Велосипеда планетарный редуктор

Планетарный редуктор устройство и принцип работы

Планетарные редукторы относятся к механическим зубчатым передачам.

Механические передачи служат для передачи энергии на расстояние, как правило с преобразованием по скорости и моменту. В зубчатых передачах движение осуществляется благодаря непосредственному контакту зубчатых коле

Редуктор — это устройство преобразующее высокую угловую скорость вращения входного вала (от двигателя) в более низкую на выходном валу (к полезной нагрузке), повышая при этом вращающий момент.

Передаточное отношение (i) – это отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала .

Планетарные редукторы – это механизмы в которых оси отдельных колес являются подвижными. Простейший планетарный редуктор, состоящий из четырех звеньев, изображен на рисунке 1. В этих редукторах колеса с подвижными осями вращения называются планетарными колесами или сателлитами (звено 1), а звено, на котором располагаются оси сателлитов, — водилом или планетарным водилом [H] (звено 2). Зубчатые колеса с неподвижными осями вращения называются солнечными или центральными (звено 3); неподвижное колесо – коронной шестерней, эпициклом или опорным колесом (звено 4). На практике, для повышения прочности планетарного редуктора, количество сателлитов увеличивают до максимально возможного. Планетарный редуктор, изображенный на рисунке 1, носит название редуктора Джемса.

Рис. 1. Простейший планетарный редуктор.

Передаточное отношение U от колеса 3 до водила H редуктора, при неподвижной коронной шестерне, имеет вид:

где, U – коэффициент передаточного отношения;
индекс (1) – указывает на что, что неподвижным является элемент 1, в данном случае это коронная шестерня;
индексы 3 и H — указывают, что расчет передаточного отношения от колеса 3 (солнечная шестерня) к водилу H;
r – радиусы колес, индексы указывают на радиус соответствующего колеса (r1 – радиус коронной шестерни);
z – количество зубьев шестерни, индексы указывают на количество зубьев соответствующего колеса);

На рисунке 2 изображен вид классического одноступенчатого планетарного редуктора:

Рис. 2 Одноступенчатый планетарный редуктор

При использовании планетарной передачи в качестве редуктора один из трёх её основных элементов фиксируется неподвижно, а два других служат в качестве ведущего и ведомого. Таким образом, передаточное отношение будет зависеть от количества зубьев каждого компонента, а также от того, какой элемент закреплён. Для получения самого большого передаточного отношения, неподвижным оставляют коронную шестерню, см. рисунок 3. Такие передачи как правило используют в планетарных мотор-редукторах, на транспорте и машиностроении.

Рис. 3. Анимация работы одноступенчатого планетарного редуктора, с неподвижным эпициклом

На практике широко применяются многоступенчатые планетарные редукторы. Давайте рассмотрим двигатель постоянного тока с планетарным редуктором. Для примера возьмем планетарный мотор-редуктор МРП42 производства ООО «Электропривод» с передаточным отношением 1/144. Такое большое передаточное отношение можно получить, используя редуктор с несколькими ступенями. На рисунке 4 изображена первая ступень.

Рис. 4. Первая ступень планетарного редуктора.

Вращение от мотора передается на водило через сателлиты первой ступени. На водиле первой ступени закреплена шестеренка передающая вращение дальше (на вторую ступень).

Передаточное отношение первого звена:

Вторая ступень, мало отличается от первой, см. рисунок 5.

Рис. 5. Вторая ступень планетарного редуктора

Передаточное отношение второго звена:

В третьей ступени установлены четыре сателлита, для увеличения нагрузочной способности на редуктор, вследствие чего уменьшен их диаметр, рисунок 6.

Передаточное отношение второго звена:

Рис. 6. Третья ступень планетарного редуктора.

Подсчет полного передаточного отношения, складывается из произведения передаточных отношений все звеньев, вошедших в состав редуктора:

Подсчитанное по формулам передаточное отношение соответствует заявленному для рассматриваемого в нашем примере мотор-редуктора.

Законченный вариант планетарного редуктора изображен на рисунке 7, в нем добавлен присоединительный фланец с установленным подшипником скольжения. В этом редукторе все шестерни выполнены из металла, что обуславливает продолжительный жизненный цикл изделия.

Рис. 7. Планетарный редуктор в сборе.

Приглашаем на выставку «МЕТАЛЛООБРАБОТКА-2018»

Приглашаем на выставку «Росупак-2017»

Приглашаем на выставку «Металлообработка-2017»

В продаже мотор-редукторы МРП, МРЦ

BMD-R — блоки дистанционного управления коллекторными двигателями постоянного тока

BMD-DIN — начат выпуск блоков управления коллекторными двигателями с креплением на DIN-рейку

Планетарный редуктор: описание,преимущества,характеристики,принцип работы.

