انواع وسایل مکانیکی وجود دارد. برخی از آنها از دوران کودکی برای ما آشنا هستند. اینها، به عنوان مثال، ساعت، دوچرخه، فرفره چرخان هستند. با بزرگتر شدن در مورد دیگران می آموزیم. اینها موتورهای اتومبیل، وینچ جرثقیل و غیره هستند. هر مکانیزم متحرک از نوعی سیستم برای چرخاندن چرخ ها و کارکرد ماشین استفاده می کند. یکی از جالب ترین و محبوب ترین مکانیسم سیاره ای است. ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که ماشین توسط چرخ ها یا چرخ دنده هایی هدایت می شود که به روش خاصی با یکدیگر تعامل دارند. بیایید نگاهی دقیق تر به آن بیندازیم.
اطلاعات عمومی
چرخ دنده سیاره ای و مکانیسم سیاره ای با قیاس با منظومه شمسی ما نامگذاری شده اند، که می توان آن را به صورت مشروط به صورت زیر نشان داد: در مرکز یک "خورشید" (چرخ مرکزی در مکانیسم) وجود دارد. «سیاره ها» (چرخ های کوچک یا ماهواره ها) در اطراف آن حرکت می کنند. تمام این قطعات در چرخ دنده سیاره ای دارای دندانه های خارجی هستند. منظومه شمسی مشروط دارای یک مرز در قطر خود است. نقشدر مکانیسم سیاره ای توسط یک چرخ بزرگ یا epicycle انجام می شود. دندان هم داره فقط داخلی. بیشتر کار در این طرح توسط کریر انجام می شود که مکانیزم اهرمی است. حرکت را می توان به روش های مختلف انجام داد: یا خورشید می چرخد، یا چرخه، اما همیشه همراه با ماهواره ها.
در حین کار مکانیسم سیاره ای می توان از طرح دیگری استفاده کرد، به عنوان مثال، دو خورشید، ماهواره و یک حامل، اما بدون اپی سیکل. گزینه دیگر دو اپی سیکل است، اما بدون خورشید. حامل و ماهواره ها باید همیشه حضور داشته باشند. بسته به تعداد چرخ ها و موقعیت محورهای چرخش آنها در فضا، طرح می تواند ساده یا پیچیده، مسطح یا فضایی باشد.
برای درک کامل نحوه عملکرد چنین سیستمی، باید جزئیات را درک کنید.
مکان عناصر
ساده ترین شکل چرخ دنده سیاره ای شامل سه مجموعه چرخ دنده با درجات مختلف آزادی است. ماهواره های فوق حول محورهای خود و همزمان به دور خورشید می چرخند که در جای خود باقی می ماند. اپی سیکل مکانیسم سیاره ای را از بیرون به هم متصل می کند و همچنین با استفاده از درگیری متناوب دندان ها (آن و ماهواره ها) می چرخد. این طرح قادر به تغییر گشتاور (سرعت های زاویه ای) در یک صفحه است.
در یک مکانیسم سیاره ای ساده، خورشید و ماهواره ها می توانند بچرخند، در حالی که کانون زمین لرزه ثابت می ماند. در هر صورت، سرعت های زاویه ای همه اجزاء آشفته نیست، بلکه وابستگی خطی به یکدیگر دارند. همانطور که رسانه می چرخد، فراهم می کندسرعت پایین خروجی گشتاور بالا.
یعنی ماهیت چرخ دنده سیاره ای این است که چنین طراحی قادر به تغییر، انبساط و اضافه کردن گشتاور و سرعت زاویه ای است. حرکات چرخشی در این حالت در یک محور هندسی رخ می دهد. عنصر انتقال لازم وسایل نقلیه و مکانیزم های مختلف نصب شده است.
ویژگی های مصالح و طرح های ساختاری
با این حال، یک جزء ثابت همیشه ضروری نیست. در سیستم های دیفرانسیل، هر عنصر می چرخد. چرخ دنده های سیاره ای مانند این دارای یک خروجی محرک (کنترل کننده) دو ورودی هستند. برای مثال، یک دیفرانسیل که یک محور را در خودرو کنترل می‌کند، دنده مشابهی است.
چنین سیستم هایی بر اساس همان اصل ساختارهای شفت موازی کار می کنند. حتی یک چرخ دنده ساده سیاره ای دو ورودی دارد، چرخ دنده حلقه ثابت ورودی ثابت سرعت زاویه ای صفر است.
