Réducteur planétaire: appareil, principe de fonctionnement, fonctionnement et réparation

2024 Auteur: Erin Ralphs | [email protected]. Dernière modifié: 2024-02-19 16:06

Les engrenages planétaires font partie des boîtes de vitesses les plus complexes. De petite taille, le design se caractérise par une grande fonctionnalité, ce qui explique son utilisation généralisée dans les machines technologiques, les vélos et les véhicules à chenilles. À ce jour, le réducteur planétaire a plusieurs versions de conception, mais les principes de fonctionnement de base de ses modifications restent les mêmes.

Périphérique unitaire

La base de la conception est formée de seulement trois parties fonctionnelles avec un axe de rotation. Ils sont représentés par un porteur et deux roues centrales dentées. Le dispositif prévoit également un vaste groupe de maillons auxiliaires sous la forme d'un ensemble d'engrenages, de couronnes dentées et de roulements au format unique. De cela nous pouvons conclure que le réducteur planétaire est un mécanisme de la famille des engrenages."boîtes", mais avec une différence fondamentale. Elle consiste en l'indépendance conditionnelle des vitesses angulaires de chacune des liaisons principales. Maintenant, il vaut la peine de se familiariser plus en détail avec les éléments de l'agrégat:

• Carrier est la base et une partie obligatoire de tout système planétaire, y compris ceux à connexion différentielle. Il s'agit d'un mécanisme à levier, qui est une fourche spatiale, dont l'axe est aligné avec l'axe commun de la transmission. Dans ce cas, les axes d'engrenages avec satellites tournent autour de lui dans les plans des roues centrales.
• Roues dentées. Tout d'abord, il est nécessaire de séparer les groupes de grandes roues centrales et de petites roues centrales de ce type. Dans le premier cas, nous parlons de grandes roues à dents internes - ce système s'appelle l'épicycle. Quant aux petits engrenages à dents, ils se distinguent par la disposition extérieure des dents - également appelée roue solaire.
• Satellites. Le groupe de roues d'une boîte de vitesses planétaire (moins souvent une seule roue dentée), dont les éléments ont nécessairement des dents externes. Les satellites sont situés dans l'accouplement avec les deux groupes de roues centrales. Selon la fonctionnalité et la puissance de l'équipement, le nombre de satellites peut varier de 2 à 6, mais 3 segments sont le plus souvent utilisés, car dans ce cas, aucun dispositif d'équilibrage supplémentaire n'est nécessaire.

Principes de fonctionnement des réducteurs planétaires

Le changement de transmission dépend de la configuration de la disposition des unités fonctionnelles. La valeur aura la mobilité de l'élément et la direction du couple. L'un des trois composants (porteur,satellites, roue solaire) est fixé dans une position fixe, et les deux autres tournent. Pour bloquer les éléments du réducteur planétaire, le principe de fonctionnement du mécanisme prévoit la connexion d'un système de freins à bande et d'embrayages. À moins qu'il n'y ait des freins et des embrayages de verrouillage dans les différentiels à engrenages coniques.

Le rétrogradage peut être activé de deux manières. Dans la première version, le principe suivant est mis en œuvre: l'épicycle s'arrête, contre lequel le moment de travail de l'unité motrice est transféré à la base de la roue solaire et retiré du support. En conséquence, l'intensité de rotation de l'arbre diminuera et la fréquence de fonctionnement du planétaire augmentera. Dans un schéma alternatif, la roue solaire du dispositif est bloquée et la rotation est transférée du support à l'épicycle. Le résultat est similaire, mais avec une légère différence. Le fait est que le rapport de démultiplication dans ce modèle de travail tendra vers l'unité.

Dans le processus de passage à la vitesse supérieure, plusieurs modèles de travail peuvent également être mis en œuvre, et pour le même réducteur planétaire. Le principe de fonctionnement dans le schéma le plus simple est le suivant: l'épicycle est bloqué et le moment de rotation est transféré du planétaire central et transmis aux satellites et au porteur. Dans ce mode, le mécanisme fonctionne comme une boîte de vitesses multiplicatrice. Dans une autre configuration, le pignon sera bloqué et le couple sera transféré de la couronne dentée au support. De plus, le principe de fonctionnement est similaire à la première option, mais il existe une différence dans la fréquence de rotation. Lorsque la marche arrière est engagée, le couplela torsion sera supprimée de l'épicycle et sera transmise au planétaire. Dans ce cas, le transporteur doit être à l'arrêt.

Fonctionnalités de flux de travail

La différence fondamentale entre les mécanismes planétaires et les autres types de boîtes de vitesses est l'indépendance déjà mentionnée des éléments de travail, qui est formulée comme deux degrés de liberté. Cela signifie qu'en raison de la dépendance différentielle, pour calculer la vitesse angulaire d'un composant du système, il est nécessaire de prendre en compte les vitesses des deux autres réducteurs. En comparaison, d'autres transmissions à engrenages supposent une relation linéaire entre les éléments pour déterminer la vitesse angulaire. En d'autres termes, les vitesses angulaires de la "boîte" planétaire peuvent changer en sortie, quelles que soient les performances dynamiques en entrée. Avec des engrenages fixes et stationnaires, il devient possible de résumer et de répartir les flux de puissance.