Двухступенчатый планетарный редуктор представляет собой конструкцию, составленную из шестеренок и других рабочих элементов, которые приводятся в движение посредством зубчатой передачи. При этом двигаются они по принципу, который заложен в механике вращения планет – вокруг одного центра. По этой причине центральная шестерня именуется «солнечной», промежуточные — «сателлитами», а внешняя с внутренним зубчатым сцеплением — «коронной». Кроме этого, самый простой планетарный редуктор состоит из водила. Оно предназначено для фиксации сателлитов относительно друг друга, чтобы они двигались вместе.

Для правильной работы устройства необходимо, чтобы одна из составляющих его частей была жестко закреплена на корпусе. В планетарном редукторе, который оснащен водилом, статической частью является именно оно. Кроме этого, жестко закрепленным может быть коронная или солнечная шестеренки. В случае если ни одна из частей этого устройства не закреплена, имеется возможность расщепления одного движения на несколько, либо слияние двух в одно.

При этом в сцепке с ведущим и ведомым валом может быть как коронная, так и солнечная шестерни, или сателлиты. Этот механизм может осуществлять повышение передаточного числа и снижение крутящего момента и на оборот.

За счет такой конструкции обеспечивается движение ведомого и ведущего валов в одном направлении.

Преимущества планетарных устройств

По сравнению с традиционными редукторами можно выделить следующее преимущества, которые имеет это устройство: они могут создавать огромные передаточные отношения скоростей при невысоком количестве шестеренок. Шестерни механизма имеют небольшой размер благодаря их количеству. Так, одно более массивное колесо распределяет равномерно нагрузку по нескольким сателлитам. Из этого следует, что устройство получается не очень большим и громоздким. Однако, расчет и практика показывают, что при высоких передаточных числах работоспособность и коэффициент полезного действия сильно снижаются. И как вывод всего вышесказанного, основными преимуществами являются:

• Большие передаточные числа;
• Невысокая масса;
• Относительная компактность;
• Его можно чинить и собирать своими руками.

Такие преимущества требуют и соответствующего изготовления. Начиная с расчета, проектирования и заканчивая изготовлением – все должно быть прецизионно точно. Эти редукторы нашили очень широкий ряд применений в различных отраслях: прибостроительной, станкостроительной, машиностроительной и т.д. В данной статье остановимся более подробно на применении этого устройства в машиностроительной отрасли.

Описание и принцип работы:

Планетарные редукторы имеют ряд общих черт с цилиндрическими редукторами, так как передача усилия так же происходит посредством зубчатой передачи, а в конструкции используются зубчатые колеса. Однако конструкция планетарных редукторов, как и принцип работы, сложнее.

В общем случае в планетарном редукторе можно выделить следующие основные детали: коронная шестерня, планетарные шестерни (сателлиты), водило и солнечная шестерня. По аналогии с Солнцем, расположенным в центре солнечной системы, солнечная шестерня расположена в центре рабочей части редуктора. Она находится в зацеплении с идентичными планетарными шестернями, оси которых расположены на окружности, центр которой лежит на оси солнечной шестерни, и в то же время сателлиты сцеплены с коронной шестерней, представляющей собой зубчатое колесо с внутренним зацеплением. Водило жестко закрепляет все сателлиты относительно друг друга.

Для работы планетарного редуктора необходимо, чтобы одна из его деталей (солнечная шестерня, коронная шестерня или водило) была жестко закреплена относительно корпуса редуктора. В зависимости от выбора ведущего и ведомого элемента будет зависеть передаточное число планетарного редуктора. Также работа планетарного редуктора возможна и в случае, когда ни одна из его деталей не закреплена. В таком случае становится возможным разложение одного движения на два (к примеру, от солнечной шестерни к коронной шестерни и водилу), или слияние двух движений в одно.

Основные характеристики редукторов

Основные характеристики редукторов: КДП, частота вращения входного и выходного валов, передаточное отношение, передаваемая мощность, количество ступеней и тип передач.

Передаточное отношение – это отношение скоростей вращений входного к скорости вращения выходного вала.

КПД редуктора определяется отношением мощности на входном валу к мощности на выходном валу

Классификация планетарных редукторов:

По количеству ступеней планетарного редуктора выделяют:

• одноступенчатые
• многоступенчатые

Одноступенчатые редукторы наиболее компактны, в то время как многоступенчатые значительно сложнее по конструкции и занимают больше места, но позволяют достичь больших передаточных чисел.

По факту жесткого закрепления одного из элементов редуктора выделяют:

В простейших планетарных редукторах одно из звеньев жестко закреплено, и передача усилия происходит от одного из незакрепленных звеньев к другому с фиксированным передаточным числом. В дифференциальных редукторах ни один из элементов не закреплен, что позволяет использовать редуктор как дифференциальный механизм.

