Przedmioty:
- Koło słoneczne, wspornik i koło koronowe
- Automatyczna skrzynia biegów
- Przekładnie planetarne
- Oblicz przełożenie pierwszego biegu
- Oblicz przełożenie drugiego biegu
- Oblicz przełożenie trzeciego biegu
Koło słoneczne, wspornik i koło koronowe:
Układ przekładni planetarnej składa się z co najmniej jednego zestawu kół zębatych, każdy z kołem słonecznym, jarzmem i kołem koronowym. Wymagana jest zatem podstawowa wiedza z zakresu obsługi układu przekładni planetarnej (m.in. obrót koła słonecznego, jarzma z przekładniami satelitarnymi oraz koła koronowego, patrz str. automatyczna skrzynia biegów).
Poniżej znajduje się zdjęcie zestawu kół zębatych, w którym koło słoneczne jest zielone, wspornik z zębatkami satelitarnymi jest niebieski, a koło koronowe jest czerwone. Wyraźnie widać, że zestaw narzędzi jest podzielony na dwie części. Obliczenia przeprowadza się za pomocą równań, więc nie ma znaczenia, czy wszystko zostanie podzielone przez dwa. W końcu proporcje pozostają takie same.
W dalszej części tej strony dokonamy obliczeń za pomocą przełożeń Z, D i R. Podążając za liniami łączącymi różne układy planetarne, całkowite przełożenie odpowiedniego biegu można określić, korzystając z przełożeń wszystkich Z, D i R. .
Automatyczna skrzynia biegów:
Konwencjonalna automatyczna skrzynia biegów działa na zasadzie przełączania pomiędzy różnymi układami przekładni planetarnych, patrz rozdział automatyczna skrzynia biegów.
Poniżej znajduje się schematyczne przedstawienie czterech zestawów przekładni planetarnych w automatycznej skrzyni biegów. Istnieją trzy systemy dla biegów do przodu i jeden dla biegów wstecznych. Czerwona linia wskazuje kierunek sił przechodzących przez automatyczną skrzynię biegów; od lewej strony (strona silnika z przemiennikiem momentu obrotowego) przez kompletną część z układami planetarnymi (czarne linie) do sprzęgła wału napędowego. Jeśli przyjrzysz się bliżej układom w skrzyni biegów, zobaczysz, że powyższy obraz jest z nich pochodną. W skrzyni biegów zastosowano cztery systemy, każdy z literą Z, D i R (koło słoneczne, wspornik i koło koronowe).
Układy przekładni planetarnych są symetryczne powyżej i poniżej linii środkowej. Innego sposobu nie ma, bo wnętrze obraca się podczas jazdy. Aby uzyskać wgląd w to, co dzieje się po włączeniu biegu, napędzane części układu planetarnego na poniższym obrazku również zostały zaznaczone na czerwono:
Na powyższym obrazku włączony jest bieg 1. Aby włączyć bieg 1, należy włączyć sprzęgło. To łącze jest zaznaczone na niebiesko. Przy zamkniętym sprzęgle i jednej napędzanej stronie układu planetarnego jedna część również musi się obracać. W takim przypadku wymiary części określają przełożenie przekładni (pomyśl o małym kole wejściowym i dużym wyjściowym; duże koło będzie się wtedy obracać wolniej. Jeśli duże koło ma dwa razy więcej zębów niż małe koło, to stosunek będzie wynosił 1:2).
Zasadniczo dotyczy to również automatycznej skrzyni biegów; wymiary koła koronowego, koła słonecznego i koła satelitarnego są różne we wszystkich czterech systemach. Teraz zapewne można sobie wyobrazić, że w momencie zasilenia innego sprzęgła (np. układu po lewej stronie) zmieniała się prędkość obrotowa wału wyjściowego.
W dalszej części tej strony obrazy, wyjaśnienia i obliczenia wyjaśniają, w jaki sposób przekładnie planetarne w automatycznej skrzyni biegów zmieniają się podczas jazdy.
Przekładnie planetarne:
Przyjrzymy się teraz górnej połowie skrzyni biegów (ponieważ skrzynia jest symetryczna u góry iu dołu, patrz zdjęcie poniżej). Na podstawie tego obrazu określimy transmisje w dalszej części strony. Nad systemami jest podany numer systemu; od 1 do 3 i system R (rewers).
