Мальтийский механизм

Принцип работы редукторов

Как же работает редуктор с солнечной шестерней?

Любой редуктор состоит из нескольких обязательных элементов. Очевидно, что в основе лежит шестерня солнечная, а так же имеется коронная шестерня (эпицикл), которая находится на периферии редуктора и как бы вмещает в себя остальные элементы, несколько шестерен-сателлитов, находящихся между солнечной шестерней и эпициклом, взаимодействующих с обеими. А так же закрепленное водило, на осях которого вращаются сателлиты.

Процесс работы передаточного цикла зависит от кинематической схемы привода. От типа кинематической схемы вращение может подводиться к каждому элементу редуктора и сниматься с любого из оставшихся. При этом третья составная должна быть заторможена. Изменяя схему подвода и снятия крутящего момента внутри данной конкретной планетарной передачи, мы имеем возможность получить различные передаточные числа и направления вращения.

Конечно, большинство людей, покупая технику в дом, совсем не интересуются в деталях составными частями, еще меньше их интересует, что же именно в их технике делает шестерня солнечная, и это правильно, так как невозможно знать и понимать все. Но, если вы покупаете байки, работающие на планетарной втулке или мотор-колесе, стоит понимать уровень сложности механизма, который помогает приводить в движение ваш транспорт. Как следствие, оценивать проблемы технического характера, которые могут возникнуть при поломке такого устройства.

При всем том, что технически сложные приспособления при поломках непросто восстановить, а самостоятельно часто невозможно, они очень облегчают жизнь велолюбителям. Так планетарная втулка и звездочка на велосипед могут выполнять одни и те же функции, однако, ясно, что для не спортсменов велосипед с планетарной втулкой, основанной на солнечной передаче, намного удобнее. Тем более, если речь идет об электровелосипедах.

Многие выбирают именно этот тип транспорта, специально подыскивают оборудование для переделки обычных велосипедов в электровелосипеды.

Очевидно, что человек, который сам изготавливает электровелосипед, в общих чертах представляет, как работает мотор-колесо, и на каких принципах основано движение велосипеда с электрической тягой, в отличие от механического принципа движения велосипеда.

Если вы планируете покупать или делать своими руками электровелосипед, то принцип работы планетарного редуктора будет далеко не лишним знанием, которое поможет вам полнее представлять, что за технику вы получите в конце концов.

Процедура механизации производственной и другой деятельности существенно повысила поставленные задачи. Довольно большое распространение получили механизмы, предназначенные для передачи вращения и распределения создаваемого усилия. Существует довольно большое количество различных редукторов, все они характеризуются своими определенными эксплуатационными характеристиками. Примером можно назвать планетарный редуктор, устройство которого имеет довольно большое количество различных особенностей. Рассмотрим подобный механизм подробнее.

Область применения

Несмотря в высокой потребности устройства, которое предназначено для преобразования постоянного вращения в прерывистое, применение мальтийского механизма не столь обширно. Это можно связать прежде всего с относительно низкой точностью. Это определяет следующее:

1. Как и ранее, сегодня не применяют механизмы для создания киносъемочного оборудования. Исключением можно назвать производство оборудования, которое отвечает за смены положения осветительного оборудования.
2. Довольно часто мальтийский крест применяется в случае производства различного станочного оборудования. Он требуется для поворота стала под определенным углом, за счет чего повышается функциональность устройства.
3. Больше распространение механизм получил в сфере производства оборудования, где имеются радиальные пазы.

Не стоит забывать о том, что при ускорении вращения барабана есть вероятность износа пальца. Именно поэтому нужно проводить периодическое обслуживание для продления срока службы.

В заключение отметим, что проще приобрести уже готовый вариант исполнения мальтийского механизма. Это связано со сложностями проведения расчетов и непосредственного производства. Стоимость подобного продукта относительно невысокая, интеграция может проводится самым различным образом.

