Skillnaden mellan planetväxlar och kugghjul

Ett cylindriskt kugghjul är en typ av mekanisk drivning som roterar en yttre axel. Vinkelhastigheten är proportionell mot varvtalet och kan enkelt beräknas från utväxlingsförhållandet. För att korrekt beräkna vinkelhastigheten är det dock nödvändigt att känna till antalet kuggar. Lyckligtvis finns det flera olika typer av cylindriska kugghjul. Här är en översikt över deras huvudfunktioner. Den här artikeln diskuterar också planetväxlar, som är mindre, mer robusta och mer krafttäta.
Planetväxlar är en typ av kugghjul

En av de viktigaste skillnaderna mellan planetväxlar och kugghjul är hur de två delar lasten. Planetväxlar är mycket effektivare än kugghjul, vilket möjliggör hög vridmomentöverföring i ett litet utrymme. Detta beror på att planetväxlar har flera kuggar istället för bara en. De är också lämpliga för intermittent och konstant drift. Den här artikeln kommer att behandla några av de viktigaste fördelarna med planetväxlar och deras skillnader från kugghjul.
Även om cylindriska kugghjul är enklare än planetväxlar, har de några viktiga skillnader. Förutom att vara mer grundläggande kräver de inga speciella snitt eller vinklar. Dessutom är kuggformen på cylindriska kugghjul mycket mer komplex än planetväxlar. Konstruktionen avgör var tänderna kommer i kontakt och hur mycket kraft som finns tillgänglig. Ett planetväxelsystem blir dock mer effektivt om tänderna smörjs internt.
I en planetväxel finns det tre axlar: ett solhjul, en planetbärare och ett yttre ringhjul. En planetväxel är konstruerad för att tillåta att rörelsen hos en axel stoppas, medan de andra två arbetar samtidigt. Förutom tvåaxlig drift kan planetväxlar även användas i treaxliga operationer, vilka kallas temporära treaxliga operationer. Temporära treaxliga operationer är möjliga genom friktionskoppling.
Bland de många fördelarna med planetväxlar finns deras anpassningsförmåga. Eftersom lasten delas mellan flera planetväxlar är det enklare att byta utväxling, så att man inte behöver köpa en ny växellåda för varje ny tillämpning. En annan stor fördel med planetväxlar är att de är mycket motståndskraftiga mot höga stötbelastningar och krävande förhållanden. Det innebär att de används i många industrier.

De är mer robusta

En epicyklisk kugghjulsdrift är en typ av transmission som använder koncentriska axlar för in- och utmatning. Denna typ av transmission används ofta i fordon med automatlådor, till exempel en Lamborghini Gallardo. Den används också i hybridbilar. Dessa typer av transmissioner är också mer robusta än konventionella planetväxlar. De kräver dock mer monteringstid än en konventionell parallellaxelväxel.
Ett epicykliskt kugghjulssystem har tre grundläggande komponenter: en ingång, en utgång och en bärare. Antalet kuggar i varje kugghjul bestämmer förhållandet mellan ingångsrotation och utgångsrotation. I vissa fall kan ett epicykliskt kugghjulssystem tillverkas med två planeter. En tredje planet, känd som bäraren, griper in i den andra planeten och solhjulet för att ge reversibilitet. Ett ringhjul är tillverkat av flera komponenter, och ett planethjul kan innehålla många kugghjul.
En planetväxel kan byggas så att planethjulet rullar innanför stigningscirkeln på en yttre fast kuggkrans, eller "ringkugghjul". I ett sådant fall kallas kurvan för planethjulets stigningscirkel för en hypocykloid. När epicykelkugghjul används i kombination med ett solhjul består planetväxeln av båda typerna. Solhjulet är vanligtvis fast, medan ringhjulet är drivet.
Planetväxlar, även kända som epicykliska kugghjul, är mer hållbara än andra typer av transmissioner. Eftersom planeterna är jämnt fördelade runt solen har de en jämn fördelning av kugghjul. Eftersom de är mer robusta kan de hantera högre vridmoment, reduktioner och tvärkrafter. De är också mer energitäta och robusta. Dessutom kan planetväxlar ofta konverteras till olika utväxlingsförhållanden.

