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유성 또는 유성 기어 트레인 내에서 원주 주위에 고르게 분포 된 여러 스퍼 기어가 내부 톱니가있는 기어와 동심 궤도에있는 외부 톱니가있는 기어 사이에서 작동합니다. 스퍼 장비의 순환은 태양계에서 행성의 궤도를 도는 것과 유사하게 발생합니다. 이것이 유성 기어가 그 이름을 얻은 방법입니다.
유성 기어 트레인의 구성 요소는 네 가지 주요 구성 요소로 나눌 수 있습니다.
내부 톱니가 통합 된 하우징을 링 기어라고합니다. 거의 모든 경우에 하우징이 고정되어 있습니다. 이동하는 태양 피니언은 링 장비의 중앙에 있으며 출력과 관련하여 동축으로 배열됩니다. 태양 피니언은 일반적으로 전기 모터 샤프트와의 기계적 연결을 제공 할 수 있도록 클램핑 시스템에 장착됩니다. 절차 중에 유성 캐리어에 장착되는 유성 기어가 태양 광 피니언과 밴드 장비 사이를 굴러갑니다. 유성 캐리어는 또한 기어 박스의 최종 결과 샤프트를 나타냅니다.
유성 기어의 유일한 목적은 필수 토크를 전달하는 것입니다. 톱니 수는 기어 박스의 전달 비율에 영향을주지 않습니다. 행성의 수도 다를 수 있습니다. 유성 기어의 수가 증가함에 따라 변형의 분포가 증가하고 전달 될 수있는 토크가 증가합니다. 톱니 맞물림의 양을 늘리면 회전 전력도 감소합니다. 전체 최종 결과의 일부만 롤링 전기로 전송되어야하기 때문에 행성 장비는 매우 효율적입니다. 개별 평 기어와 비교 한 유성 기어의 이점은 이러한 부하 분포에 있습니다. 따라서 큰 토크를 전달하는 것이 가능합니다.
h 유성 기어를 사용하여 간결한 디자인과 스타일로 고효율.
링 기어의 크기가 빈번한 한, 태양 기어의 잇수와 유성 기어의 잇수에 따라 다른 비율을 실현할 수 있습니다. 태양 기어가 작을수록 비율이 높아집니다. 기술적으로 행성 수준에 대한 의미있는 비율 범위는 약입니다. 3 : 1에서 10 : 1, 유성 기어와 태양 기어는이 비율보다 높거나 낮게 매우 작기 때문입니다. 동일한 밴드 기어에서 많은 행성 레벨을 직렬로 연결하면 더 큰 비율을 얻을 수 있습니다. 이 경우 다단 기어 박스에 대해 이야기합니다.
유성 기어 박스를 사용하면 고정되지 않지만 사실상 모든 회전 방향으로 구동되는 링 기어를 사용하여 속도와 토크를 중첩 할 수 있습니다. 또한 밴드 장비를 통해 토크를받을 수 있도록 구동축을 고정 할 수 있습니다. 유성 기어 박스는 기계 공학의 많은 영역에서 매우 중요해졌습니다.
높은 출력 레벨과 빠른 속도가 유리한 질량 관성 비 적응과 함께 전송되어야하는 영역에서 특히 더 개발되었습니다. 큰 변속비는 유성 기어 박스로 쉽게 수행 할 수 있습니다. 긍정적 인 특성과 작은 디자인으로 인해 기어 박스는 상업용 응용 분야에서 다양한 용도로 사용됩니다.
유성 기어 박스의 특징 :
입력축과 출력축의 동축 배열
여러 유성 기어에 부하 분배
낮은 회전력으로 인한 고효율
여러 행성 단계의 콤보로 인해 거의 무제한의 변속비 옵션
기어 박스의이 부분 또는 그 부분을 고정하기 때문에 유성 스위칭 기어로 적합합니다.
최우선 기어 박스로 사용할 기회
유리한 볼륨 출력
다양한 애플리케이션에 대한 적합성
유성 기어 박스 수동 기어 패키지에서 설정 한 평행 축과 기어를 콤팩트하고 효율적인 태양과 유성 기어 배열로 대체하는 자동 형 변속기이며, 수동 능력 열차의 수동 클러치를 하이드로 커플 링 클러치로 대체하거나 tranny를 자동으로 만든 토크 변환기.
유성 기어 박스의 아이디어는 물체의 완벽한 배열로 간주되는 태양계에서 가져 왔습니다.
유성 기어 박스에는 일반적으로 드라이브의 필요에 따라 태양 및 유성 기어를 고정하여 얻은 PNRDS (주차, 중립, 후진, 여행, 스포츠) 설정이 포함됩니다.
