Планетарный ряд акпп что это

Автоматическая КПП

Автоматическая коробка передач имеет ряд неоспоримых достоинств. Она существенно упрощает управление автомобилем. Переключения производятся плавно, без рывков, что улучшает ездовой комфорт и увеличивает срок службы трансмиссии. Современные АКПП имеют возможность ручного переключения передач и режимов работы, могут подстраиваться под стиль вождения конкретного водителя.
Но даже самые совершенные гидромеханические коробки не лишены недостатков. К ним относятся: сложность конструкции, высокая цена и стоимость обслуживания, более низкий КПД, худшая динамика и повышенный расход топлива по сравнению с механической КПП, медлительность переключений.

Устройство и принцип работы

Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных узлов: гидротрансформатора, планетарного ряда, системы управления и контроля. Коробка переднеприводных автомобилей дополнительно содержит внутри корпуса главную передачу и дифференциал.
Чтобы понять, как работает АКПП, необходимо представлять себе, что такое гидромуфта и планетарная передача. Гидромуфта — устройство, состоящее из двух лопастных колес, установленных в одном корпусе, который заполнен специальным маслом. Одно из колес, называемое насосным, соединяется с коленвалом двигателя, а второе, турбинное, — с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент примерно в соотношении 1:1. Для автомобиля такой вариант не подходит, так как нам нужно, чтобы крутящий момент изменялся в широких пределах. Поэтому между насосным и турбинным колесами стали устанавливать еще одно колесо — реакторное, которое в зависимости от режима движения автомобиля может быть либо неподвижно, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом момент на турбинном колесе увеличивается, т.е. мы его трансформируем. Поэтому устройство с тремя колесами это уже не гидромуфта, а гидротрансформатор.

Но и гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в нужных нам пределах. Да и обеспечить движение задним ходом ему не под силу. Поэтому к нему присоединяют набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом — как бы несколько одноступенчатых КПП в одном корпусе. Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название- планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.
Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

Режимы работы гидротрансформатора

Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное — неподвижны. Реакторное колесо закреплено на валу при помощи обгонной муфты, и поэтому может вращаться только в одну сторону. Включаем передачу, нажимаем педаль газа — обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает турбинное. Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток масла, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом с помощью реактора увеличивается крутящий момент, что и требуется при разгоне автомобиля. Когда автомобиль разогнался, и движется с постоянной скоростью, насосное и турбинное колеса вращаются примерно с одинаковыми оборотами. При этом поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Увеличения крутящего момента не происходит, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты. Если же сопротивление движению автомобиля возросло (например, автомобиль едет в гору), скорость вращения ведущих колес, а, соответственно, и турбинного колеса падает. В этом случае потоки масла опять останавливают реактор — крутящий момент возрастает. Таким образом осуществляется автоматическое регулирование крутящего момента в зависимости от режима движения.

Отсутствие жесткой связи в гидротрансформаторе имеет свои достоинства и недостатки. Плюсы: крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы — низкий КПД, так как часть энергии теряется при «перелопачивании масла» и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.
Для устранения этого недостатка в гидротрансформаторе применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колес гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного «сухого» сцепления. При этом обеспечивается жесткая непосредственная связь двигателя с ведущими колесами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы АКПП. При повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.
При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, поэтому в конструкции АКПП предусматривается система охлаждения с радиатором, который или встраивается в радиатор двигателя, или устанавливается отдельно.

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.
В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.
Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.
Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода.
Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.
Планетарный механизм Симпсона, состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции — вот ее неоспоримые достоинства.
Планетарный ряд Равиньё иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равиньё является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора. Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона. Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток — низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.
Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.
Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.
Конструкторы постоянно совершенствуют АКПП, увеличивая количество передач, что улучшает плавность работы и экономичность автомобиля. Современные «автоматы» могут иметь до восьми передач.