Перечень неисправностей КШМ

Главные неприятности, которые могут случится с кривошипно-шатунным механизмом:

1. Как шатунные, так и коренные шейки коленчатого вала подвержены износу и механическим повреждениям.
2. Износ, механические повреждения и даже расплавление могут угрожать и вкладышам (подшипникам) шеек коленвала.
3. «Болезни» поршневых колец – это закоксовывание не до конца сгоревшими продуктами горения (углеводороды окисляются только до углерода), их залегание и даже поломки, что может привести к фатальным последствиям.
4. Цилиндропоршневая группа также подвержена износу. В современных «движках» это не так заметно, всё-таки они созданы по последнему слову техники, но у каждой детали имеется конечный ресурс.
5. На днище поршня может отложиться нагар.
6. В деталях могут появиться трещины, они могут прогореть, обломиться и даже расплавиться.
7. Двигатель может даже заклинить.

Ремонт редуктора своими руками

Ремонт редуктора своими руками является весьма непростой задачей. Так, данный механизм очень непростой и состоит из множества частей. При ремонте своими руками часто можно даже при разборке не ведая, что внутри просто растерять целую кучу маленьких деталей, например, иголки моментально рассыпаются и теряются. Ремонт планетарного редуктора лучше всего оставить профессионалам.

Мы нажимаем струю масла под давлением на чашу, это толкает движение колеса. Мы видим, что сила тяги невелика, поскольку пальцем руки мы останавливаем колесо. Теперь мы видим, что тяга струи на чаше больше, и нам нужно больше силы в руке, чтобы предотвратить поворот колеса. На приведенной ниже диаграмме показана схема компонентов гидравлического преобразователя. В дополнение к характеристике насоса и турбины гидравлической муфты гидротрансформатор имеет промежуточный элемент, называемый реактором.

Колесо насоса приводится в движение непосредственно двигателем, в то время как турбина управляет первичным валом коробки передач. Реактор имеет свободный ход колеса и поддерживается полым валом, прикрепленным к корпусу коробки передач. Как насос, так и турбина и реактор имеют изогнутые лопасти, которые отвечают за правильное проведение масла.

Как и все редукторы, он может быть как одноступенчатым, так и многоступенчатым. Если Вы собираетесь приобрести механизм данного типа, то лучше всего покупать его у проверенных производителей, так как ремонт своими руками очень затруднен, а если он будет часто выходить из строя, то денег на него будет уходить много. В данной статье мы попытались собрать общую информацию по устройствам планетарного типа использующихся для производства автомобилей. Также нужно сказать, что данный вид устройства очень интенсивно внедряется во многие сферы и отрасли благодаря своим очень весомым преимуществам.

Эксплуатация Когда насос приводится в движение непосредственно при движении коленчатого вала, масло приводится от колеса насоса к колесу турбины. На выходе масла масло встречает лопасти реактора, которые имеют кривизну, противоположную кривизне насоса и турбинных колес. Этот поток масла толкает реактор вращением насоса и турбины против часовой стрелки. Поскольку реактор не может выполнить этот ход, поскольку он удерживается свободным колесом, масло затормаживается, и тяга передается через масло на насос.

Таким образом, до тех пор, пока существует разница в скорости вращения насоса и турбины, момент поворота будет больше в турбине, чем в насосе. Тогда крутящий момент, создаваемый турбиной, будет представлять собой сумму, которую передает насос через масло и дополнительный крутящий момент, который создается реакцией из реактора на насосе и который, в свою очередь, снова передается на турбину. Чем больше разность между турбиной и насосом, тем выше разность крутящего момента между входом и выходом инвертора, что в три раза превышает выход.

Практически все изобретения механики, основанные на вращательном движении, можно исторически соотнести с принципом колеса и временем его изобретения. До того, как был понят этот принцип, ничего подобного существовать не могло бы. Кто и когда первым придумал возможность соединять за счет зубцов несколько колес и вращать их друг за счет друга – неизвестно, но этот человек создал небольшую революцию.

Делаем планетарный редуктор своими руками

По мере уменьшения разности скоростей отклонение потока масла и, следовательно, дополнительная тяга на турбине уменьшается, так что коэффициент крутящего момента между выходом и входом уменьшается постепенно. Когда скорости вращения турбины и рабочего колеса выравниваются, реактор вращается даже в том же направлении без какой-либо дополнительной тяги, так что передача крутящего момента не будет увеличена преобразователем в качестве обычной гидравлической муфты. Эта ситуация называется «точкой сцепления».

