Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Слово планетарка известно многим автомобилистам – под ним понимают трансмиссию, работу которой обеспечивает взаимодействие зубчатых шестеренок. Состоит планетарная передача из разных по размеру шестерней передающий крутящий момент. Подобный тип КПП используют во многих моделях автомобилей с классическим задним приводом.

Для передачи вращательного движения и изменения угловых скоростей часто используют планетарные передачи, в основе которых используются зубчатые колеса – шестерни.

Механизм был изобретен еще в 11 веке арабским конструктором Ибн Халафом эль-Муради. В манускриптах средневекового ученого описана первая элементарная конструкция передачи вращательного движения.

Устройство чаще всего используется в редукторах для изменения получаемого вращательного движения и мощности. Механизм воздействует на получаемый крутящий момент и способен:

  • складывать;
  • изменять;
  • раскладывать.

Простыми словами он предназначен для увеличения или понижения крутящего момента, его изменения в противоположную сторону. Не все знают, что конструкция подобного типа используется для обеспечения плавного поворота транспортных средств.

Планетарный однопоточный или двухпоточный механизм поворота помогает при дополнительной помощи ленточного тормоза, передает мощность к ведущим колесам.

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенностиПланетарная передача

Передача крутящего момента при помощи зубчатых шестерен чаще всего применяется в редукторах. Для того чтобы понять, как работает простой планетарный однорядный редуктор, необходимо изучить состав его элементов и схему работы.

В конструкцию однорядного редуктора входят следующие элементы:

  • коронная шестерня;
  • солнечная шестерня;
  • планетарная шестеренка или сателлит, находящийся в составе коробки передач;
  • водило.

Механизм или устройство состоит из шестерен, и принцип работы их заключается в изменении скоростей при разнонаправленном движении элементов.

Солнце (шестерня находится в середине механизма) двигается вокруг своей оси. Сателлиты коробки (малые шестеренки, обычно их несколько) вращаются вокруг солнца. Основу, внутри которой находятся все части, представляет коронная шестеренка. Водило служит для приведения сателлитов в движение.

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенностиУстройство и принцип работы планетарного редуктора

Крутящий момент для редуктора создает подключенный при помощи вала двигатель. Вал соединяется с солнечной шестерней, которая начинает вращение вокруг своей оси. Зубья центрального шестеренчатого колеса давят на зубцы сателлитов.

Они приходят в движение, крутясь по своей оси и вдоль внешней короной шестерни. Водило, соединенное с осями сателлитов, получает крутящий момент и передает его на подключенный вал. Это самая распространенная схема работы однорядного редуктора.

Для увеличения крутящего момента и перенаправления его движения механизм может работать вокруг неподвижно стоящей солнечной шестерни или крутящейся коронной. Водило будет либо быстрее вращаться или начнет крутиться в обратную сторону.

Основные виды планетарных редукторов классифицируют по следующим параметрам:

  • количеству ступеней;
  • направлению вращения;
  • форме элементов и корпуса.

Механизм может иметь либо одну, либо несколько ступеней (многоступенчатые). Последние применяют при необходимости увеличивать частоту крутящего момента.

По направлению движения редукторы разделяют на простые с одним направлением вращения и дифференциальные, обладающие возможностью работы в обратном направлении.

По форме элементов механизм может быть коническим, колесным, волновым или червячным.

Основу работы редуктора составляет планетарный механизм. Принцип работы его состоит во вращении шестерней вокруг центральной оси. Круглые элементы крутятся как планеты вокруг солнца. Это и послужило названием механизму.

Устройство состоит из 3 типов шестерней – солнечной и планетарной с внешними зубцами и коронной, с внутренним расположением зубцов. У механизма есть пара выхода для входного и выходного вала. Принцип работы строится на повышении крутящего момента.

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенностиСхема: из чего состоит планетарный механизм

Инженеры автомобилестроители использовали данный тип конструкции для переключения передач. Планетарка используется в АКПП и МКПП для ведущего заднего моста.

Сегодня разные концерны выпускают собственные планетарные трансмиссии, но такие узлы используются давно. Ярким примером служит планетарная трансмиссия дизельного трактора советского производства ДТ-75.

Единственное отличие состоит в том, что в тракторе планетарная передача, мосты и коробка располагались в разных частях, а в современных автомобилях планетарный механизм является частью коробки и находится в одном с ней корпусе.

Для автоматических коробок переключения передач используют чаще всего 2 типа узлов:

  • передача Равиньо с одним водилом и коронной шестерней;
  • передача Симпсона с одной солнечной шестерней.

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенностиРедуктор Ravigneaux Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенностиРедуктор Симпсона

Устройство Симпсона состоит из 2 планетарных рядов, у которых все элементы идентичны. Плюс для упрощения конструкции использована единая солнечная шестерня. Удлиненный элемент является центром для обоих рядов.

Передача Равиньо отличается тем, что имеет только одну коронную шестерню и одно водило, плюс дополнительные зубчатые элементы.

Некоторые современны узлы состоят из 3 рядов, каждый из которых имеет полноценный планетарный механизм. Управление происходит при помощи фрикционов.

