Planetengetriebe: Gerät, Wirkungsweise, Betrieb und Reparatur

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-02-19 13:34

Planetengetriebe gehören zu den komplexesten Getrieben. Bei geringer Größe zeichnet sich das Design durch hohe Funktionalität aus, was seine weit verbreitete Verwendung in technologischen Maschinen, Fahrrädern und Raupenfahrzeugen erklärt. Bis heute hat das Planetengetriebe mehrere Konstruktionsversionen, aber die grundlegenden Funktionsprinzipien seiner Modifikationen bleiben gleich.

Einheit Gerät

Die Basis des Designs bilden nur drei Funktionsteile mit einer Drehachse. Sie werden durch einen Träger und zwei verzahnte Zentralräder dargestellt. Die Vorrichtung sieht auch eine umfangreiche Gruppe von Hilfsgliedern in Form eines Satzes von einformatigen Zahnrädern, Zahnkränzen und Lagern vor. Daraus können wir schließen, dass das Planetengetriebe ein Mechanismus aus der Familie der Zahnräder ist."Boxen", aber mit einem grundlegenden Unterschied. Es besteht in der bedingten Unabhängigkeit der Winkelgeschwindigkeiten jedes der Hauptglieder. Nun lohnt es sich, sich näher mit den Elementen des Aggregats vertraut zu machen:

• Träger ist die Basis und ein obligatorischer Bestandteil jedes Planetensystems, einschließlich solcher mit differentieller Verbindung. Dies ist ein Hebelmechanismus, der eine räumliche Gabel ist, deren Achse mit der gemeinsamen Achse des Getriebes fluchtet. In diesem Fall drehen sich die Getriebeachsen mit Satelliten in den Ebenen der Zentralräder darum.
• Zahnräder. Zunächst ist es erforderlich, die Gruppen von großen Zentralrädern und kleinen Zentralrädern dieser Art zu trennen. Im ersten Fall handelt es sich um große Räder mit Innenverzahnung - dieses System wird Epizyklus genannt. Die kleinen Zahnräder mit Zähnen unterscheiden sich durch die äußere Anordnung der Zähne - auch Sonnenrad genannt.
• Satelliten. Die Radgruppe eines Planetengetriebes (seltener ein einzelnes Zahnrad), deren Elemente zwangsläufig eine Außenverzahnung aufweisen. Satelliten befinden sich in der Kupplung mit beiden Gruppen von Zentralrädern. Je nach Funktionalität und Leistung des Geräts kann die Anzahl der Satelliten zwischen 2 und 6 variieren, am häufigsten werden jedoch 3 Segmente verwendet, da in diesem Fall keine zusätzlichen Ausgleichsgeräte erforderlich sind.

Funktionsprinzipien von Planetengetrieben

Getriebeänderung hängt von der Layoutkonfiguration der Funktionseinheiten ab. Der Wert enthält die Beweglichkeit des Elements und die Richtung des Drehmoments. Eine der drei Komponenten (Träger,Satelliten, Sonnenrad) ist in einer festen Position fixiert, und die anderen beiden drehen sich. Um die Elemente des Planetengetriebes zu blockieren, sieht das Funktionsprinzip des Mechanismus den Anschluss eines Systems von Bandbremsen und Kupplungen vor. Es sei denn, es gibt Bremsen und Überbrückungskupplungen in Differentialvorrichtungen mit Kegelrädern.

Das Heruntersch alten kann auf zwei Arten aktiviert werden. In der ersten Version ist das folgende Prinzip implementiert: Das Umlaufrad stoppt, gegen das das Arbeitsmoment vom Triebwerk auf die Basis des Sonnenrads übertragen und vom Träger entfernt wird. Als Ergebnis nimmt die Rotationsintensität der Welle ab und die Betriebsfrequenz des Sonnenrads nimmt zu. In einem alternativen Schema wird das Sonnenrad der Vorrichtung blockiert und die Drehung wird von dem Träger auf das Umlaufgetriebe übertragen. Das Ergebnis ist ähnlich, aber mit einem kleinen Unterschied. Tatsache ist, dass das Übersetzungsverhältnis in diesem Arbeitsmodell gegen eins tendiert.