Как работает система управления

Системы управления АКПП бывают двух типов: гидравлические и электронные. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, современные АКПП управляются электроникой.
Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления является масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленвала двигателя. Масляный насос создает и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель. В случае отклонения давления от номинального функционирование АКПП нарушается ввиду того, что исполнительные механизмы включения передач управляются давлением.
Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления существуют два датчика: скоростной регулятор и клапан — дроссель или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном валу АКПП. Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан — дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (в бензиновых двигателях), либо с рычагом ТНВД (в дизелях). В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан — дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны формируют давления, пропорциональные скорости движения автомобиля и загруженности двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора. В «принятии решения» о переключении передачи участвует и клапан выбора диапазона, который соединен с рычагом селектора АКПП и, в зависимости от его положения, запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, создаваемое клапаном — дросселем и скоростным регулятором, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причем, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при спокойном разгоне.
Как это происходит? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапана — дросселя с другой. Если машина ускоряется медленно, давление от гидравлического клапана скорости нарастает, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, клапан — дроссель не создает большое давление на клапан переключения. Если же машина ускоряется быстро, клапан — дроссель создает большее давление на клапан переключения, препятствуя его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превысить давление от клапана — дросселя, но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем при медленном разгоне.
Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления: чем быстрее движется автомобиль, тем более высшая передача включится. Блок клапанов представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами. Клапаны переключения подают гидравлическое давление на исполнительные механизмы: муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Тормоз — это механизм, который осуществляет блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКПП. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.
Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы два основных параметра: скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель. Но для определения этих параметров используются не механические, а электронные датчики. Основными из них являются датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора. Кроме того, блок управления АКПП получает дополнительную информацию от блока управления двигателем и других электронных систем автомобиля (например, от АБС). Это позволяет более точно, чем в обычной АКПП, определять моменты переключений и блокировки гидротрансформатора. Программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко вычислить силу сопротивления движению автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения, например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном автомобиле.

АКПП с электронным управлением так же, как и простые гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.
Применение электроники существенно расширило возможности АКПП. Они получили различные режимы работы: экономичный, спортивный, зимний. Резкий рост популярности «автоматов» был вызван появлением режима Autostick, который позволяет водителю самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу коробки передач свое название: Audi — Tiptronic, BMW — Steptronic. Благодаря электронике в современных АКПП стала доступна и возможность их «самообучения», т.е. изменение алгоритма переключений в зависимости от стиля вождения. Электроника предоставила широкие возможности для самодиагностики АКПП. И речь идет не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, вносит необходимые коррективы в работу АКПП.

Что такое планетарная передача: устройство и принцип работы механизма, применение в КПП и других узлах

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.

Что такое планетарная передача

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 передача

Устройство и принцип работы планетарного редуктора

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.

Устройство и принцип работы планетарного редуктора

Схема и виды планетарных редукторов

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.

Из чего состоит планетарный механизм

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.

Схема: из чего состоит планетарный механизм

Планетарная передача в автомобиле

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.

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.

Принципы работы планетарных коробок передач

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.

Достоинства и недостатки планетарной передачи

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:

Дифференциал АКПП Планетарные 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:

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

Синхронизатор коробки передач Подшипники дифференциала

Заключение

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 комментариях. Сохраните статью в закладках, чтобы полезная информация всегда была доступной.

Планетарная КПП: что это такое и как работает планетарная трансмиссия

На автомобилях планетарная механическая коробка передач появилась очень давно. Использовался такой тип КПП на заре автомобилестроения. Так называемая «планетарка» ставилась на легендарную модель Ford T, где водитель управлял коробкой отдельными педалями.

Если говорить о современных авто, сегодня планетарная передача активно используется в устройстве коробок автомат АКПП. Далее мы рассмотрим, как устроена планетарная передача АКПП, каков принцип работы данного механизма, а также какие особенности имеет планетарная передача в коробке автомат.

Планетарный механизм: назначение и устройство

В устройстве трансмиссии планетарный механизм позволяет изменять скорость, а также при необходимости направление вращения выходного вала. При этом в работе механизма можно выделить зависимость, что чем ниже будет скорость вращения выходного вала, тем большим будет на нем крутящий момент.

Итак, планетарная передача в основе имеет несколько вращающихся шестерен. Шестерни бывают следующих видов:

• солнечная шестерня;
• коронная шестерня
• сателлиты;

Общий принцип работы планетарной передачи состоит в том, чтобы одна из шестерен (солнечная, коронная или водило) имела жесткую фиксацию. В этом случае элемент становится передающим.