Все существующие планетарные автоматические или механические коробки передач многоступенчатые. Они помогают получить большее количество придаточных чисел. Объединяет виды механизмов то, что все они принадлежат к дифференциальному типу, что необходимо для осуществления обратного вращения.

На простом однорядном механизме невозможно получить 5-6 скоростей, как это необходимо для современных автомобилей. По этой причине используют многорядные типы, в составе которых находятся:

  • несколько планетарных рядов;
  • промежуточные планетарные механизмы;
  • тормозные механизмы.

При необходимости для удлинения соединения используют дополнительный промежуточный вал. Все элементы помещены в единый закрытый корпус. Для предотвращения быстрого истирания зубцов внутри корпуса постоянно циркулирует трансмиссионное масло. Маслянистая жидкость определенной вязкости смазывает планетарный ряд полностью в АКПП.

Полезность или КПД коробки рассчитывают в зависимости от величины передаточного числа. Расчет проводится сравнением количества зубцов на шестеренках входного и выходного валов.

На деле обозначает то сколько нужно сделать полных оборотов ведущему валу для того, чтобы ведомый провернулся один раз.

Планетарная муфта широко применяется в автомобилестроении. АКПП этого типа устанавливают как на авто эконом класса, так и на люксовые модели. Коробки не теряют актуальности из-за следующих достоинств:

Компактные размеры – передача угловых скоростей при помощи нескольких небольших по габаритам и массе элементам позволяет снизить нагрузку на узел при движении, повышая его долговечность. Большое количество передаточных чисел позволяет получить большой процент КПД. Пониженная нагрузка на входной и выходной валы. Повышенная износоустойчивость шестерней обеспечивается из-за снижения давления на каждый отдельный зуб элементов. Наличие дифференциала обеспечивает обратный ход выходному валу. Обеспечение шумоизоляции. Узел работает намного тише в сравнении с коробками других конструкций. Простое передаточное отношение упрощает установку на любой вид техники. Баланс работы механизмов обеспечивает пониженный уровень вибрации. Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенностиДифференциал АКПП Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенностиПланетарные ряды и фрикционные пакеты АКПП, дифференциал находится на валу

У узла есть и свои недостатки, которые может отметить любой автовладелец, эксплуатирующий авто с планетарной трансмиссией. К особенно неприятным относят:

Требовательность к уровню и качеству трансмиссионной жидкости. Выход из строя подшипников, установленных в сателлитах.

Самостоятельный ремонт без опыта, навыков работы с планетарными коробками и наличия высокоточного оборудования практически невозможен. Но все же достоинств у узла больше, чем недостатков, что и определяет его применимость.

Возможные неисправности АКПП планетарного типа приведены в таблице.

Симптом Причина Способ устранения
Выбивание передачи Сломанные зубцы шестерней Повышенная вибрация кузова Ремонт КПП Замена подушек опор
Высокий уровень шума, гул КПП Износ подшипников Повреждение зубцов Утечка трансмиссионной жидкости Замена элементов Проверка уровня масла, доливка при необходимости
Сложность при переключении передач Поломка привода Износ синхронизаторов Ремонт Замена

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенностиСинхронизатор коробки передач Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенностиПодшипники дифференциала

Простота и доступность установки каскада передач дают шанс устанавливать КПП этого типа на легковые и грузовые транспортные средства, а также на тяжелую военную и специальную технику. Передачу применяют также в кораблестроении и авиастроении, используют при создании производственных механизмов.

Знакома ли вам планетарная КПП и как вы оцениваете надежность ее работы? Поделитесь в х. Сохраните статью в закладках, чтобы полезная информация всегда была доступной.

Планетарная коробка передач: характеристики, принцип действия, ремонт

Планетарные механизмы относятся к наиболее сложным устройствам коробки передач.

При небольших размерах конструкция характеризуется высокой функциональностью, что объясняет ее широкое применение в технологических машинах, велосипедной и гусеничной технике.

На сегодняшний день планетарная коробка передач имеет несколько конструкционных исполнений, но основные принципы работы ее модификаций остаются прежними.

Устройство агрегата

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Основа конструкции формируется всего тремя функциональными частями с одной осью вращения. Их представляет водило и два зубчатых центральных колеса. Также в устройстве предусматривается обширная группа вспомогательных звеньев в виде комплекта одноформатных зубчатых колес, коронной шестерни и подшипников. Из этого можно сделать вывод, что планетарная коробка передач – это механизм из семейства зубчатых «коробок», однако с принципиальным отличием. Оно заключается в условной независимости угловых скоростей у каждого из основных звеньев. Теперь стоит подробнее ознакомиться с элементами агрегата:

Мерседес W208: характеристики, обзорКак говорят в народе: купе — автомобиль для эгоистов. CLK-класс — не исключение. Спереди автомобиль…

  • Водило – основа и обязательная часть любой планетарной системы, в том числе с дифференциальной связью. Это рычажный механизм, представляющий собой пространственную вилку, ось которой совмещается с общей осью передачи. При этом зубчатые оси с сателлитами вращаются вокруг нее в плоскостях размещения центральных колес.
  • Зубчатые колеса. В первую очередь следует разделять группы больших центральных и малых центральных колес этого типа. В первом случае речь идет о крупных колесах с внутренними зубцами – данная система носит название эпицикла. Что касается малых колес с зубьями, то они отличаются наружным расположением зубьев – также их называют солнечной шестерней.
  • Сателлиты. Колесная группа планетарной коробки передач (реже – одинарное зубчатое колесо), элементы которой обязательно имеют внешние зубья. Сателлиты располагаются в сцепке с обеими группами центральных колес. В зависимости от функциональности и мощности техники количество сателлитов может варьироваться от 2 до 6, но чаще всего используется 3 сегмента, поскольку в этом случае отпадает потребность в дополнительных уравновешивающих устройствах.
Читайте также:  Замена лампочки ближнего света Рено Логан своими руками

Принципы работы планетарных коробок передач

Изменение передачи зависит от конфигурации размещения функциональных узлов. Значение будет иметь подвижность элемента и направления крутящего момента.