Так появилась первая шестерня. Принцип шестеренчатой передачи энергии движения можно считать революционным в развитии промышленности.

Основные преимущества

Основное преимущество использования кулачкового механизма заключается в том, что он помогает осуществить перемещение ведомых звеньев. Если рассмотреть конструкцию самого механизма, то можно увидеть, что она является очень простой. Несмотря на простоту, механизм работает равномерно и очень точно. Если использовать другие устройства, то они не дадут такой точный результат, как кулачковый механизм. Благодаря этому такие механизмы нашли широкое применение во многих технических устройствах нашего времени.

Сами по себе кулачковые механизмы имеют небольшой компактный размер, что не мешает им выполнять свою полезную работу очень качественно и точно. Применяются кулачковые механизмы в той разновидности техники, в которой требуется добиться максимальной точности функционирования всех ее деталей и автоматизма.

Если говорить о недостатках кулачковых механизмов, то их количество крайне мало. Основная сложность использования механизма заключается в точном расчете и изготовлении профиля поверхности каждого звена. Если допустить хоть незначительную погрешность, то устройство не будет работать должным образом. Именно поэтому изготовление кулачковых механизмов представляет собой очень сложный и кропотливый процесс.

Рабочий угол[править | править код]

Одной из главных характеристик мальтийского механизма (как и других разновидностей скачковых механизмов) является рабочий угол. Это величина, характеризующая угол поворота ведущего вала, за который происходит перемещение ведомого (киноплёнки). Считая, что полный цикл работы механизма проходит за поворот вала на 360°, можно вычислить угол, при котором киноплёнка остаётся неподвижной. У мальтийского механизма с четырёхлопастным крестом рабочий угол составляет 90°, что означает угол покоя в 270°. Это соответствует КПД в 75 %. Таким образом, чем меньше рабочий угол, тем выше КПД. Для повышения КПД в некоторых кинопроекторах применяются мальтийские механизмы с ускорителями. Такие механизмы называются кулисно-мальтийскими и их действие основано на неравномерной угловой скорости ведущего вала, за счёт которой время перемещения киноплёнки уменьшается по отношению к полному циклу.

Требования безопасности

При проектировании и монтаже рычажного механизма учитываются требований безопасности. Они во многом зависят от области применения устройства, а также особенностей самого механизма.

Среди особенностей этого момента можно отметить следующее:

1. При изготовлении должен подбираться материал, который будет соответствовать всем требованиям. Примером можно назвать высокую коррозионную стойкость. При проектировании указывается то, какой именно материал должен применяться при изготовлении устройства. Часто отдается предпочтение углеродистой стали и легированным сплавам. Некоторые элементы могут быть изготовлены из уплотнительных и других материалов, все зависит то конкретного случая.
2. При проектировании учитывается то, каким образом происходит перераспределение нагрузки. Это связано с тем, что в некоторых местах она будет критической.
3. Под активным элементом при подъеме тяжелых объектов не должно находится людей, другого оборудования, а также частей самого рычажного механизма. Это связано с высокой вероятностью падения переносимого груза.
4. Перед непосредственным применением оборудования следует проводить визуальный осмотр, который позволяет определить наличие или отсутствие повреждений. Кроме этого, должно проводится периодическое обслуживание. Даже незначительный дефект может стать причиной существенного снижения прочности рычажного механизма. Периодическое обслуживание позволяет существенно продлить срок службы устройства.
5. Запрещается применять механизм не по предназначению. Перед каждым его использованием проверяется надежность крепления. Нагрузка должна оказываться на конструкцию соответствующим образом, так как в противном случае происходит неправильное перераспределение силы. Именно поэтому при проектировании указывается то, каким образом устройство должно устанавливаться и как использоваться.
6. При применении учитывается то, на какую максимальную нагрузку рассчитано оборудование. Слишком высокий показатель может стать причиной, по которой происходит повреждение основных элементов. При проектировании учитывается то, какая нагрузка может оказываться на конструкцию.

