Planetarni mjenja

Planetarni mjenja

SADRAJ:

1. UVODNA RAZMATRANJA.........................................................

1

2. POJAM I PRIMJENA MJENJAKIH PRENOSNIKA SA POKRETNIM OSAMA VRATILA.......................................................

2

3. POJAM I KLASIFIKACIJA PLANETARNIH PRENOSNIKA...........

3

4. ELEMENTI PLANETARNOG PRENOSNIKA.................................

4

5. EME PLANETARNIH PRENOSNIKA............................................

7

6. KINEMATSKE EME PLANETARNIH PRENOSNIKA......................

9

7. KARAKTERISTINE KONSTRUKCIJE SA OPISOM UKLJUIVANJA POJEDINIH STEPENI PRENOSA..................................................

11

8. ZAKLJUAK.........................................................................................

15

9. LITERATURA..............................................................................

16UVODNA RAZMATRANJAPored stepenastih mjenjaa sa nepokretnim osama vratila, koji se vrlo esto nazivaju klasini mjenjai, na motornim vozilima svih vrsta i namjena, posljednjih godina sve vie se koriste mehaniki mjenjai sa pokretnim osama vratila ili planetarni prenosnici. Ovu vrstu mjenjaa odlikuju mnoge prednosti u pogledu vijeka trajanja, kompleksnosti gradnje, rastereenja leajeva, malog gabarita. Oni pored toga pruaju i vrlo povoljne uslove za promjenu sstepena prenosa bez prekida u prenoenju snage, to predstavlja jedan od bitnih uslova za automatizaciju komandovanja mjenjaem.

Ovaj tip mjenjanog prenosnika ima prednost u odnosu na mjenjake prenosnike sa nepokretnim osama. Posebna prednost ovoga tipa mjenjakog prenosnika je to omoguava promjenu stepena prenosa bez prekida veze sa motorom. Ovo je posebno vano kod vozila koja imaju ugraenu hidrodinamiku spojnicu ili hidrodinamiki mjenjaki prenosnik. Ovakvi mjenjaki prenosnici mogu se graditi sa unutranjim i spoljanjim ozubljenjem.

POJAM I PRIMJENA MJENJAKIH PRENOSNIKA SA POKRETNIM OSAMA VRATILA

Mehanizmi sa zupanicima i pokrentom osom bilo kog od pripadajuih zupanika nazivaju se planetarni prenosnici. Zahvaljujui svojoj kompaktnosti, malim dimenzijama i teini, planetarni prenosnici imaju veliku primjenu u mainstvu.

Planetarni prenosnici najee su sa zupanicima. Ako se u prenosnom zupaniku nalazi bar jedan zupanik s pokrenom osom vratila, on se naziva planetarni mehanizam.

Dugo planetarni prenosnici nisu imali veu primjenu zbog komplikovanije i preciznije tehnologije izrade. Danas je taj problem prevazien pa se primjenjuju, zbog pogodnosti koju pruaju pri automatizaciji, skoro najee u automatskim transmisijama vozila. Naravno, tome su doprinijeli i frikcioni sklopovi sa hidraulikim upravljanjem koji su sastavni dio svakog planetarnog mjenjaa.

Potrebno je odmah pomenuti da se planetarni prenosnici rijetko koriste na motornim vozilima kao glavni mjenjaki prenosnici, tj. mjenjai, ve najee kao dopunski mjenjaki prenosnici, posebno kao brzinski i vuni prenosnici, kao i prenosnici za odvod snage i prenosnici za promjenu smjera kretanja. Osim toga, ova vrsta prenosnika se ugrauje i kao elemenat upravljakog sistema kod vozila sa gusjenicama, zatim kao reduktor na prikljucima za odvod snage kod traktora ili kao reduktor smjeten u tokovima teretnih i radnih vozila.

POJAM I KLASIFIKACIJA PLANETARNIH PRENOSNIKAPlanetarni prenosnici znatno se razlikuju od prenosnika sa nepokretnim osama rotacije (neplanetarnih) po tome to su kompaktniji i manje mase. To podrazumijeva i adekvatno izabranu kinematsku emu, od koje zavisi i reim rada elemenata planetarnog prenosnika, stepen korisnosti i pouzdanost u radu. Primjena planetarni prenosnika omoguila je smanjenje modula zubaca za isto opptereenje zupanika zbog raspodjele optereenja na nekoliko satelita i vie planetarnih redova, to je sluaj kod mjenjakih prenosnika vozila. Isto tako, primjena zupanika sa kosim zupanicima smanjuje njihovu buku pri radu, to je jedna od bitnih karakteristika planetarnih prenosnika.

