Планетарные передачи: что это такое, виды, устройство

В процессе развития автомобилестроения и промышленности появилось множество механизмов, принцип работы которых сохранился на протяжении столетия. Принцип работы планетарной коробки передач как раз считается неизменным. Чаше всего планетарная передача КПП используется в работе классического гидротрансформаторного автомата, так как посредством ее работы можно эффективно перераспределять как крутящий момент, так и передаточное число на валах коробки.

Что такое планетарная передача

Планетарная передача или планетарная коробка передач представляет собой механизм переключения ступеней в автомобильной коробке передач. Также данный механизм часто используется в иных отраслях промышленности, так как посредством шестерен такая коробка передач может с высокой эффективностью передавать огромный крутящий момент на вал, а также эффективно вести управление трансмиссиями. Планетарной такая коробка названа за сходство работы – во время рабочего процесса сателлиты шестерни ходят по кругу как планеты солнечной системы вокруг солнца. На данном принципе и основана работа планетарной передачи.

Большое распространение данный механизм получил не только в автомобилестроении, а также в корабельном деле, проектировании мотоциклов, промышленно-строительной техники. При этом в современном проектировании коробок передач используется не просто передача, а планетарный ряд АКПП, который состоит из нескольких как подвижных, так и неподвижных механизмов.

Трансмиссия планетарного типа выступает как единый механизм, состоящий из нескольких составных частей в классическом виде:

1. Коронная шестерня выступает венцом всего механизма. Представлена как круглая шестерня с зубцами, расположенными внутрь. Внутри данной шестерни по кругу как внутри солнечной системы ходят остальные части коробки. Данная шестерня находится в закрепленном положении - весь рабочий процесс происходит непосредственно внутри данной детали.
2. Сателлит – шестерня, которая непосредственно соприкасается с коронной шестерней одной стороной и во время вращения с солнечной шестерней. Данный элемент также немаловажен, ведь именно при помощи вращения сателлита вокруг солнечной шестерни происходит прокручивание главного вала и обеспечивается прием крутящего момента на солнечную шестерню.
3. Солнечная шестерня расположена в центре механизма и выступает главным передатчиком момента на вал при помощи регулирования водила, получает момент с сателлитов. При этом скорость вращения шестерен различна, однако при осуществлении механизма с рядом передач сумма солнечной и шестерни и сателлитов должна совпадать.

Все структуры связаны между собой и образуют единый механизм.

Плюсы и минусы планетарной трансмиссии

Учитывая долгое производство, планетарная раздаточная коробка со временем постоянно переносила улучшения, получая множество достоинств. К основным относятся следующие моменты:

1. В автомобилестроении преимуществом такой коробки является довольно маленькая вибронагруженность на агрегат и меньшие вибрации по всему кузову. Данная коробка передач в таком исполнении позволяет помимо снижения загруженности уменьшить вибрации кузова, что положительно сказывается на уровне комфорта в салоне.
2. Компактность габаритов. При размещении планетарного ряда присутствует возможность передачи большого крутящего момента, передаточное число планетарной передачи позволяет в компактных размерах разместить мощный механизм в сравнении с иными типами.
3. Способность переносить высокие нагрузки, а также выносливость при нагрузках. Учитывая большое количество зубьев и распределенную нагрузку, каждый элемент планетарной коробки считается надежным элементом – как в отдельности, так и в составе планетарного ряда. Кроме того, учитывая низкую нагруженность даже при получении высокого крутящего момента, такая коробка издает мало шума. В автомобильной промышленности это также положительно сказывается на работе коробки передач в целом, а также повышает комфорт при движении.

Однако данное устройство планетарной КПП предполагает наличие недостатков, вызванных технологическим прогрессом:

1. Сложность в производстве. Учитывая высокую точность производства каждой отдельной детали, а также всего механизма в целом, произвести качественную планетарную коробку передач можно лишь на специальном оборудовании с низким количеством допусков и минимальным количеством брака. Кроме того, общая сложность планетарной автоматической коробки передач при построении планетарного ряда также обязывает производителя учитывать все нюансы производства.
2. Сложность в изготовлении обуславливает высокую стоимость и дороговизну в изготовлении. Использование качественного металла, работа сложных станков, сложность в точном проектировании и построении сложных схем оправдывает высокую стоимость готового изделия.
3. Учитывая вышеизложенное, такая коробка передач помимо дороговизны потребует сложных ремонтных операций. Учитывая точность конструкции при сборке агрегата, при выходе из строя любого элемента владельца может ждать сложный и дорогостоящий ремонт.

