มีเครื่องจักรทุกชนิด บางคนคุ้นเคยกับเราตั้งแต่วัยเด็ก เช่น นาฬิกา จักรยาน ลูกข่าง เป็นต้น เราเรียนรู้เกี่ยวกับผู้อื่นเมื่อเราโตขึ้น เหล่านี้คือมอเตอร์ของรถยนต์ กว้านของปั้นจั่น และอื่นๆ ทุกกลไกการเคลื่อนที่ใช้ระบบบางอย่างเพื่อทำให้ล้อหมุนและเครื่องจักรทำงาน สิ่งที่น่าสนใจและเป็นที่นิยมมากที่สุดอย่างหนึ่งคือกลไกของดาวเคราะห์ สาระสำคัญอยู่ที่ความจริงที่ว่าเครื่องจักรขับเคลื่อนด้วยล้อหรือเกียร์ที่มีปฏิสัมพันธ์กันในลักษณะพิเศษ มาดูกันดีกว่า
ข้อมูลทั่วไป
เฟืองของดาวเคราะห์และกลไกของดาวเคราะห์ถูกตั้งชื่อโดยเปรียบเทียบกับระบบสุริยะของเรา ซึ่งสามารถแสดงแบบมีเงื่อนไขได้ดังนี้: ตรงกลางมี "ดวงอาทิตย์" (วงล้อตรงกลางในกลไก) "ดาวเคราะห์" (ล้อเล็กหรือดาวเทียม) เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ชิ้นส่วนเหล่านี้ทั้งหมดในเฟืองดาวเคราะห์มีฟันภายนอก ระบบสุริยะแบบมีเงื่อนไขมีขอบเขตเส้นผ่านศูนย์กลาง บทบาทมันดำเนินการในกลไกของดาวเคราะห์ด้วยล้อขนาดใหญ่หรือเอพิไซเคิล มีฟันด้วย มีแต่ฟันใน งานส่วนใหญ่ในการออกแบบนี้ดำเนินการโดยผู้ให้บริการซึ่งเป็นกลไกของคันโยก การเคลื่อนไหวสามารถทำได้หลายวิธี: ดวงอาทิตย์จะหมุนหรือเอปิไซเคิล แต่พร้อมกับดาวเทียมเสมอ
ระหว่างการทำงานของกลไกดาวเคราะห์ สามารถใช้การออกแบบอื่นได้ เช่น พระอาทิตย์ 2 ดวง ดาวเทียม และยานพาหะ แต่ไม่มีอีปิไซเคิล อีกทางเลือกหนึ่งคือสอง epicycles แต่ไม่มีดวงอาทิตย์ ต้องมีผู้ให้บริการและดาวเทียมอยู่เสมอ ขึ้นอยู่กับจำนวนล้อและตำแหน่งของแกนหมุนในอวกาศ การออกแบบอาจเรียบง่ายหรือซับซ้อน แบนหรือเชิงพื้นที่
เพื่อให้เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าระบบดังกล่าวทำงานอย่างไร คุณต้องเข้าใจรายละเอียด
ตำแหน่งขององค์ประกอบ
รูปแบบที่ง่ายที่สุดของเฟืองดาวเคราะห์ประกอบด้วยชุดเกียร์สามชุดที่มีระดับความอิสระที่แตกต่างกัน ดาวเทียมด้านบนหมุนรอบแกนและในเวลาเดียวกันรอบดวงอาทิตย์ซึ่งยังคงอยู่ epicycle เชื่อมต่อกลไกของดาวเคราะห์จากภายนอกและหมุนโดยใช้วิธีการอื่นของฟัน (มันและดาวเทียม) การออกแบบนี้สามารถเปลี่ยนแรงบิด (ความเร็วเชิงมุม) ในระนาบเดียวได้
ในกลไกดาวเคราะห์ที่เรียบง่าย ดวงอาทิตย์และดาวเทียมสามารถหมุนได้ ในขณะที่ศูนย์กลางของแผ่นดินไหวยังคงคงที่ ไม่ว่าในกรณีใด ความเร็วเชิงมุมของส่วนประกอบทั้งหมดจะไม่วุ่นวาย แต่มีการพึ่งพาอาศัยกันเป็นเส้นตรง เมื่อสื่อหมุนก็ให้เอาต์พุตแรงบิดสูงความเร็วต่ำ