В качестве примера можно представить, если закреплена коронная шестерня, тогда входной вал передает крутящий момент на солнечную шестерню. От солнечной шестерни идет передача момента дальше на сателлиты. Сателлиты проходят по коронной шестерне и вращают водило.

Водило, в свою очередь, передает крутящий момент на выходной вал коробки. По такому принципу построена планетарная коробка передач, куда также включены специальные системы торможения (тормоза) и блокировки элементов планетарного механизма.

С учетом особенностей конструкции можно выделить два типа планетарных передач:

• в первом типе блокируется только один тип шестерен (одноступенчатая планетарная передача);
• во втором возможна блокировка разных видов шестерен (многоступенчатая планетарка);

Также планетарный ряд может быть как с закрепленным элементом, так и с дифференциальным. Во втором случае ни один из элементов не зафиксирован жестко, что позволяет изменять вращение отдельно (посредством усилий, которые прикладываются к валам). Данный механизм позволяет вращаться наименее нагруженному валу с наибольшей скоростью.

Где используется планетарный механизм в автомобиле

Начнем с того, что планетарная передача используется в устройстве различных типов техники. Что касается автоиндустрии, чаще всего планетарный механизм лежит в основе дифференциала автомобиля.

Дифференциал стоит на каждой ведущей оси. Именно в дифференциале использован такой тип планетарной передачи, где ни один из элементов не имеет жесткой фиксации. Через входной вал момент передается на шестерню (не коронную, так как зубья расположены не вниз, а по сторонам). Шестерня передает момент на сателлиты, к которым присоединены 2 солнечные шестерни.

• Идем далее. Планетарная передача также лежит в основе гидромеханической планетарной коробки передач АКПП. Если просто, общий принцип работы также основывается на вращении трех типов шестерен. При этом устройство намного сложнее, так как современная коробка передач требует от 5-и до 6-и передач для движения вперед. Вполне очевидно, что на одном планетарном механизме невозможно реализовать такую задачу.

В устройстве современной трансмиссии инженеры используют целый планетарный ряд АКПП. Планетарные ряды фактически являются связанными между собой несколькими планетарными механизмами. Благодаря такой конструкции можно гибко реализовать диапазон передаточного соотношения от 0.7:1 (для повышенных передач) и 4.5:1 (на пониженных). Передаточное соотношение, например, 0.7:1, означает, что на один оборот выходного вала входной вал делает 0.7 оборота.

Также в устройстве АКПП имеются специальные тормозные механизмы, которые нужны для переключения передач. Указанные механизмы (тормоза АКПП) имеют возможность притормозить вращение шестерен, а также полностью их заблокировать для подключения других элементов.

Плюсы и минусы планетарной передачи

Начнем с того, что данный механизм имеет целый ряд очевидных преимуществ:

• компактность (все шестерни находятся на одной оси, расположены рядом);
• низкий уровень шума при работе (нагрузка на зубья минимальна);
• механизм обеспечивает расширенный диапазон передаточных чисел;
• зубья способны выдержать большую нагрузку, также самих шестерен больше;
• меньшая вибронагруженность, плавность работы;

Использование планетарного ряда или планетарного механизма в системе с высокими нагрузками приводит к снижению КПД и надежности. Причина – много шестерен и составных элементов, в результате чего увеличиваются потери на трение, возрастает риск поломок.

Также можно выделить высокую чувствительность к смазке и качеству смазочного материала применительно к планетарной передаче. Например, если в АКПП окажется недостаточно масла, тогда такая коробка быстро выйдет из строя.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое пониженная передача в устройстве трансмиссии автомобиля. Из этой статьи вы узнаете о принципах работы и назначении понижающей передачи КПП.

Так или иначе, планетарная коробка не имеет валов, ползунов, последовательно расположенных шестерен, что делает ее очень компактной и позволяет разместить даже в предельно ограниченном пространстве.

Еще планетарные коробки могут передавать большой крутящий момент (такие КПП даже используются в устройстве тяжелой военной техники). Крутящий момент достаточно равномерно распределяется на сателлиты (особенно если их больше 3), при этом зубья испытывают меньшие нагрузки сравнительно с двухвальными или трехвальными КПП.