شرح تفصیلی دستگاه ها
ساختارهای سیاره‌ای مختلط می‌توانند تعداد چرخ‌های متفاوتی داشته باشند و همچنین چرخ‌دنده‌های مختلفی داشته باشند که از طریق آنها به هم متصل می‌شوند. وجود چنین جزئیاتی امکانات مکانیزم را تا حد زیادی گسترش می دهد. ساختارهای سیاره ای مرکب را می توان به گونه ای مونتاژ کرد که شفت سکوی حامل با سرعت بالایی حرکت کند. در نتیجه، برخی از مشکلات مربوط به دنده کاهش، دنده خورشیدی و سایر موارد را می توان در روند بهبود دستگاه از بین برد.
بنابراین، همانطور که ازبا توجه به اطلاعات، مکانیسم سیاره ای بر اساس اصل انتقال چرخش بین پیوندهای مرکزی و متحرک کار می کند. در عین حال، سیستم های پیچیده بیشتر از سیستم های ساده مورد تقاضا هستند.
گزینه های پیکربندی
امکان استفاده از چرخ ها (دنده ها) با پیکربندی های مختلف در مکانیسم سیاره ای وجود دارد. استاندارد مناسب با دندان های صاف، مارپیچ، کرم، شورون. نوع درگیری بر اصل کلی عملکرد مکانیسم سیاره ای تأثیر نمی گذارد. نکته اصلی این است که محورهای چرخش حامل و چرخ های مرکزی بر هم منطبق باشند. اما محورهای ماهواره ها را می توان در صفحات دیگر (تقاطع، موازی، متقاطع) قرار داد. نمونه ای از ضربدر دیفرانسیل بین چرخ است که در آن دنده ها مخروطی هستند. نمونه ای از ضربدر دیفرانسیل خود قفل با چرخ دنده حلزونی (Torsen) است.
دستگاه های ساده و پیچیده
همانطور که در بالا ذکر شد، طرح مکانیسم سیاره ای همیشه شامل یک حامل و دو چرخ مرکزی است. هر تعداد ماهواره می تواند وجود داشته باشد. این دستگاه به اصطلاح ساده یا ابتدایی است. در چنین مکانیزم‌هایی، طرح‌ها می‌توانند به شرح زیر باشند: "SVS"، "SVE"، "EVE"، که در آن:
- S خورشید است.
- B - حامل.
- E کانون زلزله است.
هر مجموعه ای از چرخ ها + ماهواره ها را مجموعه دنده سیاره ای می نامند. در این حالت، تمام چرخ ها باید در یک صفحه بچرخند. مکانیسم های ساده تک ردیفه و دو ردیفه هستند. آنها به ندرت در دستگاه ها و ماشین آلات فنی مختلف استفاده می شوند. یک مثالمی تواند به عنوان یک مکانیسم دوچرخه سیاره ای عمل کند. طبق این اصل، آستین کار می کند که به لطف آن حرکت انجام می شود. طراحی آن بر اساس طرح "SVE" ایجاد شد. ماهواره ها در 4 قطعه نیست. در این حالت خورشید به طور صلب به محور چرخ عقب چسبیده است و مرکز زلزله متحرک است. با فشار دادن پدال توسط دوچرخه سواری مجبور به چرخش می شود. در این حالت، سرعت انتقال و در نتیجه سرعت چرخش ممکن است تغییر کند.
بیشتر اوقات می توانید مکانیسم های پیچیده سیاره ای دنده ای را پیدا کنید. طرح های آنها می تواند بسیار متفاوت باشد، که بستگی به این دارد که این یا آن طرح برای چه چیزی در نظر گرفته شده است. به عنوان یک قاعده، مکانیسم های پیچیده از چندین مکانیسم ساده تشکیل شده است که طبق قانون کلی برای یک چرخ دنده سیاره ای ایجاد شده است. چنین سیستم های پیچیده ای دو، سه یا چهار ردیف هستند. از نظر تئوری، امکان ایجاد ساختارهایی با تعداد ردیف زیاد وجود دارد، اما در عمل این اتفاق نمی افتد.
