PLANETOVÉ PŘEVODY. Pomůcka do cvičení z předmětu Mobilní energetické prostředky Doc.Ing. Pavel Sedlák, CSc.

Transkript

1 PLANETOVÉ PŘEVODY Pomůck do cvičení předmětu Mobilní energetické prostředky Doc.Ing. Pvel Sedlák, CSc. Pro pochopení funkce plnetových převodů jejich kinemtiky je nutné se senámit se ákldy především kinemtikou jednoduchých převodů čelními, popř. kuželovými oubenými koly. 2 1 Obr. 1 Ukák dvoustupňové převodovky s čelními oubenými koly. Ření přesunem oubeného dvojkol. Pro ískání ákldních nlostí je možno doporučit středoškolské učebnice strojírenských oborů.

2 1. Jednoduchá plnetová soukolí 1.1 Členy struktur plnetového soukolí. Plnetová soukolí jsou tvořen oubenými koly unšečem. Některá tv. centrální oubená kol jsou souosá s unšečem centrální osou celého mechnimu jiná kol tv. stelity jsou otočně uložen n unšeči. Zbírjí bud' s centrálními koly, nebo nvájem mei sebou. Při rotci unšeče konjí tedy stelity pohyb složený e dvou rotcí. Unšeč (r) centrální kol nýváme centrálními členy jejich společnou osu centrální osou. Centrální kol s vnějším oubením čsto nýváme plnety (p). Centrální kol s vnitrním oubením nýváme korunová kol (koruny - k). Stelity mohou mít bud' jen jedno oubení (jeden oubeny věnec) pk je nýváme jednoduché, nebo dv věnce, pk je nýváme dvojité, přípdně mohou mít i více věnců. V nejjednodušším přípdë oubení stelitu může bírt s oubením plnety i korunového kol (Obr. 1.1). Obecně ovšem mohou stelity bírt v řdě sebou, při čemž koncové stelity této řdy bírjí s růnými centrálními oubenými koly (Obr. 1.2). Smořejmě v celém mechnimu může být tkovýchto stelitových řd (třeb i jednočlenných) vedle sebe více, i když pro uskutečnění kinemtických silových veb stčí řd jedn. Plnetová soukolí s jedním unšečem budeme nývt jednoduchá plnetová soukolí (JPS) Obr1.1 Jednoduché plnetové soukolí Obr. 1.2 Plnetové soukolí s více stelity

3 1.2 Funkční stvy jednoduchého plnetového soukolí Ze složení jednoduchých plnetových převodů vyplývjí následující možné funkce. 1) Korunové kolo stojí jedná se o jednoduchý plnetový převod s 1 o volnosti jedním rekčním členem, korunovým kolem 2) Plnetové kolo stojí - jedná se o jednoduchý plnetový převod s 1 o volnosti jedním rekčním členem, plnetovým kolem 3) Unšeč stelitů stojí - jedná se o neprvý plnetový převod s 1 o volnosti jedním rekčním členem, unšečem stelitů. Je li rekčním členem unšeč stelitů nýváme tkto vytvořený převod prostý. Nejde tu pk o soukolí plnetové, le oubené unšeč je spojen s rámem. Pro toto pojení plnetového převodu se používá ončení neprvý plnetový převod nebo neprvá plnet. 4) Diferenciál se 2 o volnosti všechny části plnetového převodu jsou pohyblivé, žádný člen není rekční. Jednotlivé funkční stvy je možno vidět po spuštění souboru plnety.exe (poklepáním n vybrvený text). Ponámk: Pokud chcete soubor spustit textu, musí být uložen ve stejném dresáři jko tento textový soubor. 2. Složené plnetové mechnimy Složené plnetové mechnimy jsou tvořeny několik jednoduchými soukolími, přípdně jinými převodovými ústrojími. Aby jednoduchá soukolí tvořil složený mechnimus, musí být mei sebou vájemně spojen. Vájemné propojení dvou nebo více členů nýváme přímou vbou. Přímou vbu mei dvěm členy mechnimu můžeme vytvořit jejich přímým spojením (tj. mohou být vytvořeny jko jeden hřídel, nebo spojeny