УСТРОЙСТВО ПЛАНЕТАРНОГО РЕДУКТОРА

Основными частями планетарного редуктора, как правило, являются такие элементы, как солнечная шестеренка, которая, как сказано выше, расположена в центре редуктора. Так же к основным элементам относятся, водило. Эта деталь редуктора предназначена для прочной фиксации осей остальных шестерней, или как их еще называют сателлитов. Сателлиты представляют собой одинакового размера шестеренки, которые располагаются вокруг основной шестерни. И наконец, еще одной важной деталью планетарного редуктора является шестерня, которая называется кольцевой. Эта шестеренка имеет вид зубчатого вида колеса, которое распложено по краю всех частей редуктора, данная часть имеет сцепку с сателлитами. Принцип работы планетарного редуктора выглядит следующим образом.

Один из элементов данного устройства всегда остается неподвижным, в данном случае это кольцевая деталь. Ведущей деталью в планетарном редукторе является солнечная шестерня, а ведомыми, стало быть, сателлиты. Как правило, наиболее часто применение планетарного вида редукторов используется в такой отрасли как машиностроение. Однако нередко его еще применяют при изготовлении различного рода станков для резки металла. Довольно часто используется сразу несколько планетарных редукторов, как правило, этими редукторами оснащается автоматическая коробка передач.

Планетарные редукторы в машиностроении

Широкое распространение редуктора, которые имеют устройство данного типа получили в ведущих мостах автомобилей и в автоматических коробках переключения передач. Колесный редуктор можно встретить в мостах таких автомобилей, как: МАЗ, Икарус, в некоторых троллейбусах, тракторах Т-150К, К-700. Этот колесный редуктор в мостах передает крутящий момент к ступицам колес от полуосей. Также они распространены в передаче бортового типа. Такое применение в бортовой передаче позволило существенно уменьшить как расчетный, так и практический диаметр основной передачи. Уменьшение диаметра отразилось повышенным просветом автомобиля и как следствие более высокой проходимостью. Использование планетарных коробок переключения передач набирает все большую популярность. Передаточное отношение устройства будет вытекать из расчета отношения числа зубьев на центральной шестерни к числу зубьев на коронной шестерне. Интересным моментом является расторможение коронной шестерни в коробке. В этом случае передаточное число равняется 1.

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.

Стоит отметить, что на сегодняшний день планетарный редуктор весьма распространен и используется в большинстве грузовых автомобилей в ведущих мостах, а также очень часто встречается в роли лебедок.

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.

Советы по подбору планетарного редуктора

Главное в этом деле — правильно произвести расчет основных параметров нагрузки и существующих условий эксплуатации этого устройства.

Выбор производиться в зависимости от:

• • типа передачи;
  • максимально допустимых осевых и консольных нагрузок;
  • типоразмера этого устройства;
  • диапазона температур, в которых редуктор может использоваться длительный период и не терять при этом своих полезных качеств и свойств.

  Планетарный редуктор: принцип работы, характеристики и разновидности этого устройства

  Двухступенчатый планетарный редуктор представляет собой конструкцию, составленную из шестеренок и других рабочих элементов, которые приводятся в движение посредством зубчатой передачи. При этом двигаются они по принципу, который заложен в механике вращения планет – вокруг одного центра. По этой причине центральная шестерня именуется «солнечной», промежуточные — «сателлитами», а внешняя с внутренним зубчатым сцеплением — «коронной». Кроме этого, самый простой планетарный редуктор состоит из водила. Оно предназначено для фиксации сателлитов относительно друг друга, чтобы они двигались вместе.

  

  Для правильной работы устройства необходимо, чтобы одна из составляющих его частей была жестко закреплена на корпусе. В планетарном редукторе, который оснащен водилом, статической частью является именно оно. Кроме этого, жестко закрепленным может быть коронная или солнечная шестеренки. В случае если ни одна из частей этого устройства не закреплена, имеется возможность расщепления одного движения на несколько, либо слияние двух в одно.

  При этом в сцепке с ведущим и ведомым валом может быть как коронная, так и солнечная шестерни, или сателлиты. Этот механизм может осуществлять повышение передаточного числа и снижение крутящего момента и на оборот.

  За счет такой конструкции обеспечивается движение ведомого и ведущего валов в одном направлении.

  Назначение и конструкция редуктора

  Служит редуктор для обеспечения понижения передачи и при этом повышения силы крутящего момента. Для обеспечения работы этого механизма вращающийся вал присоединяется к его ведомому элементу.