Также при условии грамотного и своевременного обслуживания можно говорить о большом ресурсе, а сама конструкция планетарных коробок передач позволяет с относительной простотой реализовать их систему управления. Если просто, в устройстве коробки используются ленточные тормоза и блокировочные муфты. Ленточный тормоз плавно останавливает шестерни, тогда как муфта позволяет их заблокировать, что и приводит к переключению передачи.

Главным же недостатком можно считать то, что в автоматических коробках, где необходимо получить 3, 4, 5 и более ступеней, требуются каскадные планетарные системы. Данное решение значительно усложняет устройство, снижая КПД и общую надежность.

Что в итоге

Как видно, планетарная АКПП и другие узлы на основе планетарного механизма активно используются в современной автоиндустрии. Более того, массовое производство автоматических планетарных коробок практически вытеснило в развитых странах механические КПП.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое дифференциал в устройстве коробки передач. Из этой статьи вы узнаете об особенностях, назначении и принципах работы дифференциала КПП.

Благодаря удобству и качеству работы АКПП пользуются большой популярностью, продолжая вытеснять МКПП даже из бюджетного сегмента (например, китайские авто с автоматом).

Как работает коробка-автомат: классическая гидромеханическая АКПП, составные элементы, управление, механическая часть. Плюсы, минусы данного типа КПП.

Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия

Понижающая (пониженная) передача: назначение передачи, особенности работы. Как пользоваться понижающей передачей и когда включать пониженную передачу.

Дифференциал коробки передач: что это такое, устройство дифференциала, виды дифференциалов. Как работает дифференциал КПП в трансмиссии автомобиля.

Коробка отбора мощности (КОМ): для чего предназначена, как работает КОМ, особенности, виды и типы. Что нужно учитывать при эксплуатации данной коробки.

Устройство полного привода, виды и типы полного привода, схема устройства привода на полноприводных авто. Полноприводные коробки, особенности.

Схема и устройство планетарной передачи АКПП

Акпп

Планетарная передача — это тип зубчатой ​​передачи, используемой в механических и автоматических трансмиссиях. Помимо преобразования вращения, «планетарий» может добавлять и уменьшать мощности. Познакомившись с планетарным механизмом — что это такое, как работает, по каким критериям оценивается коробка передач, станет понятно устройство и характеристики АКПП. В случае поломки расчет трансмиссии поможет выбрать надежный и долговечный механизм.

Устройство и принцип работы

Планетарная передача — это конструкция шестерен, которые перемещаются вокруг центра. По центральной оси расположены колеса разного диаметра:

• маленькие солнечные с наружными зубцами;
• большая коронка или эпицикл с внутренними зубцами.

Между колесами движутся спутники. Их вращение напоминает движение планет солнечной системы. Оси сателлитов механически связаны с вектором, который вращается вокруг центральной оси.

Простое планетарное устройство блокировки:

• 1 эпицикл;
• 1 солнечное колесо;
• 1 перевозчик.

Планетарная передача каскадно состоит из двух или более звеньев на валу для получения широкого диапазона передач. Основная кинематическая характеристика зубчатой ​​передачи — передаточное число.

Принцип действия планетарной коробки заключается в блокировке одного из основных элементов и передаче вращения через ведущее колесо. Для остановки элемента используются тормозные ленты, замковые соединения, конические шестерни. Передаточное число меняется в зависимости от схемы затяжки. Принцип работы планетарного механизма удобнее описать на примере:

1. Заводная головка заблокирована.
2. Дерево дает крутящий момент на солнце.
3. Вращение солнца заставляет планеты катиться вместе с ним.
4. Курьер становится рабом, возвращая более низкую передачу.

Управляя элементами простого «планетария», они получают разные характеристики:

Как работает планетарный редуктор в автоматической коробке передач

Эффективность простой передачи достигает 0,97.

Планетарная передача с одной степенью свободы становится планетарной передачей. Две степени образуют дифференциал. Дифференциал суммирует моменты на ведущем колесе от главных звеньев трансмиссии.

