύρω από τον ήλιο, έχουν ομοιόμορφη κατανομή γραναζιών. Επειδή είναι πιο ανθεκτικά, μπορούν να χειριστούν υψηλότερες ροπές, μειώσεις και εγκάρσια φορτία. Είναι επίσης πιο ενεργειακά πυκνά και στιβαρά. Επιπλέον, τα πλανητικά γρανάζια μπορούν συχνά να μετατραπούν σε διάφορες σχέσεις.

Έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα ισχύος

Ο πλανητικός οδοντωτός τροχός και ο δακτύλιος ενός σύνθετου πλανητικού κιβωτίου ταχυτήτων είναι επικυκλικά στάδια. Το ένα μέρος του πλανητικού οδοντωτού τροχού εμπλέκεται με τον ηλιακό οδοντωτό τροχό, ενώ το άλλο μέρος του γραναζιού κινεί τον δακτύλιο. Οι πλευρές των δοντιών ακτής χρησιμοποιούνται μόνο όταν ο μηχανισμός κίνησης του γραναζιού λειτουργεί σε αντίστροφη κατεύθυνση φορτίου. Η βελτιστοποίηση του συντελεστή ασυμμετρίας εξισώνει τους συντελεστές ασφαλείας τάσης επαφής ενός πλανητικού γραναζιού. Η επιτρεπόμενη τάση επαφής, sHPd, και η μέγιστη τάση επαφής λειτουργίας (sHPc) εξισώνονται με βελτιστοποίηση του συντελεστή ασυμμετρίας.
Επιπλέον, τα επικυκλικά γρανάζια είναι γενικά μικρότερα και απαιτούν λιγότερο χώρο από τα ελικοειδή. Χρησιμοποιούνται συνήθως ως διαφορικά γρανάζια σε πλαίσια ταχύτητας και σε αργαλειούς, όπου λειτουργούν ως θετική εκτόνωση Roper. Διαφέρουν ως προς την ποσότητα λόγου υπερκίνησης και υποκίνησης που διαθέτουν. Ο λόγος υπερκίνησης κυμαίνεται από δεκαπέντε τοις εκατό έως σαράντα τοις εκατό. Αντίθετα, ο λόγος υποκίνησης κυμαίνεται από 0,87:1 έως 69%.
Το κιβώτιο ταχυτήτων με κινητήρα turboprop TV7-117S είναι η πρώτη γνωστή εφαρμογή επικυκλικών γραναζιών με ασύμμετρα δόντια. Αυτό το κιβώτιο ταχυτήτων αναπτύχθηκε από την CZPT Corporation για το αεροπλάνο turboprop Ilyushin Il-114. Η διάταξη του κιβωτίου ταχυτήτων του TV7-117S αποτελείται από ένα πρώτο πλανητικό διαφορικό στάδιο με τρία πλανητικά γρανάζια και ένα δεύτερο ομοαξονικό στάδιο ηλιακού τύπου με πέντε πλανητικά γρανάζια. Αυτή η διάταξη δίνει στα επικυκλικά γρανάζια την υψηλότερη πυκνότητα ισχύος.
Τα πλανητικά γρανάζια είναι πιο στιβαρά και πιο ισχυρά από άλλους τύπους γραναζιών. Μπορούν να αντέξουν υψηλότερες ροπές, μειώσεις και εγκάρσιες φορτία. Οι μοναδικές αυτοευθυγραμμισμένες ιδιότητές τους τα καθιστούν επίσης εξαιρετικά ευέλικτα σε ανθεκτικές εφαρμογές. Είναι επίσης πιο συμπαγή και ελαφριά. Επιπλέον, τα επικυκλικά γρανάζια είναι πιο εύκολα στην κατασκευή από τα πλανητικά γρανάζια. Και επιπλέον, είναι πολύ λιγότερο ακριβά.

