Новый планетарный

Существующие конструкции цилиндрических редукторов имеют большие габариты, вес и ограниченные для силовых приводов передаточные отношения (до 30—60). Эти недостатки вынуждают проектировать некоторые машины и механизмы с завышенными скоростями рабочих органов, например маневровые тепловозы, грузоподъемные устройства, конвейеры и ряд других. А чтобы получить малые скорости движения эскалаторов, поточных линий, шахтных подъемников, устанавливают последовательно два-три редуктора.

Когда же требуются минимальные габариты приводов и большие передаточные отношения, применяют различные по конструкции планетарные редукторы. Наиболее простым из них считается редуктор 2К-Н, но его передаточное отношение ограничено 9. Применение же составных зубчатых приводов усложняет конструкцию и не дает желаемого эффекта.

С развитием автоматических поточных линий в промышленности возникла необходимость в малогабаритных редукторах с передаточными отношениями до трехсот и более для натяжных устройств ленточных конвейеров, поточных линий, манипуляторов и прочего.

Также при разработке дорожных машин в мировой практике определилось научное направление по созданию компактного планетарного механизма в сочетании с аксиально-поршневым гидродвигателем, встроенным в колесо.

Поэтому конструкторы все больше внимания уделяют замкнутым планетарным редукторам, которые теоретически должны иметь наибольший коэффициент полезного действия и реализовывать значительные крутящие моменты на выходе при малых габаритах привода. К сожалению, они еще мало изучены.

На рисунке показана кинематическая схема замкнутой передачи, состоящей из двух параллельно расположенных планетарных редукторов 2К-Н с центральным валом и общим водилом. Кинематика такова, что при вращении центрального вала с шестернями сателлиты бегают по заторможенному зубчатому валу, увлекая за собой и сателлиты, сцепленные с барабаном. При соответствующем подборе зубчатых колес одновременное вращение большей центральной шестерни и сцепленных с ней сателлитов определяет скорость и направление вращения барабана. Общее передаточное отношение определяется по формуле:

iоб = (1+i1)*i2/(i1-i2)

где: i1 — передаточное отношение колес 4—7; i2 — колес 3—2.

Расчетная мощность двигателя этого редуктора с учетом потерь равна разности мощностей, которые развиваются в составляющих его передачах (с учетом КПД), то есть:

Nдв = N1 — N2.

Элементы редуктора рассчитываются на прочность так же, как и обычные 2К-Н, — каждый со своим расчетноусловным двигателем.

Достоинства замкнутого планетарного редуктора: компактность при любом передаточном отношении и явление обратного самоторможения, позволяющее применить для привода быстроходные двигатели и отказаться от тормозных устройств в редукторах.

Описываемый агрегат нашел бы применение в мощных тракторах и экскаваторах с отдельными гидромеханическими приводами гусеничных цепей от задних и передних звездочек и от катков; маневровых тепловозах с приводами, встроенными в каждое колесо, что увеличит плавность их движения и улучшит прохождение поворотов железнодорожных путей; надежных портальных и других кранах с неограниченной частотой включений в минуту и с более простыми устройствами контроля перегрузки.

Если продолжать список, то следует упомянуть малогабаритные двухбарабанные дифференциальные приводы ленточных конвейеров, компактные шахтные подъемники с плавным регулированием скорости движения клети, миниатюрные приводы манипуляторов автоматических линий, космических механизмов и так далее.

С помощью описываемого редуктора возможно создание компактных и надежных гироприводов, что до сих пор считается трудным делом. Промышленность сегодня в состоянии производить маховики для них с идеальной балансировкой. А масса сателлитов и водила планетарного редуктора выгодно дополнила бы маховик, так как они могут вращаться в ту же сторону.

Опыты с действующими моделями замкнутого планетарного редуктора, имеющими передаточное отношение ±∞, —915, —896, —34 и с нагрузками на барабан до 3000 кгс, подтвердили его работоспособность и правильность теоретических выводов.

Однако, несмотря на очевидность результатов испытаний, мнения о работоспособности редуктора подобной конструкции разделились. Оптимисты утверждают, что он работоспособен при любых передаточных отношениях и имеет высокий КПД, а явление возврата мощности на центральный вал в этой передаче (на рисунке показано стрелками) позволит создать эффективные транспортные, грузоподъемные и другие машины и механизмы.

Скептики, наоборот, считают, что возврат мощности невозможен, ибо нарушается закон сохранения энергии: невероятно, что суммарная мощность, развиваемая в составляющих передачах, превышает мощность приводного двигателя.

Кто же прав?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВОЛКОВ Д. П., КРАЙНЕВ А. Ф., БОНДАРЕНКО С. В
Мотор-колеса строительных машин. Обзор ЦНИИТЭстроймаш. М., 1977, ГОРЛОВ П. Н. Анализ замкнутой планетарной передачи, состоящей из двух простых планетарных передач 2К-Н.
ВИНИТИ — Депонированные рукописи. № 3. М., 1980.
ГОРЛОВ П. Н. Мотор-барабан. А. с. № 362113.
КУДРЯВЦЕВ В. Н. Планетарные передачи. М., «Машиностроение», 1977.