  Это устройство в классическом исполнении состоит из червячных или зубчатых пар, центрирующих подшипников, различных уплотнений, сальников и т.д. Примером планетарного редуктора является шариковый подшипник. Корпус устройства сложен из двух элементов:

  Смазка всех составных элементов этого устройства производится путем разбрызгивания масла, но в некоторых особенных устройствах это осуществляется при помощи масляного насоса в принудительном порядке.

  Принцип работы

  То, как будет функционировать этот агрегат зависит от кинематической схемы привода. Так подводку вращательного движения можно осуществлять к любому элементу этой системы, а снятие производить с какого-либо из оставшихся. Передаточное число зависит от того, согласно какой схемы организована подводка и съем вращательного движения.

  Понимание того, как работает подобный редуктор, позволяет оценить сложность ремонта и восстановления.

  

  Разновидности планетарных редукторов

  В зависимости от количества ступеней, которые они имеют планетарные редукторы подразделяют на:

  Одноступенчатые более простые и при этом компактнее, меньше по размерам в сравнении с многоступенчатыми, обеспечивают более широкие возможности по передаче крутящего момента, достижения разных передаточных чисел. Обладающие несколькими ступенями являются достаточно громоздкими механизмами, при этом диапазон передаточных чисел, которые ими могут быть обеспечены, существенно меньше.

  В зависимости от сложности конструкции они могут быть:

  Кроме этого, планетарные редукторы в зависимости от формы корпуса, используемых элементов и внутренней конструкции могут быть:

  Через них может передаваться движение между параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися валами.

  Характеристики основных разновидностей этого устройства

  Цилиндрические

  Самые распространенные. Коэффициент полезного действия этих устройств достигает 95%. Они могут обеспечивать передачу достаточно больших мощностей. Передача движения осуществляется между параллельными и соосными валами. Они могут оснащаться прямозубными, косозубными и шевронными зубчатыми колесами. Коэффициент передачи может колебаться в пределах от 1,5 до 600.

  

  Конические

  Такое название они носят потому, что в них используются шестеренки, которые имеют коническую форму. Это обеспечивает плавность сцепки и способность выдерживать достаточно большие нагрузки. Могу иметь одну, две и три ступени. Валы в этой разновидности редукторов могут располагаться как горизонтально, так и вертикально.

  

  Волновые

  Они представляют собой конструкцию с гибким промежуточным числом. Состоят они из генератора волн, эксцентрика или кулачка, который обеспечивает растяжение гибкого колеса до достижения его контакта с неподвижным. При этом гибкое колесо имеет наружные зубья, а неподвижное — внутренние.

  К достоинствам такого типа редукторов относится:

  • плавность хода;
  • высокое передаточное число;
  • возможность передачи движения через герметичные и сплошные стенки.

  Они могут быть одно- и многоступенчатыми. Высокоскоростные оснащены подшипниками скольжения, а низкоскоростные — подшипниками качения.

  

  Достоинства планетарных редукторов

  • Небольшой вес;
  • Широкий диапазон передаточных чисел;
  • Относительная компактность;
  • Собрать и починить такое устройство можно своими руками.

  Советы по подбору планетарного редуктора

  Главное в этом деле — правильно произвести расчет основных параметров нагрузки и существующих условий эксплуатации этого устройства.

  Выбор производиться в зависимости от:

  • типа передачи;
  • максимально допустимых осевых и консольных нагрузок;
  • типоразмера этого устройства;
  • диапазона температур, в которых редуктор может использоваться длительный период и не терять при этом своих полезных качеств и свойств.

  Делаем планетарный редуктор своими руками

  Первым делом производится проектирование будущей конструкции в зависимости от конструктивных особенностей изделия и задач, которые планируется решать с его использованием. При этом производится расчет таких параметров как передаточное число, расположение валов, количество ступеней и т.д.

  

  Далее производится определение межосевого расстояния. Этот показатель очень важен, так как указывает на способность передавать крутящий момент. Температура внутри устройства во время его работы не должна быть выше, чем 80 градусов по Цельсию.

  При конструировании планетарного редуктора производится также расчет:

  • числа передаточных ступеней;
  • количества сателлитных шестеренок и зубьев на них;
  • толщины шестеренок;
  • размещения осей в будущем механизме.

  Кроме этого, осуществляется подбор шестеренок, которые выполнены из подходящего материала, расчет сил, которые будут присутствовать при функционировании механизма и проверочный расчет.

  Не имея специального оборудования и условий, изготовить составные части этого устройства в условиях домашней мастерской не получится. Планетарный редуктор можно собрать из подобранных частей, которые без труда можно приобрести в торговой сети или на разборке.

  Сборка также является делом достаточно непростым, для достижения успеха в этом деле необходимо иметь практический опыт ремонта подобных механизмов, их сборки и разборки, обладать теоретическими познаниями в механике, прочими знаниями и навыками.