Один из трех компонентов (водило, сателлиты, солнечная шестерня) фиксируется в неподвижном положении, а два других вращаются. Для блокировки элементов планетарной коробки передач принцип работы механизма предусматривает подключение системы ленточных тормозов и муфт.

Разве что в дифференциальных устройствах с коническими шестернями тормоза и блокировочные муфты отсутствуют.

https://www.youtube.com/watch?v=1F4k6oEkFOI\u0026pp=ygWBAdCf0LvQsNC90LXRgtCw0YDQvdCw0Y8g0LrQvtGA0L7QsdC60LAg0L_QtdGA0LXQtNCw0Yc6INGD0YHRgtGA0L7QudGB0YLQstC-LCDQv9GA0LjQvdGG0LjQvyDRgNCw0LHQvtGC0Ysg0Lgg0L7RgdC-0LHQtdC90L3QvtGB0YLQuA%3D%3D

Устройство и принцип работы АКПП автомобиляНа сегодняшний день автомобили укомплектовываются различными типами КПП. И если ранее большую часть… Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Понижающая передача может активизироваться по двум схемам. В первом варианте реализуется следующий принцип: останавливается эпицикл, на фоне чего рабочий момент от силового агрегата переправляется на базу солнечной шестерни и убирается с водила. В итоге интенсивность вращения вала будет понижаться, а солнечная шестерня прибавит в частоте работы. В альтернативной схеме блокируется солнечная шестерня устройства, а вращение передается от водила к эпициклу. Результат аналогичный, но с небольшим отличием. Дело в том, что передаточное число в данной рабочей модели будет стремиться к единице.

В процессе повышения передачи тоже может реализовываться несколько рабочих моделей, причем для одной и той же планетарной коробки передач. Принцип действия в простейшей схеме следующий: блокируется эпицикл, а момент вращения переносится с центральной солнечной шестерни и транслируется на сателлиты и водило.

В таком режиме механизм работает как повышающий редуктор. В другой конфигурации будет блокироваться шестерня, а момент переправляется от коронной шестерни на водило. Также принцип действия схож с первым вариантом, но есть разница в частоте вращения. При включении заднего хода момент кручения снимется с эпицикла и будет передаваться на солнечную шестерню.

При этом водило должно находиться в неподвижном состоянии.

Принцип работы и устройство коробки передач. Ремонт коробки…Системы трансмиссии и ее разные виды применяются для того, чтобы двигатель мог работать в…

Особенности рабочего процесса

Принципиальным отличием планетарных механизмов от других видов коробок передач является уже упомянутая независимость рабочих элементов, что формулируется как две степени свободы. Это значит, что благодаря дифференциальной зависимости для вычисления угловой скорости одного компонента системы необходимо брать во внимание скорости двух других зубчатых узлов.

Для сравнения, другие зубчатые коробки передач предполагают линейную зависимость между элементами в определении угловой скорости. Иными словами, угловые скорости планетарной «коробки» могут меняться на выходе независимо от динамических показателей на входе. При зафиксированных и неподвижных шестернях появляется возможность суммировать и распределять потоки мощности.

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

В простейших механизмах отмечается две степени свободы зубчатых звеньев, но работа сложных систем может предусматривать и наличие трех степеней.

Для этого механизм должен иметь как минимум четыре функциональных звена, которые будут находиться в дифференциальной связке между собой.

Другое дело, что такая конфигурация фактически будет неэффективна в силу низкой работоспособности, поэтому на практике применения и передачи с четырьмя звеньями сохраняют две степени свободы.

Простые и сложные планетарные передачи

Уже был отмечен один из признаков разделения планетарных механизмов на простые и сложные – это количество рабочих звеньев. Причем речь идет только об основных узлах, и группы сателлитов не берутся в расчет.

Простая система обычно имеет три звена, хотя кинематикой допускаются все семь.

В качестве примера такой системы можно привести наборы одно- и двухвенцовых сателлитов, а также парные взаимозацепленные группы зубчатых колес.

В сложных механизмах основных звеньев гораздо больше, чем в простых. Как минимум в них предусматривается одно водило, однако центральных колес может быть больше трех.

Более того, принцип работы планетарной коробки передач позволяет даже в рамках одной сложной системы использовать несколько простых агрегатов. Например, в четырехзвенной модели может находиться до трех простых узлов, а в пятизвенной – до шести.

Однако о полной независимости простых планетарных систем в рамках сложных устройствах речи не идет. Дело в том, что у нескольких таких механизмов с большей вероятностью будет одно общее водило.

