Kotak Gear Planet Kren Atas: Bagaimana Empat Komponen Mencipta Pelbagai Nisbah

Bongkar transmisi automatik, kotak gear planet kren atas atau pengurang sambungan robot tertentu, dan anda akan berulang kali melihat struktur gear yang sangat tersendiri: gear kecil di tengah, beberapa gear kecil di sekelilingnya dan gelang luar dengan gigi dalaman.

Ia kelihatan seperti "beberapa gear yang disusun dalam bulatan," namun ia boleh memberikan pengurangan kelajuan, peningkatan kelajuan, putaran terbalik dan penghantaran sepaksi dalam ruang yang sangat kecil. Ia juga boleh menghasilkan nisbah gear planet yang berbeza sama sekali hanya dengan menukar komponen yang tetap, yang mana input dan yang mana output.

Ini adalah set gear planet. Apa yang menjadikannya berkuasa bukanlah bilangan gear, tetapi hubungan kinematik yang ketat antara empat komponen terasnya.

Ingat satu perkara dahulu: set gear planet tidak mengubah nisbahnya dengan "bertukar kepada set gear lain." Sebaliknya, ia mengagihkan semula gerakan keseluruhan set gear dengan mengubah input, output dan hubungan tetap antara gear matahari, gear gelang dan pembawa planet.

1. Apakah Empat Komponen Kotak Gear Planet?

1.1 Gear Matahari: Gear Pusat Sistem

Gear matahari terletak di tengah dan biasanya bersambung dengan beberapa gear planet pada masa yang sama. Dalam kebanyakan pengurang, aci input motor elektrik atau motor hidraulik disambungkan terus ke gear matahari, jadi ia selalunya membawa input berkelajuan tinggi. Bilangan gigi pada gear matahari dilambangkan dengan Z._s, dan kelajuan sudutnya oleh ω_s.

1.2 Gear Planet: Berputar pada Paksi Sendiri Semasa Mengorbit Matahari

Gear planet merupakan bahagian mekanisme yang paling menarik. Setiap gear planet berputar mengelilingi paksinya sendiri sambil berputar mengelilingi gear matahari dengan pembawa planet. Pada masa yang sama, ia bercantum dengan kedua-dua gear matahari dan gear gelang dalaman.

Meningkatkan bilangan gear planet tidak mengubah nisbah teori mekanisme gear planet yang mudah. Walau bagaimanapun, apabila reka bentuknya sesuai dan perkongsian beban adalah baik, berbilang gear planet boleh berkongsi beban. Inilah salah satu sebab kotak gear planet boleh mencapai ketumpatan tork yang tinggi.

1.3 Gear Gelang: Merangkumi Keseluruhan Set Gear

Gear gelang terletak di bahagian luar, dengan giginya menghadap ke dalam. Ia membentuk jaringan dalaman dengan gear planet. Gear gelang boleh dipasang atau digunakan sebagai elemen input atau output. Bilangan gigi pada gear gelang dilambangkan oleh Z._r, dan kelajuan sudutnya oleh ω_r.

1.4 Pembawa Planet: Menentukan Cara Planet Bergerak Sebagai Satu Kumpulan

Gear planet tidak berputar tanpa sokongan. Acinya dipasang pada pembawa planet. Pembawa menghubungkan gear planet ke dalam satu pemasangan, jadi putaran pembawa mewakili putaran gear planet di sekitar gear matahari. Kelajuan sudut pembawa dilambangkan oleh ω_cDalam kebanyakan pengurang perindustrian, susunan biasa adalah untuk menetapkan gear gelang, menggunakan gear matahari sebagai input, dan menggunakan pembawa planet sebagai output.

2. Teras Sebenar Nisbah Gear Planet: Satu Persamaan Menghubungkan Tiga Anggota Berputar

Dalam rangkaian gear paksi tetap biasa, kedudukan dua paksi gear adalah tetap, jadi nisbahnya agak intuitif. Set gear planet adalah berbeza: paksi gear planet bergerak bersama pembawa planet, jadi peraturan mudah "gigi gear pemacu dibahagikan dengan gigi gear pemacu" tidak boleh digunakan secara langsung.