Είναι μικρότερα

Τα επικυκλικά γρανάζια είναι μικρές μηχανικές συσκευές που διαθέτουν ένα κεντρικό γρανάζι "ηλίου" και ένα ή περισσότερα εξωτερικά ενδιάμεσα γρανάζια. Αυτά τα γρανάζια συγκρατούνται σε ένα γρανάζι φορέα ή δακτυλίου και έχουν πολλαπλές παραμέτρους εμπλοκής. Το σύστημα μπορεί να διαστασιολογηθεί και να επιταχυνθεί διαιρώντας την απαιτούμενη αναλογία με τον αριθμό των δοντιών ανά γρανάζι. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως γρανάζια και χρησιμοποιείται σε πολλούς τύπους συστημάτων γραναζιών.
Τα πλανητικά γρανάζια είναι επίσης γνωστά ως επικυκλικά γρανάζια. Έχουν άξονες εισόδου και εξόδου που είναι ομοαξονικά διατεταγμένοι. Κάθε πλανήτης περιέχει έναν οδοντωτό τροχό που εμπλέκεται με τον ηλιακό οδοντωτό τροχό. Αυτά τα γρανάζια είναι μικρά και εύκολα στην κατασκευή. Ένα άλλο πλεονέκτημα των επικυκλικών γραναζιών είναι ο στιβαρός σχεδιασμός τους. Μετατρέπονται εύκολα σε διαφορετικές σχέσεις. Είναι επίσης εξαιρετικά αποδοτικά. Επιπλέον, τα πλανητικά γρανάζια μπορούν να σχεδιαστούν ώστε να λειτουργούν σε πολλαπλές κατευθύνσεις.
Ένα άλλο πλεονέκτημα των επικυκλικών γραναζιών είναι το μειωμένο μέγεθός τους. Χρησιμοποιούνται συχνά για εφαρμογές μικρής κλίμακας. Το χαμηλότερο κόστος σχετίζεται με τον μειωμένο χρόνο κατασκευής. Τα επικυκλικά γρανάζια δεν πρέπει να κατασκευάζονται σε μηχανές φρεζαρίσματος N/C. Ο επικυκλικός φορέας πρέπει να χυτεύεται και να κατεργάζεται σε μηχανή μίας χρήσης, η οποία διαθέτει αρκετούς κόφτες που κόβουν το υλικό. Ο επικυκλικός φορέας είναι μικρότερος από τον επικυκλικό οδοντωτό τροχό.
Τα επικυκλικά συστήματα γραναζιών αποτελούνται από τρία βασικά εξαρτήματα: ένα στοιχείο εισόδου, ένα στοιχείο εξόδου και ένα σταθερό εξάρτημα. Ο αριθμός των δοντιών σε κάθε γρανάζι καθορίζει την αναλογία περιστροφής εισόδου προς περιστροφή εξόδου. Συνήθως, αυτά τα σετ γραναζιών αποτελούνται από τρία ξεχωριστά κομμάτια: το γρανάζι εισόδου, το γρανάζι εξόδου και το σταθερό εξάρτημα. Ανάλογα με το μέγεθος του γραναζιού εισόδου και εξόδου, η αναλογία μεταξύ των δύο εξαρτημάτων είναι μεγαλύτερη από το μισό.

Έχουν υψηλότερες σχέσεις μετάδοσης

Οι διαφορές μεταξύ των επικυκλικών γραναζιών και των κανονικών, μη επικυκλικών γραναζιών είναι σημαντικές για πολλές διαφορετικές εφαρμογές. Συγκεκριμένα, τα επικυκλικά γρανάζια έχουν υψηλότερες σχέσεις μετάδοσης. Ο λόγος πίσω από αυτό είναι ότι τα επικυκλικά γρανάζια απαιτούν πολλαπλές παραμέτρους εμπλοκής. Τα επικυκλικά γρανάζια έχουν σχεδιαστεί για να υπολογίζουν τον αριθμό των κύκλων εφαρμογής φορτίου ανά μονάδα χρόνου. Το ηλιακό γρανάζι, για παράδειγμα, είναι +1300 σ.α.λ. Το πλανητικό γρανάζι, από την άλλη πλευρά, είναι +1700 σ.α.λ. Το δακτυλιοειδές γρανάζι είναι επίσης +1400 σ.α.λ., όπως καθορίζεται από τον αριθμό των δοντιών σε κάθε γρανάζι.
Η ροπή είναι η δύναμη στρέψης ενός γραναζιού και όσο μεγαλύτερο είναι το γρανάζι, τόσο υψηλότερη είναι η ροπή. Ωστόσο, επειδή η ροπή είναι επίσης ανάλογη με το μέγεθος του γραναζιού, οι μεγαλύτερες ακτίνες έχουν ως αποτέλεσμα χαμηλότερη ροπή. Επιπλέον, οι μικρότερες ακτίνες δεν κινούν τα αυτοκίνητα πιο γρήγορα, επομένως οι υψηλότερες σχέσεις μετάδοσης δεν κινούνται σε ταχύτητες αυτοκινητόδρομου. Η αντιστάθμιση μεταξύ ταχύτητας και ροπής είναι η σχέση μετάδοσης.
Τα πλανητικά γρανάζια χρησιμοποιούν πολλαπλούς μηχανισμούς για την αύξηση της σχέσης μετάδοσης. Αυτά που χρησιμοποιούν επικυκλικά γρανάζια έχουν πολλαπλά σετ γραναζιών, συμπεριλαμβανομένου ενός ήλιου, ενός δακτυλίου και δύο πλανητών. Επιπλέον, τα πλανητικά γρανάζια βασίζονται σε ελικοειδή, κωνικά και κωνικά γρανάζια. Γενικά, οι υψηλότερες σχέσεις μετάδοσης των επικυκλικών γραναζιών είναι ανώτερες από εκείνες των πλανητικών γραναζιών.
Ένα άλλο παράδειγμα πλανητικών γραναζιών είναι ο σύνθετος πλανήτης. Αυτός ο σχεδιασμός γραναζιών έχει δύο γρανάζια διαφορετικού μεγέθους σε κάθε άκρο ενός κοινού χυτού. Το μεγάλο άκρο εμπλέκεται με τον ήλιο, ενώ το μικρότερο άκρο εμπλέκεται με τον δακτύλιο. Οι σύνθετοι πλανήτες είναι μερικές φορές απαραίτητοι για την επίτευξη μικρότερων βημάτων στη σχέση μετάδοσης. Όπως με κάθε γρανάζι, η σωστή ευθυγράμμιση των πείρων των πλανητών είναι απαραίτητη για τη σωστή λειτουργία. Εάν οι πλανήτες δεν είναι σωστά ευθυγραμμισμένοι, μπορεί να προκληθεί ανώμαλη λειτουργία ή πρόωρη βλάβη.

συντάκτης από τον CX 23-04-2023