• No results found

Novi vidiki razvoja planetnih prenosnikov

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2020

Share "Novi vidiki razvoja planetnih prenosnikov"

Copied!
9
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

UDK 621.833.6

Novi vidiki razvoja planetnih prenosnikov

MARKO KOS

1. UVOD

Raziskava [1] in objave njenih ključnih rezulta­ tov v vodilnih svetovnih strokovnih revijah [2, 3, 4, 5] omogočajo, da začrtam o sm er razvoja planetnih prenosnikov, ki bodo odstranili pom anjkljivosti do­ slej znanih izvedb te r pom agali k dinam ično upo- rabnostni, ekonomski in izdelovalno-tehnološki opti­ mizaciji planetnih prenosnikov. P lan etn i prenosniki postajajo vse pom em bnejši pri prenosu največjih v rtiln ih momentov, k ajti s porazdelitvijo pogonske­ ga toka na več vzporednih vej omogočajo n ek ajk rat m anjšo in lažjo izvedbo kakor s klasičnim i prenos­ niki po eni poti. To pa postaja pri ko n stru iran ju različnih naprav vse pom em bnejši dejavnik pri mo­ bilnih strojih kakršni so bagri, avtodvigala, rovni kopalniki, nakladalniki, vozila za cestno m ehaniza­ cijo, težka cestna vozila pa vse do letalskih vozil in do procesne indu strije z ogromnimi prenosnim i močmi. Zato m ora razvoj teh prenosnikov izrabiti skoraj neom ejene ekonomske možnosti te r realizi­ ra ti na podlagi teoretičnih in paten tn ih osnov kon­ strukcijsko in prototipno izvedbo z vsem i potrebni­ mi m eritvam i za overjanje zasnove. 2

2. DINAMIČNI MODEL IN METODA DINAMIČNE ANALIZE

P lanetni prenosnik sloni v svoji zasnovi na ra v ­ notežju toka pogonskega m om enta in iz njega iz­

virajočih sil v vseh vejah od sončnega pastorka p rek planetnih zobnikov v planetni kletki do zuna­ njega zobatega venca v odvisnosti od števila pla­ netnih zobnikov, ki so enakom erno razporejeni po obodu kletke. Ce bi bila ta porazdelitev toka na posamezne veje teoretična, tj. natančno enaka in v ravnotežju, ne bi bilo treb a iskati novih k onstruk­ cijskih oblik. Sam sistem v svoji izvedbi nam reč ni in ne m ore biti teoretično natančen, k er je vsak elem ent obrem enjen z odstopki, ki so sicer v ob­ m očju dopustnih, v endar dejansko so in jih je treb a upoštevati. Mogoče je seveda z izredno natančno iz­ delavo te odstopke zm anjšati na minimum, k a r tudi nek atera podjetja delajo: luknje v kletki se preciz­ no obdelujejo na koordinatnih v rtaln ik ih in zobniki se brusijo na izredno natančnost nekaj p.m do n a j­ več j ih izmer. V endar se tudi p ri tej praksi ni mo­ goče izogniti dinam ičnim silam zaradi odstopkov, zlasti pri izjemno velikih obodnih hitrostih. G lavna težava pri tem je izredno visoka izdelovalna cena. Cilj ko n stru k terjev je takšen sistem, ki bo omogo­ čal nezahtevne, ra je grobe kakovostne razrede ob­ delave.

Vsak odstopek v kinem atični verigi povzroča ne­ nadno spremembo obodne hitro sti in prem ik ele­ m enta v nasprotno smer. V saka sprem em ba obodne hitrosti pa povzroča pospešek in to vodi do večjih in m anjših dinam ičnih sil, ki dodatno k osnovni pogonski sili povzročajo preobrem enitev.

(/<1 JÈ>-^

Vi

\

v m /

\ /

X ./ 4

"3

Sl. 1. P om ik zobatega venca zaradi odstopka ozobja Fi okrog trenutnega pola M’

(2)

Različna svetovna podjetja so razvila vsaka svoj s p aten ti zaščiten sistem izravnave teh sil, od k a te ­ rih jih je ostalo v uporabi tro je ali četvero, m edtem ko drugi izdelovalci izdelujejo na podlagi licenc po teh osnovnih izvedbah. P ostavlja se vprašanje, kakšen dinam ični model in kakšne veličine posta­ viti, da bi z njihovo pomočjo ovrednotili različne izvedbe te r iskali optim alno rešitev.

Ce so vsi kinem atski elem enti čvrsto vpeti, po­ tem se zgodi pri odstopku, ki je večji od elastične deform acije, da prenaša samo en plan etn i zobnik vso obrem enitev. V tem p rim eru izgubimo vso p re d ­ nost razvejan j a pogonske sile. Ce napravim o enega od delov v prostoru plavajočega, potem se lahko postavi v takšno ravnotežno lego, da so obodne sile na vseh planetnih zobnikih enake. S lika 1 p rik a ­ zuje pom ik zobatega venca zaradi odstopka ozobja F i okrog tren u tn e g a pola M'. K er se p ri tem pospe­ šujejo vse m ase razen sončnega pastorka, p rih aja k ljub uravnoteževanju do povečanih dinam ičnih sil na ozobju. Če postavim o diferencialne gibalne enač­ be za vse elem ente, dobimo dinam ične sile na teh elem entih. Če pa uvedemo v te enačbe brezdim en- zijske veličine, dobimo posplošene velikosti sil, ki se ne nanašajo več samo na določen prenosnik, tem več p redstavljajo vso družino vseh m ožnih različic p re ­ nosnikov pri vseh mogočih obodnih hitrostih, ki so posplošene z lastno frekvenco, tako da pom eni p ri­ m er posplošene resonančne h itro sti 1. O bnašanje različnih sistem ov lahko sedaj opisujem o z dina­ mičnim koeficientom re lativ n e dinam ične obodne sile / D.