Bagi set gear planet mudah yang paling biasa, persamaan Willis menyatakan hubungan kelajuan antara gear matahari, gear gelang dan pembawa planet:

Di sini, ωₛ, ωᵣ, dan ω꜀ ialah kelajuan sudut gear matahari, gear gelang dan pembawa planet, masing-masing; Zₛ dan Zᵣ ialah bilangan gigi pada gear matahari dan gear gelang.

Bahagian paling penting dalam persamaan ini bukanlah tanda tolak, tetapi hakikat bahawa ω꜀ ditolak daripada kedua-dua kelajuan. Dalam erti kata lain, hubungan jejaring dalam set gear planet mesti difahami dalam kerangka rujukan yang berputar bersama-sama dengan pembawa planet.

Sebaik sahaja kelajuan atau keadaan tetap mana-mana dua anggota diketahui, kelajuan yang ketiga boleh dikira. Oleh itu, set gear yang sama boleh menghasilkan keputusan gerakan yang berbeza sama sekali tanpa mengubah kiraan gigi.

Mengapakah ini kelihatan begitu bijak? Antara gear matahari, gear gelang dan pembawa planet, memasang mana-mana satu anggota dan memilih input dan output daripada dua yang lain menghasilkan kombinasi pengurangan, peningkatan kelajuan atau putaran terbalik yang berbeza. Strukturnya kekal tidak berubah, tetapi hubungan gerakan berubah.

3. Susunan Paling Biasa: Gear Gelang Tetap, Input Matahari, Output Pembawa

Ini adalah susunan asas biasa dalam kotak gear perjalanan kren atas, pengurang slewing dan banyak kotak gear planet perindustrian. Biarkan gear gelang ditetapkan, jadi ωᵣ = 0Menggantikan syarat ini ke dalam persamaan Willis memberikan:

Jika gear matahari mempunyai 20 gigi dan gear gelang mempunyai 60 gigi:

Gear matahari berputar empat pusingan manakala pembawa planet berputar kira-kira satu pusingan. Jika kelajuan input gear matahari ialah 1,200 r/min, maka, dengan mengabaikan kerugian, kelajuan output teori pembawa planet ialah kira-kira 300 r/min.

Ini adalah pengurangan kelajuan biasa dengan pendaraban tork. Secara teorinya, apabila kerugian diabaikan, pengurangan kelajuan kepada kira-kira satu perempat akan meningkatkan tork output dengan sewajarnya. Peralatan sebenar juga mesti mengambil kira kerugian penyambungan gear, kerugian galas, keadaan pelinciran dan faktor lain.

4. Gear yang Sama Menghasilkan Keputusan yang Sama Sepenuhnya Berbeza Apabila Ahli yang Berbeza Dibetulkan

Satu salah faham yang biasa berlaku ialah set gear planet secara semula jadi hanya mempunyai satu nisbah. Nisbah tersebut bukan sahaja ditentukan oleh bilangan gigi, tetapi juga oleh anggota yang ditetapkan, yang mana merupakan input, dan yang mana merupakan output.

Jika ketiga-tiga anggota utama dibenarkan bergerak, dan satu anggota dikawal oleh klac, brek atau sumber kuasa lain, sistem ini boleh menyediakan fungsi transmisi berbilang kelajuan atau pembahagian kuasa yang lebih kompleks. Ini merupakan sebab penting set gear planet digunakan secara meluas dalam transmisi automatik dan mekanisme pembahagian kuasa hibrid.

5. Mengapakah Set Gear Planet Boleh Menghantar Tork Tinggi dalam Ruang Sekecil Ini?

Sebabnya tidaklah misteri. Kuncinya ialah “berbilang titik jejaring serentak serta susunan sepaksi.”