Ресурс АКПП, пробег и продолжительность работы АКПП

Разновидности планетарных передач

По количеству ступеней планетарные механизмы делятся на:

• один ряд;
• многорядный.

Планетарная передача солнечной шестерни, однопоточного, водила и эпициклических сателлитов будет однорядной. Замена сателлитов на двуглавые усложняет конструкцию, делая ее двухрядной.

Многоступенчатый планетарный редуктор представляет собой серию однорядных приводов. Эта схема позволяет суммировать передаточные числа и получать большие значения. 4-ступенчатые АКПП состоят из двухрядных планетарных структур, 8-ступенчатые — четырехрядные.

В автоматических трансмиссиях используются схемы, названные именами изобретателей:

• Механизм Вильсона представляет собой трехрядную конструкцию, в которой соединены корона первого, опора второго и корона третьего ряда. Количество передач — 5 прямых и 1 обратная.
• Механизм Лепелетье состоит из 3 простых планетарных шестерен, расположенных соосно. Количество передач — 6 прямых и 1 обратная.
• Схема Симпсона — 2 передачи с общей солнечной шестерней. Держатель второго ряда оборудован тормозом. Венец первого ряда и солнце жестко соединены с коленчатым валом через два замковых соединения. В механизме реализованы следующие методы: нейтральный; 1,2,3 шестерни; инверсия.

По типу зубчатых передач планетарные редукторы делятся на:

• цилиндрический;
• волна;
• червь.
• коническая;

Различные типы используются для передачи крутящего момента между параллельными или угловыми валами. А также в механизмах, требующих низких или высоких кинематических характеристик.

Характеристики основных разновидностей этого устройства

В конструкции планетарного ряда автоматических трансмиссий используются различные типы шестерен. Выделяют три основных наиболее распространенных: цилиндрическую, коническую и волнистую.

Цилиндрические

Шестерни передают крутящий момент между параллельными валами. Конструкция цилиндрической трансмиссии включает две и более пары колес. Форма зубьев шестерни может быть прямой, косой или шевронной. Цилиндрическая схема проста в изготовлении и использовании. Применяется в коробках передач, бортовых передачах, передачах. Передаточное число ограничено размером механизма: для колеса оно достигает 12. КПД 95%.

Прочтите назначение кнопки разблокировки блокировки переключения передач на автоматической коробке передач

Конические

Колеса конической формы преобразуют и передают вращение между валами, расположенными под углом от 90 до 170 градусов. Зубья нагружены неравномерно, что снижает максимальный крутящий момент и силу. Наличие сил на осях усложняет конструкцию опор. Для плавного соединения и повышенной прочности используется круглая форма зубцов.

Производство конических зубчатых колес требует высокой точности и, следовательно, является дорогостоящим. Угловые конструкции используются в редукторах, воротах, фрезерных станках. Передаточное число конических механизмов для средних автомобилей не превышает 7. КПД — 98%.

Волновые

В волновой передаче нет солнечных шестерен и планетарных шестерен. Внутри зубчатого венца установлена ​​гибкая шестерня овальной формы. Держатель действует как генератор волн и выглядит как овальный кулачок на специальном подшипнике.

Гибкое колесо из стали или пластика деформируется под действием опоры. По большой геометрической оси зубья входят в зацепление с коронкой на всю рабочую высоту, по малой оси зацепления нет. Движение передается волной, создаваемой гибкой шестерней.

В волновых механизмах КПД увеличивается при передаточном числе выше 300. Волновая передача не работает в схемах с кинематической характеристикой ниже 20. Коробка передач обеспечивает КПД 85%, множитель — 65%. Конструкция используется в промышленных роботах, манипуляторах, авиационной и космической технике.

Достоинства и недостатки планетарных передач

Планетарная передача превосходит простые зубчатые передачи такой же мощности по компактности и в 2 — 3 раза меньшему весу. Благодаря использованию нескольких планетарных шестерен достигается зацепление 80% зубьев. Увеличивается грузоподъемность механизма и уменьшается давление на каждый зуб.

Кинематическая характеристика планетарного редуктора достигает 1000 при уменьшенном количестве шестерен без использования многорядных конструкций. Помимо трансмиссии планетарный контур может работать как дифференциал.