4 spojkou eventuelně kloubovým hřídelem) nebo tv. vebním převodem vi obr V prvém přípdě mjí ob členy stejné rychlosti, v druhém přípdě jsou jejich rychlosti určeny převodovým poměrem vebního převodu. Rekční členy u složených plnetových mechnimů mohou tedy být jednk u jednoduchých plnetových soukolí jednk u vebních převodů. Obr. 2.1 Příkld složených plnetových mechnimů Podle toho kolik větvemi se přenáší energie mechnimem dělíme složené plnetové mechnimy n: ) jednotoké energie se přenáší od vstupu k výstupu poue jednou cestou b) vícetoké energie se přenáší od vstupu k výstupu několik větvemi uspořádnými prlelně. Tyto mechnimy se nývjí diferenciální c) kombinovné jedná se o kombinci předchoích přípdů. 3. Kinemtik plnetových mechnimů Existuje řd metod kinemtického vyšetřování plnetových mechnimů. Jedn celkem jednoduchých náorných metod (ovšem jen pokud jde o jednoduché mechnimy), je metod obvodových rychlostí, někdy tké nývná Kutbchov. Tuto metodu je nutné plikovt n kždý přípd vlášť, eventuelně je třeb soukolí nkreslit v měřítku (vi přednášky MEP).

5 3.1 Willisov metod Je metod kinemtického vyšetřování plnetových mechnimů nejvhodnější ( při tom nejstrší). Principem Willisovy metody, neboli metody áměny mechnimu, je v podsttě metod superpoice. Mějme jednoduché plnetové soukolí s unšečem r, centrálními koly p, k, q stelity s (s 1, s 2..). Absolutní rychlosti těchto členů jsou r, p, k, q. Udělme celému mechnimu rychlost stejně velikou, le opčného smyslu, než je rychlost unšeče, tedy - r. Pk bude rychlost unšeče nulová ( r = 0) rychlosti jednotlivých členů se nám budou jevit jko reltivní vůči unšeči. (Místo udělení áporné rychlosti unšeče všem členům mechnimu si můžeme předstvit, že pohyby mechnimu poorujeme hledisk poorovtele n unšeči. Dospějeme ke stejnému výsledku). Zstvením unšeče obdržíme prostý převod s nehybnými osmi s 1 o volnosti. Převodový poměr mei libovolnými dvěm členy tohoto mechnimu už npř. pomoci počtu ubů umíme určit. To vyjdřuje Willisov formulk, která říká, že poměr reltivních rychlostí dvou členů plnetového soukolí vůči unšeči je převodový poměr mei těmito členy při nehybném unšeči. V symbolice pro převodový poměr budeme skutečnost, že jde o převod při stveném unšeči ončovt horním indexem r. Celkem má tedy ončení převodového poměru tři indexy s těmito výnmy: index stojícího členu i xy index výstupního členu index vstupního členu Odpovídjící symbol funkčního stvu je (x y). V tkto vedené symbolice le Willisovu poučku pst tkto: i xy = = x y = x y

6 kde veličiny s čárkou jsou reltivní otáčky vůči unšeči. Nečárkovné jsou rychlosti skutečné. Převodové poměry mei příslušnými členy soukolí při nehybném unšeči le jednoduše určit počtu ubů oubených kol soukolí. Tyto převodové poměry nýváme ákldními převodovými poměry jednoduchých plnetových soukolí. Willisovu poučku le dále vhodně uprvit do tvrů, vhodných pro určité postupy kinemtických vyšetřování. Předpokládejme, že máme soukolí jehož funkční stv je psán jko (x ) y, tj. že vstupní člen je x, výstupní stojící y. Z toho plyne, že y = 0. Podle Willisovy poučky musí pltit x x i xy = = = 1 y x i xy = 1 i (1) y x Ovšem i y x je hledný převod skutečného mechnimu. Všimněme si, že u symbolů převodových poměrů došlo k výměně indexů výstupního stveného členu. Tento tvr Willisovy formule je vlstně vorec vhodný pro úprvy převodových poměrů skutečných mechnimů při jejich vyjdřováni pomocí ákldních prmetrů plnetových soukolí. Tto formule byl odvoován původně pro centrální členy. Pltí le i pro stelity. Willisovu formuli le použít nejen pro převod (mechnimus s jedním stupněm volnosti), le tké pro diferenciál (mechnimus se dvěm stupni volnosti). V tomto přípdě je možné superpoicí stvit libovolný centrální člen pk psát : i xy = x y po úprvě ískáme vth = i + i (2) x xy y y x Tto úprv Willisovy formulky je vlstně rovnicí, níž le n ákldě nlosti rychlostí dvou členů diferenciálu určit rychlost členu třetího. (U převodu - mechnimu s jedním stupněm volnosti stčí dt jedny otáčky, prvidl vstoupní, by byl kinemtický