Dalam pasangan gear biasa, beban utama tertumpu pada satu pasangan jejaring. Dalam mekanisme planet, beberapa gear planet boleh berjejari dengan gear matahari dan gear gelang pada masa yang sama. Apabila reka bentuknya sesuai dan pengagihan beban seragam, tork input boleh dikongsi oleh berbilang gear planet.

Pada masa yang sama, gear matahari, gear gelang dan pembawa planet boleh disusun pada paksi yang sama. Aci input dan output tidak perlu diimbangi secara lateral kerana ia berada dalam pengurang aci selari biasa. Hasilnya ialah ketumpatan tork yang lebih tinggi dan susunan yang lebih padat dalam saiz keseluruhan yang serupa.

Walau bagaimanapun, "lebih banyak gear planet" tidak boleh difahami terlalu mudah.

Meningkatkan bilangan gear planet tidak mengubah nisbah teori, tetapi ini tidak bermakna beban akan diagihkan secara automatik secara sama rata. Kesilapan pembuatan, ralat plumbum, kelegaan galas, ketepatan kedudukan pin planet dan ubah bentuk struktur semuanya mempengaruhi perkongsian beban. Kotak gear planet beban tinggi selalunya memerlukan reka bentuk perkongsian beban khusus.

6. Mengapakah Gear Planetari Amat Popular dalam Transmisi Automatik?

Set gear planet mempunyai kelebihan yang sukar disediakan oleh rangkaian gear paksi tetap biasa pada masa yang sama: klac dan brek boleh mengawal sambungan dan penguncian anggota yang berbeza, membolehkan set gear yang sama menghasilkan berbilang nisbah.

Sebagai contoh konseptual, satu kedudukan gear boleh menetapkan gear gelang, menggunakan gear matahari sebagai input, dan menggunakan pembawa planet sebagai output. Kedudukan gear lain mengubah anggota terkunci. Klac juga boleh mengunci dua anggota bersama untuk menghasilkan keadaan pacuan terus hampir dengan 1:1.

Ini bermakna transmisi tidak memerlukan pasangan gear paksi tetap yang berasingan sepenuhnya untuk setiap kedudukan gear. Strukturnya boleh menjadi lebih padat, dan logik peralihannya boleh menjadi lebih fleksibel.

Perlu ditekankan bahawa transmisi automatik moden biasanya menggunakan set gear planet majmuk, berbilang baris planet dan gabungan beberapa klac. Pengiraan nisbah sebenar mereka jauh lebih kompleks daripada satu set gear planet mudah.

7. Mengapakah Kren Atas dan Jentera Pembinaan Bergantung pada Pengurang Planet?

Gear planet boleh didapati dalam motor pengembara jengkaut, mekanisme pengembaraan kren atas, mekanisme slewing tertentu, kotak gear winch kren atas, dan pemacu perindustrian yang besar.

Kren atas dan jentera pembinaan mesti menyelesaikan konflik biasa: motor hidraulik atau motor elektrik berjalan pada kelajuan yang agak tinggi, manakala roda pemacu, gendang tali, atau mekanisme slewing memerlukan kelajuan rendah dan tork yang tinggi. Pada masa yang sama, ruang pemasangan selalunya sangat terhad.

Pengurang planet sangat sesuai untuk keadaan operasi ini: ia sepaksi dan padat, boleh memberikan nisbah pengurangan yang besar, dan boleh menggunakan berbilang peringkat secara bersiri untuk mengurangkan kelajuan dan meningkatkan tork output.

Walau bagaimanapun, set gear planet bukanlah penyelesaian universal yang berfungsi hanya dengan dipasang. Reka bentuk sebenar juga mesti memeriksa kekuatan sentuhan permukaan gigi, kekuatan lenturan akar gigi, jangka hayat galas, beban pin planet, pelinciran, keseimbangan haba, kecekapan, beban impak dan keperluan brek.