Благодаря центрированию валов планетарных шестерен собирать машины проще, чем другие редукторы.

Использование планетарной передачи в автоматической коробке передач снижает уровень шума внутри автомобиля. Сбалансированная система обладает высокой виброустойчивостью за счет гашения вибрации. Соответственно уменьшаются вибрации тела.

Недостатки планетарной передачи:

• сложное производство и высокая точность сборки;
• подшипники устанавливаются в сателлиты, которые выходят из конструкции быстрее шестерни;
• с увеличением передаточных чисел КПД снижается, поэтому необходимо усложнять конструкцию.

Читайте, какая коробка передач надежнее и лучше: робот, вариатор или автомат

Передаточное число планетарных передач

Трансмиссия — это соотношение между частотой ведущего вала планетарной передачи и частотой ведомой. Определить его стоимость визуально не удастся. Механизм приводится в движение по-разному, а это значит, что передаточное число в каждом случае разное.

Для расчета передаточного числа планетарного редуктора учитывается количество зубьев и система блокировки. Допустим, у солнечной шестерни 24 зуба, у сателлита — 12, а у короны — 48. Вектор фиксирован. Солнце становится лидером.

Сателлиты начнут вращаться со скоростью, передаваемой солнечной шестерней. Передаточное число: -24/12 или -2. Результат означает, что планеты вращаются в направлении, противоположном Солнцу, с угловой скоростью в 2 оборота. Сателлиты вращают заводную головку и вращают ее на 12/48 или ¼ оборота. Колеса с внутренней блокировкой вращаются в одном направлении, поэтому число положительное.

Суммарное передаточное число равно отношению количества зубьев ведущего колеса к количеству зубьев ведомого: -24/48 или -1/2 оборота на корону по отношению к солнцу когда несущая закреплена.

Если вектор направлен к солнцу над головой, передаточное число равно (1 + 48/24) или 3. Это максимальное число, которое может предложить система. Наименьшее соотношение получается, когда корона зафиксирована и момент, приложенный к держателю: (1 + / (1 + 48/24)) или 1/3.

Передаточные числа простой планетарной схемы: 1,25 — 8, многоступенчатой: 30 — 1000. С увеличением кинематической характеристики КПД снижается.

Подбор чисел зубьев планетарных передач

Количество зубьев колес выбирается на первом этапе расчета планетарной схемы в соответствии с заданным передаточным числом. Конструктивная особенность планетарного блока — соответствие требованиям правильной сборки, центровки и близости механизма:

• зубцы сателлитов должны совпадать с впадинами солнца и эпицикла;
• планеты не должны бить друг друга зубами. На практике используется не более 6 сателлитов из-за сложности равномерного распределения нагрузки;
• оси кареты, солнце и короны должны совпадать.

Основное передаточное число выбора зубьев шестерни через передаточное число выглядит так:

i = 1 + Zcorona / Zsole,

где i — передаточное число;

Читать Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

Zn — количество зубцов.

Условие соосности выполняется при одинаковом межосевом расстоянии солнечного колеса, коронки и опоры. Для простой планетарной передачи проверьте межосевое расстояние между центральными колесами и сателлитами. Равенство должно удовлетворять формуле:

Zcorona = Zsole + 2 × Z спутник.

Чтобы сохранить пространство между планетами, сумма радиусов соседних шестерен не должна превышать осевое расстояние между ними. Условие соседства с солнечным колесом проверяется по формуле:

sin (π / c)> (Zs satellite + 2) / (Zsole + Zs satellite),

где c — количество спутников.

Планетарные колеса равноудалены, если отношение зубьев короны к солнцу и количество сателлитов оказывается целым числом:

где Z — целое число.

Расчет на прочность планетарных передач

Расчет сопротивления планетарных шестерен проводится так же, как и для прямозубых шестерен. Рассчитайте каждое обязательство:

• внешний — между солнцем и планетарными колесами;
• внутренний — между планетами и короной.

Если колеса изготовлены из одного материала и силы зацепления одинаковы, то рассчитывается наименее прочное соединение — внешнее.