Planetarni prenosnici klasifikuju se na osnovu nekoliko kriterijuma i to:

Prema nainu prenosa snage: Frikcioni planetarni prenosnici i

Zupaniki planetarni prenosnici

Prema vrsti zupanika:

Planetarni prenosnici sa koninim zupanicima i

Planetarni prenosnici sa cilindrinim zupanicima

Prema broju planetarnih redova:

Vieredni planetarni prenosnici i

Jednoredni planetarni prenosnici

Prema obliku satelita:

Planetarni prenosnici sa satelitom od dva vijenca i

Planetarni prenosnici sa satelitom od jednog vijenca

Prema broju stepeni slobode:

Planetarni prenosnici sa vie stepeni slobode i

Planetarni prenosnici sa jednim stepenom slobode

ELEMENTI PLANETARNOG PRENOSNIKAPod planetarnim prenosnikom podrazumijeva se prenosnik koji ima bar jedan zupanik ija osa rotira oko centralne ose prenosnika. Zupanici ije ose rotirau oko centralne ose nazivaju se sateliti. Sateliti ostvaruju dvojako kretanje rotaciju oko sopstvene ose i rotaciju oko centralne ose prenosnika.

Zupanici ije se ose rotacije poklapaju sa osom planetarnog prenosnika nazivaju se centralni zupanici. Oni mogu biti cilindrini ili konini sa unutranjim ili spoljanjim ozubljenjem. Za centralni zupanik sa unutranjim ozubljenjem esto se koristi naziv epicikl, a centralni zupanik sa spoljanjim ozubljenjem naziva se jo i sunani tupanik. Elementi prenosnika koji nose satelite nazivaju se nosai satelita.

Prenosnik se sastoji od dva uzubljena zupanika. Oznake na slici predstavljaju: 1. Nepokretan (sunani) zupanik, 3. Pokretan zupanik (satelit), 4. Nosa satelita (trkaa).

Pri kretanju nosaa satelita dolazi do okretanja satelita oko sopstvene ose (relativno kretanje) koji se istovremeno premjeta zajedno sa njim (prenosno kretanje). Tako oni podravaju kretanje planeta, pa otuda i potiu nazivi planetarni prenosnici, a za zupanike sunani i satelit. Nepokretna osa oko koje se obre ili se moe obrtati nosa satelita naziva se osnovna osa; zupanik uzubljen satelitima, ija se osa poklapa sa osnovnom osom, naziva se centralni (sunani) zupanik. Ako se ovom sistemu doda jo jedan centralni zupanik s unutranjim uzubljenjem (2, sl.2), dobija se sistem sa tri obrtna diska (1,2,4), ije se obrtne ose poklapaju s osnovnom osom. Kod ovakvog prenosnika postoje iroke mogunosti za izmenu ugaonih brzina, za razliku od prethodnog.

Tako:

Ako se zakoi zupanik (2), dobija se vodei i voeni disk (1 i 4), ili obratno (sl.1);

Ako se zakoi zupanik (1), dobija se prenosnik sa vodeim i voenim diskom (2 i 4) ili obratno;

Ako se zakoi nosa satelita (3), dobija se prenosnik sa nepokretnim osama vratila.

Proistie da je prost prenosnik samo jedna varijanta planetarnog prenosnika. Diskovi koji se mogu obrtati oko osnovne ose i u radu prenosnika primati optereenja od obrtnih momenata nazivaju se osnovni diskovi (osnovni diskovi mogu biti i nepokretni).

Slika 1. ematski prikaz planetarnog prenosnika:

1. Nepokretni (sunani zupanik); 3. Pokretni zupanik (satelit); 4. Nosa satelita (trkaa)

Slika 2. ematski prikaz planetarnog prenosnika sa tri obrtna diska:

1 i 2 diskovi zupanici

Planetarni prenosnici se mogu ostvariti na sledeim principima: sa zupanikom sa unutranjim ozubljenjem hipociklini planetarni prenosnik (sl.3), sa zupanicima sa spoljanjim ozubljenjem i epiciklini planetarni prenosnik. Planetarni prenosnik sa unutranjim ozubljenjem sastoji se od: centarlnog zupanika (1), nosaa satelita (4), satelita (3) i konog doboa (2).