De är mer krafttäta

Planetväxeln och ringväxeln i en sammansatt planetväxel är epicykliska steg. En del av planetväxeln går i ingrepp med solväxeln, medan den andra delen av växeln driver ringväxeln. Frihjulskuggflanker används endast när kugghjulsdriften arbetar i omvänd lastriktning. Asymmetrifaktoroptimering utjämnar kontaktspänningssäkerhetsfaktorerna för en planetväxel. Den tillåtna kontaktspänningen, sHPd, och den maximala driftskontaktspänningen (sHPc) utjämnas genom asymmetrifaktoroptimering.
Dessutom är epicykliska kugghjul i allmänhet mindre och kräver mindre utrymme än spiralformade kugghjul. De används ofta som differentialkugghjul i hastighetsställningar och i vävstolar, där de fungerar som en Roper-positiv utväxling. De skiljer sig åt i mängden överväxel och underväxel de har. Överväxelförhållandet varierar från femton procent till fyrtio procent. Däremot varierar underväxelförhållandet från 0,87:1 till 69%.
TV7-117S turbopropmotorväxellåda är den första kända tillämpningen av epicykliska kugghjul med asymmetriska kuggar. Denna växellåda utvecklades av CZPT Corporation för turbopropplanet Ilyushin Il-114. TV7-117S växellådsarrangemang består av ett första planetdifferentialsteg med tre planetväxlar och ett andra soltyp koaxialsteg med fem planetväxlar. Detta arrangemang ger epicykliska kugghjul den högsta effekttätheten.
Planetväxlar är mer robusta och krafttäta än andra typer av kugghjul. De tål högre vridmoment, reduktioner och tvärkrafter. Deras unika självinställande egenskaper gör dem också mycket mångsidiga i tuffa applikationer. De är också mer kompakta och lätta. Dessutom är epicykliska kugghjul enklare att tillverka än planetväxlar. Och som en bonus är de mycket billigare.

De är mindre

Epicykliska kugghjul är små mekaniska anordningar som har ett centralt "solhjul" och ett eller flera yttre mellanliggande kugghjul. Dessa kugghjul hålls i ett bärhjul eller ringhjul och har flera ingreppsfaktorer. Systemet kan dimensioneras och varvtalsjusteras genom att dividera det erforderliga utväxlingsförhållandet med antalet kuggar per kugghjul. Denna process kallas kuggning och används i många typer av kuggsystem.
Planetväxlar är även kända som epicykliska kugghjul. De har ingående och utgående axlar som är koaxiellt anordnade. Varje planet innehåller ett kugghjul som griper in i solhjulet. Dessa kugghjul är små och enkla att tillverka. En annan fördel med epicykliska kugghjul är deras robusta design. De kan enkelt omvandlas till olika utväxlingsförhållanden. De är också mycket effektiva. Dessutom kan planetväxlar utformas för att arbeta i flera riktningar.
En annan fördel med epicykliska kugghjul är deras reducerade storlek. De används ofta för småskaliga applikationer. Den lägre kostnaden är förknippad med den minskade tillverkningstiden. Epicykliska kugghjul bör inte tillverkas på N/C-fräsmaskiner. Den epicykliska bäraren bör gjutas och bearbetas på en enfunktionsmaskin, som har flera fräsar som skär igenom material. Den epicykliska bäraren är mindre än det epicykliska kugghjulet.
Epicykliska kugghjulssystem består av tre grundläggande komponenter: en ingångs-, en utgångs- och en stationär komponent. Antalet kuggar i varje kugghjul bestämmer förhållandet mellan ingångsrotation och utgångsrotation. Vanligtvis är dessa kugghjulsuppsättningar gjorda av tre separata delar: ingångsdrevet, utgångsdrevet och den stationära komponenten. Beroende på storleken på ingångs- och utgångsdrevet är förhållandet mellan de två komponenterna större än hälften.

De har högre utväxlingsförhållanden

Skillnaderna mellan epicykliska kugghjul och vanliga, icke-epicykliska kugghjul är betydande för många olika tillämpningar. I synnerhet har epicykliska kugghjul högre utväxlingsförhållanden. Anledningen till detta är att epicykliska kugghjul kräver flera ingreppsöverväganden. De epicykliska kugghjulen är utformade för att beräkna antalet belastningscykler per tidsenhet. Solhjulet är till exempel +1300 varv/min. Planethjulet är å andra sidan +1700 varv/min. Ringhjulet är också +1400 varv/min, vilket bestäms av antalet tänder i varje kugghjul.
Vridmoment är vridkraften hos ett kugghjul, och ju större kugghjulet är, desto högre vridmoment. Men eftersom vridmomentet också är proportionellt mot kugghjulets storlek, resulterar större radier i lägre vridmoment. Dessutom får mindre radier inte bilar att röra sig snabbare, så de högre utväxlingsförhållandena rör sig inte i motorvägshastigheter. Avvägningen mellan hastighet och vridmoment är utväxlingsförhållandet.
Planetväxlar använder flera mekanismer för att öka utväxlingsförhållandet. De som använder epicykliska kugghjul har flera kugghjulsuppsättningar, inklusive en sol, en ring och två planetväxlar. Dessutom är planetväxlarna baserade på spiral-, koniska och cylindriska kugghjul. Generellt sett är de högre utväxlingsförhållandena hos epicykliska kugghjul överlägsna planetväxlarnas.
Ett annat exempel på planetväxlar är den sammansatta planetväxeln. Denna växelkonstruktion har två kugghjul av olika storlek i vardera änden av ett gemensamt gjutgods. Den större änden griper in i solen medan den mindre änden griper in i ringen. De sammansatta planetväxlarna är ibland nödvändiga för att uppnå mindre steg i utväxlingsförhållandet. Som med alla kugghjul är korrekt inriktning av planetstiften avgörande för korrekt drift. Om planetväxlarna inte är korrekt inriktade kan det leda till ojämn gång eller för tidigt haveri.

redaktör av CX 2023-06-05