  Мир планетарных передач

  Мир планетарных передач

  Планетарная передача — это механическая передача на основе вращательного движения, способная в пределах одной оси изменять, складывать и раскладывать угловые скорости и крутящий момент.

  Планетарные передачи имеют небольшие размеры, обеспечивают большое передаточное отношение и крутящий момент, превосходя по характеристикам зубчатые передачи с фиксированной осью.

  Простой планетарный редуктор изображен со стороны подачи момента. Двойные роликовые подшипники на выходе позволяют изолировать прямозубые шестерни от воздействия внешних поперечных нагрузок. Основой планетарной передачи является водило.

  Планетарная передача имеет соосные валы и корпус цилиндрической формы, являясь компактной альтернативой стандартным редукторам на основе колеса и шестерни. Планетарная передача используется во многих устройствах — от электрических шуруповертов до силовых приводов бульдозеров, то есть в оборудовании, к которому предъявляются повышенные требования по компактности и легкости при обеспечении больших передаточных отношений и крутящего момента. Разберемся в принципах работы планетарной передачи. Рассмотрев конструкцию и механику планетарных редукторов, можно выявить несколько не очевидных на первый взгляд факторов.

  Конфигурация

  Типичная планетарная передача включает в себя три группы зубчатых колес с различными степенями свободы. Планетарные шестерни (сателлиты) вращаются вокруг осей, которые, в свою очередь, вращаются вокруг солнечной шестерни, имеющей фиксированную ось вращения. Большое центральное зубчатое колесо с внутренними зубьями (эпицикл) имеет фиксированное положение и входит в зацепление с сателлитами. Концентричность сателлитов относительно солнечного колеса и эпицикла позволяет передавать крутящий момент по прямой линии. Многие силовые передачи «удобно» выровнены по прямой линии, а отсутствие смещенных валов не только экономит пространство, но и избавляет от необходимости перенаправления мощности или изменения расположения других элементов.

  В простой планетарной передаче входная мощность проворачивает солнечное колесо с частотой вращения. Сателлиты, расположенные вокруг центральной оси вращения, входят в зацепление и с солнечным колесом, и с эпициклом, поэтому они вращаются по орбите. Все сателлиты монтируются на одном вращающемся звене, называемом водилом. При этом водило вращается с низкой частотой и высоким крутящим моментом.

  Однако, использование фиксированного элемента не обязательно. В дифференциальных передачах все элементы вращаются. Подобные планетарные передачи позволяют реализовать механизм с одним выходом и двумя источниками крутящего момента, либо систему с одним источником момента и двумя выходами. Например, в автомобилях используется приводной дифференциал, который представляет собой коническую планетарную передачу — используются две выходные оси для передачи крутящего момента на колеса автомобиля, которые вращаются независимо с учетом угла расположения колес. Механизмы с коническими планетарными передачами работают по принципу, аналогичному механизмам с параллельными валами.

  Даже простая планетарная передача имеет два входа; фиксированный эпицикл имеет постоянную нулевую угловую скорость.

  Конструкторы имеют возможность использовать более сложные планетарные механизмы. Сложные планетарные передачи включают в себя минимум два сателлита, установленных в линию на одном валу и вращающиеся вокруг своей оси и по орбите с одинаковой скоростью, но входящими в зацепление с разными шестернями. Такие сателлиты могут иметь различное число зубьев, как и шестерни, с которыми они входят в зацепление. Подобные реализации обеспечивают дополнительные возможности с точки зрения механики узлов и позволяют значительно увеличить передаточное отношение каждой ступени. Сложные планетарные передачи легко могут быть скомпонованы таким образом, чтобы водило вращалось с высокой скоростью, но при этом редуцирование осуществлялось от солнечного колеса. Кроме того, сателлиты могут входить в зацепление (и вращаться вокруг) одновременно с подвижными и с неподвижными внешними зубчатыми колесами, поэтому использование эпициклической шестерни не является обязательным.

  Увеличение степени редуцирования

  

  2. Планетарная передача (приводное солнечное колесо)

  Сателлиты имеют небольшой размер и большое количество зубьев, поэтому выходной вал может сделать один оборот за определенное количество оборотов приводного вала. Для реализации сравнимого передаточного отношения с использованием обычной передачи необходимо использовать колесо большого размера, которое будет входить в зацепление с маленькой шестерней.

  Простая планетарная передача, как правило, имеет передаточное число до 10:1. Сложные планетарные механизмы, имеющие гораздо более замысловатые конструкции, могут обеспечивать значительно большую степень редуцирования. Очевидным решением для увеличения (а иногда и для уменьшения) степени редуцирования является последовательная установка планетарных ступеней. В данном случае выход первой планетарной ступени соединяется со входом следующей, в результате чего общее передаточное отношение редуктора повышается.