Алгоритм расчета следующий:

1. Выберите схему обмена.
2. Определяются исходные данные: передаточное число i, крутящий момент Tvyh и частота вращения выходного вала Uout.
3. Количество зубьев выбирается, проверяя условия монтажа и близость планетарных шестерен.
4. Рассчитываются угловые скорости колес.
5. Рассчитайте КПД и моменты выходных валов.
6. Рассчитывается сила обязательства.

При расчете момента учитывается количество планетарных шестерен и неравномерная нагрузка на их зубья. Введите поправочный коэффициент η = 1,5… 2, если нет компенсационных мер:

• более высокая точность производства;
• радиальная подвижность солнца, короны или носителя;
• использование эластичных элементов.

Расчет шестерен выполняется по двум критериям:

• контактная сила, т.е сопротивление рабочих поверхностей зубьев под нагрузкой;
• напряжение изгиба, усталостное разрушение.

Расчет контактного усилия сводится к проверке условия, что напряжение σн не превышает допустимого значения. Расчеты производятся по формуле Герца для цилиндрических поверхностей с добавлением коэффициентов уточнения. В результате получается величина колесной базы, основная геометрическая характеристика зубчатой ​​передачи:

d = K × η × ∛ (T × Kn (i ± 1)) / (Ψ × i × [σn] ^ 2),

где К — вспомогательный коэффициент для звездочек, МПа;

η — коэффициент неравномерности;

Т — крутящий момент, Н × мм;

Кн — коэффициент нагрузки;

Переналадка, замена и зачем нужна тормозная лента в АКПП

Ψ — коэффициент ширины колеса 0,75;

i — передаточное число;

[σн] — допустимое контактное напряжение, МПа. Он определяется коэффициентом прочности и пределом выносливости.

После определения геометрии трансмиссии проверяется условие сопротивления:

н = <310 / (d × i)>× √ (T × Kn (i + 1) ^ 3) / (Ψ × d) ≤ [σн]

При расчете прогиба принимается условие, что вся нагрузка передается на пару зубцов и прикладывается к ее вершине. Расчетное напряжение не должно превышать допустимое:

f = (M / W) — (F / (b × s) ≤ [σf],

где M — изгибающий момент;

W — момент осевого сопротивления;

F — сжимающая сила;

б, с — размер зуба в срезе;

[σf] — допустимое напряжение изгиба. Это зависит от предела прочности, шероховатости, погрешности изготовления зубьев.

Советы по подбору планетарного редуктора

Перед выбором планетарной коробки передач выполняется точный расчет режимов нагрузки и работы механизма. Определите тип трансмиссии, осевые нагрузки, температурный диапазон и типоразмер коробки передач. Для тяжелой спецтехники, где требуется высокий крутящий момент на малых оборотах, выбирают коробку передач с большим передаточным числом.

Для снижения угловой скорости без снижения крутящего момента используется привод с электродвигателем и коробкой передач. При выборе мотор-редуктора учитывайте:

• рабочая нагрузка;
• частота вращения входного и выходного валов;
• мощность электродвигателя;
• крутящий момент выходного вала;
• сборочный чертеж.

Область применения планетарных передач

Планетарная схема используется в:

• редукторы;
• в приводах самолетов;
• ведущие мосты тяжелой техники;
• автоматические и механические коробки передач;
• дифференциалы машин, устройств;
• кинематические схемы металлорежущих станков.

Планетарный редуктор применяется в агрегатах с изменяемым передаточным числом, тормозящим вектор. В гусеничных машинах элементы планетарного механизма не блокируются из-за сложения потоков мощности.

Заключение

Планетарные трансмиссии в автоматических трансмиссиях доказали свою эффективность на протяжении десятилетий со времен Ford T: компактные размеры, малый вес, высокие скорости, надежность и долговечность. Планетарная схема способна передавать вращение и управлять потоками мощности, поэтому нашла применение в авиации, машиностроении и промышленности.

Чтобы не запутаться с выбором конструкции, производится точный расчет геометрии и прочности зубчатой ​​передачи, сверяясь с допустимыми значениями. Ошибки в расчетах вызывают чрезмерную нагрузку на шестерни, поломку и износ зубьев.