นั่นคือแก่นแท้ของเฟืองดาวเคราะห์คือการออกแบบดังกล่าวสามารถเปลี่ยน ขยาย และเพิ่มแรงบิดและความเร็วเชิงมุมได้ การเคลื่อนที่แบบหมุนในกรณีนี้เกิดขึ้นในแกนเรขาคณิตหนึ่งแกน ติดตั้งอุปกรณ์ส่งกำลังที่จำเป็นของยานพาหนะและกลไกต่างๆ
คุณสมบัติของวัสดุโครงสร้างและแบบแผน
อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบคงที่ไม่จำเป็นเสมอไป ในระบบดิฟเฟอเรนเชียล แต่ละองค์ประกอบจะหมุน เกียร์ดาวเคราะห์เช่นนี้มีหนึ่งเอาต์พุต (ควบคุม) สองอินพุต ตัวอย่างเช่น เฟืองท้ายที่ควบคุมเพลาในรถยนต์เป็นเกียร์ที่คล้ายกัน
ระบบดังกล่าวทำงานบนหลักการเดียวกันกับโครงสร้างเพลาคู่ขนาน แม้แต่เฟืองดาวเคราะห์ธรรมดาก็มีอินพุตสองช่อง เฟืองวงแหวนคงที่ยังเป็นอินพุตคงที่ของความเร็วเชิงมุมเป็นศูนย์
คำอธิบายโดยละเอียดของอุปกรณ์
โครงสร้างดาวเคราะห์แบบผสมสามารถมีจำนวนล้อที่แตกต่างกันได้ เช่นเดียวกับเฟืองต่างๆ ที่ใช้เชื่อมต่อกัน การปรากฏตัวของรายละเอียดดังกล่าวช่วยขยายความเป็นไปได้ของกลไกอย่างมาก โครงสร้างดาวเคราะห์แบบคอมโพสิตสามารถประกอบขึ้นได้เพื่อให้เพลาของแท่นรองรับเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ด้วยเหตุนี้ ปัญหาบางอย่างเกี่ยวกับเกียร์ทดรอบ เกียร์อาทิตย์ และอื่นๆ สามารถขจัดออกได้ในกระบวนการปรับปรุงอุปกรณ์
เช่นที่เห็นจากกลไกของดาวเคราะห์ทำงานบนหลักการของการถ่ายโอนการหมุนระหว่างลิงก์ที่อยู่ตรงกลางและเคลื่อนที่ ในขณะเดียวกัน ระบบที่ซับซ้อนก็มีความต้องการมากกว่าระบบธรรมดา
ตัวเลือกการกำหนดค่า
มันเป็นไปได้ที่จะใช้ล้อ (เกียร์) ของการกำหนดค่าต่างๆในกลไกของดาวเคราะห์ มาตรฐานที่เหมาะสมกับฟันตรง เกลียว หนอน บั้ง ประเภทของการมีส่วนร่วมจะไม่ส่งผลกระทบต่อหลักการทำงานของกลไกดาวเคราะห์ทั่วไป สิ่งสำคัญคือแกนหมุนของตัวพาและล้อกลางตรงกัน แต่แกนของดาวเทียมสามารถอยู่ในระนาบอื่นได้ (ข้าม ขนาน ตัดกัน) ตัวอย่างของการข้ามคือเฟืองท้ายซึ่งเฟืองเป็นรูปกรวย ตัวอย่างของการข้ามคือเฟืองท้ายแบบล็อกตัวเองด้วยเฟืองตัวหนอน (Torsen)
อุปกรณ์ที่เรียบง่ายและซับซ้อน
ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น โครงร่างของกลไกของดาวเคราะห์ประกอบด้วยตัวพาและล้อกลางสองล้อเสมอ สามารถมีดาวเทียมจำนวนเท่าใดก็ได้ นี่คือสิ่งที่เรียกว่าอุปกรณ์ธรรมดาหรืออุปกรณ์พื้นฐาน ในกลไกดังกล่าว การออกแบบอาจเป็นดังนี้: "SVS", "SVE", "EVE" โดยที่:
- S คือดวงอาทิตย์
- B - สายการบิน
- E เป็นศูนย์กลาง