V bistvu se pojavljajo trije mogoči sistem i: s prosto plavajočim sam onastavljivim sončnim p a­ storkom , prosto plavajočim zobnim vencem in s prosto plavajočo kletko p lan etn ih zobnikov. Po­ jav ljajo se lahko tu d i njihove kom binacije. P ri vseh izvedbah sta lahko neprem ično vpeta zobati venec ali p lan etn a kletka. Posledice različnih od- stopkov na ozobju se lahko prenesejo na pom ik elem entov prenosnika [10]. Velikost pospeška od­ stopka je odvisna od njegove velikosti, poteka (ki je podoben sinusu) in od periode pojava odstopka. Če se pojavijo odstopki v razdelku, se pojavi po­ spešek m ed enim razdelkom . P ri vsoti odstopkov razdelka zobnega profila se odstopek vzbuja prek večjih obodnih odsekov z več razdelki. To so vi­ sokofrekvenčni odstopki z razm erom a velikim i po­ speški, ki so norm alno porazdeljeni.

Med nizkofrekvenčne odstopke spadajo zlasti odstopki krožnega teka, ki p a povzročajo za eno do dva velikostna razreda m anjše pospeške, k e r je grad ien t odstopka na obodu m anjši. O dstopki raz­ nih ubiranj se prenašajo v opazovano u b iran je in se m u prištevajo. P ri tem obravnavam o odstopke po verjetnostni teoriji s porazdelitvenim številom pogreškov po zakonu p re sajan ja pogreškov.

Ta teo rija daje metodo za ocenjevanje in p ri­ m erjavo različnih sistemov, pri čem er lahko upo­

števam o kakovost tehnološke obdelave in vse geo­ m etrijsk e značilnosti. V enačbah se pojavljajo n a ­ slednja razm erja:

la — v ztrajnostnega m asnega m om enta plan etn e k letk e in sončnega p asto rk a (reducirani na os pastorka),

I 3 — reduciranega vztrajn o stn eg a m asnega m o­ m enta zobatega venca in sončnega pastorka, y — krožne frekvence odstopka in lastn e fre k ­

vence nih ajn eg a sistem a,

ß — vztrajn o stn eg a m asnega m om enta pogonske sklopke in sončnega pastorka,

7iž — m ase p lan etn e k letk e in sončnega pastorka, ri3 — m ase zobatega venca in sončnega pastorka, 715 — m ase p lanetnega zobnika in sončnega p a ­

storka,

Tie — redu ciran e m ase p lanetnega zobnika in sonč­ nega pastorka,

— vztrajn o stn eg a m asnega m om enta sončnega pasto rk a in njegovega red u ciran eg a v z tra j­ nostnega m asnega m om enta (ri2 mi).

C elotna m etoda in ra zv itje enačb so razv id n i iz [3]. P ri tem pom enijo še

1 — število porazdelitev odstopkov ( = 0,5),

f 1 — pospešek zaradi odstopka, ki p a iz izrazov izpade, k e r g re za razdelitev več sistem ov z enakim i odstopki.

S tem i označbam i sledi dinam ični koeficient re ­ lativ n e dinam ične obodne sile:

p ri prosto plavajočem zobatem vencu

Fd3 1 + 2 X

JD3 = --- = --- :---- /71

/1 m i 9

(

1

+ r fr .)

(r

+ 2—---- — (0,5887 713+ n6)

+ ( I / I2) + ( I / I3) / 3

pri prosto plavajočem sončnem p asto rk u

Fd i 1 + 2 2

(1)

fm

f1 m i

/71

( 1 + w

)

( l

+ (1/&) + ( 1 /|3)

+ 2(1 — 1) / 2

3 \ 3COS' a + 7i6 j

p ri prosto plavajoči kletk i p lan etn ih zobnikov

(2)

F D2 1 + 22 JD2 = —--- = ---/7 i

-fi m i 9

2(1 — X) f l

(3)

P ri verjetnosti odstopka na vseh drugih elem en­ tih izhajajo dinam ični koeficienti za realni, z od- stopki obrem enjeni planetni sistem:

prosto plavajoči sončni pastorek (1. prim er)

fm = 1/I/Ž5 . fri (4)

prosto plavajoča kletka planetnih zobnikov (2. p ri­ mer)

f D2 = 1/ÌT25 . fm (5)

prosto plavajoči zobati venec (3. prim er)

f D3 = /l725.fD 3 (6)

kom binacija prosto plavajočega sončnega pastorka in kletke planetnih zobnikov (4. prim er)

fm,2 = \!(0,5 . fD> + f m (7)

Sl. 2. K oeficient dinamične sile fi> v odvisnosti od razm erja m asnih vztrajnostnih m om entov & pri plavajočem sončnem pastorku za različne vredno­ sti vp livn ih veličin (neprem ičen zobati venec,

X = 0,5)

1 — nfi = 0,2; ^ = 1; /9 = 40; y = 0,5, f 3 = oo 2 — kot 1, toda ß = 20

3 — kot 1, toda 2 4 — kot 3, toda ß = 20 5 — kot 1, toda y — 4 6 — kot 5, toda /? = 20

in kom binacija prosto plavajočega sončnega pa­ storka in zobatega venca (5. prim er)

f m , 3 = ] / f D l + (0,5 . /ds)2 (8)

V izvedbah se pojavljajo zgornje brezdim enzij- ske veličine v naslednjih m ejah:

h = 0,3 do 2, = 1 do 2, ß = 20 do 50, na = 4 do 6, n 3 = 20 do 60, ns = 1 do 2,

ne = 0,2 do 0,6, px = 1 do 2.

Slika 2 prikazuje vrednosti dinam ičnega koefi­ cienta /d v odvisnosti od razm erja vztrajnostnih m asnih mom entov pri plavajočem sončnem pa­ storku in nepomičnem zobatem vencu in slika 3 p ri plavajočem zobatem vencu. Sliki povesta, da je mogoče z optimizacijo konstrukcijske izvedbe močno vplivati na dinam ične sile, predvsem pa da je sistem izravnave s plavajočim pastorkom nek aj­ k ra t m anj dinamično obrem enjen kak o r sistem s plavajočim zobatim vencem. Naj omenim, da je prav ta sistem podlaga dvem a vodilnim a nem škim a p atentiranim a prenosnikom a, ki se danes prv en ­ stveno izdelujeta.

0,3 0,5 1,0 1,5

^ 2

Sl. 3. K oeficient dinamične sile fd v odvisnosti od

razm erja m asnih vztrajnostnih m om entov pri plavajočem zobatem vencu za različne vplivne v e ­

ličine (neprem ičen zobati venec, X = 0,5) 1 — n3 = 20; = 1; ß = 40; f 3 = 1; n„ = 0,4; y = 0,5 2 — kot 1, toda = 2

(4)

R azpredelnica: Prim erjava eksperim entalnih rezultatov A rnaudow a s teoretičnim i vred n o stm i avtorja

Pogonska v rtiln a h itro st

800 v rt/m in 1500 v rt/m in

Izravnalni sistem

eksperim en­ talno

teoretično

reducirano Id

eksperim en­ talno

teoretično

reducirano Id

sončni pastorek 1,162 1,16 2,63 1,1 1,1 2,93

p lan etn a kletka — 1,17 2,76 — 1,10 3,06

zobati venec 2,123 2,15 18,63 1,89 1,40 11,61

sončni pastorek

+ planetna kletka ___ 1,15 2,37 _ 1,09 2,62

sončni pastorek

+ zobati venec 1,254 1,32 5,12 1,16 1,18 5,31

Na osnovi obsežnih num eričnih analiz pridem o

do naslednjih sklepov: ,

1. Izravnava s plavajočim pastorkom in plava­ jočo planetno kletko daje skoraj enake dinam ične koeficiente.

2. N ajvečji dinam ični koeficienti se pojavljajo p ri plavajočem zobatem vencu.

3. K om binacija plavajočega sončnega p astorka s plavajočim zobatim vencem ali s plavajočo kletko izboljša dinam ično obnašanje.

D inam ični koeficient je v en d a r p ri kom binaciji z zobatim vencem p ri l — — 0,5 še vedno zelo visok (12,04).

Iz te ocenitve izhajajo splošna p ra v ila za kon- stru k te rja :

— Plavajoči sončni pastorek:

Z m anjšati m asne v ztrajn o stn e m om ente in mase, prem er zobnika čim m anjši in povečati širino; raz­ m erji ni in ß zm anjšati, tj. izb rati sklopko z m ajh ­ nim m asnim vztrajnostnim momentom.

— Plavajoča plan etn a kletka:

Izb rati u krepe k ak o r p ri plavajočem sončnem pastorku, m asa k letke nim a večje vloge, nasprotno je pom em bnejše, da držimo ui čim m anjši.

— Plavajoči zobati venec:

Tej rešitvi se je bolje izogibati, k e r so dinam ič­ ne sile zelo velike te r m ase kot najpom em bnejšega vplivnega dejavnika ne moremo zm anjšati, zlasti, k e r izravnalni venci zobate sklopke delujočo maso še povečajo.

— K om binacija plavajoče p lanetne k letk e in sončnega pastorka:

Ta izvedba daje najboljše rezultate; z m ajhno pogonsko sklopko, z lahko kletko, z m ajhnim ra z­ m erjem m asnih vztrajn o stn ih m om entov in z m ajhnim pastorkom z najm anjšim razm erjem lahko dinam ične sile še zm anjšamo. S to izvedbo lahko izravnam o d ese tk rat večje tehnološke od- stopke p ri enakih dinam ičnih silah k ak o r p ri pla­ vajočem zobatem vencu; to kaže, da je mogoče s konstrukcijskim i u k rep i odločilno vplivati na

zahtevnost tehnoloških postopkov in n a ekonom ič­ nost izdelave.

■— K om binacija plavajočega sončnega p asto rk a in plavajočega zobatega venca:

Sicer izboljša dinam ične lastnosti, toda vseeno ostanejo sile za en velikostni ra zre d večje k ak o r p ri drugih izrav n aln ih m etodah.

K inem atični potek prilagoditve p ri odstopkih kaže, da m orajo b iti izravnalni sistem i tako obli­ kovani, da je mogoč ra d ialen pom ik p ri m ajhnem zasuku, k e r se sicer ne m ore oprav iti izrav n aln i postopek.

Za prim erjavo teh teo retičn ih nastavkov z eks­ p erim entalnim i m eritv am i je a v to r uporabil m e rit­ ve K ondrašova, ki jih je oprav il n a vseh doslej znanih izrav n aln ih sistem ih in njihovih kom binaci­ jah. A v to r je dal le ta 1972 spodbudo za isk an je teo­ retičn e poti za razlago tako nepričakovanih rezul­ tatov, enako tudi m eritv e A rnaw dova na dresden­ ski visoki šoli leta 1973. R azpredelnica 1 kaže, da so ek sperim entalni re z u lta ti z računskim i v re d ­ nostm i v skladu glede na vse vidike. P ribliževanje preizkusnim vrednostim lahko ocenimo ko t dobro.

3. ROBNI PR ITISK I PO ŠIRINI ZOB KOT POSLEDICA IZRAVNALNEGA SISTEMA

(5)

Z aradi različnih odstopkov v ozobju in v geo­ m etriji planetnih prenosnikov nastanejo tren u tn e dinam ične sile (ki se zaradi značilnosti odstopkov seštevajo in pojavljajo s periodo odstopkov), zaradi česar se izravnalni elementi, sončni pastorek, k let­ ka planetnih zobnikov ali zobati venec pom aknejo v nagnjeno lego. Ti elem enti so obešeni na krogelni ali križni zgib, enojno ali dvojno zobato sklopko. Ti zgibi delujejo zaradi torne zveze več ali m anj togo, zaradi česar se pojavlja to rn a sila v sm eri osi prenosnika in s tem torni m om ent v ravnini skozi os sončnega pastorka. Izsredno delujoče sile poskušajo prilagoditi zobnik proti tornem u mo­ m entu nasprotnim zobnim bokom do m ejne lege, v k ateri sta oba m om enta v ravnotežju. P ri tem popravljenem pom iku se prisili dvojna zobata sklopka k popuščanju. R avnotežje se pojavi v m ejni legi Xih v kateri je korekcijski m om ent enak to r­ nem u m om entu

Mk = Mr (9)

Iz tega ravnotežja je v [4] razv it fa k to r izsred- nosti obrem enitve za prosto plavajoči sončni pa­ storek

. X b

febl = — =

1,28 .ju . cos atw

n (1 + 0,33 Cl) cos as

za prosto plavajočo kletko planetnih zobnikov

1,28 . ju . cos atw i + 1

n .. Xb ?b2 = --- =

(1 + 0,33 Cl) cos as in za prosto plavajoči zobati venec

(10)

( H )

.. Xb

Cb3 = ---- = Tl

1,28 . ju . cos atw

(1 + 0,33 Cl) cos as

(1 2)

p ri čem er pom enijo: s

i = r?Jn, a — to rn i koeficient v zobati sklopki obešenja prosto plavajočega dela, atw — u b im i kot, as — vpadni kot profila zobate sklopke in Cl = = 1 + -Fbi/Pt, če je Ft obodna sila na planetnem zobniku: F t = T i/3 n , k je r je Ti zunanji pogonski

Sl. 4. N eenakom erna širinska razdelitev obrem e­ n itve kot posledica izravnalnega poteka a — teoretična razdelitev obremenitve; b — dejanska razdelitev obremenitve, wt max — maksimalni robni pri­ tisk, w t —• srednji linijski pritisk, x b — izsrednost pri-

jemalne točke obremenitve zoba

m om ent n a sončnem pastorku. Izsredna lega lin ij­ ske obrem enitve zobnih bokov povzroča povečane robne pritiske (slika 4). Naj večji robni pritisk izra­ žamo s faktorjem širinske razdelitve obrem enitve Kß, ki izhaja iz enačbe

K fi= 6 f b . - + l (13) b

če je b — delovna širina zoba in n — polm er sonč­ nega pastorka.

Slika 5 kaže vrednosti fa k to rja izsrednosti b re­ m ena tb v odvisnosti od tornega števila ju v ele­ m entih za prenos moči zgibnih sklopk izravnalnega sistem a za prosto plavajoči sončni pastorek (krivu­ lja a), za prosto plavajočo kletko planetnih zobni­ kov (krivulja b) in za prosto plavajoči zobati venec (krivulja c) pri različnih dinam ičnih fa k to rjih Cl,

p ri čem er je atw = as in i = 4. K rivulja d v elja za i = 6 in Cl = 1,8 za prosto plavajoči zobati venec. N ajvečji vpliv im a očitno torno število ji. Dinam ič­ ni fa k to r Cl nim a skoraj nobenega vpliva, pač pa je odvisen £b za prim er b in c močno od prestave.

Slika 6 prikazuje vrednosti fa k to rja širinske razdelitve brem ena Kß v odvisnosti od širinskega razm erja n /b pri različnih fa k to rjih izsrednosti brem ena

ft,-Sl. 5. Faktor izsrednosti brem ena Cb v odvisnosti od tornega števila ju in od dinamičnega faktorja Cl

pri različnih izravnalnih sistem ih pri prestavi i = 4 in 6 (atw = cts)

(6)

f , / S

Sl. 6. F aktor širin ske ra zd e litv e brem en a Kß v od­ visn o sti od U rinskega ra zm erja n jb p ri različnih

fa k to rjih izsred n o sti brem en a fb r t — polmer sončnega pastorka; b — širina zoba

Iz prikaza je razvidno, da m oram o v vsakem p rim eru ra ču n ati z izsredno lego obrem enitve in s tem večjim ali m anjšim robnim pritiskom n a zob­ nem boku. Vzrok je vsaka izrav n aln a naprava, ki p ri pom iku sistem a zaradi večjega ali m anjšega tornega sklopa vodi zobne boke v loku in ne vzpo­ redno m ed seboj. V največji m eri določa obnašanje izravnalnega sistem a velikost n astajajočih dina­ m ičnih sil. S slike 5 je razvidno, da je p ri p lav a­ jočem sončnem p asto rk u izsrednost n ajm an jša in da dinam ični fa k to r in torno število p ra v malo vplivata. P lavajoča p lan etn a k letk a je bolj neugod­ na. N ajslabše lastnosti im a plavajoči zobati venec, p ri čem er je vpliv tornega števila v obešenju venca močno občutiti, p ra v tako dinam ični faktor, ki vse­ b u je dinam ične sile; zlasti pa je izsredna lega obre­ m enitve odvisna od prestave.

K e r je višina robnega p ritisk a odvisna linearno od izsrednosti razdelitve obrem enitve zoba, bo isto zaporedje prednosti izrav n aln ih sistem ov veljalo tudi za ta pojav, ki vpliva na dobo tra ja n ja zob.

Z aradi tega m oram o povprečno računati, odvis­ no od širinskega razm erja sončnega pasto rk a r-Jb, pri prosto plavajočem p asto rk u z 20 do 30 % , pri prosto plavajoči kletki p lan etn ih zobnikov s 40 do 60'°/» in p ri prosto plavajočem zobatem vencu s 50 do 80 % robnega p ritisk a n ad srednjo linijsko obre­ m enitvijo. O pozoriti je tre b a n a to, da to ne po­ m eni preobrem enitve n ad statično im ensko obre­ m enitvijo, tem več nad celotno dejansko obrem e­ nitvijo, ki vsebuje tu d i dinam ične sile. K er vpli­ vajo izravnalni sistem i na dinam ične sile različno močno v istem zaporedju, k ak o r smo ga p ra v k a r

navedli, pom eni robni p ritisk dodatno obrem enitev zob. P ri k onstrukcijskih u k re p ih m oram o to upo­ števati, da lahko racionalno oblikujem o in doseže­ mo s tem daljšo dobo tra ja n ja .

P ri kom biniranih izrav n aln ih sistem ih s prosto plavajočim sončnim pastorkom in h k ra tn o prosto plavajočo kletko p lan etn ih zobnikov oz. zobatem vencu ne morem o pričakovati izboljšanja stik a zob­ nih bokov, k e r se prilagoditev ne m ore p o jav iti p ri vseh zobnih u biranjih. Središčen j e bo doseženo n a bolj gibljivem in m anj v ztrajn em izrav n aln em te ­ lesu, in to je sončni pastorek.

T e izsledke raziskave p o trju jejo m eritv e K on- drašova. Tako je dokazano, da se pojav lja na zob­ nih bokih p lan etn ih prenosnikov z izravnalnim i si­ stemi, ki ne izvajajo korekcijskih izrav n aln ih po­ m ikov vzporedno k zobnim bokom, tem več v loku okrog vrtišča zunaj ali v zobnikih (kakor npr. na dvojni zobati sklopki, krogelnem ali križnem zgibu ali podobni napravi), nezanem arljivo velika izsred­ nost zobne sile z velikim i robnim i p ritiski. Ti p ri­ tiski lahko dosežejo vred n o sti za več ko 100 °/o nad srednjim i linijskim i obrem enitvam i. Po tej razisk a­ vi izhajajo navodila za k o n stru iran je p lan etn ih p re ­ nosnikov:

1. V rstni pred n o stn i re d izrav n aln ih sistem ov glede n a izravnalno funkcijo je isti k a k o r p ri iz­ ra v n aln ih silah: prosto plavajoči sončni pastorek, plavajoča k le tk a p lan etn ih zobnikov ali njihove kom binacije. Na dvojni zobati sklopki viseči, pro­ sto plavajoči zunanji zobati venec ne m ore d ati racionalne rešitve zaradi velikih ro b n ih pritiskov, razen če uporabim o drage uk rep e p ri kakovosti iz­ delave.

2. Sončni p asto rek naj bo čim m anjši, k a jti s povečujočim se širinskim razm erjem p asto rk a ri/b se m anjšajo robni pritiski.

3. Torno število na bokih zobatih sklopk m ora b iti čim m anjše. To pom eni gladke in natančne boke z dobrim i m azalnim i razm eram i. U činek klin a zaradi njihove elastične deform acije je tre b a na vsak način preprečiti.

4. Izrav n aln i sistem i m orajo om ogočati k zob­ nim bokom navpične pom ike izra v n aln ih zobnikov n a bočnih vodilih, ki onemogočajo poševno lego zobnih bokov.

5. Da zm anjšam o nagib zobnih bokov p ri izra v ­ n aln ih pom ikih, naj bodo puše dvojnih zobatih sklopk čim daljše.

6. E na od zvez zobate sklopke n a zobnikih naj bo nam eščena n a sredini njihove širine.

7. P la n etn i zobniki naj bodo uležajeni n a n i­ h aln ih ležajih ali na elastičnih vložkih, da se lahko bolje prilag ajajo zobnim bokom p ri u b iran ju .

(7)

4. IZ IZSLEDKOV IZHAJAJOČE NOVE REŠITVE IZRAVNALNIH SISTEMOV

Na osnovi ocenjevalnih m eril, ki smo jih razvili za osnovne funkcije planetnih prenosnikov: izena­ čenje sil na posameznih vejah planetnih zobnikov in enakom ernost razdelitve teh obrem enitev po ši­ rin i zoba — lahko ovrednotim o doslej znane in upo­ rabljen e izvedbe in nato poiščemo oz. začrtam o nove možne rešitve v obliki konstrukcijske opti­ mizacije.

4.1. Ocena znanih izravnalnih sistemov

Sam onastavljivi sončni pastorek je skupen sko­ raj vsem sistemom, pri čemer je povezan s pogon­ sko sklopko z dvojno zobato sklopko ali s k ard an ­ skim ali krogelnim zgibom. Ta izvedba izravnave povzroča najm anjše dinam ične izravnalne sile med vsemi izravnalnim i izvedbami, v endar se pojavlja­ jo veliki robni pritiski, zlasti če je obešen n a dvoj­ ni zobati sklopki in leži vrtišče zunaj sredine pa­ storka. P ri sam onastavljivem pastorku moramo računati z dinam ičnim faktorjem Cl = 1,10 do 1,20, se pravi, da se pojavljajo za 10 do 2 0 '%» višje obremenitve, kakor ustrezajo im enski obrem enitvi pri idealno razdeljenem vrtilnem momentu. Robne pritiske postavimo v višini 20 do 40 '% enakomerno

razdeljene zobne linijske obrem enitve. Če upora­ bimo krogelni v rtiln i zgib s kotalnim tren jem (npr. po p aten tu [6]), se lahko zm anjšajo robni pritiski na 15 do 20 %».

Poleg sam onastavljivega sončnega p astorka se dodatno uporabljajo ko t specialne rešitve sam ona- stavljiva, prosto plavajoča obešenja zobatega venca z dvojnim i zobatim i sklopkam i (glej sliko 7 po Stoeckichtovem patentu) ali elastično m ehka obe­ šenja zobatega venca z vzm etm i v paketih ali z ela­ stično oblikovanimi elem enti podprti obroči zoba­ tih vencev. Z natne prednosti im a izvedba po p aten tu [7], k e r omogoča radialno-obodne pomike pri neznatnem n araščanju sil.

P ri izvedbi z elastično podprtim zobatim ven­ cem se pojavljajo samo omejeni, k osem zobnikov pravokotni radialni izogibalni pomiki, ki ne do­ puščajo m asi in m asnim vztrajnostnim momentom, da polno delujejo. Poševna lega zobnih bokov je izključena, k e r ni zasučnega gibanja in nobenega tornega vzvratnega momenta. To obešenje je zato prim erno samo za izravnavo izrazito nizkofrekvenč­ nih odstopkov z m ajhnim i pospeški odstopkov. Glavno vlogo p ri izravnavi im a sam onastavljivi pastorek. R ačunati moram o z obrem enilnim števi­ lom 1,30 do 1,40. Robnih pritiskov ni.

P ri izvedbi z zobatim vencem, obešenim na dvojni zobati sklopki, je tre b a ločiti dva prim era:

Sl. 7. Planetni prenosnik s trem i p la n eti in prosto n a sta v ljiv im sončnim pastorkom in zo b a tim v e n ­

cem, obešenim a na d vo jn i zo b a ti sklopki 1 — sončni pastorek, 2 — kletka planetnih zobnikov,

(8)

brez in s sam onastavljivim sončnim pastorkom . P ri sam onastavljivem zobatem vencu sam em se pojav­ ljajo zelo visoki dinam ični fa k to rji Cl = 1,80 do 2,20 z robnim i pritisk i za 100 do 140 % n ad po­ vprečnim i. To je najneugodnejša rešitev. P ri p ri­ tegnitvi sam onastavljivega p astorka prenese le-ta glavno težo izravnave. N a zobatem vencu se tedaj pojavijo obrem enilna števila od 1,30 do 1,40, ven­ d a r ostanejo robni p ritisk i p ri 80 do 100% nad povprečjem .

V p rim eru sam onastavljive k letk e p lanetnih zobnikov so razm ere podobne tistim pri prosto p la­ vajočem pastorku. D inam ični fa k to r znaša 1,15 do 1,25; robni pritisk i so pri 70 do 80 % n ad povpreč­ nimi. Ce kom biniram o prosto plavajočo planetno kletko s sam onastavljivim sončnim pastorkom , se dinam ični fa k to r zm anjša pod vrednosti prosto pla­ vajočega sončnega pastorka. Robni p ritisk i so ven­ d ar še vedno 40 do 70 % nad povprečjem .

Obešenje zobnikov v sredini pom aga p ri zm anj­ šan ju robnih pritiskov, ven d ar ne vpliva n a dina­ m ične izravnalne sile. Elastična obešenja zobatega venca z vzvodi ali gum ijastim i vložki pom agajo pri zm anjšanju lokalnih elastičnih deform acij; sa­ mi na sebi pa ne povzročajo robnih pritiskov.

U ležajenje plan etn ih zobnikov zunaj sredine in njihovo izenačenje z vzvodi, vodenim i na obroču, povzroča ugodne dinam ične izravnalne sile, ki leže v višini sam onastavljivega sončnega pastorka. K zobnim bokom pravokotni pom iki ne povzročajo robnih pritiskov.

4.2. Izravnalni sistem po teoretični optimizaciji

Izravnalni sistem z obešenjem n a dvojni zobati sklopki vodi k, velikim robnim pritiskom , k e r de­ lu je p ri o bratovanju k ak o r toga zveza. Torej je tre b a iskati takšno obešenje, ki bo povzročalo po­ m ik zobnih bokov vzporedno k dotikalnim črtam . P ovratni to rn i m om ent n a zobnih bokih sklopke se v tem p rim eru ne bo pojavil. Ta pot nas nujno vodi h križnem u obešenju, ki omogoča pom ik sa­ mo pravokotno k osem zobnikov v dveh smereh, v en d ar ne povezano. Zato se bo obešeni del pom i­ kal v rav n in i x, y ustrezajoče izravnalnem u pom i­ k u in zasuku. Izravnalni sistem je mogoč n a pod­ lagi prenosnih elem entov m om enta v dveh v a ria n ­ ta h [5],

P rv a izvedba na sliki 8 [8] obstaja v bistvu iz vodilnega obroča 1, ki je z vzvodi 2 povezan s k let­ ko planetnih zobnikov in pravokotno k tem u prek vzvodov 3 s prirobnico gnan e gredi 4. N a planetni kletki so nam eščeni sojem alni sorniki 5 za pove­ zavo z vodilnim plavajočim obročem 1. P ri m ajh ­ nih v rtiln ih m om entih zadošča ena v rsta vzvodov, pri večjih dve, po ena n a vsaki stran i plavajočega obroča. Z aradi zelo m ajhnih n ih ajn ih pom ikov na sornikih vzvodov je tre b a predvideti zanesljivo uležajenje, najbolje s kotalnim i ležaji.

Sl. 8. Izravnalni sistem sam onastavljive k le tk e pla ­ n etnih zobnikov s plavajočim obročem in vzv o d n im

vodenjem na gnani gredi [8]

1 plavajoči obroč, 2, 3 vodilni vzvod, 4 prirobnica gna­ ne gredi, 5 vezni sornik

Ta izravnalni sistem s plavajočim obročem, vo­ denim na k rižnih sornikih, se lahko izvede podob­ no na sam onastavljivem sončnem p asto rk u ali n a sam onastavljivem zobatem vencu. P ri večjih p re ­ m erih ni k onstrukcijskih težav, p ri m ajh n ih p re ­ m erih je tre b a p red v id eti dovolj m očne vezi za prevzem velikih v rtiln ih m om entov. P ri zelo veli­ kih v rtiln ih m om entih, tj. p ri izjem no širokih dvoj- nopoševno ozobčanih zobnikih nam estim o p lav ajo ­ če obroče n a obeh stran e h zobnikov.

D rugo izvedbo s križno vodenim i m ozniki in u tori za prenos m om enta in h k ra ti za pom ik v ra v ­ nini X , y prik azu je slika 9. V tem p rim e ru [9] im a

(9)

Sl. 9. Izravnalni sistem sam onastavljive kletk e pla­ netnih zobnikov s plavajočim obročem in m ozniki,

vodenim i v križnih utorih [9]

1 plavajoči obroč, 2 vodilni moznik, 3 križni utor, 4 prirobnica gnane gredi, 5 kletka planetnih zobnikov

Sl. 10. Izravnalni sistem s plavajočim obročem in valjčki, vodenim i v utorih [9]

1 vodilni valjček, 2 kotalni ležaj, 3 vodilni sornik, 4 križni utor '

4 pogonske ali gnane gredi (slika 10). Namesto valjčkov lahko uporabim o tudi kotalno verigo. Tu­ di pri tej izvedbi lahko podvojimo vodenje s po enim plavajočim obročem na vsaki strani zobnikov, p ri čemer lahko uporabim o luknjo v sončnem pa­ storku za oporo drugega plavajočega obroča.

S tem i izvedbenimi različicam i dosežemo vzpo­ redne pom ike skupka izravnalnih zobnikov, ne da bi povzročili torne povratne momente. Mase in masne vztrajnostne m om ente lahko prav tako drži­ mo čim m anjše. S tem omogočimo izogibalno giba­ n je v zobnih u b iran jih in s tem izravnalnega telesa, v endar lahko obvladamo dinam ične sile s kon­ strukcijskim i ukrepi. Z aradi vzporednega pom ika ni nobenih robnih pritiskov. F ak to r širinske razde­ litv e ostane pri 1. Zobe lahko zato racionalno di­ m enzioniramo na bočno trdnost.

5. SKLEP

Z novo razvitim i brezdim enzijskim i fakto rji di­ nam ične sile, izsrednostjo brem ena in širinsko po­ razdelitvijo lahko popolnoma opišemo obratovalno stanje planetnega prenosnika glede n a n a sta ja ­ joče dinam ične obodne sile, izsredno lego teh sil vzdolž zobnega boka kot posledico tornega pov rat­ nega m om enta na obešenju izravnalnega skupka zunaj zobnika in s tem povezani robni p ritisk na zobnih bokih. Z njihovo pomočjo smo analizirali v prak si uporabljene izravnalne sistem e te r sesta­ vili prednostni seznam. Na tej osnovi smo lahko sestavili sm ernice za kon stru iran je boljših izrav­ nalnih sistem ov in predstavili dva nova izravnalna sistema, ki ne povzročata robnih pritiskov. S tem smo podali p rim er raziskave, ki je bila izvedena do razvojne stopnje. 2 al je bila u stavljena p rav te­ daj, ko bi m orale biti izdelane konstrukcijske osno­ ve za prototip in za m eritve, ki naj bi p otrdile do­ končno obliko nove v rste planetnih prenosnikov. Upamo, da bodo to izvedle delovne organizacije z večjo prenoviteljsko prodornostjo.

LITERATURA

[1] Kos, M. in sodelavci: Raziskava in razvoj pla­ netnih prenosnikov, I, II in III. RSS, Ljubljana, 1975 do 1978.

[2] Kos, M.: Bewertung der Ausgleichsysteme in Planetengetrieben mit dynamischen Kraftbeiwerten. Konstruktion 33 (1981) št. 3. str. 91—96.

[3] Kos, M.: Über den Kräfteausgleich in Planeten­ getrieben mit Sonnenhohlrad. Die Maschine 36 (1982) št. 12, str. 14—18.

[4] Kos M.: Kraftverteilung über die Zahnbreite bei Planetengetrieben. Einfluß des Ausgleichsystems. Antriebstechnik 21 (1982) št. 11, str. 553—557.

[5] Kos, M.: Neue funktionsgerechte Ausgleichs­ systeme von Planetengetrieben. Konstruktion 35 (1983) št. 11, str. 427—431.

[6] Patent YU — P 2910/78 »Planetno gonilo za majhne obodne hitrosti«.

[7] Patent YU — P 2538/77 »Naprava za razdelitev in izravnavo obodnih sil v planetnem zobniškem pre­ nosniku«.

[8] Patent YU — P 2908/78 »Planetno gonilo za ve­ like obodne hitrosti«.

[9] Patent YU — P 2909/78 »Planetno gonilo za zelo velike obodne hitrosti«.

[10] Kos, M.: Vpliv odstopkov ozobčanja na razde­ litev obremenitve v razvejanih zobniških predležjih. SV 22 (1976) št. 3/4, str. 19—22.

*

Ob nastanku rokopisa za ta članek, je bil njegov avtor direktor Inštituta za raziskave in razvoj DO Li­ tostroj in profesor na Fakulteti za strojništvo v Ljub­ ljani. Navedeni patenti so last DO Litostroj, Ljubljana.

References

Related documents

The primary objective of the study was to establish whether the performance management and development system in the ECLB achieves its intended purpose, which is to

Καλογερόπουλο της ορθότητας της &#34;ετυμηγορίας&#34; Γουίλσον, Φός και Γκουρό (απαραίτητες τουλάχιστον 27 μεραρχίες) και η υποστήριξη της

Literature review is a systematic identification and analysis of documents containing information related to the study The chapter is presented in subheadings like;

It is hypothesized that (a) children will have better receptive vocabulary when parents exhibit more meaning-related talk and illustration talk, (b) children will have higher

Firstly, a definition of election verifiability for electronic voting protocols is presented; secondly, a definition of user-controlled anonymity for Direct Anonymous Attestation

Alsbridge provided a highly-skilled Oracle license expert who reviewed our license entitlements and deployment. He reviewed our end-state architecture and worked with our

Because community colleges typically serve students representing a wide diversity of ages, community college leaders and faculty must understand the impact of generational

Later, when a process template is personalized and the resulting personal composite service is executed, the user agent automatically generates and injects control tu- ples