Beim Hochsch alten können auch mehrere Arbeitsmodelle realisiert werden, und zwar für das gleiche Planetengetriebe. Das Funktionsprinzip im einfachsten Schema ist wie folgt: Der Epizyklus ist blockiert und das Rotationsmoment wird vom zentralen Sonnenrad übertragen und auf die Satelliten und den Träger übertragen. In diesem Modus arbeitet der Mechanismus als Step-up-Getriebe. In einer anderen Konfiguration wird das Zahnrad blockiert und das Drehmoment wird vom Hohlrad auf den Träger übertragen. Auch das Funktionsprinzip ähnelt der ersten Option, es gibt jedoch einen Unterschied in der Rotationsfrequenz. Bei eingelegtem Rückwärtsgang Drehmoment anziehenTorsion wird aus dem Epizykel entfernt und auf das Sonnenrad übertragen. In diesem Fall muss sich der Träger in einem stationären Zustand befinden.

Workflow-Funktionen

Der grundlegende Unterschied zwischen Planetengetrieben und anderen Getriebetypen ist die bereits erwähnte Unabhängigkeit der Arbeitselemente, die in zwei Freiheitsgraden formuliert ist. Das bedeutet, dass zur Berechnung der Winkelgeschwindigkeit einer Komponente des Systems aufgrund der differentiellen Abhängigkeit die Drehzahlen der beiden anderen Getriebe berücksichtigt werden müssen. Im Vergleich dazu gehen andere Zahnradgetriebe von einer linearen Beziehung zwischen den Elementen bei der Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit aus. Mit anderen Worten, die Winkelgeschwindigkeiten des planetarischen "Kastens" können sich am Ausgang ändern, unabhängig von der dynamischen Leistung am Eingang. Mit festen und stehenden Getrieben wird es möglich, Kraftflüsse zusammenzufassen und zu verteilen.

In den einfachsten Mechanismen gibt es zwei Freiheitsgrade von Getriebeverbindungen, aber der Betrieb komplexer Systeme kann auch das Vorhandensein von drei Freiheitsgraden vorsehen. Dazu muss der Mechanismus mindestens vier Funktionsglieder aufweisen, die in differentieller Verbindung miteinander stehen. Eine andere Sache ist, dass eine solche Konfiguration aufgrund der geringen Leistung tatsächlich ineffizient ist, sodass Anwendungen und Übertragungen mit vier Verbindungen in der Praxis zwei Freiheitsgrade beh alten.

Einfache und komplexe Planetengetriebe

Eines der Zeichen für die Unterteilung planetarischer Mechanismen in einfache undkomplex - dies ist die Anzahl der funktionierenden Links. Darüber hinaus sprechen wir nur über die Hauptknoten, und Gruppen von Satelliten werden nicht berücksichtigt. Ein einfaches System hat normalerweise drei Glieder, obwohl alle sieben von der Kinematik erlaubt sind. Als Beispiel für ein solches System können wir Sätze von Einzel- und Doppelzahnrädern sowie paarweise ineinandergreifende Zahnradgruppen anführen.

Es gibt viel mehr Hauptglieder in komplexen Mechanismen als in einfachen. Sie stellen mindestens einen Träger bereit, es können jedoch mehr als drei zentrale Räder vorhanden sein. Darüber hinaus erlaubt das Funktionsprinzip des Planetengetriebes den Einsatz mehrerer einfacher Aggregate auch innerhalb eines komplexen Systems. Beispielsweise kann ein Modell mit vier Gliedern bis zu drei einfache Knoten haben, und ein Modell mit fünf Gliedern kann bis zu sechs haben. Die völlige Unabhängigkeit einfacher Planetensysteme im Rahmen komplexer Geräte ist jedoch ausgeschlossen. Tatsache ist, dass mehrere solcher Mechanismen eher einen gemeinsamen Träger haben.

Mechanismussteuerung

Unter Beibeh altung mehrerer Freiheitsgrade kann das Gerät als autarke Hauptfunktionalität verwendet werden. Wird jedoch ein Modell mit einem führenden und einem angetriebenen Glied ausgewählt (Reducer-Modus), müssen bestimmte Geschwindigkeiten für diese eingestellt werden. Dazu werden die Steuerelemente des Planetengetriebes verwendet. Das Funktionsprinzip ist die Umverteilung der Geschwindigkeiten aufgrund der Reibungskupplung und der Bremsen. Zusätzliche Freiheitsgrade werden entfernt und die freien Hauptknoten werden zur Referenz.