ล้อ+จานดาวเทียมแต่ละชุดเรียกว่าชุดเกียร์ดาวเคราะห์ ในกรณีนี้ ล้อทั้งหมดจะต้องหมุนในระนาบเดียวกัน กลไกง่าย ๆ คือแถวเดียวและสองแถว มักใช้ในอุปกรณ์และเครื่องจักรทางเทคนิคต่างๆ ตัวอย่างสามารถใช้เป็นกลไกจักรยานของดาวเคราะห์ได้ ตามหลักการนี้แขนเสื้อทำงานด้วยการเคลื่อนไหว การออกแบบถูกสร้างขึ้นตามรูปแบบ "SVE" ดาวเทียมไม่ใช่ 4 ชิ้น ในกรณีนี้ ดวงอาทิตย์ยึดติดกับแกนล้อหลังอย่างแน่นหนา และศูนย์กลางของแผ่นดินไหวสามารถเคลื่อนที่ได้ มันถูกบังคับให้หมุนโดยนักปั่นจักรยานที่เหยียบคันเร่ง ในกรณีนี้ ความเร็วในการส่ง และดังนั้น ความเร็วในการหมุน อาจเปลี่ยนแปลง
บ่อยครั้งคุณจะพบกลไกดาวเคราะห์เกียร์ที่ซับซ้อน โครงร่างของพวกเขาอาจแตกต่างกันมากซึ่งขึ้นอยู่กับว่าการออกแบบนี้มีไว้สำหรับอะไร ตามกฎแล้วกลไกที่ซับซ้อนประกอบด้วยกลไกง่ายๆ หลายอย่าง ซึ่งสร้างขึ้นตามกฎทั่วไปสำหรับเฟืองของดาวเคราะห์ ระบบที่ซับซ้อนดังกล่าวคือสอง สาม หรือสี่แถว ในทางทฤษฎี สามารถสร้างโครงสร้างที่มีแถวจำนวนมากได้ แต่ในทางปฏิบัติ จะไม่เกิดขึ้น
ระนาบและอวกาศ
บางคนคิดว่าเกียร์ดาวเคราะห์ธรรมดาต้องแบน นี่เป็นความจริงเพียงบางส่วนเท่านั้น อุปกรณ์ที่ซับซ้อนสามารถแบนได้ ซึ่งหมายความว่าเฟืองของดาวเคราะห์ไม่ว่าจะใช้กี่อันในอุปกรณ์นั้นอยู่ในระนาบเดียวหรือในระนาบคู่ขนาน กลไกเชิงพื้นที่มีเฟืองของดาวเคราะห์ในระนาบตั้งแต่สองระนาบขึ้นไป ในกรณีนี้ ตัวล้ออาจเล็กกว่าในศูนย์รวมแรก โปรดทราบว่ากลไกของดาวเคราะห์แบนนั้นเหมือนกับกลไกเชิงพื้นที่ ความแตกต่างอยู่ที่พื้นที่ที่อุปกรณ์ครอบครองเท่านั้นนั่นคือความกะทัดรัด
องศาอิสระ
นี่คือชื่อคอลเลกชันพิกัดการหมุนซึ่งช่วยให้คุณกำหนดตำแหน่งของระบบในอวกาศในเวลาที่กำหนด อันที่จริง กลไกของดาวเคราะห์ทุกดวงมีระดับความเป็นอิสระอย่างน้อยสองระดับ นั่นคือความเร็วเชิงมุมของการหมุนของลิงค์ใด ๆ ในอุปกรณ์ดังกล่าวไม่เกี่ยวข้องเชิงเส้นเหมือนในเกียร์อื่น สิ่งนี้ช่วยให้คุณได้รับความเร็วเชิงมุมเอาต์พุตที่ไม่เหมือนกับความเร็วที่อินพุต สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยความจริงที่ว่าในการเชื่อมต่อส่วนต่างในกลไกดาวเคราะห์มีองค์ประกอบสามอย่างในแถวใด ๆ และส่วนที่เหลือจะเชื่อมต่อกับมันแบบเส้นตรงผ่านองค์ประกอบใด ๆ ของแถว ในทางทฤษฎี เป็นไปได้ที่จะสร้างระบบดาวเคราะห์ที่มีระดับความเป็นอิสระตั้งแต่สามองศาขึ้นไป แต่ในทางปฏิบัติจะใช้งานไม่ได้
อัตราส่วนเกียร์ดาวเคราะห์