Как правило, соответствующее руководство по применению устройства составляется непосредственно на месте его эксплуатации в соответствии с установленными нормами. Это связано с тем, что рычажные механизмы получили весьма широкое распространение, могут устанавливаться в качестве составного узла другого оборудования.

При этом узел оборудован тремя важными независимыми системами:

1. Гидравлическая. Эта часть устанавливается в большинстве случаев для передачи усилия. Гидравлика получила весьма широкое распространение, так как она предназначена для непосредственной передачи усилия. Гидравлическая часть основана на подаче специальной жидкости, при помощи которой проводится передача усилия. Гидравлика несет с собой опасность по причине того, что подвижный элементы могут передавать усилие. Поэтому все основные элементы должны быть защищены от воздействия окружающей среды, для чего проводится установка различных кожухов.
2. Механическая. Механика отвечает за непосредственную передачу усилия и достижения других целей. Неправильная работа устройства может стать причиной повреждения и деформации. Механика также защищается специальными кожухами, так как попадание посторонних элементов запрещается.
3. Электрическая. Для управления механизмом проводится установка электрической части. Она должна быть защищена от воздействия окружающей среды, так как даже незначительное механическое воздействие может стать причиной повреждения магистрали электроснабжения.

Опасность с собой несет и электрическая часть, которая состоит из конечных выключателей. Схема подключения предусматривает использование как минимум двух выключателей, устройство должно обесточиваться в случае выхода из строя одного из них.

Механическая система защиты действует путем прерывания подачи масла в гидравлический цилиндр. При этом проводится слив масла с цилиндра в общую емкость. Подобная система срабатывает даже при незначительном повреждении устройства.

Рабочий принцип

В большинстве случаев необходимо преобразовывать постоянное вращение в прерывчатое. Для этого применяется мальтийский механизм, который сегодня получил очень большое распространение. Основными характерностями назовем такие моменты:

1. Устройство продемонстрировано 2-мя элементами, который находятся в непосредственном взаимном действии.
2. Главная составляющая представлена диском с особыми отверстиями. Мальтийский крест выступает как ведомого элемента, которому подается усилие.
3. Ведущая часть представлена диском со стержнем, а еще особым элементом, за счёт которого обеспечивается крест будет в неподвижном состоянии.

Мальтийский механизм отличается тем, что имеет внушительные размеры в сравнении с остальными. При этом большой коэффициэнт полезного действия совместим с одинаковой работой.

Главными нюансами этого привода можно назвать следующее:

1. Оба элемента обязаны быть размещены точно по отношению друг к другу, так как в другом случае есть вероятность высокого износа.
2. При изготовлении изделий должны использоваться материалы, характеризующие большой устойчивостью к износу и прочностью. При этом напомним, что на момент работы не появляется сильного трения, проще говоря изделия не греются.
3. Не обращая внимания на самую обычную конструкцию, во время изготовления креста и барабана могут появляться большие сложности. Даже небольшое отклонение формы будет следствием потери КПД и появления иных проблем.
4. На момент передачи вращения осевая нагрузка распространяется неровно. Собственно поэтому есть вероятность быстрого износа подшипника, на котором происходит фиксация креста и барабана.

При этом встречаются и вариации, которые также подгоняются под определенные эксплуатационного условия.

Операция

Механизм мальтийского креста работает следующим образом: цилиндр, называемый кривошипом или ведущим колесом, непрерывно вращается с постоянной скоростью и несет на себе палец. Палец входит в канавку мальтийского креста (ведомое колесо), заставляя его вращаться на 1 / n оборот, где n – количество канавок в кресте ( n = 4 на рисунке напротив, 6 на l анимация выше).

Затем палец выходит из паза, цилиндр мотора продолжает движение, а мальтийский крест остается неподвижным. Частично выдолбленный центральный цилиндр дополняет закругление мальтийского креста; это служит для стабилизации положения устройства, когда палец не входит в паз.

Количество канавок может принимать четные или нечетные значения, обычно от 4 до 10.