Dans les mécanismes les plus simples, il existe deux degrés de liberté de liaisons d'engrenages, mais le fonctionnement de systèmes complexes peut également prévoir la présence de trois degrés. Pour ce faire, le mécanisme doit comporter au moins quatre liens fonctionnels, qui seront en connexion différentielle les uns avec les autres. Une autre chose est qu'une telle configuration sera en fait inefficace en raison de faibles performances, donc dans la pratique, les applications et les transmissions à quatre liens conservent deux degrés de liberté.

Engrenages planétaires simples et complexes

Un des signes de la division des mécanismes planétaires en simples etcomplexe - c'est le nombre de liens de travail. De plus, nous ne parlons que des nœuds principaux et les groupes de satellites ne sont pas pris en compte. Un système simple a généralement trois liaisons, bien que les sept soient autorisées par la cinématique. Comme exemple d'un tel système, on peut citer des ensembles d'engrenages simples et doubles, ainsi que des groupes d'engrenages à emboîtement appariés.

Il y a beaucoup plus de liens principaux dans les mécanismes complexes que dans les simples. Ils fournissent au moins un support, mais il peut y avoir plus de trois roues centrales. De plus, le principe de fonctionnement du réducteur planétaire permet l'utilisation de plusieurs unités simples même au sein d'un système complexe. Par exemple, un modèle à quatre liens peut avoir jusqu'à trois nœuds simples, et un modèle à cinq liens peut en avoir jusqu'à six. Cependant, l'indépendance complète de systèmes planétaires simples dans le cadre de dispositifs complexes est hors de question. Le fait est que plusieurs de ces mécanismes sont plus susceptibles d'avoir un transporteur commun.

Commandes du mécanisme

Tout en conservant plusieurs degrés de liberté, l'appareil peut être utilisé comme fonctionnalité principale autonome. Mais si un modèle avec un lien principal et un lien entraîné est sélectionné (mode réducteur), il sera alors nécessaire de définir certaines vitesses pour eux. Pour cela, les éléments de commande du réducteur planétaire sont utilisés. Le principe de leur fonctionnement est la redistribution des vitesses grâce à l'embrayage à friction et aux freins. Les degrés de liberté supplémentaires sont supprimés et les principaux nœuds libres deviennent la référence.

Les frictions sont chargées de relier deux liens libres ouune liaison (également libre) avec une alimentation externe. Les deux configurations d'embrayages en conditions de blocage fournissent aux maillons commandés une certaine vitesse angulaire, et non nulle. De par leur conception, ces éléments sont des embrayages multidisques, mais il existe parfois aussi des embrayages conventionnels pour la transmission du couple.

Quant au frein, sa tâche dans l'infrastructure de commande du réducteur planétaire est de connecter les liaisons libres au carter d'engrenage. Cet élément, dans des conditions de blocage, confère aux maillons libres une vitesse angulaire nulle. Selon le dispositif technique, ces freins sont similaires aux embrayages, mais dans les versions les plus simples - disque unique, sabot et ruban.

Application de l'engrenage planétaire

Pour la première fois, cette unité a été utilisée dans la voiture Ford T sous la forme d'une boîte de vitesses à deux vitesses avec un principe de changement de pied et des freins à bande. À l'avenir, l'appareil a subi de nombreuses transformations et aujourd'hui, la boîte de vitesses planétaire japonaise Prius peut être qualifiée de dernière version de mécanismes de ce type. Le principe de fonctionnement de cette unité est de répartir l'énergie entre la centrale (qui peut être hybride) et les roues. Pendant le fonctionnement, le moteur s'arrête, après quoi l'énergie est envoyée au générateur, à la suite de quoi les roues commencent à bouger.

Dans ce cas, le système peut être non seulement la fonctionnalité d'une boîte de vitesses seule. Aujourd'hui, cet appareil est utilisé dans les boîtes de vitesses, les différentiels, les complexesschémas cinématiques d'équipements industriels, dans les systèmes d'entraînement d'équipements spéciaux et d'aéronefs. Les géants de l'automobile avancés maîtrisent également les principes de fonctionnement du mécanisme en combinaison avec des entraînements électromagnétiques et électromécaniques. La même boîte de vitesses planétaire Prius a été utilisée avec succès dans les véhicules électriques hybrides. Il n'y a pas de boîte de vitesses au sens traditionnel du terme dans de telles conceptions, mais il y a un semblant de variateur sans changement de vitesse - un complexe d'engrenages planétaires qui met les roues en mouvement et reçoit l'énergie du moteur remplit cette fonction.