Виды планетарных передач

К видам данных механизмов относятся:

1. Однорядные устройства, которые преимущественно используются как вспомогательные элементы в отраслях промышленности. Такие системы представлены одной передачей и передают крутящий момент на силовые элементы двигателя.
2. Двухрядные системы сложнее по конструкции и включают в себя несколько сочетаний передач, которые двигаются с разной скоростью и различными передаточными числами и могут предавать больший крутящий момент с достижением КПД 98%.
3. Многорядные системы используются в сложных конструкциях автомобильных коробок передач или промышленных станках. Такие устройства имеют сложное сочетание нескольких валов, тормозов и множество шестерен сочленяющихся между собой.

Каждый вид имеет свои особенности.

Принцип работы планетарной коробки передач

Принцип действия данного механизма заключается в закреплении одной из ведущих частей (шестерен) в жестком положении. Этой частью может быть коронная или солнечная шестерня. Через нее впоследствии будет передаваться момент.

К данной части присоединяется ведущий вал, который передает момент на противоположную шестерню – в случае жесткого закрепления коронной на солнечную. Затем солнечная шестерня передает момент на водило и непосредственно на выходной вал, далее в механизм.

Схема планетарной передачи

Простая схема данного агрегата представляет собой:

• в центре располагается вал, который передает крутящий момент на весь механизм в целом;
• вал непосредственно передает данное усилие на солнечную шестерню, а она последовательно передает момент на сателлиты, которые могут двигаться с разными скоростями в зависимости от размера;
• сателлиты приводят в движение коронную шестерню, которая также может быть соединена с иными механизмами.

Передаточное отношение планетарной передачи

Расчет передаточного отношения в планетарной передаче служит для определения скорости разгона и динамики вращения зубьев. Для определения величины используется способ виллиса. Данный показатель сигнализирует об отношении количества зубцов ведущей шестерни к ведомым. Показатель напрямую зависит от устройства всего агрегата, будь то единичная коробка или сложный планетарный ряд с большим количеством шестерней, несколькими валами и сложной системой остановки.

Правила эксплуатации планетарной системы передач

К правилам эксплуатации планетарного ряда АКПП относятся следующие:

1. Уменьшение чрезмерных повышенных нагрузок на коробку. К таким относятся, прежде всего, долгая езда по плохому покрытию (вязкая грязь, мокрый снег). Такие воздействия ведут к нарушению цикла работы узла и перекосу зубьев на одной из шестерен.
2. Избегание перегрева коробки передач. Такая ситуация может возникать по множеству причин, начиная от неправильного режима эксплуатации (большое количество резких стартов за короткий промежуток времени) и заканчивая нарушением регламента замен рабочих жидкостей.
3. Проведение профилактических работ по мониторингу состояния всего агрегата в сервисных центрах. Не реже чем в 130-150 тысяч км проводить дефектовку агрегата с частичным или полным разбором коробки.
4. Поддержание достаточного уровня масла в коробке передач, предусмотренного производителем.

Также изготовителями приведен регламент проведения замены жидкости, которого следует строго придерживаться.

Как проверить планетарку АКПП

Для проверки исправности данного агрегата в автомобиле необходимо:

• завести мотор и прогреть автомобиль в течение 5-15 минут;
• переключать режимы работы АКПП по очереди, если при переключении чувствуются отчетливые «пинки», коробка с трудом переключается в иной режим – на лицо первый признак неисправности;
• при движении с ускорением передачи коробки должны переключаться без рывков и посторонних звуков;
• при замене масла из поддона коробки передач не должна вместе с отработанным маслом выливаться металлическая стружка, которая говорит о стачивании механизма и скором выходе из строя всего агрегата.

Кроме того, самым верным способом проверки работоспособности всего механизма служит полная разборка коробки. Данная процедура довольно дорогостоящая и проводится лишь специалистами.

Ремонт планетарки АКПП

Учитывая специфику конструкции данного агрегата и принцип работы планетарной передачи, ее ремонт технически довольно сложен. При повреждении отдельного элемента необходимо произвести несколько этапов ремонта:

1. Демонтаж коробки или ее отдельного элемента при наличии планетарного ряда. Данная процедура полностью зависит от размеров всего агрегата и места его расположения.
2. Частичная или полная разборка всего узла в зависимости от степени и места повреждения. Чаще всего встречается срезание зубцов на одной из шестерен или механическая деформация всего узла при несоблюдении температурного режима или чрезмерных нагрузках.
3. Исправление шестерен редко возможно из-за сложности выправления особо прочных сплавов. Чаще всего ремонтники прибегают к замене вышедшего из строя элемента новым путем приобретения или изготовления аналогичного, но лишь при наличии специального оборудования.

Заключение

Учитывая простой принцип работы планетарной коробки передач и ее общую высокую эффективность, данный агрегат используется во многих автомобильных и иных промышленных узлах на протяжении десятилетий. При этом производители постоянно совершенствуют общий принцип работы конструкции и усложняют кинематическую схему планетарной передачи.