Виды планетарных редукторов

1. Одноступенчатые.
2. Многоступенчатые.

Первый вариант исполнения намного проще, характеризуется меньшими размерами и обеспечивает более широкие возможности по передаче крутящего момента. Создание нескольких ступеней определяет существенное увеличение размеров конструкции, а диапазон передаточных чисел уменьшается.

По показателю сложности планетарного редуктора выделяют два основных типа:

1. Простые.
2. Дифференциальные.

В зависимости от формы корпуса и применяемым внутри элементам выделяют следующие типы:

1. Волновые.
2. Конические.
3. Червячные.
4. Цилиндрические или колесного типа.

Их применение позволяет передавать вращение между пересекающимися, перекрещивающимися и параллельными валами. 

Принцип действия

В некоторых случаях нужно преобразовывать постоянное вращение в прерывистое. Для этого применяется мальтийский механизм, который сегодня получил весьма широкое распространение. Ключевыми особенностями назовем следующие моменты:

1. Устройство представлено двумя элементами, который находятся в непосредственном взаимодействии.
2. Основная часть представлена диском со специальными отверстиями. Мальтийский крест выступает в качестве ведомого элемента, которому передается усилие.
3. Ведущая часть представлена диском со стержнем, а также специальным элементом, за счет которого обеспечивается крест находится в неподвижном состоянии.

Мальтийский механизм характеризуется тем, что имеет большие размеры в сравнении со многими другими. При этом высокий КПД совместим с равномерной работой.

Ключевыми моментами этого привода можно назвать следующее:

1. Оба элемента должны быть расположены точно относительно друг друга, так как в противном случае есть вероятность повышенного износа.
2. При производстве изделий должны применяться материалы, характеризующие высокой износостойкостью и прочностью. При этом отметим, что на момент работы не возникает сильного трения, другими словами изделия не нагреваются.
3. Несмотря на достаточно простую конструкцию, при изготовлении креста и барабана могут возникать серьезные трудности. Даже незначительное отклонение формы станет причиной потери КПД и возникновения других проблем.
4. На момент передачи вращения осевая нагрузка распространяется неравномерно. Именно поэтому есть вероятность быстрого износа подшипника, на котором происходит фиксация креста и барабана.

При этом встречаются и модификации, которые также подгоняются под определенные условия эксплуатации.

Схема включения обмоток линейного вращающегося трансформатора

На схеме можно ознакомиться с последовательностью подключения в микромашинах типа ЛВТ. Обмотка S подключена к сети переменного тока. Косинусная роторная обмотка 1P последовательно соединяется со статорной K. Компенсационная обмотка замыкается так, что сопротивление равно нулю. С синусной обводки, которая включена на сопротивление нагрузки, снимается выходное напряжение.

Значение напряжения нагрузки Zнг в диапазоне угла a меняется практически пропорционально ему. Обмотка, обозначенная на схеме 2P, замыкается с сопротивлением Zкр для снижения погрешностей расчетов с помощью симметрирования. Нагрузка устанавливается таким образом, чтобы поперечные потоки 1Р и 2Р обмоток компенсировали друг друга, и сопротивление сводилось к нулю.

Моторы внутреннего сгорания

Этот тип моторов кардинально отличается от классического электрического привода, например, такого как асинхронный линейный двигатель, поскольку имеет принципиально иное устройство и метод работы. По сути это двигатель внутреннего сгорания, но без сложного и громоздкого кривошипно-шатунного механизма. Подобные типы линейных двигателей имеют мертвый (неподвижный) замкнутый контур, в объеме которого прямолинейно перемещаются один или два поршня. Свободное перемещение поршневого устройства обеспечивается сжатым воздушным потоком, находящимся в смежных емкостях, пружинным элементом и массой самого поршня.