Satelit je spregnut sa centralnim zupanikom. Pogonski element moe biti satelit ili njegov nosa. Da bi planetarni prenosnik mogao da radi, potrebno je da jedan njegov deo bude nepokretan. Preko konog doboa konicom se onemoguava kretanje centarlnog zupanika, koji je prema tome nepokretni element. Pri obrtanju satelita oko sopstvene ose, zbog nepokretnog centralnog zupanika i ozubljenja, dolazi i do obrtanja satelita oko ose centralnog zupanika, to prouzrokuje obrtanje nosaa oko centralne ose sistema. Brojevi obrtakja satelita i njegovog nosaa su razliiti. U sluaju da se pogon ostvaruje preko nosaa satelita koji se obre oko centralne ose sistema, dolazi do obrtanja satelita oko te ose sa nosaem, ali i oko sopstvene ose, zbog toga to je satelit preko ozubljenja spregnut sa nepokretnim centarlnim zupanikom. Ukupan broj obrtaja satelita jednak je broju obrtaja oko centralne ose poveanom za broj obrtaja oko sopstvene ose.

Slika 3. ematski prikaz hipociklinog planetarnog prenosnika:

1. Centralni zupanik; 2. Koni dobo; 3. Sateliti; 4. Nosa satelitaNa osnovu prethodnih ematskih prikaza lako moe da se uoi da je epiciklini planetarni prenosnik znatno sloenije konstrukcije. Za sistem sa po tri satelita (3) ili trkaa potrebno je ukupno osam zupanika, umesto samo pet kod hipocoklinog. Ako se doda da je tme i stepen korisnosti pri prenosu snage kod epiciklinih sistema nepovoljniji, jasno je da su oni nepovoljniji od hipociklinih. Kako epiciklini planetarni prenosnici imaju i vei gabarit, to praktino znai ne samo viu cenu ve i stvaranje veih problema u vezi sa smetajem takvih prenosnika na vozilo, razumljivo je to se danas koriste iskljuivo hipociklini planetarni prenosnici. Zbog toga se pod pojmom planetarni prenosnici ili, u ovom sluaju, menjai sa pokretnim osama vratila i podrazumevaju hipociklini planetarni prenosnici.

EME PLANETARNIH PRENOSNIKARaznovrstnot ema planetarnih prenosnika i wihove specifine odlike te primjena na graevinske i putnike maine, uslovljavaju vanost pitanja izbora planetarnog prenosnika u konkretnim uslovima. Nepravilni izbor eme moe zahtijevati vee gabarite razmjera i teine te uzrokovati nizak stepen iskorienja.

Prilikom izbora eme, najprije treba polaziti od: veliine prenosnog odnosa, gabaritnih razmjera, stepena iskorienja, teine, sloenosti konstruktivnog realizovanja date eme, itd.

Na tabeli 1. navedene su rasprostranjene kako jednostavnije (osnovne) eme planetarnih prenosnika, koje se primjenjuju u svojstvu samostalnih mehanizama, tako i one koje ine sloene eme. Navedene karakteristike prenosa odgovaraju njihovim osnovnim racionalno odabranim parametrima.

Najrasprostranjenija je ema (1). Prenosnik po ovoj emi odlikuje se relativnom jednostavnou proizvodnje i visokim stepenom iskorienja. Racionalni intervali prenosnih odnosa odreuju se uzajamnim odnosima razmjera zupanika.

Dvostepeni prenosnici tipa 2K H po emi raspolau irim mogunostima prenosnih odnosa. Stepen iskorienja takvog prenosnika takvog prenosnika je uvijek visok. Ovaj prenosnik ima manje radijalne gabaritne razmjere od prethodnog, ali sloeniji je za proizvodnju.

Prenosnik tipa 2K H s koninim zupanicima po emi (3), u poreenju s prenosnikom pozanim po emi (1), sloeniji je za proizvodnju. Najcjelishodnije je primjenjivati ga u svojstvima simetrinog diferencijala. Simetrini cilindrini diferencijali sloeniji su od koninih i imaju veu teinu i gabaritne razmjere.

Prenosnik 2K H sa dva unutranja sprezanja, po emi (4) i vodeim nosaem dozvoljava vee prenosne odnose. Ovi prenosnici imaju veu teinu i gabaritne razmjere uslijed neujednaenosti unutranjih sila. Oblast njihove primjene je ograniena zbog niskog stepena iskorienja i relativne sloenosti proizvodnje.