  Другим вариантом является встраивание обычной зубчатой передачи в планетарную. Например, входной вал с высокой частотой вращения может соединяться со стандартной передачей с фиксированными осями вращения, после чего крутящий момент передается на планетарную передачу. Такая конфигурация называется гибридной и является упрощенной альтернативой установке дополнительных планетарных ступеней, либо применяется в случаях, когда частота вращения входного вала оказывается слишком высокой для планетарной передачи. Кроме того, такое использование обычной передачи требует смещения оси вращения. Для получения необходимого угла на входе планетарной передачи иногда используются конические или гипоидные передачи. При этом комбинирование червячной передачи с планетарной является более редким, поскольку червяная передача сама по себе имеет значительное передаточное отношение.

  Передача крутящего момента

  

  3. Передача с фиксированными осями (с приводной шестерней)

  Поскольку сателлиты планетарной передачи входят в зацепление с солнечным колесом и эпициклом в нескольких местах, для перемещения нагрузки задействуется большее число зубьев по сравнению с обычными передачами. Благодаря этому планетарная передача состоит из зубчатых колес меньших размеров (но включает большее их количество). Аналогично, радиальные плечи водила передают значительный момент на выходной вал — это другое преимущество концентрической компоновки механизма.

  Менее очевидным, но более значительным является тот факт, что благодаря нескольким равномерно расположенным сателлитам (типовая реализация) подшипники выходного и входного валов испытывают меньшие радиальные нагрузки, появляющиеся в результате действия радиальных и тангенциальных ответных сил, поскольку эти силы отсутствуют. Кроме того, поскольку на подшипники не действуют подобные силы, существует меньшая вероятность повреждения корпуса.

  С увеличением числа сателлитов улучшаются нагрузочные характеристики и жесткость на скручивание; чем более рассеянной является нагрузка, тем меньше изнашиваются и повреждаются зубья шестерен. Обычно в планетарных передачах используются три сателлита, зачастую — большее количество, а иногда и меньшее. При этом повторимся, что, как правило, сателлиты равномерно расположены вокруг солнечного колеса.
  Для восприятия нагрузок, превышающих возможности прямозубых передач, могут использоваться косозубые передачи сравнимого размера и характеристик, поскольку зубья их шестерен расположены под углом, что обеспечивает вхождение в зацепление большего количества зубьев одновременно. Однако косозубые планетарные передачи подвержены радиальным нагрузкам, которые не нивелируется сателлитами, поэтому подшипники должны быть рассчитаны с учетом этих дополнительных нагрузок.

  Износ

  Говоря о сроке службы, следует отметить, что планетарные передачи прекрасно распределяют нагрузку между основными элементами, о чем свидетельствуют их небольшие размеры. Если используются компоненты одинакового качества, потенциально слабым местом являются подшипники, на которых крепятся сателлиты.

  Часто пространство для установки редуктора весьма ограничено, но планетарные передачи имеют компактные размеры и в них используются подшипники малых типоразмеров в сравнении с обычными передачами с большими подшипниками. Также не стоит забывать о том, что сателлиты нивелируют радиальные нагрузки только на центральные валы; фактически, подшипники отдельных сателлитов, приводящих в движение водило, подвержены радиальным нагрузкам.

  В этих подшипниках может наблюдаться термическая и циклическая усталость, обусловленная ограниченным распределением нагрузки и высокой частотой вращения. Более того, большие частоты вращения и тяжелые сателлиты становятся причиной возникновения центробежной силы, значительно увеличивающей нагрузку на механизм. Однако это не означает, что степень надежности подшипников сателлитов не может превышать надежность других элементов. Очевидно, что использование высококачественных прецизионных подшипников при посредственном качестве зубчатых колес не соответствует принципу равномерности качества элементов механизма.

  Балансировка сателлитов

  Нагрузка на сателлиты в реальных рабочих условиях не является идеально сбалансированной. Один из сателлитов может случайным образом оказаться ближе или дальше от оси солнечного колеса, либо ось водила может иметь небольшое отклонение. При низком качестве изготовления и увеличении числа сателлитов степень разбалансированности увеличивается.

  В некоторых случаях дисбаланс не оказывает значительного влияния и является допустимым для нормальной работы механизма. Сателлиты могут притираться и, в результате, более равномерно распределять нагрузку. Однако некоторые конструкции могут быть чувствительны даже к небольшой разбалансировке и требуют применения высокоточных элементов и узлов; точное расположения осей сателлитов вокруг оси солнечного колеса может являться ключевым фактором надежности и работоспособности механизмов.