Управляющие элементы механизма

При сохранении нескольких степеней свободы устройство можно использовать в качестве основного самодостаточного функционала.

Но если выбирается модель с одним ведущим и одним ведомым звеном (режим редуктора), то необходимо будет задавать им определенные скорости. Для этого и применяются управляющие элементы планетарной коробки передач.

Принцип их действия заключается в перераспределении скоростей за счет фрикциона и тормоза. Лишние степени свободы снимаются, а основные свободные узлы становятся опорными.

https://www.youtube.com/watch?v=1F4k6oEkFOI\u0026pp=YAHIAQE%3D

Фрикционы отвечают за соединение двух свободных звеньев или одного звена (тоже свободного) с внешним мощностным подводом. Обе конфигурации фрикционов в условиях блокировки обеспечивают контролируемым звеньям определенную угловую скорость, причем не нулевую. По конструкции такие элементы представляют собой многодисковые муфты, но иногда встречаются и обычные муфты для передачи момента.

Что касается тормоза, то его задача в управляющей инфраструктуре планетарной коробки передач заключается в соединении свободных звеньев с корпусом механизма. Данный элемент в условиях блокировки наделяет свободные звенья нулевой угловой скоростью. По техническому устройству такие тормоза схожи с муфтами, но в самых простых исполнениях – однодисковых, колодочных и ленточных.

Применение планетарного механизма

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Впервые данный агрегат был использован в автомобиле Ford T в виде двухступенчатой коробки передач с ножным принципом переключения и ленточными тормозами. В дальнейшем устройство пережило немало преобразований, и сегодня в качестве новейшей версии механизмов данного типа можно назвать японскую планетарную коробку передач Prius. Принцип работы этого агрегата заключается в распределении энергии между силовой установкой (которая может быть и гибридной) и колесами. В процессе работы двигатель останавливается, после чего энергия направляется на генератор, в результате чего начинается движение колес.

При этом система может быть не только функционалом одной лишь коробки передач. Сегодня данное устройство применяют в редукторах, дифференциалах, в сложных кинематических схемах промышленного оборудования, в приводных системах спецтехники и самолетов.

Передовые автогиганты осваивают и принципы работы механизма в составе с электромагнитными и электромеханическими приводами. Та же планетарная коробка передач Prius успешно применяется в гибридных электромобилях.

Самой коробки передач в традиционном смысле в таких конструкциях нет, но есть подобие вариатора без ступенчатого переключения – комплекс планетарных шестерней, приводящий колеса в движение и получающий энергию от движка, как раз и выполняет эту функцию.

Планетарная коробка передач для велосипеда

В традиционном понимании отсутствует коробка передач и у велосипедного транспорта, обеспеченного планетарными механизмами. Это втулки с той же солнечной шестерней, которая жестко крепится к задним колесам на их оси.

Также для фиксации применяется водило, определяющее направление движения сателлитов и не позволяющее им разъезжаться и сцепляться между собой. И самый ответственный элемент планетарной «коробки» велосипеда представлен эпициклической шестерней, вращение которой происходит за счет кручения педалей.

В момент изменения передачи исполнительный механизм втулки (шлицевой привод) меняет показатели динамики водила, что и дает эффект регулировки скорости.

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

То есть можно вновь заключить, что планетарная модель работает в качестве редуктора.

В данной системе эпицикл выполняет функцию ведомого звена цепи, солнечная шестерня сохраняет неподвижное состояние, а водило замыкается на корпус. При этом рабочие схемы простых и многоскоростных втулок будут одинаковыми.

Небольшая разница заключается лишь в том, что у каждого узла планетарной системы наблюдаются свои строго определенные показатели отношений передач.

Эксплуатационный процесс

Главной мерой при эксплуатации данного механизма со стороны пользователя является поддержание планетарного ряда в оптимальном рабочем состоянии. Это достигается за счет периодической чистки элементов и, что особенно важно, благодаря смазке. Что надо смазывать в планетарной коробке? Главным образом скользящие подшипники редуктора.

Масло направляется из коленвала в полость редукторного вала, заполняя полости сателлитов с зубчатыми колесами. Далее, в зависимости от конструкции, по цапфам и радиальным отверстиям техническая смазка поступает на подшипники шестеренок. Для максимального распределения масла по длине подшипников на внешней стороне цапфы иногда выполняют лыску.

Зацепления смазываются или путем окунания зубьев колес в жидкостную ванночку, или посредством направления масла в зону сцепки по специальным соплам. То есть реализуется струйная смазка или смазка окунанием.

Но самым эффективным способом считается распространение масляного тумана, который применяют в отношении элементов зацепления и подшипников.

Данный метод смазки реализуется разбрызгиванием из специального пульверизатора.

Читайте также:  Сигнализация tomahawk 9010: инструкция Томагавк 9010

https://www.youtube.com/watch?v=9FVCqCtY53k\u0026pp=ygWBAdCf0LvQsNC90LXRgtCw0YDQvdCw0Y8g0LrQvtGA0L7QsdC60LAg0L_QtdGA0LXQtNCw0Yc6INGD0YHRgtGA0L7QudGB0YLQstC-LCDQv9GA0LjQvdGG0LjQvyDRgNCw0LHQvtGC0Ysg0Lgg0L7RgdC-0LHQtdC90L3QvtGB0YLQuA%3D%3D

Что же касается самого смазывающего состава, то для планетарных передач рекомендуются нелегированные нефтяные масла. Например, годятся для применения индустриальные составы общего назначения. Для высокоскоростных механизмов желательно использовать специальные турбинные и авиационные средства.