Każda galaktyka ma swoje własne Z, D i R. Nie jest to pokazane na zdjęciu, ale jeśli ponownie spojrzysz na zdjęcie u góry tej strony, rozpoznasz to. Zostanie to uznane za znane w dalszej części tej strony.
W lewym dolnym rogu obrazu widać sprzęgło „K4”, które zapewnia jednoczesne połączenie dwóch stron systemu; system 3 jest podłączony do systemów 1 i 2. Żadne inne połączenia nie zostały zamknięte, więc cały system jest „zablokowany”. Prędkość obrotowa silnika przenoszona jest w stosunku 1 do 1 na koła pojazdu, bez przełożenia; Nazywamy to bezpośrednią ceną. To jest na czwartym biegu.
W samochodach z ręczną skrzynią biegów czwarty bieg często ma także napęd bezpośredni. Również tutaj prędkość obrotowa silnika przenoszona jest na koła w stosunku 1 do 1.
Różnica prędkości wału wejściowego (silnika lub przemiennika momentu obrotowego) i wału wyjściowego (pojazdu) nazywana jest przełożeniem skrzyni biegów.
Włączony jest pierwszy bieg.
Zabezpieczając nośnik układu I (za pomocą sprzęgła K1), można przenieść siłę z koła słonecznego na wspornik. Bagażnik jest podłączony do pojazdu, dzięki czemu istnieje teraz bezpośrednie połączenie pomiędzy silnikiem a skrzynią biegów. Wymiary części określają przełożenie skrzyni biegów (więcej na ten temat później).
Czerwona linia wskazuje postęp siły. Zielona linia wskazuje, które inne komponenty są uruchomione, ponieważ jest to bezpośrednio połączone z czerwoną linią. Części te obracają się, ale ponieważ sprzęgło nie jest pod napięciem, nic się z nimi nie dzieje. Po prostu jeżdżą na biegu jałowym. Niebieska linia pokazuje, co jest stałe, gdy sprzęgło K1 jest pod napięciem. Naprawia się wtedy nie tylko wspornik układu 1, ale także wspornik układu 3 i koło słoneczne układu R.
Jak wyjaśniono, sprzęgło K1 jest zasilane w momencie włączenia pierwszego biegu. Po włączeniu drugiego biegu sprzęgło K1 zostanie rozłączone i zasilone zostanie drugie sprzęgło. Można to zobaczyć w tabeli.
Po włączeniu drugiego biegu sprzęgło K2 zostanie załączone. Następnie mocuje się koło koronowe układu 2. Ponieważ koło słoneczne systemu 2 jest nieruchome, a koło słoneczne napędzane, wspornik będzie się obracał. Ten przewoźnik będzie z kolei napędzał system 1. W systemie 1 koło koronowe nie jest tym razem blokowane, lecz napędzane przez inny układ. W takim przypadku prędkość wyjściowa (linia pojazdu) będzie zatem niższa niż przy zmianie pierwszego biegu.
Zostało to wyjaśnione w dalszej części tej strony za pomocą obrazów, wyjaśnień i obliczeń.
Oblicz przełożenie pierwszego biegu:
Zgodnie z poniższą tabelą łącze K1 jest zamknięte. W związku z tym koło koronowe jest zablokowane. Siła napędowa silnika przechodzi przez koło słoneczne i przez wspornik do pojazdu. Podawane są także przełożenia, czyli 1,00 dla koła słonecznego i 3,00 dla koła koronowego układu 1. Na tej podstawie będziemy obliczać.
Podstawowy wzór na obliczenie przełożeń przekładni planetarnych jest następujący:
ω oznacza omega i jest prędkość kątowa podczas skręcania.
Ponieważ obliczamy w systemie 1, po wszystkim stawiamy 1. Zmieniamy ten numer dla następujących systemów. Szczególnie w przypadku systemów wielokrotnych (gdzie jeden system steruje drugim) należy to odnotować w ten sposób, gdyż w przeciwnym razie byłoby to bardzo zagmatwane.
Poniżej schemat pierwszego biegu. Dla przejrzystości Z (koło słoneczne), D (nośnik) i R (koło koronowe) są narysowane na niebiesko.