دستگاه های مسطح و فضایی
برخی از مردم فکر می کنند که یک چرخ دنده سیاره ای ساده باید صاف باشد. این فقط تا حدی صحیح است. دستگاه های پیچیده نیز می توانند تخت باشند. این بدان معنی است که چرخ دنده های سیاره ای، مهم نیست که چه تعداد از آنها در دستگاه استفاده می شود، در یک صفحه یا موازی هستند. مکانیسم های فضایی دارای چرخ دنده های سیاره ای در دو یا چند صفحه هستند. در این مورد، خود چرخ ها ممکن است کوچکتر از تجسم اول باشند. توجه داشته باشید که مکانیسم سیاره مسطح مانند مکانیسم فضایی است. تفاوت فقط در ناحیه اشغال شده توسط دستگاه است، یعنی در فشردگی.
درجات آزادی
این نام مجموعه استمختصات چرخش، که به شما امکان می دهد موقعیت سیستم را در یک زمان معین در فضا تعیین کنید. در واقع، هر مکانیسم سیاره ای حداقل دو درجه آزادی دارد. یعنی سرعت زاویه‌ای چرخش هر پیوندی در چنین دستگاه‌هایی مانند چرخ دنده‌های دیگر ارتباط خطی ندارد. این به شما امکان می‌دهد به سرعت‌های زاویه‌ای خروجی برسید که با سرعت‌های ورودی یکسان نیست. این را می توان با این واقعیت توضیح داد که در اتصال دیفرانسیل در مکانیسم سیاره ای سه عنصر در هر ردیف وجود دارد و بقیه به صورت خطی از طریق هر یک از عناصر ردیف با آن متصل می شوند. از نظر تئوری، امکان ایجاد منظومه های سیاره ای با سه درجه یا بیشتر آزادی وجود دارد. اما در عمل، آنها غیر قابل عمل هستند.
نسبت دنده سیاره ای
این مهمترین ویژگی حرکت چرخشی است. این به شما امکان می دهد تعیین کنید که چند برابر گشتاور نیرو بر روی شفت محرک نسبت به لحظه شفت محرک افزایش یافته است. با استفاده از فرمول های زیر می توانید نسبت دنده را تعیین کنید:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2، جایی که:
- 1 - پیوند پیشرو.
- 2 - پیوند برده.
- d1، d2 - قطر پیوندهای اول و دوم.
- Z1، Z2 - تعداد دندانها.
- M1، M2 گشتاور هستند.
- W1 W2 - سرعت‌های زاویه‌ای.
- n1 n2 - سرعت.
بنابراین، هنگامی که نسبت دنده در محور محرک از یک بالاتر باشد، ممان نیرو افزایش می‌یابد و فرکانس و سرعت زاویه‌ای کاهش می‌یابد. این را همیشه باید در هنگام ایجاد یک طرح در نظر گرفت، زیرانسبت دنده در مکانیسم‌های سیاره‌ای به تعداد دندانه‌های چرخ‌ها بستگی دارد و کدام عنصر ردیف اول است.
دامنه کاربرد
در دنیای امروزی ماشین های مختلفی وجود دارد. بسیاری از آنها با کمک چرخ دنده های سیاره ای کار می کنند.
آنها در دیفرانسیل های خودرو، چرخ دنده های سیاره ای، در طرح های سینماتیک ماشین ابزار پیچیده، در گیربکس موتور هواپیما، در دوچرخه، در کمباین و تراکتور، در تانک ها و سایر تجهیزات نظامی استفاده می شوند. با توجه به اصول چرخ دنده سیاره ای، بسیاری از گیربکس ها در درایو ژنراتورهای الکتریکی کار می کنند. چنین سیستم دیگری را در نظر بگیرید.
چرخ دنده سیاره ای
این طرح در برخی از تراکتورها، وسایل نقلیه ردیابی و تانک ها استفاده می شود. یک نمودار ساده از دستگاه در شکل زیر نشان داده شده است.
اصل عملکرد مکانیسم چرخش سیاره ای به شرح زیر است: حامل (موقعیت 1) به درام ترمز (2) و چرخ محرک واقع در کاترپیلار متصل است. اپی سیکل (6) به شفت انتقال (موقعیت 5) متصل است. خورشید (8) به دیسک کلاچ (3) و درام ترمز چرخشی (4) متصل است. هنگامی که کلاچ قفل درگیر است و ترمزهای باند خاموش می شوند، ماهواره ها نمی چرخند. آنها مانند اهرم خواهند شد، زیرا به وسیله دندانه ها به خورشید (8) و اپی چرخه (6) متصل می شوند. بنابراین آنها و حامل را مجبور می کنند که به طور همزمان حول یک محور مشترک بچرخند. در این مورد، سرعت زاویه ای یکسان است.
