Planetová převodovka – hlavní funkce a výhody použití v mechanismech

Zvažme, co je planetová převodovka, z čeho se planetová převodovka skládá, jak funguje, typy a hlavní výhody a nevýhody planetových mechanismů.

Reduktor je zařízení pro zvýšení nebo snížení úhlové rychlosti a točivého momentu na požadované hodnoty. Rozsah použití mechanismů je různá zařízení a stroje, pozemní, vodní a letecká doprava. V průmyslu se používají hlavně redukční převodovky, taková zařízení snižují rychlost a zvyšují točivý moment.

Návrh planetárních mechanismů

Převodovka se skládá ze skříně, planetového soukolí skládajícího se z několika ozubených kol, ložisek, dorazů, spojovacích zařízení a hřídelí.

Hlavní částí, díky které se provádí přeměna rychlosti a točivého momentu, je převod planetového typu. Planetární mechanismus se skládá z následujících prvků:

• Epicykl nebo ozubené kolo. Prvkem je velké ozubené kolo s vnitřním ráfkem.
• Středové nebo centrální kolo. Ozubené kolo s vnějším ráfkem umístěným uprostřed.
• Satelity nebo kluzáky. Několik ozubených kol s pohyblivými osami otáčení, které zabírají s věncovým a středovým ozubením. Počet satelitů není regulován, jejich počet je dán podmínkami okolí, aby byla zajištěna volná cirkulace oleje mezi ozubenými koly a absence interference s rotací.
• Řizen. Prvek, který drží pohromadě všechny články planetového převodu.

Mechanismy mohou být také vybaveny 2 centrálními ozubenými koly a žádným planetovým kolem nebo 2 ozubenými věncemi a žádným středovým ozubeným kolem.

Když je převodovka v provozu, unašeč, centrální ozubené kolo nebo epicyklo mohou zůstat nehybné. Jako hnací a hnaný článek lze použít jakýkoli rotační prvek. Pokud jsou všechny tři články pohyblivé, nazývají se takové převodovky diferenciály. Mechanismy mohou pracovat pro přidání nebo rozšíření dodávaného mechanického výkonu.

Přepočet točivého momentu a otáček v důsledku rozdílu průměrů, počtu zubů pohyblivých a stacionárních prvků.

• Převodový poměr: 25-4000
• Výstupní točivý moment: 22-2600 kNm
• Výkon motoru: 0,19~12934 kW

Klasifikace planetových převodovek

Existují jednoduché a složité planetové převodovky. První se skládají ze tří článků: unášeč, centrální a korunová kola. Druhé se skládají z nosiče, tří a více centrálních ozubených kol, satelity nepočítaje.

Na základě spojení centrálních článků s planetovými převody se rozlišují:

• Jednořadé mechanismy. V takových zařízeních jsou satelity s jedním ráfkem přímo spojeny s centrálními koly a nosičem.
• Dvouřadá zařízení. Dvoukruhová kola mechanismů jsou spojena s centrálním ozubením a unašečem, přičemž každý věnec planetového kola je v záběru s jedním z centrálních ozubených kol.
• Třířadý. Zařízení s volným nosičem a dvojitými satelity spojujícími tři centrální kola. Namísto epicyklu mohou mít mechanismy druhé centrální kolo.

Podle typu zubů článků planetového mechanismu se rozlišují:

• Rovné zuby.
• Šroubovité zuby.
• Chevron.

Tvar zubů ráfků ovlivňuje účinnost, přípustný přenášený výkon a další parametry. Převodový poměr a převodový poměr nejsou ovlivněny konfigurací profilu zubu.

Podle počtu stupňů se rozlišují jedno- a vícestupňové mechanismy. Stupeň převodovky je převodový obvod, který převádí točivý moment nebo rychlost. Stupně jsou zapojeny do série a převodové poměry se výrazně zvyšují.

Vyrábějí jedno-, dvou-, tří- a vícestupňové mechanismy. Řada zařízení využívá kombinace stupňů, například planetární-kuželový, planetárně-cylindrický atd.

Na základě umístění hřídelů se rozlišují převodovky se svislými a vodorovnými hřídeli.