Epicyclic Gearbox의 다른 부분
1. 링 기어-링 모양의 기어의 일종으로 내면에 각진 톱니가 있고, 엔 에피 사이클 기어 박스의 가장 바깥쪽에 위치하며, 링 장비의 내부 톱니는 외부 지점에서 빈번한 메쉬에 있습니다. 유성 기어 그룹과 함께 환형 링이라고도합니다.
2. 썬 기어-각진 톱니가있는 장비로 유성 기어 박스의 중앙에 위치합니다. 태양 기어는 유성 기어와 내부 레벨에서 규칙적인 메시에 있으며 유성 기어 박스의 입력 샤프트와 연결할 수 있습니다.
다른 출력을 얻기 위해 하나 이상의 태양 기어를 사용할 수 있습니다.
3. 유성 기어-링 기어와 태양 기어 사이에서 발견되는 작은 기어로, 지구 기어의 톱니는 각각 내부 및 외부 요소에서 태양 및 링 기어와 자주 맞물립니다.
어스 기어의 축은 유성 기어 박스의 출력 샤프트를 운반하는 어스 캐리어에 장착됩니다.
지구 기어는 축을 중심으로 회전 할 수 있으며 태양계처럼 링과 태양 광 기어 사이에서 회전 할 수도 있습니다.
4. 유성 캐리어-유성 기어의 축에 부착 된 캐리어로서 생산성 축에 대한 최종적인 생산성 변화를 담당합니다.
유성 기어는 캐리어 위에서 회전하고 유성 기어의 회전은 캐리어의 회전을 유발합니다.
5. 브레이크 또는 클러치 밴드-환형 기어, 태양 기어 및 유성 장비를 수리하는 데 사용되는 장치로 자동차의 브레이크 또는 클러치로 관리됩니다.
Epicyclic Gearbox의 작동
에피 사이클 기어 박스의 작동 원리는 필수 토크 또는 속도 출력을 얻기 위해 태양 기어, 유성 기어 및 환형 장비와 같은 기어를 고정하는 실제 사실을 기반으로합니다. 위의 사항을 수정하면 큰 토크에서 고속까지 장비 비율의 변동이 발생합니다. 이 비율이 어떻게 얻어지는 지 봅시다
첫 번째 기어비
이것은 자동차에 높은 토크 비율을 제공하여 자동차가 초기 상태에서 이동하도록 돕고 환형 기어를 고정함으로써 얻어지며, 이는 다시 태양 광 기어에 공급되는 에너지와 함께 플래닛 캐리어가 회전하게합니다.
두 번째 기어비
이것은 자동차에 높은 속도 비율을 제공하여 자동차가 드라이브 전체에서 더 높은 속도를 얻을 수 있도록 도와줍니다.이 비율은 태양 기어를 고정하여 유성 캐리어를 동력 부재로 만들고 구동 부재를 환상으로 만들어 높은 속도를 달성 할 수 있도록합니다. 속도 비율.
후진 기어비
이 기어는 출력축의 방향을 반대로하여 자동차의 방향을 반대로합니다.이 기어는 환형 기어를 동력 부재로 만들고 태양 기어를 드라이버 부재로 만드는 유성 기어 캐리어를 고정함으로써 달성됩니다.
주-유성 기어 필드에서 행성 및 태양 장비의 수를 늘림으로써 더 많은 속도 또는 토크 비율을 달성 할 수 있습니다.
고속 유성 기어는 에너지가 많은 메시에 분산되므로 비교적 작게 제작할 수 있습니다. 이 결과는 파운드 비율에 대한 낮은 용량과 낮은 피치 범위 속도와 함께 효율성이 향상됩니다. 장비 직경이 작기 때문에 관성이 낮아 시작 및 제동시 가속 및 감속 토크가 크게 감소합니다.
동축 설계는 더 작고 비용 효율적인 기초를 허용하여 건물 비용을 낮게 유지하거나 전체 발전기 세트를 컨테이너에 통합 할 수 있습니다.
이 매거진에서는 epicyclic gearing이 사용되는 이유를 다루었으므로이 문제를 몇 군데에서만 확장 할 것입니다. 모든 프로젝트의 핵심 요소 인 가격을 살펴 보겠습니다. Epicyclic gearing은 적절하게 도구를 사용하면 일반적으로 비용이 적게 듭니다. 일반적으로 폼 커터 또는 볼 엔드 밀을 사용하는 N / C 밀링 머신에서 100 피스 다량의 기어를 만드는 것을 고려하지 않습니다. N에서 100 피스 다량의 에피 사이 클릭 캐리어를 만드는 것을 고려해서는 안됩니다. / C 밀. 공정한 제조 비용 내에서 캐리어를 유지하려면 주물로 만들어 재료를 제거하는 동시에 여러 커터가있는 단일 목적 기계에서 도구를 사용해야합니다.