هنگام باز کردن کلاچ قفل و فشار دادن ترمزچرخش خورشید شروع به توقف خواهد کرد و ماهواره ها شروع به حرکت در اطراف محورهای خود خواهند کرد. بنابراین، آنها یک لحظه روی حامل ایجاد می کنند و چرخ محرک کاترپیلار را می چرخانند.
پوشیدن
از نظر عمر مفید و میرایی، در سیستم های سیاره ای خطی، توزیع بار در بین اجزای اصلی قابل توجه است.
خستگی حرارتی و چرخه ای می تواند در آنها به دلیل توزیع بار محدود و این واقعیت که چرخ دنده های سیاره ای می توانند به سرعت روی محورهای خود بچرخند افزایش یابد. علاوه بر این، در سرعت‌های بالا و نسبت دنده‌های چرخ دنده سیاره‌ای، نیروهای گریز از مرکز می‌توانند میزان حرکت را تا حد زیادی افزایش دهند. همچنین باید توجه داشت که با کاهش دقت تولید و افزایش تعداد ماهواره ها، تمایل به عدم تعادل افزایش می یابد.
این دستگاه ها و سیستم های آنها حتی ممکن است در معرض فرسودگی و پارگی قرار گیرند. برخی از طرح ها حتی به عدم تعادل های کوچک حساس هستند و ممکن است به قطعات مونتاژ با کیفیت و گران قیمت نیاز داشته باشند. محل دقیق پین های سیاره ای در اطراف محور چرخ دنده خورشیدی می تواند یک کلید باشد.
سایر ترتیبات سیاره ای که به تعادل بارها کمک می کنند شامل استفاده از زیرمجموعه های شناور یا پایه های "نرم" برای حفظ حرکت خورشید یا مرکز زلزله تا زمانی که ممکن است.
مبانی سنتز دستگاه های سیاره ای
این دانش هنگام طراحی و ایجاد اجزای ماشین مورد نیاز است. مفهوم "سنتز مکانیسم های سیاره ای" محاسبه تعداد دندان ها استدر خورشید، مرکز زلزله و ماهواره ها. در این مورد، تعدادی از شرایط باید رعایت شود:
- نسبت دنده باید برابر با مقدار تنظیم شده باشد.
- درگیری دندانه های چرخ دنده باید درست باشد.
- لازم است از تراز شفت ورودی و خروجی اطمینان حاصل شود.
- همسایگی مورد نیاز است (ماهواره ها نباید با یکدیگر تداخل داشته باشند).
همچنین هنگام طراحی باید ابعاد سازه آینده، وزن و کارایی آن را در نظر گرفت.
اگر نسبت دنده (n) داده شود، تعداد دندانه های خورشید (S) و چرخ دنده های سیاره ای (P) باید معادله را برآورده کند:
n=S/P
اگر تعداد دندانها در مرکز زلزله زودرس (A) باشد، با قفل شدن حامل، باید برابری رعایت شود:
n=-S/A
اگر کانون زمین لرزه ثابت باشد، برابری زیر درست خواهد بود:
n=1+ A/S
مکانیسم سیاره ای اینگونه محاسبه می شود.
مزایا و معایب
انواع مختلفی از انتقال وجود دارد که با موفقیت در دستگاه های مختلف استفاده می شود. سیاره ای در میان آنها به دلیل مزایای زیر متمایز است:
- بار کمتری بر روی هر دندانه چرخ ها (هم خورشید و هم مرکز زلزله و هم ماهواره ها) به دلیل اینکه بار روی آنها به طور یکنواخت توزیع می شود، فراهم می کند. این تأثیر مثبتی بر طول عمر سازه دارد.
- با همین قدرت، دنده سیاره ای ابعاد و وزن کمتری نسبت به سایر انواع انتقال دارد.
- قابلیت دستیابی به نسبت دنده های بالاتر باچرخ های کمتر.
- اطمینان از سر و صدای کمتر.
معایب چرخ دنده های سیاره ای:
- در ساخت آنها به دقت بیشتری نیاز است.
- راندمان کم با نسبت دنده نسبتاً بزرگ.