Линейные двигатели внутреннего сгорания имеют более простое конструктивное исполнение по сравнению с традиционным вариантом с кривошипно-шатунной системой. Они более уравновешенны, долговечны, обладают компактными размерами. На базе приводов этого типа выполняют электрические генераторы, дизель-молоты. Существенным недостатком свободно-поршневых агрегатов является сложный пуск и управление линейным двигателем. Это связано с отсутствием каких-либо жестких связей в составе приводного механизма

В большинстве случаев запуск установки осуществляется посредством сжатого воздуха. В то же время благодаря развитию микропроцессорных технологий проводят эксперименты в части электронного пуска и управления процессом. Такими способами являются:

• применение электрогенератора, который связывается с поршневым устройством;
• использование датчиков давления, движения и иных средств, обеспечивающих контролирование впрыска и зажигания подаваемой вовнутрь топливной смеси;
• электросхема с установкой такого элемента как электромагнитный клапан, размещаемый на вход и выход смеси для четкого контролирования ее объема.

Учитывая перспективность нового направления, многие энтузиасты выполняют расчет линейного механизма, после чего своими подручными средствами и собственными руками создают модели электрических генераторных машин. С этой целью цилиндрами служат трубки из стекла, поршнями становятся бобышки из графита, а источником искры – плата бытового устройства для розжига газовой плиты. При желании можно создать небольшой мотор и успешно его использовать как автономный источник электроэнергии. При этом необходимо учитывать, что при использовании постоянных магнитов должна быть организована достаточная система охлаждения. Это вызвано тем, что магнитные элементы имеют свойство при достижении определенного уровня температуры размагничиваться.

Структурный анализ механизма

Сегодня в интернете можно встретить чертеж мальтийского механизма, который может применяться изготовления конструкции своими руками. Ключевыми особенностями назовем:

1. Рабочий угол.
2. Количество лопастей.
3. Тип применяемого материала.
4. Расположение относительно друг друга.
5. Диаметр окружности, описывающий крест и барабан.

Простейший вариант исполнения представлен двумя подвижными звеньями и тремя кинематическими парами. За счет этого обеспечивается равномерность движения. При проектировании приходится проводить достаточно сложно расчеты, которые под силу исключительно профессиональному инженеру.

Схематическое решение с использованием вращающегося трансформатора

Ранее отмечалось, что применение вращающимся трансформаторам можно найти в устройствах дистанционной передачи угловых перемещений. На возбуждающую обмотку подается напряжение. Возникают пульсирующие электрическое напряжение при соединении с обмотками датчика, вращающегося трансформатор и ротора. Они индуцируют электродвижущую силу. В цепи синхронизации системы возникают токи, которые создают магнитные потоки при переходе от обмоток ротора к приемнику-вт.

Вектор движения потока зависит от угла поворота ротора. При его перемещении вектор Ф1 перемещается по такому же углу. При сцеплении с обмоткой статора (w к.п.) индуцируется выходная электродвижущая сила под действием магнитных потоков. Величина ЭДС обусловлена углом отклонения системы.

Точность работы напрямую зависит от возможных погрешностей ВТ. Ключевой показатель – разность между углами положения системы. Чем меньше значение погрешности следования, тем выше точность – может варьироваться в пределах 30 угловых минут.

Что в итоге

Как видно, планетарная АКПП и другие узлы на основе планетарного механизма активно используются в современной автоиндустрии. Более того, массовое производство автоматических планетарных коробок практически вытеснило в развитых странах механические КПП.

Благодаря удобству и качеству работы АКПП пользуются большой популярностью, продолжая вытеснять МКПП даже из бюджетного сегмента (например, китайские авто с автоматом).

Как работает коробка-автомат: классическая гидромеханическая АКПП, составные элементы, управление, механическая часть. Плюсы, минусы данного типа КПП.

Понижающая (пониженная) передача: назначение передачи, особенности работы. Как пользоваться понижающей передачей и когда включать пониженную передачу.

Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия

Коробка отбора мощности (КОМ): для чего предназначена, как работает КОМ, особенности, виды и типы. Что нужно учитывать при эксплуатации данной коробки.

Дифференциал коробки передач: что это такое, устройство дифференциала, виды дифференциалов. Как работает дифференциал КПП в трансмиссии автомобиля.

Устройство полного привода, виды и типы полного привода, схема устройства привода на полноприводных авто. Полноприводные коробки, особенности.