Prenosnik tipa 3K, ema (5), najkompaktniji je i raspolae dobrim mogunostima za dobijanje razliitih prenosnih odnosa. Ako je izbor parametara pravilan. On ima relativno visok stepen iskorienja, mada neto nii nego prenosnik 2K H. Izvjesna sloenost proizvodnje je nedostatak ovog prenosnika

Vei stepen iskorienja dobija se kod jednosatelitskog prenosnika 3K s tri unutranja sprezanja, ema (6). Stepen iskorienja takvog prenosnika pri prenosnom odnosu 1=1.000 iznosi 0,63, a kod obinog prenosnika 3K ne prelazi 0,5. Takav lak mehanizam uslijed nerastereenosti centralnih vratila karakteriu vee gabaritne razmjere i teina.

Neto noviji tip prenosnika je K H V, ema (7). On omoguuje relativno veliki broj prenosivih odnosa pri visokom stepenu iskorienja. Kompaktan je i ima malu teinu. Tanost proizvodnje mora da bude visoka.

KINEMATSKE EME PLANETARNIH PRENOSNIKA

Kinematike eme nekih planetarnih prenosnika prikazane su na slici 4. g. . Mjenjaki prenosnik (slika 4. g.) sklapa se od dva trosklopna istorodna mehanizma sa etiri frikcione spojnice. Data ema omoguava tri stepena prenosa za kretanje unaprijed i jednu za kretanje unazad. ema (slika 4, ) sastoji se od etiri istorodna mehanizma, to omoguava est stepeni za kretanje unaprijed i dva za kretanje unazad.

Na emi (slika 4. .) prikazan je mjenjaki prenosnik koji sainjavaju trosklopni mehanizam 2K H s nosaem i sunani zupanik. Takva kombinacija obezbjeuje tri stepena kretanja unaprijed i jedan unazad.

Kinematiki proraun kod planetarnog prenosnika podrazumijeva odreivanje prenosnih odnosa i relativnih brzina pojedinih sklopova.

Slika 4. eme planetarnih redova i kinematikih ema planetarnih hidromehanikih transmisija:

a,b planetarni prenosnici s jednim I dvojnim satelitima; c, d planetarni prenosnici sa spoljanjim I unutranjim sprezanjem; e mjenjaki prenosnik vozila MA3 535; f mjenjaki prenosnik alias MT 30 (SAD); g mjenjaki prenosnik vozila ajka; h prenosnik vozila ZIL 114.Kinematike zavisnosti izmeu elemenata planetarnog reda mogu se utvrditi grafiki i analitiki. Grafiki nain zasniva se na formiranju plana brzina elemenata to daje pribline rezultate (slika 5.).

Slika 5. Raunska ema prorauna planetarnog redaKARAKTERISTINE KONSTRUKCIJE SA OPISOM UKLJUIVANJA POJEDINIH STEPENI PRENOSANa slici 6. prikazana je ema planetarnog mjenjakog prenosnika sa etiri planetarna kompleta. To rjeenje sree se i kod mjenjaa vilson, koji se ugrauje u vozilo engleske proizvodnje (autobusi lejland), a konstrukcija se moe vidjeti na slici 7.

Slika 6. ema planetarnog mjenjaa vilsonStepni prenosa se ukljuuju pomou etiri koiona ureaja i jedne lamelaste spojnice, to na sqedei nain.

I stepen prenosa:Ukljuuje se konica (7) i koi se spoljanji zupanik (2''). Prenos snage se vri preko nosaa satelita na izlazno vratilo.II stepen prenosa:Ukljuuje se konica (6) i koi se spoljanji zupanik drugog planetarnog sklopa (2''), prenos snage se vri prko zupanika (1'') na zupanik (2''), i dalje, preko nosaa na izlazno vratilo.

III stepen prenosa:Ukljuuje se konica (5) i koi se centralni zupanik (1''), prenos snage se obavlja preko zupanika (1') i (1'') na (2') i (2'') i (2'') preko nosaa na izlazno vratilo.

IV stepen prenosa:Direktni ukljuuje se spojnica (4) i na taj nain se blokiraju svi planetarni kompleti.

Hod unazad:Ukljuuje se konica (8) i koi zupanik (2'').

Slika 7. konstrukcija a) I ema b) etvorostepenog prenosnika vilson

Primjer drugog naina izvoenja planetarnih prenosnika u mjenjaima motornih vozila, dakle sa dva kompleta satelita u jednom planetarnom kompletu, jeste trostepeni mjenja, primjenjen na putnikom vozilu Volga M 21, ija je ema data na slici 8.