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Неисправности и ремонт механизма

Наиболее распространенным признаком неполадки планетарной передачи является наличие вибраций в зоне короба. Водители отмечают также посторонние шумы, толчки и подергивания. Наличие тех или иных симптомов зависит от характера неисправности, причин для которой может быть несколько:

  • Перегрев механизма.
  • Агрессивный стиль езды с резкими торможениями и ускорениями.
  • Отсутствие масла, его низкий уровень или недостаточно высокое качество.
  • Недостаточный прогрев коробки передач перед движением.
  • Пробуксовка на гололеде.
  • Попадание автомобиля в снег или грязь.
  • Износ элементов планетарного ряда.

Чтобы отремонтировать планетарную коробку передач, необходимо знать конкретную причину ее поломки. Для этого производится разборка механизма. Обычно короб держится на болтах внутри приводного вала.

Необходимо с одной из сторон (зависит от конструкции) снять скоростные кронштейны и затем через отверстие вала привода выкрутить болт. Далее производится чистка или замена вышедшего из строя элемента.

Как правило, речь идет о загрязнении металлической стружкой, поломке зубьев, износе осей и шестерней.

Заключение

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Планетарные механизмы отличаются сложностью устройства, в чем есть свои плюсы и минусы. К первым можно отнести сбалансированность обслуживаемых элементов с относительно точным распределением сил. Данный фактор позволяет разрабатывать скромные по размерам блоки переключения передач, которые дают возможность выполнения оптимизированной компоновки. В случае с «планетаркой» велосипеда отмечаются и эргономические достоинства, среди которых возможность переключения в стоячем положении. При езде по городу это особенно полезное качество, так как менять скоростные режимы приходится достаточно часто. Если же говорить о недостатках планетарных систем, то они при больших передаточных отношениях все же характеризуются скромной производительностью. Также система требует точной сборки, поскольку малейшие отклонения увеличивают риск того же износа деталей.

Как устроена и работает планетарная коробка передач

Современная автоматическая коробка – второй по сложности агрегат после двигателя, и одним из основных его узлов является планетарная передача. Но самое интересное, что этот механизм имеет более чем 100-летнюю историю – впервые его использовали в далёком 1908 году на автомобиле Ford model T.

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Правда, на коробке с ручным переключением передач. Многие не в курсе, но первая АКПП появилась ещё раньше – в 1906 году. Она была трехступенчатой и с гидравлическим приводом, который прижился и использовался повсеместно вплоть до последнего времени, когда управление работой автоматической коробкой переложили на электронику.

Но планетарная коробка передач до сих пор остается самой распространённой разновидностью среди автоматических трансмиссий.

Устройство, принцип работы

Схематически АКПП можно представить как конструкцию, состоящую из двух частей – планетарного механизма и гидротрансформатора. Крутящий момент от силового агрегата передаётся на гидротрансформатор – именно он преобразует момент вращения, реагируя на изменение режима движения (или вообще не передаёт вращение).

В МКПП валов три (ведущий, промежуточный, ведомый), а их шестерни пребывают в постоянном зацеплении. Переход на другую передачу осуществляется за счёт подключения ведомого вала к определённой паре шестерён. В коробке-автомате принцип иной: выбор необходимого режима движения осуществляется посредством блокировки соответствующих шестерен планетарного механизма.

https://www.youtube.com/watch?v=9FVCqCtY53k\u0026pp=YAHIAQE%3D

Конструкция планетарной КПП, или планетарного редуктора, включает солнечную шестерню, принимающую вращение от гидротрансформатора посредством элемента, называемого водило, к которому подключены сателлиты в количестве 3 или 4 штук.

Сателлиты стыкуются с коронной шестерней (её второе название – кольцевая).

Все перечисленные элементы планетарной передачи содержит тормозной механизм фрикционного типа (в редких случаях – ленточные тормоза), с помощью которых и осуществляется блокировка шестерен.

Чтобы понять принцип работы планетарной коробки, рассмотрим три простых примера:

  • пускай нам нужно ускориться, то есть перейти на повышенную передачу. В этом случае кольцевая шестерня стопорится, вращательное движение от гидротрансформатора и СШ поступает на сателлиты, скорость вращения которых возрастает. Водило как бы «суммирует» вращение сателлитов и в результате тоже начинает вращаться быстрее;
  • при уменьшении скорости движения фиксируется уже водило, а сателлиты продолжают вращаться, что заставляет кольцевую шестерню снизить скорость вращения;
  • прямая передача обеспечивается следующим образом: водило при помощи фрикциона жёстко фиксируется с кольцевой шестерней, все не активные элементы «планетарки» не вращаются, минимизируя трение.

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Важно понять, что в каждом из режимов происходит блокировка определённых элементов планетарной передачи.