Hlavní charakteristiky planetových převodovek

Mezi nejdůležitější parametry, které určují výběr převodovky založené na planetových převodech, patří:

• Převodový poměr. Hodnota se vypočítá jako poměr rychlosti otáčení vstupního hřídele k podobné charakteristice výstupního hřídele nebo torzních momentů hřídelů mechanismu. Převodový poměr charakterizuje velikost transformace mechanických parametrů. Pro jeden stupeň planetového mechanismu se pohybuje od 3 do 25, pro vícestupňové a kombinované – až 4 tisíce Spolu s touto charakteristikou je uveden převodový poměr, který je definován jako poměr počtu zubů korunového a centrálního kola nebo jejich roztečných průměrů.
• Jmenovitý výkon a výstupní moment. Parametry charakterizují jmenovité síly na vstupu a výstupu převodovky.
• Přípustné otáčky motoru. Charakteristika určuje úhlovou rychlost vstupní hřídele mechanismu.
• Rychlost otáčení výstupního hřídele. Parametr charakterizuje úhlovou frekvenci otáčení připojeného zařízení.
• Výkon motoru. Charakteristika udává přenášený mechanický výkon. Někdy je indikován místo točivého momentu a otáček na vstupu převodovky.
• Účinnost Je definován jako poměr vstupního a výstupního mechanického výkonu, udávaný v % nebo abstraktních hodnotách. Účinnost charakterizuje přenosové ztráty a užitečný výkon mechanismu.

Mezi hlavní charakteristiky planetových převodovek patří také servisní faktor. Jeho hodnota ukazuje odolnost proti snížení životnosti mechanismu při daných zatíženích a při jejich překročení. Servisní faktor zohledňuje povahu zatížení, dobu provozu mechanismu za den, počet spuštění a zastavení za hodinu. Řada výrobců navíc zohledňuje provozní teplotu.

Mezi parametry pro výběr planetových převodovek dále patří:

• Rozměry a hmotnost.
• Montážní poloha.
• Způsob instalace.
• Klimatický design a stupeň ochrany před vlhkostí a prachem.

Kromě toho pas uvádí také polohu os hřídelů, směr jejich otáčení, stupeň přesnosti, počet a typ kroků, přípustné axiální a radiální zatížení a další parametry.

Výhody a nevýhody planetových převodovek

Planetární mechanismy se díky svým výhodám rozšířily v různých průmyslových odvětvích. Mezi výhody převodovek tohoto typu patří:

• Schopný přenášet vysokou mechanickou sílu. U planetových převodovek je to 10 tisíc kW nebo více. Tato možnost je způsobena konstrukčními prvky, když se ozubená kola otáčí, zatížení je rovnoměrně rozloženo mezi satelity.
• Malé rozměry a hmotnost převodovek. Rozdíl ve srovnání s jinými typy převodových mechanismů může být 2-6krát.
• Vysoká účinnost. U planetárních mechanismů je to až 98 %.
• Nízká hladina hluku. Vlastnosti převodovky a převodovky eliminují značnou hladinu hluku během provozu.
• Dlouhá životnost. Rozložené zatížení snižuje opotřebení mechanických částí.

K přenosu pohybu na dva nebo více výstupních hřídelů lze použít diferenciály se 2 stupni volnosti.

Hlavní nevýhodou planetových převodovek je pokles účinnosti s rostoucími převodovými poměry. To vede k nadměrnému zahřívání a nutnosti nuceného chlazení. Kvůli této vlastnosti se jen zřídka používají jednostupňové planetové převodovky s velkými převodovými poměry. Pro zvýšení množství převodu otáček a točivého momentu se obvykle přidávají další stupně.

Planetová soukolí jsou navíc velmi náročná na přesnost výroby, montáže a seřizování ozubených kol. To výrazně zvyšuje náklady na mechanismy a zvyšuje složitost údržby a oprav.

Oblasti použití planetových převodovek

Planetární mechanismy jsou široce používány v technice a zařízení pro různé účely. Používají se převodovky:

• V průmyslu obráběcích strojů. Převodovky se používají k pohonu zpracovatelských strojů pro různé účely.
• Ve zvedacích mechanismech. Mechanismy planetového typu se používají ve výtazích, elektrických kladkostrojích a podobných zařízeních pracujících pod vysokým zatížením.
• V zařízení pro těžební průmysl. Zařízení na bázi planetových převodů se používají ve vrtných soupravách, zařízeních pro těžbu rudy atd.
• V robotice. Tyto mechanismy jsou široce používány v průmyslových a lékařských robotech a manipulátorech.

Planetové převodovky jsou také instalovány v pohonech nejrůznějších technologických zařízení a instalací. Mechanismy se 2 stupni volnosti převodových prvků nebo diferenciálů se používají také ve vodní, letecké, automobilové dopravě a speciální technice.