Reibungen sind verantwortlich für die Verbindung zweier freier Links oderein Link (ebenfalls frei) mit externer Stromversorgung. Beide Konfigurationen von Kupplungen im Blockierzustand versorgen die gesteuerten Verbindungen mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit und nicht mit Null. Bauartbedingt handelt es sich bei solchen Elementen um Lamellenkupplungen, teilweise gibt es aber auch konventionelle Kupplungen zur Drehmomentübertragung.

Die Bremse hat in der Regelinfrastruktur des Planetengetriebes die Aufgabe, die freien Glieder mit dem Getriebegehäuse zu verbinden. Dieses Element verleiht den freien Verbindungen unter Blockierbedingungen eine Winkelgeschwindigkeit von Null. Entsprechend dem technischen Gerät ähneln solche Bremsen Kupplungen, jedoch in den einfachsten Versionen - Einzelscheibe, Schuh und Band.

Anwendung des Planetengetriebes

Erstmals wurde dieses Aggregat in Form eines Zwei-Gang-Getriebes mit Fußsch altprinzip und Bandbremsen im Ford T eingesetzt. In der Zukunft durchlief das Gerät viele Transformationen, und heute kann das japanische Prius-Planetengetriebe als die neueste Version von Mechanismen dieses Typs bezeichnet werden. Das Funktionsprinzip dieser Einheit besteht darin, Energie zwischen dem Kraftwerk (das hybrid sein kann) und den Rädern zu verteilen. Während des Betriebs stoppt der Motor, danach wird Energie an den Generator gesendet, wodurch sich die Räder zu bewegen beginnen.

In diesem Fall kann das System nicht nur die Funktionalität eines Getriebes allein sein. Heute wird dieses Gerät in Getrieben, Differentialen und in Komplexen eingesetztkinematische Diagramme von Industrieanlagen, in Antriebssystemen von Sondermaschinen und Flugzeugen. Fortgeschrittene Autogiganten beherrschen auch die Funktionsprinzipien des Mechanismus in Kombination mit elektromagnetischen und elektromechanischen Antrieben. Das gleiche Prius-Planetengetriebe wurde erfolgreich in Hybrid-Elektrofahrzeugen eingesetzt. Bei solchen Konstruktionen gibt es kein Getriebe im herkömmlichen Sinne, aber es gibt den Anschein eines Variators ohne Stufensch altung - ein Komplex von Planetengetrieben, der die Räder in Bewegung setzt und Energie vom Motor erhält, erfüllt diese Funktion.

Planetary Bicycle Gearbox

Im klassischen Sinne gibt es im Radverkehr kein Getriebe mit Planetengetriebe. Dies sind Buchsen mit dem gleichen Sonnenrad, das starr mit den Hinterrädern auf ihrer Achse verbunden ist. Außerdem wird zur Fixierung ein Träger verwendet, der die Bewegungsrichtung der Satelliten bestimmt und verhindert, dass sie sich zerstreuen und miteinander verzahnen. Und das wichtigste Element der planetarischen "Box" des Fahrrads ist ein epizyklisches Getriebe, dessen Drehung durch das Treten erfolgt. Beim Gangwechsel verändert der Nabenaktuator (Splined Drive) die Dynamik des Trägers, was sich drehzahlverändernd auswirkt.

Das heißt, wir können wieder schlussfolgern, dass das Planetenmodell als Getriebe funktioniert. Bei diesem System übernimmt das Umlaufrad die Funktion eines Abtriebsgliedes in der Kette, das Sonnenrad bleibt stationär und der Steg schließt am Gehäuse. BeiIn diesem Fall sind die Arbeitsschemata von einfachen und mehrgängigen Buchsen gleich. Der einzige kleine Unterschied besteht darin, dass jeder Knoten des Planetensystems seine eigenen streng definierten Indikatoren für die Übersetzungsverhältnisse hat.