  Другими способами балансировки является использование плавающих балансиров или «мягких» вспомогательных элементов, допускающих небольшое радиальное перемещение солнечного колеса или водила. В данном случае элементы могут непрерывно сдвигаться для более равномерного распределения нагрузки. Такая схема является достаточно распространенной, однако жесткая сборка имеет определенные преимущества, поэтому решение не всегда является очевидным.

  

  4. На рисунке показан пример соосного дифференциала, включающего в себя сложную планетарную передачу со всеми вращающимися компонентами. Составные сателлиты вращаются с одинаковой скоростью, входя в зацепление с двумя различными солнечными колесами. Эти колеса являются косозубыми. В данном случае в качестве водила выступает корпус дифференциала. В конструкции отсутствует эпицикл и два солнечных колеса посажены на два отдельных концентрических вала.

  Планетарная передача не является излишне шумной, причем зачастую она работает даже тише, чем обычная зубчатая передача. Зубчатые колеса меньшего размера являются причиной меньшей окружной скорости на начальной в сравнении с обычными передачами. Однако, большое число зубьев сателлитов, вступающих в зацепление с каждым оборотом вала, генерирует шум, особенно на высоких скоростях. При этом зацепление на круговой орбите еще более усложняет ситуацию. Очевидным решением является использование прямозубых шестерен высокого качества. Однако применение косозубых шестерен с постепенным зацеплением в некоторых случаях может оказаться более предпочтительным решением.

  Другим способом снижения шума является проектирование механизма таким образом, чтобы обеспечить смещение фазы выхода из зацепления сателлитов относительно друг друга. Также может помочь демпфирование, предотвращающее появление резонанса.

  Нагрев

  

  5. Показанные на рисунке редуктор состоит из трех различных типов передач, включая простую косозубую планетарную передачу для передачи момента под прямым углом. Рассмотрим роль каждого типа передач: обычная косозубая является причиной нарушения соосности валов (нравится вам это или нет), но отлично подходит для восприятия высокой частоты вращения на входе и немного понижает его частоту; коническая передача плавно и эффективно поворачивает угол с дальнейшим снижением частоты вращения; компактная планетарная передача обеспечивает окончательное снижение частоты вращения, обеспечивая высокий крутящий момент.

  Планетарная зубчатая передача, работающая на высоких скоростях в непрерывном режиме, генерирует большое количества тепла, которое требует отвода. В обычной зубчатой передаче для работы под нагрузкой зачастую требуется применение больших зубчатых колес с соответствующей площадью поверхности, через которую и отводится тепло. Компактность планетарной передачи ограничивает отвод тепла, что требует дополнительного теплоотвода; для этого может использоваться вентилятор или система циркуляции жидкости через теплообменник. При непрерывной работе механизм имеет меньше возможностей для охлаждения, поэтому при недостаточном теплоотводе в такой планетарной передаче вы будете вынуждены снизить допустимую частоту вращения. Либо, как уже упоминалось выше, перед планетарной передачей можно использовать передачу другого типа для снижения входной частоты вращения, несмотря на то, что это усложняет конструкцию.

  Диапазон частоты вращения планетарной передачи в значительной степени зависит от конкретного применения. Зачастую, размер редуктора сильно влияет на максимально допустимую частоту вращения, поскольку высокая окружная скорость на начальной окружности может привести к повышенному тепловыделению, превышающему охлаждающий эффект большой площади поверхности. Действительно, существуют планетарные передачи, которые работают на частоте в несколько десятков тысяч оборотов в минуту.

  ВРемонт.su — ремонт фото видео аппаратуры, бытовой техники, обзор и анализ рынка сферы услуг

  

  Рис. Планетарный редуктор: а — с вращающейся планетарной шестерней и с сателлитами на корпусе; б — с неподвижной планетарной шестерней и с сателлитами на вращающемся водиле; 1 — планетарная шестерня; 2 — водило; 3 — ось якоря электродигателя; 4 — шестерня на валу электродвигателя; 5 — сателлитная шестерня; 6 — корпус редуктора; 7 — подшипник; 8 — муфта свободного хода.

  В данном материале рассмотрим устройство и принцип работы понижающего планетарного редуктора на примере механизма автомобильных стартеров в состав которых он входит. (см рис, выше).

  Планетарный редуктор — это такой редуктор, у которого большая шестерня 1 имеет зубцы с внутренним зацеплением и сочленена с малой ведущей шестерней 4 наружного зацепления через несколько сателлитных шестерен 5. При этом и ведущая, и ведомая шестерни соосны, а сателлиты находятся между ними и внутри большой (планетарной) шестерни. Оси сателлитных шестерен могут быть установлены как на корпусе первичного приводного устройства (рис. а см. выше), так и непосредственно на торцевом водиле вторичного (выходного) вала редуктора (рис. б см. выше). В первом случае большая планетарная шестерня вращается и сама является водилом выходного вала; во втором — она неподвижна, так как жестко закреплена в корпусе 6 редуктора. Во втором случае сателлиты, установленные на водиле 2 и сочлененные с шестерней 4 первичного вала, обегают внутренние зубья неподвижной планетарной шестерни 1 и тем самым приводят водило 2 во вращение.