Slika 8. Konstrukcija planetarnog mjenjakog prenosnika vozila volga M - 31Ovi udvojeni kompleti satelita (u konkretnom sluaju, dva kompleta po dva satelita) nalaze se na istom nosau, a zahvaljujui svojim razliitim duinama i razliitim prenicima, uzubljuju se sa dva centralna sunana zupanika (1) i (1'). Prenosni odnosi kod ovog mjenjaa ostvaruju se na sljedei nain.

I stepen prenosa:Ukljuuju se spojnica (5') i konica (8') i zaustavljaju nosa satelita (4), prenos snage vri se preko sentralnog sunanog zupanika (1') na spoljanji sunani (2) s prenosnim odnosom z2/z1.

II stepen prenosa:Ukljuuje se konica (7), oslobaa se konica (8') i blokira centralni sunani zupanik (1), a spojnica (5) ostaje ukljuena; prenos snage se opet obavlja preko zupanika (1') i (2'). To s prenosnim odnosom.

III stepen prenosa:Direktni ukljuuju se spojnice (5') i (6'), a konice (7' i 8') se oslobaaju tako da se cijeli planetarni sistem blokira.

Hod unazad:Ukljuuju se spojnica (6') i konice (8'), dok su spojnica (5') i konica (7') slobodne.

Vano je napomenuti da se mjenjaima ove vrste (i jednog i drugog tipa) najee komanduje pomou automatskih sistema. Od interesa je takoe napomenuti da se na svim transportnim vozilima planetarni prenosnici obino koriste u sprezi sa hidraulikim mjenjaem, odnosno u okviru hidromehanikih mjenjaa ili transmisija. Na izvjesne jednostavnije konstrukcije, umjesto hidraulikog mjenjaa, primjenjuju se samo hidraulike spojnice.

ZAKLJUAKOsnovne prednosti planetarnog prenosnika su: univerzalnost korienja, male gabaritne dimenzije (kompaktnost) i masa pri velikim prenosnim odnosima, mogunost ukljuenja i iskljuenja, kao i promjena prenosnih odnosa bez zaustavljanja pogonskog i gonjenog vratila, veliki vijek trajanja.

Kao to je poznato, planetarni prenosnici se ugrauju u transmisije vozila, u principu u mjenjake, dopunske i hidromehanike prenosnike itd.

Oni imaju niz prednosti u odnosu na mjenjake prenosnike s nepokretnim osama. Stepen prenosa kod planetarnih prenosnika ukljuuje se pomou spojnica i konica, to omoguava izbor stepena prenosa bez prekida toka snage i relativno lako automatizovanje.

Vijek trajanja i beumnost rada planetarnih prenosnika u istim uslovima eksploatacije oito su velike prednosti u odnosu na drugi tip prenosnika. Broj paralelnih tokova snage jednak je broju istoimenih satelita u planetarnom prenosniku, to doputa manje optereenje zuba, a istovremeni i manje gabaritne dimenzije. Na taj nain se obezbjeuje neophodna krutost konstrukcije i eliminie mogunost nepotrebnog sprezanja zuba. Unutranje sprezanje, pored toga, ima poveanu vrstou poto ga odlikuje vei radijus krivine pri sprezanju. Uslijed uravnoteenosti sistema, veliki broj leaja je rastereen od aksijalnih sila, to dozvoljava primjenu leajeva manjih dimenzija. Istovremeno, planetarni prenosnici su konstrukcijski i tehnoloki sloeniji, to zahtjeva i obaveznu upotrebu viediskosnih spojnica i konica.

U novije vrijeme planetarni mjenjai ugrauju se u radna vozila, no u tim sluajevima je broj stepeni prenos znatno vei.

LITERATURA

1. Jankovi D., Motorna vozila II, Konstrukcija, Vojna akademija kopnene vojske JNA, Beograd, 1971.

2. Janiijevi N., Jankovi D., Todorovi J., Konstrukcija motornih vozila, Mainski fakultet, Beograd, 1987.

3. Jankovi D., Todorovi J., Motorna vozila I, Konstrukcija, Mainski fakultet, Beograd, 1973.

4. Jankovi D., Todorovi J., teorija kretanja motornih vozila, Mainski fakultet, Beograd, 1983.

5. Janiijevi N., Automatsko upravljanje u motornim vozilima, Mainski fakultet, Beograd, 1993.20