Как же происходит передача крутящего момента далее, на приводы (раздатку для авто с ПП или карданный вал для заднеприводных авто)? Всё просто: вращение «снимается» с тех элементов, которые остались незаблокированными.

Так, если блокируется водило, вращение на колёса передаётся с кольцевой шестерни.

Если говорить о прямой передаче, здесь планетарный редуктор является фактически «лишним», поскольку крутящий момент на привод передаётся непосредственно с гидротрансформатора.

Усовершенствование АКПП, направленное на снижение расхода горючего, создание для мотора более благоприятных условий работы, улучшение динамики автомобиля, происходит по нескольким направлениям.

Для этого увеличивают количество планетарных редукторов, при этом все редукторы, кроме первого, не содержат понижающих передач. Вследствие этого прямая передача на втором и так далее редукторах оказывается более скоростной, нежели повышающая передача основного редуктора.

В то же время понижающая передача дополнительным редукторам как бы не нужна, поскольку крутящий момент с них снимается далеко не во всех случаях.

  Функции активных автомобильных подголовников

Рассмотрим более подробно работу фрикционов, которые, собственно, и отвечают за переключение режимов. Каждый планетарный редуктор включает набор фрикционов – тонких подвижных или фиксированных колец. Подвижные кольца связаны с вращающимися узлами редуктора.

Если электроника, среагировав на манипуляции с педалью акселератора, создаёт соответствующее давление жидкости в АКПП, неподвижные диски вступают в зацепление с подвижными. В результате определённые элементы (например, КШ или водило) оказываются обездвиженными.

Такой принцип является сутью планетарного механизма.

Очень многое зависит от электроники. Именно она отслеживает текущую скорость движения машины, а также скорость вращения коленвала, регулируя работу коробки таким образом, чтобы обеспечить оптимальные условия для двигателя при минимизации расхода топлива.

Современная электроника умеет даже определять степень износа фрикционов, и при выполнении диагностики автомобиля сообщать об этом.

Тем, кто планирует покупку б/у авто с АКПП, это полезно знать – так можно застраховать себя от приобретения авто с неисправной трансмиссией.

Устройство планетарной КПП включает насос, в функции которого входит создание требуемого давления в магистрали движения технической жидкости, между магистралями распределение давления жидкости регулируется электромагнитными клапанами.

https://www.youtube.com/watch?v=_MawekxZvJk\u0026pp=ygWBAdCf0LvQsNC90LXRgtCw0YDQvdCw0Y8g0LrQvtGA0L7QsdC60LAg0L_QtdGA0LXQtNCw0Yc6INGD0YHRgtGA0L7QudGB0YLQstC-LCDQv9GA0LjQvdGG0LjQvyDRgNCw0LHQvtGC0Ysg0Lgg0L7RgdC-0LHQtdC90L3QvtGB0YLQuA%3D%3D

Поскольку величина давления, создаваемого насосом, довольно значительная, авто с коробкой-автоматом «с толкача» не заведёшь – буксировка нужного давления обеспечить не может.

Если бы автоматическая коробка с планетарным механизмом была напрямую подключена к двигателю, при остановке авто и переключении передач мотор бы глох, ведь сцепление здесь не предусмотрено. Проблему решает гидротрансформатор, который, собственно, и выполняет функции сцепления, но в автоматическом режиме.

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Он состоит из трёх компонентов:

  • центробежного насоса, жёстко соединённого с валом маховика;
  • реактора, в случае необходимости блокирующего передачу вращения;
  • центростремительной турбины, в функции которой входит передача преобразованного момента вращения планетарному механизму.

Колёса турбины и насоса имеют между собой некоторый зазор. Вращение на турбину передаётся посредством трансмиссионного масла, которое с лопастей насосного колеса направляется на лопасти турбинного.

Геометрия элементов гидротрансформатора подобрана таким образом, что, невзирая на отсутствие жёсткого сцепления между насосом и турбиной, ТМ движется по замкнутому кругу. Таким образом, при остановке автомашины вращение передаётся без необходимости выключать передачу.

При возникновении необходимости изменения текущего режима движения начинает «трудиться» реактор.

При резком нажатии на педаль акселератора (скажем, при старте) скорость вращения турбинного колеса увеличивается, при этом реактор останавливается. Это так называемый гидротрансформаторный режим. Форма лопастей реактора такова, что когда масло возвращается из турбины в насосную секцию, формируется дополнительное сопротивление, способствующая ускорению движения жидкости.

В определённый момент времени скорость вращения турбинного колеса сравнивается с насосным, и тогда колесо реактора тоже приходит в движение, не препятствуя движению жидкости увеличивая КПД автоматической трансмиссии. Этот режим гидромуфты.

  Демпфер: излишество или необходимость

Сфера применения планетарных МКПП

На заре автомобилестроения планетарные трансмиссии присутствовали и в механических коробках – например, в знаменитой модели Ford T. Передачи переключались тремя педалями, педаль газа перенесли на подрулевой переключатель. Первая передача включалась левой педалью, вторая – центральной, задняя – правой. В 1928 году модель сняли с конвейера, и эра планетарных МКПП ушла в небытиё.

В 30-е годы появились первые полуавтоматические коробки передач планетарного типа, которые впоследствии были вытеснены полностью автоматическими.