Boîte de vitesse de vélo planétaire

Au sens traditionnel, il n'y a pas de boîte de vitesses dans les transports à vélo munis de mécanismes planétaires. Ce sont des bagues avec le même planétaire, qui est fixé rigidement aux roues arrière sur leur essieu. En outre, un support est utilisé pour la fixation, ce qui détermine le sens de déplacement des satellites et ne leur permet pas de se disperser et de se verrouiller les uns avec les autres. Et l'élément le plus important de la "boîte" planétaire du vélo est représenté par un engrenage épicycloïdal dont la rotation se produit en raison du pédalage. Lors du changement de vitesse, l'actionneur de moyeu (entraînement cannelé) modifie la dynamique du support, ce qui a pour effet d'ajuster la vitesse.

C'est-à-dire que nous pouvons à nouveau conclure que le modèle planétaire fonctionne comme une boîte de vitesses. Dans ce système, l'épicycle remplit la fonction d'un maillon mené de la chaîne, le planétaire reste immobile et le support se referme sur le carter. ÀDans ce cas, les schémas de travail des bagues simples et multi-vitesses seront les mêmes. La seule légère différence est que chaque nœud du système planétaire a ses propres indicateurs strictement définis de rapports de démultiplication.

Processus opérationnel

La mesure principale dans le fonctionnement de ce mécanisme par l'utilisateur est de maintenir le train planétaire dans un état de fonctionnement optimal. Ceci est réalisé par un nettoyage périodique des éléments et, surtout, par la lubrification. Que faut-il lubrifier dans le boîtier planétaire ? Roulements principalement glissants du réducteur. L'huile est dirigée du vilebrequin dans la cavité de l'arbre de transmission, remplissant les cavités des satellites avec des engrenages. De plus, selon la conception, le lubrifiant technique pénètre dans les roulements d'engrenage par les goupilles et les trous radiaux. Pour une répartition maximale de l'huile sur la longueur des roulements, un méplat est parfois réalisé à l'extérieur du tourillon.

Les engrenages sont lubrifiés soit en trempant les dents de la roue dans un bain liquide, soit en dirigeant l'huile dans la zone de l'attelage à travers des buses spéciales. C'est-à-dire qu'une lubrification par jet ou une lubrification par trempage est réalisée. Mais le moyen le plus efficace est la propagation du brouillard d'huile, qui est utilisé en relation avec les éléments d'engagement et les roulements. Cette méthode de lubrification est mise en œuvre par pulvérisation à partir d'un pistolet de pulvérisation spécial.

En ce qui concerne le lubrifiant lui-même, les huiles de pétrole non alliées sont recommandées pour les engrenages planétaires. Par exemple, des formulations industrielles à usage général conviennent à une utilisation. Pour la grande vitessemécanismes, il est souhaitable d'utiliser des installations spéciales de turbine et d'aviation.

Défauts et mécanisme de réparation

Le symptôme le plus courant d'une panne d'engrenage planétaire est la présence de vibrations dans la zone de la boîte. Les conducteurs notent également des bruits parasites, des chocs et des secousses. La présence de certains symptômes dépend de la nature du dysfonctionnement, pour lequel il peut y avoir plusieurs raisons:

• Surchauffe du mécanisme.
• Style de conduite agressif avec freinages et accélérations violents.
• Manque d'huile, niveau bas ou qualité insuffisante.
• Échauffement insuffisant de la transmission avant de conduire.
• Glissement sur la glace.
• Voiture heurtant la neige ou la boue.
• Usure des éléments de l'engrenage planétaire.

Pour réparer un réducteur planétaire, vous devez connaître la cause précise de sa panne. Pour cela, le mécanisme est démonté. Habituellement, la boîte est boulonnée à l'intérieur de l'arbre d'entraînement. Il est nécessaire de retirer les supports de vitesse de l'un des côtés (selon la conception), puis de dévisser le boulon à travers le trou de l'arbre de transmission. Ensuite, l'élément est nettoyé ou remplacé. En règle générale, il s'agit de contamination par des copeaux métalliques, de dents cassées, d'essieux et d'engrenages usés.

Conclusion

Les mécanismes planétaires diffèrent par la complexité de l'appareil, qui a ses avantages et ses inconvénients. Le premier est le bilanéléments entretenus avec une répartition relativement précise des forces. Ce facteur permet le développement d'unités de changement de vitesse de taille modeste, qui permettent une disposition optimisée. Dans le cas du "planétaire" du vélo, on note également des avantages ergonomiques, notamment la possibilité de basculer en position debout. Lorsque vous conduisez en ville, c'est une qualité particulièrement utile, car vous devez changer de mode de vitesse assez souvent. Si nous parlons des lacunes des systèmes planétaires, alors avec des rapports de démultiplication importants, ils se caractérisent toujours par des performances modestes. De plus, le système nécessite un assemblage précis, car les moindres écarts augmentent le risque d'une même usure des pièces.