크기는 또 다른 문제입니다. 유성 기어 세트는 평 기어간에 부하를 분담 할 수 있기 때문에 오프셋 기어 세트보다 작기 때문에 사용됩니다. 따라서 카운터 샤프트 기어 박스에 비해 더 가볍고 크기가 작아집니다. 마찬가지로 효율적으로 구성하면 유성 기어 유닛이 더 효율적입니다. 다음 예는 이러한 이점을 보여줍니다. 다음 요구 사항을 충족하기 위해 고속 기어 박스를 만들고 있다고 가정 해 보겠습니다.
• 터빈은 유형 샤프트에 6,000RPM에서 16,000 마력을 제공합니다.
• 기어 박스의 최종 결과는 900RPM에서 발전기를 구동해야합니다.
• 디자인 라이프 스타일은 10,000 시간입니다.
이러한 요구 사항을 염두에두고 세 가지 가능한 솔루션을 살펴 보겠습니다. 하나는 개별 분기, XNUMX 단계 헬리컬 기어 세트를 포함합니다. 또 다른 솔루션은 초기 장비 수집을 가져와 XNUMX 단계 하강을 두 가지로 분할하고, 세 번째는 XNUMX 단계 행성 또는 유명인 주축을 사용하여 요구합니다. 이 예에서 우리는 슈퍼 스타를 선택했습니다. 각각의 비율과 결과 가중치를 검색하여 자세히 살펴 보겠습니다.
첫 번째 솔루션 (단일 분기, 7.70 단계 헬리컬 기어 세트)은 최종 비율 (6)의 제곱근을 취하여 생성 된 두 개의 동일한 비율을 갖습니다. 이 치료법을 검토하는 과정에서 크기와 지방이 매우 큽니다. 가중치를 줄이기 위해이 경우 두 번째 솔루션에서 관찰 된 것처럼 동일한 배열의 두 가지를 얻을 가능성을 탐색합니다. 이것은 치아 하중을 줄이고 크기와 무게를 상당히 최소화합니다. 우리는 마침내 두 단계의 유명인 에피소드 인 세 번째 대답에 도달했습니다. 행성이 XNUMX 개인이 장비 트레인은 초기 접근 방식에서 치아 하중을 상당히 줄이고 옵션 XNUMX에서는 상대적으로 적은 양을 줄입니다 (끝의 "방법론"및 그림 XNUMX 참조).
에피 사이 클릭 기어의 독특한 스타일 특성은 그것들을 매우 유용하게 만드는 상당한 부분이지만, 이러한 특성 때문에 디자인을 어렵게 만들 수 있습니다. 다음 섹션에서는 상대 속도, 토크 분할 및 메싱 계수를 살펴 보겠습니다. 우리의 목표는 당신이 유성 기어링의 독특한 스타일 특성을 이해하고 사용하기 쉽게 만드는 것입니다.
상대 속도
서로 다른 계획과 함께 상대 속도가 어떻게 작동하는지 살펴 보는 것으로 시작하겠습니다. 별 설정에서 캐리어는 고정되어 있으며 햇빛, 행성 및 링의 상대 속도는 단순히 한 구성원의 속도와 각 장비의 치아 수에 따라 달라집니다.
유성 배열에서는 밴드 기어가 고정되고 행성은 지구 축에서 회전하면서 태양 광을 공전합니다. 이 배열에서 태양과 행성의 상대 속도는 각 장비의 톱니 수와 캐리어의 가속도에 따라 달라집니다.
상대 속도가 직관적이지 않을 수 있으므로 커플 링 된 에피 사이클 기어로 작업 할 때 상황이 조금 더 까다로워집니다. 따라서 캐리어에 따라 태양 광, 행성 및 링의 신속성을 종종 계산하는 것이 필수적입니다. 햇빛이 고정 된 태양열 배열에서는 행성과 속도 관계가 있음을 기억하십시오. 메시에서 XNUMXRPM이 아닙니다.
토크 분할
토크 분할을 고려할 때 토크를 행성간에 나눌 수 있다고 가정하지만 이것은 유효한 가정이 아닐 수 있습니다. 회원 지원 및 행성의 양에 따라 "유효"행성의 양으로 표시되는 토크 분할이 결정됩니다. 두 개 또는 세 개의 행성으로 설계된 주기적 집합의이 숫자는 대부분의 경우 행성의 양을 사용하는 것과 같습니다. 그러나 세 개 이상의 행성이 활용 될 때, 유효 행성 수는 지속적으로 일부 행성 수보다 적습니다.