Wypełniamy teraz podstawowy wzór dla pierwszego układu. Omega są nieznane, a użytkownik stoi nieruchomo. Dlatego nie możemy nic w tym celu wypełnić. Z1 i D1 są znane, więc je uzupełnimy. R1 jest nieruchomy, więc to skreślamy. Do formuły nie dodajemy niczego.
Widzisz teraz, że przełożenie pierwszego biegu wynosi 4.
W technice samochodowej to się nigdy nie zdarza, zawsze byłoby nieco powyżej lub poniżej 4, ponieważ w przeciwnym razie koła zębate zawsze stykają się ze sobą na tych samych powierzchniach (dodatkowe zużycie). Ale tutaj łatwiej jest obliczyć jako przykład. Teraz możesz także zobaczyć, że omega są znane!
ωZ1 = 4
ωD1 = 1
Te omega to prędkości kątowe osi układu. Omegi nie są tak naprawdę istotne na pierwszym biegu, ale przy obliczaniu układów z podwójnym napędem (co stanie się jasne na drugim biegu) są ważne.
Oblicz przełożenie drugiego biegu:
Obliczając przełożenie drugiego biegu, należy wziąć pod uwagę, że pierwszy układ ma podwójny napęd; koło słoneczne układu 1 napędzane jest przez silnik, a jarzmo napędzane jest przez układ 2. Skutkuje to teraz inną prędkością pojazdu niż w sytuacji, gdy koło koronowe było nieruchome (np. przy pierwszym biegu).
Obliczenia zawsze zaczynamy od układu, który jest wyłącznie napędzany. W tym przypadku jest to układ 2, ponieważ napędzany jest wyłącznie silnikiem za pośrednictwem koła słonecznego.
Transmisja realizowana przez drugi system to 5,1. Nie jest to przekładnia pomiędzy silnikiem a kołami, ale pomiędzy silnikiem a układem 1. Teraz obliczymy przełożenie układu 1 na podstawie danych z układu 2, bo znane są już omegi:
ωZ2 = 4,1
ωD2 = 0,8
Jeśli teraz spojrzysz na schemat, zobaczysz, że koła słoneczne systemów 1 i 2 są ze sobą połączone. Wspornik układu 2 i korona układu 1 są również ze sobą połączone. Omega połączonych części są takie same, więc możemy wtedy powiedzieć:
ωZ2 = ωZ1 = 4,1
ωD2 = ωR1 = 0,8
Bardzo ważne jest, aby dokładnie się temu przyjrzeć! Zawsze postępuj zgodnie z liniami na schemacie.
Teraz wprowadzamy te omegi w obliczeniach systemu 1.
Możemy teraz określić przełożenie końcowe, dzieląc omega wejściową przez omega wyjściową. Jeśli spojrzymy na diagram, zobaczymy, że omega układu słonecznego 2 wchodzi, a omega układu nośnego 1 wychodzi.
Całkowite przełożenie drugiego biegu wynosi zatem 2.
Oblicz przełożenie trzeciego biegu:
Obliczając trzeci bieg, należy wziąć pod uwagę, że wszystkie trzy systemy współpracują ze sobą. Zawsze zaczynaj od układu z pojedynczym napędem. W tym przypadku jest to trzeci:
Koło słoneczne układu 3 jest stałe, więc nie uczestniczy. Następnie wprowadź resztę wszystkich wartości:
Dzięki temu otrzymujemy:
Następnie przechodzimy do systemu 2. W obliczeniach systemu 3 wprowadzamy omegi znane z systemu 2:
Teraz przechodzimy do systemu 1. Tutaj również wpisujemy znane omegi:
Ostatecznie otrzymujemy:
Oznacza to, że całkowite przełożenie trzeciego biegu wynosi 1,38.
Oblicz przełożenie czwartego biegu:
Na czwartym biegu sprzęgło K4 jest zamknięte. Oznacza to, że koła słoneczne układów 1, 2 i 3 są jednocześnie sprzężone z silnikiem. Cały system jest teraz zablokowany. Wszystkie omega są równe.
Jeśli wszystkie omegi są równe, nie jest możliwe żadne przełożenie skrzyni biegów. Prędkość obrotowa silnika przenoszona jest bezpośrednio na koła. Nazywamy to bezpośrednią ceną.