8. Keadaan Geometri Yang Mudah Diabaikan: Bilangan Gigi Tidak Boleh Dipilih Sesuka Hati

Dalam set gear planet yang ringkas, gear matahari, gear planet dan gear gelang mesti memenuhi hubungan geometri asas. Untuk susunan mudah dengan modul dan jaringan piawai yang sama, hubungan sepunya ialah:

Jika gear matahari mempunyai 20 gigi dan gear planet mempunyai 20 gigi, gear gelang biasanya memerlukan 60 gigi untuk memenuhi hubungan jarak tengah.

Jika berbilang gear planet hendak disusun secara sama rata, fasa pemasangan dan kemungkinan gangguan geometri antara gear planet bersebelahan juga mesti diperiksa. Dalam erti kata lain, pengiraan nisbah hanyalah langkah pertama. Reka bentuk selanjutnya diperlukan untuk menjadikan set gear boleh dihasilkan, dipasang dan mampu membawa beban.

9. Empat Pernyataan Cukup untuk Memahami Set Gear Planet

• Gear matahari berada di tengah; gear planet berputar pada paksi mereka sendiri dan berputar mengelilingi matahari; gear gelang mengelilinginya; dan pembawa planet membawa gear planet secara berkumpulan.
• Bilangan gear planet secara amnya tidak mengubah nisbah teori, tetapi gear boleh berkongsi beban apabila pengagihan beban direka bentuk dengan betul.
• Set gear planet yang sama boleh menghasilkan hubungan pengurangan, peningkatan kelajuan atau songsang yang berbeza dengan menukar anggota tetap, anggota input dan anggota output.
• Susunan pengurangan yang paling biasa menetapkan gear gelang, menggunakan gear matahari sebagai input, dan menggunakan pembawa planet sebagai output. Dalam kes ini, i = 1 + Zᵣ / Zₛ.

Nota Akhir: Kekuatan Sebenar Bukan Bilangan Gear, tetapi Penggunaan Darjah Kebebasan

Pemacu gear biasa lebih seperti dua orang yang berpegangan tangan: seorang berpusing, dan seorang lagi mengikut, jadi hubungannya adalah secara langsung. Set gear planet lebih seperti sekumpulan orang yang bergerak bersama di atas platform berputar. Platform itu sendiri boleh bergerak, dan cincin luar juga boleh bergerak, jadi kombinasi gear yang sama boleh menghasilkan hasil yang sama sekali berbeza.

Ini merupakan ciri paling menarik bagi set gear planet. Dengan empat komponen teras—gear matahari, gear planet, gear gelang dan pembawa planet—ia menggabungkan struktur padat, pelbagai nisbah, penghantaran sepaksi dan ketumpatan tork yang tinggi dalam satu mekanisme.

Lain kali anda melihat pengurang planet pada jentera pembinaan, tanyakan tiga soalan dahulu: Anggota yang manakah tetap? Anggota yang manakah merupakan input? Anggota yang manakah merupakan output? Setelah ketiga-tiga soalan ini dijawab, anda pada dasarnya boleh memahami mengapa set gear planet berputar seperti yang berlaku.

Nota: Artikel ini bertujuan sebagai pengenalan kepada prinsip mekanikal. Persamaan adalah berdasarkan hubungan kinematik bagi set gear planet mudah yang ideal. Reka bentuk kotak gear kren atas sebenar juga mesti mengambil kira pengubahsuaian profil gigi, ketepatan pembuatan, perkongsian beban, kekuatan, kecekapan, pelinciran, galas dan keseimbangan haba.

Zora Zhao

Pakar dalam Kren Atas/Kren Gantry/Kren Jib/Penyelesaian Bahagian Kren

Dengan 10+ tahun pengalaman dalam Industri Eksport Luar Negara Kren, membantu 10,000+ pelanggan dengan soalan dan kebimbangan pra-jualan mereka, jika anda mempunyai sebarang keperluan berkaitan, sila hubungi saya!

WhatsApp: +86 189 3735 0200

e-mel: zorazhao@dgcrane.com