Планетарные передачи

Планетарной называют зубчато-реечную передачу, в которой часть зубчатых колес (сателлитов) перемещается со своими осями относительно центрального колеса всеете с водилом. Звено, на котором установлены зубчатые колеса с подвижными осями, называют водилом. Сателлит — зубчатое колесо с подвижной осью вращения, которое одновременно вращается вокруг своей оси и совершает движение вместе с водилом. При подвижном водиле сателлиты, вращаясь вокруг своих осей, в то же время вращаются вместе с ними.

Неподвижную ось, около которой вращается или может вращаться водило, называют основной. Сцепляющиеся с сателлитами зубчатые колеса, оси которых совпадают с основной осью, называют центральными. При неподвижном водиле планетарная передача превращается в простую. Планетарные механизмы, в которых подвижны все три основных звена, называют дифференциальными или дифференциалами.

Планетарные передачи позволяют получать широкий диапазон передаточных отношений (особенно больших передаточных отношений) и осуществлять сложение (алгебраическое) движений. К достоинствам планетарных передач относятся малые размеры и масса, незначительные потери на трение. Переход от обычных передач к планетарным обеспечивает снижение массы в 1,5—5 раз.

Планетарные передачи с цилиндрическими колесами (рис. 2.32, α). У этой передачи зубчатые колеса z₁ и z₄ являются центральными, z₂ и z₃ — сателлитами, а звено 1 — водилом. Передача обладает возможностью передавать движение семью различными способами:

• вал n₁ — ведущий, n₄ — неподвижный, водило n₀ — ведомое;
• вал n₁ — ведомый, n₄ — неподвижный, водило n₀ — ведущее;
• вал n₁ — ведущий, n₄ — ведомый, водило n₀ — ведущее;
• вал n₁ — ведомый, n₄ — ведущий, водило n₀ — ведущее;
• вал n₁ — неподвижный, n₄ — ведущий, водило n₀ — ведомое;
• вал n₁ — неподвижный, n₄ — ведомый, водило n₀ — ведущее;
• вал n₁ — ведущий, n₄ — ведущий, водило n₀ — ведомое.

Подобная планетарная передача применена, например, на горизонтально-расточном станке 2620В для осуществления радиальной подачи суппорта планшайбы. Ведущими у нее являются водило 1 и вал с зубчатым колесом z₁, а ведомым — колесо z₄.

Для определения частоты вращения валов планетарной передачи используют формулу Виллиса:

где m — число наружных зацеплений (для данного случая m = 2).

По уравнению Виллиса находим следующие соотношения для указанных выше случаев:

Планетарные передачи с коническими колесами (рис. 2.32, б и в) широко распространены в станкостроении. У этих передач из трех звеньев любые два могут быть ведущими, а третье — ведомым. Дифференциал состоит из центральных колес z₁ и z₄, сателлитов z₂ и z₃ и водила 1. Как правило, зубчатое колесо z₄ вращается с большей частотой (основная), а колесо z₁ — с меньшей (добавочная частота). Вращение колесу z₁ передается от червячной пары 2.

Дифференциал может работать по следующим схемам:

• ведущим является колесо z₄, а ведомым — водило; червячная пара неподвижна;
• ведущим является водило, а ведомым — зубчатое колесо z₄; червячная пара неподвижна;
• ведущим является колесо z₁, а ведомым — колесо z₄; водило неподвижно;
• одновременно с вращением водила вращается от червячной пары зубчатое колесо z₁ (ведомым является колесо z₄);
• ведущими являются колеса z₄ и z₁, а ведомым звеном — водило.

Передаточные отношения дифференциала для различных случаев можно определить, используя формулу Виллиса, имеющую для этой передачи (z₂ = z₃ и z₁ = z₄) следующий вид:

где n₀ — частота вращения водила; n₁ и n₄ — соответственно частоты вращения зубчатых колес z₁ и z₄.

Знак «минус» перед единицей стоит потому, что при неподвижном водиле колеса z₁ и z₄ вращаются в разных направлениях.

Формула Виллиса дает следующие соотношения:

В формулах знак «плюс» используют при разных направлениях вращения ведущих звеньев дифференциала, а знак «минус» — при одинаковых направлениях вращения.