사용자의 고정지지 및 부동지지와 관련된 토크 분할을 살펴 보겠습니다. 고정 지원을 통해 모든 사용자는 베어링으로 ​​지원됩니다. 제조 공차로 인해 태양 광, 밴드 및 캐리어의 중심이 일치하지 않습니다. 이러한 이유로 더 적은 수의 행성이 동시에 메시에 배치되어 부하를 공유하는 행성의 유효 수가 줄어 듭니다. 플로팅 지원을 사용하면 두 명의 고객에게 방사형 유연성 또는 플로트가 약간 허용되어 태양, 링 및 캐리어가 중심이 일치하는 위치를 얻을 수 있습니다. 이 플로트는 .001-.002 인치만큼 작을 수 있습니다. 떠 다니는 지지대를 사용하면 세 개의 행성이 항상 메시 상태가되어 부하를 공유하는 더 많은 행성이 생성됩니다.
여러 메시 고려 사항
지금은 에피 사이클 기어를 만들 때 만들어야하는 여러 메쉬 요소를 살펴 보겠습니다. 첫째, RPM을 메시 속도로 변환하고 모든 구성원의 단위 시간당로드 앱주기 수를 결정해야합니다. 이 결정의 첫 번째 단계는 캐리어에 따라 각 부재의 속도를 계산하는 것입니다. 예를 들어 태양 광 장비가 + 1RPM으로 회전하고 캐리어가 확실히 + 1700RPM으로 회전하는 경우 캐리어에 대한 태양 광 기어의 가속도는 + 400RPM이며 유성 및 링 기어의 속도는 다음과 같이 계산할 수 있습니다. 가속도 및 각 기어의 톱니 양. 시계 방향 및 시계 반대 방향 회전을 나타내는 증상의 사용은 여기서 확실히 중요합니다. 태양 광이 + 1300RPM (시계 방향)으로 회전하고 캐리어가 -1700RPM (시계 반대 방향)으로 회전하는 경우 두 멤버 간의 상대적인 민첩성은 확실히 +400-(-1700) 또는 + 400RPM입니다.
두 번째 단계는 부하 적용주기의 양을 결정하는 것입니다. 태양과 링 기어가 여러 행성과 맞 물리기 때문에 캐리어에 대한 회 전당 부하주기의 수는 행성의 수와 같아집니다. 그러나 행성은 상대 회 전당 하나의 양방향 부하 프로그램 만 경험합니다. 그것은 태양과 고리와 맞물리지 만 하중은 일반적으로 치아의 반대편에 가해져 완전히 역전 된 압력 사이클을 일으 킵니다. 따라서 행성은 아이들러로 간주되며 허용 가능한 불안은 단방향 부하 프로그램 값에서 30 % 감소되어야합니다.
앞서 언급 한 바와 같이,주기적인 사람들의 토크는 행성간에 나뉩니다. 부재의 응력과 수명을 분석 할 때 각 메시의 결과 하중을 고려해야합니다. 우리는 메쉬 당 토크의 개념을 이해하여 epicyclic 장비 분석에서 다소 혼란스러워지고 각 메쉬에서 접선 하중을 보는 것을 선호합니다. 예를 들어, 태양-행성 메시에서 접선 하중을 검색 할 때 태양 광 장비의 토크를 강력한 행성 수와 작동하는 피치 반경으로 나눕니다. 주변 속도와 결합 된이 접선 부하는 각 메시에서 전달되는 전력을 계산하는 데 사용되며, 회 전당 부하주기, 모든 구성 요소의 예상 수명에 의해 수정됩니다.
이러한 문제 외에도 해결해야하는 어셈블리 복잡성이있을 수 있습니다. 예를 들어 태양과 밴드 사이의 위치에 하나의 행성을 배치하면 태양의 각도 자세가 고리에 고정됩니다. 다음 행성 (들)은 이제 실제로 태양과 밴드가 동시에 결합 될 수있는 눈에 띄지 않는 위치에 간단하게 조립 될 수 있습니다. 다음 행성의 동시 메시를 수용 할 첫 번째 행성의 "최소 메시 각도"는 태양 광과 고리의 이빨 수의 합으로 나눈 최대 1 °입니다. 따라서 추가 된 행성을 조립하는 방법으로 최소 메쉬 각도의 배수로 간격을 두어야합니다. 직선적 인 주기적 세트에서 행성의 동등한 간격을 갖기를 원한다면 태양 광과 고리의 치아 양의 합이 행성의 양에 의해 정수로 나눌 수있을 때 행성의 간격이 비슷할 수 있습니다. 복합 에피 사이 클릭에도 동일한 규칙이 적용되지만 행성의 집합 결합은 또 다른 수준의 복잡성을 제공하며 올바른 행성 간격에는 치아의 일치 표시가 필요할 수 있습니다.