В полуавтоматах функции сцепления выполняла гидромуфта. В автоматических трансмиссиях – гидротрансформатор.

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Впрочем, планетарные МКПП всё ещё в ходу – их устанавливают в гусеничную технику (трактора, экскаваторы), в том числе военного назначения (танки, транспортёры, тягачи). Используется планетарный механизм в металлорежущих станках, и даже в турбинах авиационных двигателей, в качестве редуктора.

Читайте также:  Чистка форсунок своими руками

Весьма популярны планетарные коробки передач в велосипедных трансмиссиях. Они отличаются долговечностью, малым весом и простотой эксплуатации, являясь, по существу, необслуживаемыми.

Однако они существенно увеличивают стоимость двухколёсной техники, поэтому в чисто спортивных моделях не используются, во многом – из-за увеличения массы ТС на 1,5-2 кг.

и плохой ремонтопригодностью, если сравнивать с устройствами переключения передач параллелограммного типа.

Плюсы и минусы планетарных трансмиссий

Планетарный механизм, используемый в автоматических коробках, обладает рядом неоспоримых достоинств:

  • компактность механизма (все шестерни скомпонованы рядом и расположены на одной оси);
  • низкая шумность, обусловленная минимальной загрузкой зубьев;
  • планетарная коробка обеспечивает увеличение количества передаточных чисел;
  • такая коробка работает более плавно, с гораздо меньшим уровнем вибраций;
  • зубья шестерен обладают большим ресурсом, поскольку могут выдерживать в разы большую нагрузку.

Но есть и недостатки:

  • сложность конструкции предполагает высокую стоимость изготовления, что сказывается на конечной цене изделия;
  • из-за необходимости соблюдения высокой точности при сборке ремонтопригодность таких трансмиссий весьма низкая;
  • планетарный механизм весьма требователен к нагрузкам: если этим злоупотреблять, надёжность и КПД коробки резко падает. Причина очевидна – сложность конструкции и большое количество шестерен, при частой интенсивной нагрузке потери на трение возрастают, как и вероятность поломки;
  • АКПП весьма чувствительна к качеству и уровню трансмиссионного масла. Если с этими характеристиками возникнут проблемы, коробка долго не проработает.

В любом случае принцип работы, положенный в основу планетарной коробки передач, позволяет делать её более компактной, чем механический аналог, что в современном автомобилестроении ценится очень высоко.

Характерной особенностью планетарных механизмов является способность обеспечивать передачу солидного крутящего момента, который весьма равномерно передаётся на сателлиты, и чем их больше, тем меньшие нагрузки испытывают зубья. Эта особенность активно используется в тяжёлой военной технике.

Если соблюдать все регламентные процедуры, то можно утверждать, что современные АКПП обладают большим ресурсом.

Если конструкция такой коробки спроектирована грамотно, то она заведомо будет иметь больший КПД, чем у двух- и трёхвальных МКПП.

Отметим также, что тенденция производить автоматические коробки с увеличенным числом ступеней ведёт к существенному усложнению конструкции, вызванному необходимостью применения каскадных схем, что сказывается на надёжности таких агрегатов.

Планетарный механизм и его использование в качестве КПП

Планетарным механизмом называют зубчатую передачу вращательного движения, которая способна одновременно складывать, раскладывать и изменять крутящий момент (альтернативный вариант — угловую скорость), причем в одной геометрической плоскости.

Особенно широкое распространение она получила в различных КПП – как механических, так и автоматических. Сегодня планетарная трансмиссия выступает одним из ключевых узлов большей части автомобилей, что делает актуальным более внимательное рассмотрение ее конструкции, принципа действия и преимуществ.

Планетарный механизм: назначение и устройство

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Устройство планетарного механизма представляет собой конструкцию из нескольких зубчатых колес, минимальное количество которых равняется четырем.

Как минимум, два из них обладают общей неподвижной осью вращения, а оси оставшихся вращаются вокруг нее. Последние крепятся к так называемому водилу, благодаря чему формируется механическая система с двумя или большим количеством степеней свободы.

Три основные звена

Основными конструктивными элементами планетарной КПП выступают: два центральных колеса, одно малое с наружными зубцами, а второе – большое с внутренними. Первое называют солнцем (солнечным), второе – эпициклом или коронным. Характерной особенностью работы планетарного механизма выступает отсутствие непосредственного контакта между ними.

Третьим обязательным элементом становится уже упомянутое выше водило. Деталь представляет собой рычажный механизм, к которому крепятся планетарные шестерни, которые заслуживают отдельного описания.

Планетарные шестерни

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Другое их название – сателлиты. Они также представляются собой зубчатые колеса с внешними зубьями. Планетарные шестерни выступают связующим звеном между солнцем и эпициклом. Их минимальное количество равняется двум в самых простых системах.

В более сложных нередко используются группы зубчатых колес, что делает эффективность КПП заметно выше. Общая схема сравнительно простой однорядной планетарной передачи показана с обозначением основных элементов показана на скриншоте.

Различают два основных типа рассматриваемых КПП. Первый предусматривает блокировку одного вида шестерен и называется одноступенчатой планетарной передачей. Второй допускает блокировку разных видов зубчатых колес, что позволяет отнести его к многоступенчатым.