Betriebsprozess

Die Hauptmaßnahme beim Betrieb dieses Mechanismus durch den Benutzer besteht darin, das Planetengetriebe in optimalem Betriebszustand zu h alten. Dies wird durch regelmäßige Reinigung der Elemente und vor allem durch Schmierung erreicht. Was soll im Planetenkasten geschmiert werden? Hauptsächlich Gleitlager des Untersetzungsgetriebes. Öl wird von der Kurbelwelle in den Hohlraum der Getriebewelle geleitet und füllt die Hohlräume der Satelliten mit Zahnrädern. Darüber hinaus gelangt je nach Ausführung technischer Schmierstoff durch die Stifte und Radialbohrungen in die Getriebelager. Für eine maximale Verteilung des Öls entlang der Länge der Lager wird manchmal eine Abflachung an der Außenseite des Zapfens angebracht.

Getriebe werden geschmiert, indem entweder die Radzähne in ein Flüssigkeitsbad getaucht werden oder indem Öl durch spezielle Düsen in den Kupplungsbereich geleitet wird. Das heißt, Strahlschmierung oder Tauchschmierung wird realisiert. Der effektivste Weg ist jedoch die Verteilung von Ölnebel, der in Bezug auf die Elemente des Eingriffs und der Lager verwendet wird. Diese Schmiermethode wird durch Sprühen aus einer speziellen Sprühpistole durchgeführt.

Als Schmiermittel selbst werden für Planetengetriebe unlegierte Mineralöle empfohlen. Beispielsweise sind allgemeine industrielle Formulierungen zur Verwendung geeignet. Für hohe GeschwindigkeitMechanismen, ist es wünschenswert, spezielle Turbinen- und Luftfahrteinrichtungen zu verwenden.

Fehler und Reparaturmechanismen

Das häufigste Symptom eines Ausfalls eines Planetengetriebes sind Vibrationen im Gehäusebereich. Fahrer bemerken auch Nebengeräusche, Stöße und Zuckungen. Das Vorhandensein bestimmter Symptome hängt von der Art der Fehlfunktion ab, für die es mehrere Gründe geben kann:

• Überhitzung des Mechanismus.
• Aggressiver Fahrstil mit starkem Bremsen und Beschleunigen.
• Ölmangel, niedriger Füllstand oder unzureichende Qualität.
• Unzureichende Aufwärmphase des Getriebes vor Fahrtantritt.
• Schlupf auf Eis.
• Auto fährt auf Schnee oder Schlamm.
• Verschleiß der Planetengetriebeelemente.

Um ein Planetengetriebe zu reparieren, müssen Sie die genaue Ursache seines Ausfalls kennen. Dazu wird der Mechanismus demontiert. Normalerweise ist die Box in der Antriebswelle verschraubt. Es ist notwendig, die Geschwindigkeitsh alterungen von einer der Seiten (je nach Ausführung) zu entfernen und dann die Schraube durch das Loch in der Antriebswelle herauszuschrauben. Als nächstes wird das Element gereinigt oder ersetzt. Typischerweise sind dies Verunreinigungen durch Metallspäne, abgebrochene Zähne, verschlissene Achsen und Zahnräder.

Schlussfolgerung

Planetenmechanismen unterscheiden sich in der Komplexität des Geräts, was seine Vor- und Nachteile hat. Der erste ist das Gleichgewichtgewartete Elemente mit einer relativ genauen Kraftverteilung. Dieser Faktor ermöglicht die Entwicklung von bescheiden bemessenen Sch alteinheiten, die ein optimiertes Layout ermöglichen. Beim „Planetary“des Fahrrads sind auch ergonomische Vorteile zu verzeichnen, darunter die Möglichkeit, im Stehen zu sch alten. Bei Fahrten in der Stadt ist dies eine besonders nützliche Eigenschaft, da Sie häufig den Geschwindigkeitsmodus wechseln müssen. Wenn wir über die Mängel von Planetensystemen sprechen, zeichnen sie sich bei großen Übersetzungsverhältnissen immer noch durch bescheidene Leistung aus. Außerdem erfordert das System eine präzise Montage, da die geringsten Abweichungen das Risiko des gleichen Verschleißes von Teilen erhöhen.