메시에 여러 부품이있는 경우 기계의 효율성을 측정 할 수 있도록 각 메시에서 손실을 고려해야합니다. 입력 전력이 아닌 각 메시에서 전송 된 전기를 사용하여 전력 손상을 계산할 수 있습니다. 단순 유성 단위의 경우 태양-행성 메쉬 및 링-행성 메쉬를 통해 전달되는 총 능력은 입력 전력보다 적을 수 있습니다. 이것은 쉬운 유성 에피 사이 클릭 세트가 다른 감속기 배열보다 더 효율적인 이유 중 하나입니다. 대조적으로, 대부분의 결합 된 epicyclic 모델의 경우 각 메시를 통해 내부적으로 전송되는 총 전력은 입력 전력보다 높을 수 있습니다.
메시의 힘은 어떻습니까? 기본 및 복합 에피 사이 클릭 단위의 경우 피치 라인 속도와 접선 하중을 계산하여 각 메시에서 능력을 계산합니다. 이상은 접지 토크 상대 속도와 햇빛과 밴드가있는 기능 피치 직경에서 얻을 수 있습니다. 결합 된 epicyclic unit은 더 많은 기술적 문제를 나타냅니다. 두 개의 epicyclic 조각의 구성 요소는 하나의 소스, 하나의 결과 및 하나의 응답을 사용하여 36 가지 다른 방식으로 결합 될 수 있습니다. 일부 배열은 힘을 나누고 일부는 내부적으로 활력을 재순환시킵니다. 이러한 종류의 epicyclic unit의 경우 각 메쉬의 접선 하중은 자유 체 다이어그램의 적용을 통해서만 동기 부여 될 수 있습니다. 또한 두 개의 epicyclic set의 요소는 하나의 제안, 하나의 최종 결과 및 두 개의 반응을 사용하여 XNUMX 가지 다양한 방법으로 연속적으로 결합 될 수 있습니다. 몇 가지 예를 살펴 보겠습니다.
그림 7에 표시된 "분할 전기"결합 세트에서 전송 능력의 85 %는 밴드 기어 # 1로 흐르고 15 %는 링 기어 # 2로 흐릅니다. 그 결과이 결합 된 기어 세트는 전기가 두 구성 요소 사이에서 분할되기 때문에 직렬 결합 세트보다 크기가 작을 수 있습니다. 일련의 주기적 단위를 결합 할 때 에너지의 0 %는 항상 각 세트를 통해 전송됩니다.
우리의 다음 사례는“전력 재순환”으로 배열 된 것을 묘사합니다. 이 장비 세트는 차량 주행 차축에 대한 "사각형"테스트 절차에서 발생하는 것과 유사한 방식으로 토크가 시스템에 고정 될 때 발생합니다. 기계에 토크가 고정되면 속도가 증가함에 따라 루프 내 각 메시의 hp가 증가합니다. 결과적으로이 세트는 각 메시에서 훨씬 더 높은 전력 손실을 경험하게되며 결과적으로 단위 효율이 크게 낮아집니다.
Body 9는 활력 재순환을 활동하는 주기적 배열의 자유 체 다이어그램을 묘사합니다. 이 자유 물체 다이어그램을 대략적으로 살펴보면 그림 60에서 입증 된 재순환의 8 % 효과가 설명됩니다. 행성이 단단히 결합되어 있기 때문에 두 기어의 힘의 합은 41.1이어야합니다. 태양 기어 메시의 힘은 태양 기어에 대한 토크 제안에서 비롯됩니다. 두 번째 링 기어 메시의 힘은 링 장비의 생산성 토크로 인해 이익을 얻습니다. 비율은 1 : 41.1이고 결과 토크는 입력 토크의 3 배입니다. 피치 반경 차이, 예를 들어 1 : 14을 조정하면 두 번째 행성의 드라이브는 태양 기어 메시에서 첫 번째 세계의 힘의 약 13 배가됩니다. 결과적으로 힘의 합이 13이 되려면 첫 번째 밴드 기어의 접선 하중은 태양 기어의 접선 하중과 대략 XNUMX이되어야합니다. 피치 시리즈 속도가 태양 광 메시와 링 메시에서 동일하다고 가정하면 밴드 메시의 전력 손실은 태양 메시의 전력 손실보다 약 XNUMX 배 더 큽니다.