Еще одна классификация осуществляется по типу передачи. В этом случае различают три вида:

  • Понижающая. Работает по двум вариантам. Первый предусматривает блокировку эпицикла с подачей вращения на вал солнца. Крутящий момент снимается с водила, частота вращения которого ниже аналогичного показателя солнечного зубчатого колеса. Аналогичный эффект достигается и вторым способом: подача вращения на эпицикл и блокировкой солнца с одновременным снятием крутящего момента с водила.
  •  Повышающая. Также функционирует по двум вариантам. Первый: блокировка эпицикла, подача вращения на водило и сателлиты, снятие крутящего момента с солнца. Второй: солнце блокируется, вращение снова подается на водило с сателлитами, но снимается с большого зубчатого колеса.
  • Задняя. Работает аналогичным образом, то есть по двум схемам. Первая: подача вращения на солнце, снятие с эпицикла, а водило блокируется. Второй: подача крутящего момента на эпицикл, снятие вращения с солнца, водило остается заблокированным.

Применение планетарных МКП

Первым и самым широким направлением практического использования планетарных МКП с ручным режимом управления в автомобилестроении стал автомобиль Ford T, выпуск которого был прекращен достаточно давно – в 1928 году.

Постепенно они были вытеснены более современными полуавтоматическими и автоматическими коробками передач планетарного типа. Первые предусматривали сцепление с помощью специальных гидромуфт, вторые предполагали использование гидротрансформаторов.

Но автомобилестроение – это далеко не единственная сфера использования рассматриваемого технического устройство. Планетарный механизм поворота активно применяется в разнообразной гусеничной технике – от гражданской до военной, включая тягачи, танки и транспортеры.

МКП используется в качестве редуктора в специализированном оборудовании, например, станках для металлообработки или авиационных турбинах. Отдельного упоминания заслуживает применение планетарной МКП в задних втулках велосипедных колес.

Где используется планетарный механизм в автомобиле

Планетарная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности

Но все-таки темой статьи выступает применение планетарной передачи в автомобилях. Обычно речь идет о дифференциале транспортного средства, который устанавливает на всех ведущих осях. Именно здесь лучше всего используются системы, не предусматривающие жесткой фиксации отдельных элементов по отношению друг к другу.

Еще одно направление применения – гидромеханическая коробка передач. Она также основана на базовом принципе планетарного механизма, предусматривающем взаимное вращение зубчатых колес трех типов.

Но устройство подобных КПП заметно сложнее описанного выше, так как минимальное количество только передних передач равняется 5-6.

Очевидно, что один механизм с решением такой задачи попросту не справится.

Такой подход позволяет получить на выходе широкий диапазон передаточных чисел – начиная с 0,7 к 1 (если речь идет о повышенной передаче) и заканчивая 4,5 к 1 (для пониженных). Приведенное соотношение расшифровывается предельно просто: 0,7 к 1 означает, что 0,7 оборота входного вала дают один оборот выходного.

Преимущества и недостатки планетарной передачи

Популярность и востребованность механизма планетарной передачи объясняется наличием нескольких существенных достоинств. Главные из них состоят в следующем:

  • надежность. При качественном изготовлении устройство выходит из строя достаточно редко. Перед первым ремонтом планетарная трансмиссия способна отработать до полумиллиона км пробега. Во многом таких результатов удается добиться, благодаря простой конструкции, предусматривающей наличие валов и шестерен. Другими словами, там просто нечему ломаться;
  • компактные размеры. Достигаются размещением всех зубчатых колес на одной оси, причем в непосредственной близости и контакте друг с другом;
  • относительно невысокий уровень шума, издаваемого при эксплуатации. Обеспечивается за счет минимальной нагрузки на зубья из-за точности геометрических размеров и принципа работы;
  • обширный диапазон доступных для переключения передач. Объясняется внушительным разбросом в значении передаточных чисел;
  • конструктивное разнообразие. Предусматривает различное количество шестерен, их разную конфигурацию и комбинации, объединение в одну систему нескольких механизмов и т.д.;
  • плавное переключение передач. Обеспечивается низкой вибронагруженностью и равномерным распределением нагрузок между отдельными элементами конструкции.

Основным недостатком рассматриваемого механизма становится сложность изготовления.

Несмотря на отработанность технологии, эффективная работа с нужным уровнем КПД предъявляет повышенные требования как к точности геометрических размеров всех элементов, так и правильности сборки.

Логичным следствием такого положения дел выступает относительно невысокая ремонтопригодность планетарной трансмиссии.

Еще одним заметным минусом можно назвать требовательность к качеству и характеристикам смазочных материалов. Она дополняется необходимостью своевременного и регулярного технического обслуживания. Его отсутствие приводит к ускорению износа и быстрому выходу системы из строя.

Итог

Планетарная АКПП заслуженно считается одним из самых популярных механизмов в сегодняшнем автомобилестроении.

Автоматические коробки передач подобного типа заметно теснят механические аналоги. Но это является далеко не единственная сфера практического применения планетарной передачи. Что позволяет сделать вывод о хороших перспективах в самых разных отраслях машиностроения.

Принцип работы планетарной передачи

Поиск запроса «планетарная кпп» по информационным материалам и форуму

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector