Předměty:
- Centrální kolo, unášeč a věnec
- Automatická převodovka
- Převody planetových převodovek
- Vypočítejte první převodový poměr
- Vypočítejte druhý převodový poměr
- Vypočítejte třetí převodový poměr
Centrální kolo, unášeč a věnec:
Planetový převodový systém se skládá z alespoň jedné sady ozubených kol, každé s centrálním kolem, unášečem a věncovým kolem. Jsou proto nutné základní znalosti o provozu planetového soukolí (jako je otáčení centrálního kola, unašeče se satelitními ozubenými koly a ozubeného věnce, viz str. automatická převodovka).
Níže je obrázek ozubeného kola, kde je centrální kolo zelené, unašeč se satelitními ozubenými koly je modrý a věnec je červený. Je jasně vidět, že soukolí je rozděleno na dvě části. Výpočet se provádí pomocí rovnic, takže nezáleží na tom, zda je vše děleno dvěma. Koneckonců, proporce zůstávají stejné.
Dále na této stránce budeme počítat s poměry Z, D a R. Sledováním čar, které spojují různé planetové systémy, lze určit celkový převodový poměr příslušného ozubeného kola pomocí poměrů všech Z, D a R. .
Automatická převodovka:
Konvenční automatická převodovka funguje na principu přepínání mezi různými systémy planetových převodů, viz kapitola automatická převodovka.
Níže je schematické znázornění čtyř sad planetových převodových systémů v automatické převodovce. K dispozici jsou tři systémy pro rychlostní stupně vpřed a jeden pro zpátečku. Červená čára označuje směr sil přes automatickou převodovku; zleva (strana motoru s měničem momentu) přes kompletní díl s planetovými systémy (černé čáry) až ke spojce kardanového hřídele. Když se pozorně podíváte na systémy v převodovce, uvidíte, že je z nich odvozen i výše uvedený obrázek. V převodovce jsou použity čtyři systémy, každý se Z, D a R (centrální kolo, unášeč a věnec).
Planetové převodové systémy jsou symetrické nad a pod středovou osou. Jiná cesta není, protože interiér se za jízdy otáčí. Abychom získali přehled o tom, co se stane, když je zařazen rychlostní stupeň, byly hnané části v planetárním systému na obrázku níže také zvýrazněny červeně:
Na obrázku výše je zařazen převod 1. Pro zařazení převodového stupně 1 musí být sepnuta spojka. Tento odkaz je zobrazen modře. S uzavřenou spojkou a jednou hnanou stranou planetového systému se musí jeden díl také otáčet. V tom případě rozměry dílů určují převodový poměr (přemýšlejte o malém vstupním kole a velkém výstupním kole; velké ozubené kolo se pak bude otáčet pomaleji. Pokud by velké ozubené kolo mělo dvakrát tolik zubů než malé ozubené kolo, pak poměr by byl 1:2).
V zásadě to platí i pro automatickou převodovku; rozměry ozubeného věnce, centrálního kola a satelitního ozubeného kola jsou u všech čtyř systémů odlišné. Nyní si asi dokážete představit, že když je pod napětím jiná spojka (např. systém vlevo), otáčky výstupního hřídele se změnily.
Dále na této stránce obrázky, vysvětlení a výpočty vysvětlují, jak se systémy planetových převodů v automatické převodovce řadí za jízdy.
Planetové převodovky:
Nyní se podíváme na horní polovinu převodovky (protože skříň je nahoře a dole symetrická, viz obrázek níže). Z tohoto obrázku určíme přenosy později na stránce. Nad soustavami říká, které číslo je soustava; od 1 do 3 a systém R (zpátečka).
Každá galaxie má své vlastní Z, D a R. Na obrázku to není znázorněno, ale když se znovu podíváte na obrázek v horní části této stránky, poznáte to. To bude považováno za známé později na této stránce.
V levém dolním rohu obrázku vidíte spojku „K4“, tato spojka zajišťuje současné připojení dvou stran systému; systém 3 je připojen k systému 1 a 2. Žádná další spojení nebyla uzavřena, takže celý systém je „zablokován“. Otáčky motoru jsou přenášeny 1:1 na kola vozidla, bez převodového poměru; Tomu říkáme cenové přímé. Tohle je na čtvrtý rychlostní stupeň.
U vozů s manuální převodovkou je čtvrtý rychlostní stupeň často také přímý. I zde se otáčky motoru přenášejí 1 ku 1 na kola.
Rozdíl otáček vstupního hřídele (motoru nebo měniče momentu) a výstupního hřídele (vozidla) se nazývá převodový poměr.
Je zařazen první rychlostní stupeň.
Zajištěním unašeče systému I (pomocí spojky K1) lze přenést sílu z centrálního kola na unašeč. Nosič je spojen s vozidlem, takže je zde nyní přímé spojení mezi motorem a převodovkou. Rozměry dílů určují převodový poměr (o tom později).
Červená čára označuje průběh síly. Zelená čára označuje, které další komponenty běží, protože ta je přímo spojena s červenou čárou. Tyto díly se sice otáčejí, ale protože není pod napětím spojka, nic se jim nestane. Jen běží naprázdno. Modrá čára ukazuje, co je opraveno, když je spojka K1 pod napětím. Nejen unášeč systému 1 je pak pevný, ale také unášeč systému 3 a centrální kolo systému R jsou zablokovány.
Jak bylo vysvětleno, spojka K1 je aktivována při řazení prvního rychlostního stupně. Při řazení na druhý rychlostní stupeň se spojka K1 rozpojí a sepne se jiná spojka. To je vidět v tabulce.
Při řazení na druhý rychlostní stupeň bude spojka K2 pod napětím. Ozubený věnec systému 2 je pak upevněn. Protože centrální kolo systému 2 je pevné a centrální kolo je poháněno, nosič se bude otáčet. Tento nosič bude zase pohánět systém 1. V systému 1 není věnec tentokrát blokován, ale poháněn jiným systémem. V takovém případě bude mít výstupní rychlost (čára vozidla) nižší rychlost, než když byl zařazen první rychlostní stupeň.
To je dále objasněno na této stránce pomocí obrázků, vysvětlení a výpočtů.
Vypočítejte první převodový poměr:
Podle tabulky níže je linka K1 uzavřena. Ozubený věnec je proto zablokován. Hnací síla z motoru prochází přes centrální kolo a přes nosič do vozidla. Jsou uvedeny také převodové poměry, a to 1,00 pro centrální kolo a 3,00 pro věnec systému 1. S tím budeme počítat.
Základní vzorec pro výpočet převodových poměrů planetových převodových systémů je následující:
ω znamená omega a je úhlová rychlost při otáčení.
Protože počítáme se systémem 1, dáme za všechno jedničku. Toto číslo měníme u následujících systémů. Zvláště v případě více systémů (kde jeden systém pohání druhý) je třeba takto poznamenat, protože jinak se stává velmi nepřehledným.
Níže je schéma prvního rychlostního stupně. Pro názornost jsou Z (centrální kolo), D (nosič) a R (věcové kolo) nakresleny modře.
Nyní vyplníme základní vzorec pro první systém. Omega jsou neznámé a nositel stojí na místě. Takže k tomu nemůžeme nic vyplnit. Z1 a D1 jsou známé, tak je doplníme. R1 je stacionární, takže to škrtneme. Do vzorce nic nepřidáváme.
Nyní vidíte, že převodový poměr prvního rychlostního stupně je 4.
V automobilové technice se to nikdy nestane, vždy by to bylo mírně nad nebo pod 4, protože jinak se ozubená kola dotýkají vždy na stejných plochách (extra opotřebení). Zde je ale jednodušší vypočítat jako příklad. Nyní můžete také vidět, že omega jsou známé!
ωZ1 = 4
ωD1 = 1
Tyto omega jsou úhlové rychlosti os v systému. Omegy nejsou na prvním rychlostním stupni opravdu důležité, ale při výpočtu dvoupohonných systémů (jak se ukáže na druhém rychlostním stupni) jsou důležité.
Vypočítejte druhý převodový poměr:
Při výpočtu převodového poměru druhého rychlostního stupně je třeba vzít v úvahu, že první systém je dvojitý; centrální kolo systému 1 je poháněno motorem a unašeč je poháněn systémem 2. To má nyní za následek jinou rychlost vozidla než v situaci, kdy byl věnec nehybný (jako například u prvního rychlostního stupně).
Při výpočtu vždy vycházíme ze systému, který je pouze poháněný. V tomto případě se jedná o systém 2, protože je poháněn pouze motorem přes centrální kolo.
Přenos prováděný druhým systémem je 5,1. Nejedná se o převod mezi motorem a koly, ale mezi motorem a systémem 1. Nyní spočítáme převodový poměr systému 1 s údaji ze systému 2, protože omega jsou nyní známé:
ωZ2 = 4,1
ωD2 = 0,8
Když se nyní podíváte na diagram, uvidíte, že centrální kola systémů 1 a 2 jsou vzájemně propojena. Nosič systému 2 a věnec systému 1 jsou také vzájemně spojeny. Omegy připojených částí jsou stejné, takže můžeme říci:
ωZ2 = ωZ1 = 4,1
ωD2 = ωR1 = 0,8
Je velmi důležité se na to pečlivě podívat! Vždy postupujte podle čar v diagramu.
Tyto omega nyní zadáme do výpočtu systému 1.
Nyní můžeme určit konečný převodový poměr vydělením vstupní omegy výstupní omegou. Když se podíváme na diagram, vidíme, že omega centrálního soukolí systému 2 přichází a omega nosného systému 1 odchází.
Celkový převodový poměr 2. rychlostního stupně je tedy 2,52.
Vypočítejte třetí převodový poměr:
Při výpočtu třetího rychlostního stupně je třeba vzít v úvahu, že všechny tři systémy spolupracují. Vždy začínejte se systémem jednoho pohonu. V tomto případě je to třetí:
Centrální kolo systému 3 je pevné, takže se neúčastní. Poté zadejte zbytek všech hodnot:
Tím získáme:
Poté přejdeme do systému 2. Do výpočtu systému 3 zadáte omega známé pro systém 2:
Nyní přejdeme k systému 1. I zde jsou zadány známé omega:
Nakonec dostaneme:
To znamená, že celkový převodový poměr třetího převodového stupně je 1,38.
Vypočítejte čtvrtý převodový poměr:
Při čtvrtém rychlostním stupni je spojka K4 sepnutá. To znamená, že centrální kola systémů 1, 2 a 3 jsou současně připojena k motoru. Celý systém je nyní zablokován. Všechny omega jsou si rovny.
Pokud jsou všechny omega stejné, není možný žádný převodový poměr. Otáčky motoru se přenášejí přímo na kola. Tomu říkáme cenové přímé.
