Szukaj
Przekładnia planetarna działa dzięki jednoczesnej współpracy koła słonecznego, kół planetarnych, jarzma oraz wieńca zębatego. Charakterystyczna budowa sprawia, że elementy mogą nie tylko obracać się wokół własnych osi, ale również zmieniać swoje położenie względem centralnej osi przekładni. W zależności od tego, który element zostanie napędzany, który unieruchomiony, a z którego odbierany jest ruch, można uzyskać różne przełożenia, prędkości i kierunki obrotów.
Zrozumienie, jak działa przekładnia planetarna, pozwala łatwiej ocenić, skąd bierze się jej duża zdolność do przenoszenia momentu i dlaczego niewielki mechanizm może znaleźć zastosowanie w wymagających napędach przemysłowych.
W podstawowym układzie przekładni planetarnej w centrum znajduje się koło słoneczne. Wokół niego rozmieszczone są koła planetarne, czyli satelity, które współpracują jednocześnie z kołem słonecznym i otaczającym je wieńcem zębatym z uzębieniem wewnętrznym. Satelity są osadzone na jarzmie.
Najczęściej spotykany sposób pracy redukcyjnej wygląda następująco:
W takiej konfiguracji koło słoneczne i jarzmo obracają się w tym samym kierunku, ale jarzmo porusza się wolniej. Dokładna wartość redukcji zależy przede wszystkim od liczby zębów koła słonecznego i wieńca.
Koła planetarne wykonują charakterystyczny ruch złożony. Każdy satelita może obracać się wokół własnej osi, a jednocześnie jego oś może przemieszczać się wokół centralnego koła słonecznego wraz z jarzmem.
To właśnie od tego ruchu pochodzi określenie „planetarna” – układ przypomina planety obracające się wokół własnej osi i jednocześnie krążące wokół Słońca.
Satelity są zazębione z dwóch stron. Od wewnątrz współpracują z kołem słonecznym, a od zewnątrz z uzębieniem wewnętrznym wieńca. Dzięki temu moment obrotowy może być przenoszony przez kilka kół równocześnie.
Ma to istotne znaczenie dla obciążalności przekładni. Zamiast przekazywać całą siłę przez jedną parę zazębionych kół, układ może rozłożyć obciążenie pomiędzy kilka satelitów. W praktyce rzeczywisty podział obciążeń zależy jednak od dokładności wykonania, sztywności elementów, liczby satelitów i geometrii zazębienia.
Jeżeli jarzmo zostanie unieruchomione, osie satelitów nie przemieszczają się wokół koła słonecznego. Satelity nadal mogą obracać się wokół własnych osi, ale układ zachowuje się wtedy inaczej niż w typowej konfiguracji reduktora planetarnego.
Więcej o przekładni planetarnej dowiesz się tutaj: Przekładnia planetarna – zasada działania, budowa i zastosowanie
Koło słoneczne znajduje się w centralnej części przekładni i ma uzębienie zewnętrzne. Bezpośrednio współpracuje ze wszystkimi kołami planetarnymi.
W popularnym układzie redukcyjnym jest ono elementem wejściowym. Wał silnika obraca koło słoneczne, a jego zęby przekazują ruch na satelity. Koło słoneczne nie zawsze musi jednak pełnić funkcję wejścia. W innych konfiguracjach może zostać unieruchomione albo pracować jako element wyjściowy.
Zmiana jego funkcji wpływa na zachowanie całego mechanizmu. Dlatego przekładni planetarnej nie można analizować wyłącznie jako szeregu kolejnych kół zębatych. Wszystkie główne człony są ze sobą kinematycznie powiązane.
Samo koło słoneczne jest jednak tylko jednym z elementów całego mechanizmu. Dokładna budowa przekładni planetarnej to zestaw satelitów, jarzmo, wieniec, wały i pozostałe podzespoły maszyny.
Z czego składa się przekładnia planetarna? Elementy i ich funkcje – przeczytaj i dowiedz się więcej.
Wieniec zębaty, nazywany również kołem pierścieniowym, otacza satelity i ma uzębienie wykonane po wewnętrznej stronie. Koła planetarne są więc jednocześnie zazębione z centralnym kołem słonecznym i zewnętrznym wieńcem.
Wieniec może pełnić trzy role:
W często stosowanej konfiguracji redukcyjnej wieniec pozostaje nieruchomy. Satelity nie mogą wtedy swobodnie obracać się razem z kołem słonecznym, dlatego zaczynają toczyć się po jego wewnętrznym uzębieniu i przemieszczają jarzmo.
Jeżeli wieniec przestanie być nieruchomy, zmienia się cała zależność prędkości w przekładni. Ta możliwość wykorzystania tych samych podstawowych elementów w różnych konfiguracjach jest jedną z najważniejszych cech mechanizmu planetarnego.
W prostej przekładni planetarnej występują trzy podstawowe człony, które mogą uczestniczyć w przekazywaniu ruchu: koło słoneczne, wieniec oraz jarzmo. Aby uzyskać typową pracę z jednym wejściem i jednym wyjściem, jeden z nich może zostać unieruchomiony.
Od wyboru nieruchomego elementu zależy sposób pracy całego układu.
| Element napędzany | Element nieruchomy | Wyjście | Efekt |
| koło słoneczne | wieniec | jarzmo | redukcja prędkości, ten sam kierunek obrotu wejścia i wyjścia |
| koło słoneczne | jarzmo | wieniec | wejście i wyjście obracają się w przeciwnych kierunkach |
| jarzmo | koło słoneczne | wieniec | wieniec obraca się w tym samym kierunku co jarzmo |
Pierwsza konfiguracja jest szczególnie istotna w reduktorach: koło słoneczne otrzymuje napęd, wieniec jest związany z obudową, a jarzmo przekazuje moment na wyjście.
Unieruchomienie innego członu pozwala uzyskać inne przełożenie i sposób przekazywania ruchu bez konieczności budowania całkowicie nowego zestawu kół zębatych.
Kierunek oraz prędkość obrotowa przekładni planetarnej wynikają przede wszystkim z konfiguracji trzech głównych członów oraz liczby zębów koła słonecznego i wieńca. Znaczenie ma więc to, który element stanowi wejście, który wyjście, a który został unieruchomiony.
Dla prostego układu planetarnego zależność pomiędzy prędkościami można zapisać jako:
(1 + Zr/Zs) × ωc = ωs + (Zr/Zs) × ωr
gdzie:
Nie trzeba jednak wykonywać takich obliczeń przy każdej analizie gotowego reduktora. Producent określa przełożenia i dopuszczalne parametry konkretnych jednostek w dokumentacji technicznej.
W rzeczywistym układzie napędowym znaczenie mają ponadto liczba stopni przekładni, prędkość silnika, sposób połączenia oraz wymagany moment na wyjściu. Dostępne przekładnie planetarne PL i PLB obejmują warianty liniowe i kątowe, co pozwala dopasować nie tylko parametry napędu, ale również sposób jego zabudowy.
Najważniejsza zasada jest więc prosta: sposób działania przekładni planetarnej nie zależy tylko od tego, jakie koła znajdują się w jej wnętrzu, lecz także od tego, które z nich jest napędzane, które nieruchome i z którego odbierany jest ruch. To właśnie ta zależność pozwala z jednego układu planetarnego uzyskać różne przełożenia i kierunki obrotów.