นี่คือลักษณะเฉพาะที่สำคัญที่สุดของการเคลื่อนที่แบบหมุน ช่วยให้คุณกำหนดได้ว่าโมเมนต์ของแรงบนเพลาขับเคลื่อนเพิ่มขึ้นกี่ครั้งเมื่อเทียบกับโมเมนต์ของเพลาขับ คุณสามารถกำหนดอัตราทดเกียร์โดยใช้สูตร:
i=d2/d1=Z2/Z1=M2/M1=W1/W2=n1/n2 โดยที่:
- 1 - ลิงค์ชั้นนำ
- 2 - ลิงค์ทาส
- d1, d2 - เส้นผ่านศูนย์กลางของลิงค์ที่หนึ่งและที่สอง
- Z1, Z2 - จำนวนฟัน
- M1, M2 คือแรงบิด
- W1 W2 - ความเร็วเชิงมุม
- n1 n2 - ความเร็ว
ดังนั้น เมื่ออัตราทดเกียร์สูงกว่าหนึ่งบนเพลาขับ โมเมนต์ของแรงจะเพิ่มขึ้น ความถี่และความเร็วเชิงมุมจะลดลง สิ่งนี้ควรนำมาพิจารณาเสมอเมื่อสร้างการออกแบบเพราะอัตราทดเกียร์ในกลไกของดาวเคราะห์ขึ้นอยู่กับจำนวนฟันของล้อ และองค์ประกอบใดของแถวที่เป็นผู้นำ
ขอบเขตการสมัคร
ในโลกปัจจุบันมีเครื่องจักรมากมาย หลายคนทำงานโดยใช้เฟืองของดาวเคราะห์
ใช้ในดิฟเฟอเรนเชียลของรถยนต์ เฟืองดาวเคราะห์ ในรูปแบบจลนศาสตร์ของเครื่องมือกลที่ซับซ้อน ในกระปุกเกียร์ของเครื่องยนต์ลมของเครื่องบิน ในรถจักรยาน ในรถรวมและรถแทรกเตอร์ ในถังและอุปกรณ์ทางทหารอื่นๆ ตามหลักการของเฟืองดาวเคราะห์ กระปุกเกียร์จำนวนมากทำงานในไดรฟ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พิจารณาระบบอื่นดังกล่าว
เฟืองเลี้ยวดาวเคราะห์
การออกแบบนี้ใช้กับรถแทรกเตอร์ พาหนะติดตาม และรถถังบางคัน ไดอะแกรมอย่างง่ายของอุปกรณ์แสดงในรูปด้านล่าง
หลักการทำงานของกลไกการหมุนของดาวเคราะห์มีดังนี้: ตัวยึด (ตำแหน่ง 1) เชื่อมต่อกับดรัมเบรก (2) และล้อขับเคลื่อนที่อยู่ในหนอนผีเสื้อ epicycle (6) เชื่อมต่อกับเพลาส่งกำลัง (ตำแหน่ง 5) ดวงอาทิตย์ (8) เชื่อมต่อกับดิสก์คลัตช์ (3) และดรัมเบรกแบบแกว่ง (4) เมื่อล็อคคลัตช์และปิดแถบเบรก ดาวเทียมจะไม่หมุน พวกเขาจะกลายเป็นเหมือนคันโยกเนื่องจากเชื่อมต่อกับดวงอาทิตย์ (8) และ epicycle (6) โดยใช้ฟัน ดังนั้นพวกมันจึงบังคับพวกมันและตัวพาให้หมุนรอบแกนร่วมพร้อมกัน ในกรณีนี้ ความเร็วเชิงมุมจะเท่ากัน
เมื่อปลดคลัตช์ล็อคแล้วเหยียบเบรกการหมุนของดวงอาทิตย์จะเริ่มหยุด และดาวเทียมจะเริ่มเคลื่อนที่ไปรอบๆ แกนของพวกมัน ดังนั้นพวกเขาจึงสร้างช่วงเวลาบนผู้ให้บริการและหมุนวงล้อขับเคลื่อนของหนอนผีเสื้อ
สวม
ในแง่ของอายุการใช้งานและการหน่วง ในระบบดาวเคราะห์เชิงเส้น การกระจายโหลดจะเห็นได้ชัดเจนในส่วนประกอบหลัก
ความล้าจากความร้อนและวัฏจักรสามารถเพิ่มขึ้นได้เนื่องจากการกระจายโหลดที่จำกัด และความจริงที่ว่าเฟืองของดาวเคราะห์สามารถหมุนบนแกนได้ค่อนข้างเร็ว นอกจากนี้ ที่ความเร็วสูงและอัตราทดเกียร์ของเฟืองดาวเคราะห์ แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางสามารถเพิ่มปริมาณการเคลื่อนที่ได้อย่างมาก นอกจากนี้ ควรสังเกตด้วยว่าเมื่อความแม่นยำในการผลิตลดลงและจำนวนดาวเทียมเพิ่มขึ้น แนวโน้มความไม่สมดุลก็เพิ่มขึ้น
