Планетарная передача — механическая система, состоящая из нескольких планетарных зубчатых колёс (шестерён), вращающихся вокруг центральной — солнечной шестерни. Обычно, планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Планетарная передача может также включать дополнительную внешнюю кольцевую шестерню, имеющую внутреннее зацепление с планетарными шестернями.
Передаточное отношение
Передаточное отношение такой передачи визуально определить достаточно сложно, в основном, потому что система может приводиться во вращение несколькими разными способами. Основными элементами планетарной передачи можно считать следующие:
- Солнечная шестерня (англ. sun ring) - находится в центре;
- Водило (англ.
driver) - жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких планетарных шестерён (сателлитов) одинакового размера, находящихся в зацеплении с солнечной шестерней; - Кольцевая шестерня или эпицикл (англ.
gear ring) - внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями.
При использовании планетарной передачи в качестве редуктора один из трёх её основных элементов фиксируется неподвижно, другой элемент используется как ведущий, а третий - в качестве ведомого. Таким образом, передаточное отношение будет зависеть от количества зубьев каждого компонента, а также от того, какой элемент закреплён.
Водило закреплено неподвижно, в то время как солнечная шестерня вращается внешним источником. В данном случае передаточное отношение равно -
Рассмотрим случай, когда водило зафиксировано, а мощность подводится через солнечную шестерню. В этом случае планетарные шестерни вращаются на месте со скоростью, определяемой отношением числа их зубьев относительно солнечной шестерни. Например, если мы обозначим число зубьев солнечной шестерни как S, а для планетарных шестерён примем это число как P, то передаточное отношение будет определяться формулой -
Планетарная передача в режиме повышения скорости. Водило вращается внешним источником. Усилие снимается с солнечной шестерни, в то время как кольцевая шестерня закреплена неподвижно. Красные метки показывают вращение входного вала на 45°.
Далее вращение планетарных шестерён может передаваться кольцевой шестерне, с соответствующим передаточным числом. Если кольцевая шестерня имеет A зубьев, то оно будет вращаться с соотношением P/A относительно планетарных шестерён.(В данном случае перед дробью нет минуса, так как при внутреннем зацеплении шестерни вращаются в одну сторону). Например, если на кольцевой шестерне 64 зуба, то относительно приведённого выше примера это отношение будет равно 16/64, или 1/4. Таким образом, объединив оба примера, мы получим следующее:
- Один оборот солнечной шестерни даёт -
S/P оборотов планетарных шестерён; - Один оборот планетарной шестерни даёт P/A оборотов кольцевой.
В итоге, если водило заблокировано, общее передаточное отношение системы будет равно -
В случае, если закреплена кольцевая шестерня, а мощность подводится к водилу, передаточное отношение на солнечную шестерню будет больше единицы и составит 1+A/S.
Если закрепить кольцевую шестерню, а мощность подводить к солнечной шестерне, то мощность должна сниматься с водила. В этом случае передаточное отношение будет равно 1/(1+A/S). Это самое маленькое передаточное число, которое может быть получено в планетарной передаче. Такие передачи используются, например, в тракторах и строительной технике, где требуется большой крутящий момент на колёсах при невысокой скорости.
Планетарная втулка
Если ведущая звезда соединена с кольцевой шестернёй, а водило, удерживающее планетарные шестерни, используется для приведения в движение колеса, в этом случае колесо будет поворачиваться медленней, чем звезда. Тем самым будет обеспечена более низкая передача, чем в с той же звездой обеспечила бы обычная втулка.
Если ведущая звезда соадинена с водилом, а кольцевая шестерня вращает колесо, будет обеспечена более высокая передача.
Большинство трёхскоростных втулок со внутренней системой переключения передач используют подобные две конфигурации совместно с прямой передачей для получения трёх скоростей.
Во втулках с большим количеством скоростей устанавливаются несколько солнечных и связанных с ними планетарных шестерней, работающих по такому же принципу.