7 stv plně definován. U mechnimu se dvěm stupni volnosti je třeb dt dvoje otáčky, se třemi stupni volnosti troje td.) Při použití Willisovy formulky resp. jejích úprv ke kinemtickému řešeni plnetových soukolí se musíme řídit těmito prvidly: ) Pokud chceme vyjdřovt kinemtické poměry plnetových soukolí pomocí ákldních prmetrů nebo počtů ubů, jeden členů, pro který píšeme Willisovu formulku, musí být vždy unšeč. Pokud není, npř. je volným - psivním členem, musíme vyšetřovný převod rodělit n dv sériově pojené převody, u nichž je unšeč jednou členem výstupním, podruhé vstupním. i xy = i xr i ry b) Rychlosti dvou členů (jeden nich může být unšeč) musí být námy pk můžeme určit rychlost třetího. U plnetových převodů musí být dán rychlost jednoho členu, prvidl vstupního je nám rychlost rekčního členu, která je nulová. U diferenciálu musí být dány rychlosti dvou členů. Při řešení kinemtiky diferenciálních plnetových převodů je nejdříve nutné určit, jestli soukolí prcující jko diferenciál je ve směru toku výkonu n vstupu (), nebo n výstupu (b) Obr Diferenciální plnetové převody. ) s diferenciálem n vstupu, b) s diferenciálem n výstupu Ponámk: Ve schémtu nejsou kresleny stelity, které pro vlstní řešení kinemtiky nemjí výnm.

8 Diferenciální plnetový převod s diferenciálem n vstupu (obr. 3.1 ) Pro diferenciál soukolí R můžeme npst Willisovu formuli v jejím tvru vhodném pro diferenciály rovnice (2). = i f e e + i e f Po úprvě dosení (vi cvičení MEP) ískáme vth: toho celkový převod R S R = i i n + (1 i ) R S = i = i (i 1) + 1 n n f n Diferenciální plnetový převod s diferenciálem n výstupu (obr. 3.1 b) Stejný postup, jký jsme použili pro diferenciální převod s diferenciálem n vstupu, použijeme pro převod s diferenciálem n výstupu. Tentokrát ovšem tk, že Willisovou formulí budeme určovt úhlovou rychlost výstupního hřídele. Pro příkld n obr. 1.3 b bude: n = i f ne e + i e nf f Po úprvě dosení (vi cvičení MEP) ískáme vth pro celkový převodový poměr: i n = n S (1 i ) (1 i = S R 1 i i R )

9 4. Příkldy použití plnetových převodů v převodovkách MEP 4.1. Čtyřstupňový násobič Power Qud Je použit jednoduchý plnetový převod se sdruženým stelitem. Prvý plnetový převod se dvěm řdmi stelitů, spojkou V brdou Z, slouží k ření pátečky neutrálu. Z B 1 B 2 B 3 V S stupeň 2 stupeň s 1 s 2 s 3 p r s 3 p r 3 stupeň p r

10 4.2. Čtyřstupňový násobič Dynshift 1 stupeň B 1, B 2 jednoduchý plnetový převod; 2 stupeň B 1, S 2 dif. převod s diferenciálem n vstupu; 3 stupeň S 1, B 2 - dif. převod s diferenciálem n vstupu. B 1 B 2 S 1 S 2 M P 1 stupeň 2 stupeň ( r) p k r p r p l n R Q 3 stupeň k r p l n R Q

11 4.3. Automtická třístupňová hydromechnická převodovk VW Golf Poloh páky stupeň B1 B2 K1 K2 F N R R B1 F B2 K1 K2 Legend: K spojky, B brdy, F volnoběžná spojk

12 4.4. Plnetová hydromechnická převodovk ZF-Ecomt HP 500 Převodovk pro utobusy, nákldní jiná speciální voidl Použitá litertur: Svobod, J.: Plnetové převody. ČVUT Prh, 2000, 90 s. Vlk, F.: Převodová ústrojí motorových voidel. VLK Brno, 2000, 312 s. Odborné čsopisy, Firemní litertur.