อุปกรณ์เหล่านี้และระบบอาจสึกหรอได้ การออกแบบบางอย่างอาจอ่อนไหวต่อความไม่สมดุลแม้เพียงเล็กน้อย และอาจต้องใช้ส่วนประกอบที่มีคุณภาพและการประกอบที่มีราคาแพง ตำแหน่งที่แน่นอนของหมุดดาวเคราะห์รอบแกนเฟืองของดวงอาทิตย์อาจเป็นกุญแจสำคัญ
การจัดเตรียมดาวเคราะห์อื่น ๆ ที่ช่วยปรับสมดุลโหลดรวมถึงการใช้ส่วนประกอบย่อยแบบลอยหรือตัวยึดแบบ "อ่อน" เพื่อให้ดวงอาทิตย์หรือศูนย์กลางศูนย์กลางเคลื่อนที่ได้นานที่สุด
พื้นฐานการสังเคราะห์อุปกรณ์ดาวเคราะห์
ความรู้นี้จำเป็นเมื่อออกแบบและสร้างส่วนประกอบเครื่องจักร แนวคิดของ "การสังเคราะห์กลไกของดาวเคราะห์" คือการคำนวณจำนวนฟันในดวงอาทิตย์ ศูนย์กลางและดาวเทียม ในกรณีนี้ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขหลายประการ:
- อัตราทดเกียร์ต้องเท่ากับค่าที่ตั้งไว้
- การฟันเฟืองต้องถูกต้อง
- จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้จัดตำแหน่งของเพลาอินพุตและเพลาเอาต์พุต
- ต้องการพื้นที่ใกล้เคียง (ดาวเทียมต้องไม่รบกวนกันและกัน)
เมื่อออกแบบ คุณต้องคำนึงถึงมิติของโครงสร้างในอนาคต น้ำหนักและประสิทธิภาพของมันด้วย
หากกำหนดอัตราทดเกียร์ (n) จำนวนฟันบนดวงอาทิตย์ (S) และเฟืองของดาวเคราะห์ (P) จะต้องเป็นไปตามสมการ:
n=S/P
ถ้าเราคิดว่าจำนวนฟันที่จุดศูนย์กลางเกิดยังเร็ว (A) จากนั้นเมื่อผู้ให้บริการล็อคไว้ ก็ควรสังเกตความเท่าเทียมกัน:
n=-S/A
หากศูนย์กลางศูนย์กลางได้รับการแก้ไข ความเท่าเทียมกันต่อไปนี้จะเป็นจริง:
n=1+ A/S
นี่คือวิธีคำนวณกลไกของดาวเคราะห์
ข้อดีและข้อเสีย
การส่งสัญญาณมีหลายประเภทที่ใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ ได้สำเร็จ ดาวเคราะห์ในหมู่พวกเขาโดดเด่นด้วยข้อดีดังต่อไปนี้:
- ให้โหลดน้อยลงสำหรับฟันแต่ละซี่ของล้อ (ทั้งดวงอาทิตย์และศูนย์กลางและดาวเทียม) เนื่องจากการกระจายน้ำหนักบนฟันนั้นเท่ากันมากขึ้น ซึ่งส่งผลดีต่ออายุการใช้งานของโครงสร้าง
- ด้วยกำลังเท่ากัน เฟืองของดาวเคราะห์มีขนาดและน้ำหนักที่เล็กกว่าเกียร์ประเภทอื่น
- ความสามารถในการบรรลุอัตราทดเกียร์ที่สูงขึ้นด้วยล้อน้อยลง
- ลดเสียงรบกวน
ข้อเสียของเฟืองดาวเคราะห์:
- ต้องการความแม่นยำมากขึ้นในการผลิต
- ประสิทธิภาพต่ำด้วยอัตราทดเกียร์ที่ค่อนข้างใหญ่