  Планетарный редуктор, иногда называют редуктором Джемса, имеет преимущества перед всеми известными конструкциями: он малогабаритен; компактен; обладает равномерным распределением нагрузки по зубцам, а значит более надежен в работе; имеет одно направление вращения входного и выходного валов; обеспечивает повышенное передаточное число n при относительно малых размерах (n=1+W₂/W₁

  Благодаря применению стартера с планетарным редуктором, например, в автомобильных стартерах передаточное число между оборотами коленвала ДВС и якорем стартерного электродвигателя может быть увеличено до 80 (вместо 16 при классическом исполнений стартера).

  В автомобильных электростартерах более широкое распространение получил планетарный редуктор второго типа.

  

  Рис 2. Приводной механизм стартера BOSCH-DW: 12/1.1: 1 — ось сателлита; 2 -сателлит планетарного редуктора; 3 — водило на торце вторичного вала; 4 — посадочное место для планетарной шестерни (шестерня снята); 5 — проточка под пружинную защелку; 6 — направляющие спиральные пазы для МСХ; 7 — поводковая муфта; 8 — муфта свободного хода (МСХ); 9 — шестерня МСХ; 10 — вторичный (выходной) вал стартера.

  На рис. 2 показан внешний вид передаточного механизма стартера BOSCH-DW: 12/1.1, в состав которого входит планетарный редуктор. Для удобства восприятия передаточный механизм, показанный на фото, частично разобран: планетарная шестерня снята с сателлитов 2, а муфта свободного хода 8 — сдвинута с направляющих пазов 6 выходного вала 10 стартера.

  

  Рис. 3. Роторный узел стартера BOSCH-DW: 12/1.1. 1 — первичный вал (вал ЭДВ); 2 — ламельный коллектор; 3 — якорная обмотка; 4 — магнитопровод якоря; 5 — продольная балансировочная выборка; 6 — паз якорного магнитопровода; 7 — фиксатор планетарной шестерни; 8 — ведущая шестерня планетарного редуктора (на валу ЭДВ); 9 — неподвижная планетарная шестерня; 10 — поводковая муфта; 11 — муфта свободного хода (МСХ); 12 — шестерня МСХ; 13 — проточка под запорное пружинное кольцо; 14 — крышка запорного пружинного кольца; 15 — запорное пружинное кольцо; 16 — вторичный (выходной) вал стартера.

  Как и любой другой, планетарный редуктор состоит из двух основных шестерен (рис. 3): ведущей 11-зубцовой шестерни 8 на валу 1 ЭДВ и большой планетарной шестерни 9, изготовленной из пластмассы. Последняя, имеющая 37 зубцов внутреннего зацепления, неподвижно установлена в корпусе стартера с помощью фиксирующих шпилек 7. Внутренние детали планетарного редуктора показаны на рис. 2: водило 3 установлено на торце выходного вала 10, оно одновременно является установочной площадкой для осей 1 вращения трех сателлитов. Сателлитные 13-зубцовые шестерни 2 (сателлиты) планетарного редуктора, их три, упираясь в неподвижную планетарную шестерню, передают вращение вала электродвигателя на водило. Оси 1 после установки на них сателлитовых шестерен 2 запрессованы в тело водила 3 и, таким образом, сателлиты с осей несъемные.

  При сборке, когда узел 7, 8, 9 муфты свободного хода 19 снят с вала 10, пластмассовая планетарная шестерня надвигается на посадочное место 4 выходного вала стартера (до упора в торец водила). В пластмассу планетарной шестерни залита бронзовая втулка, которая для вторичного вала является опорным подшипником. Вторым опорным подшипником для вала с водилом является бронзовая втулка, запрессованная в лобную крышку стартера. Планетарная шестерня фиксируется на валу для предотвращения обратного продольного смещения с помощью плоской пружинной защелки, под которую подкладывается дистанционная шайба. Планетарная шестерня накрывает сателлиты, которые при этом входят в зацепление с ее внутренними зубцами.

  При окончательной сборке стартера шестерня вала электродвигателя вдвигается своими зубцами между тремя сателлитами, а подшипниковый торец вала электродвигателя входит в бронзовую втулку, запрессованную в водило. Эта втулка является передним подшипником скольжения для якоря электродвигателя. Задним подшипником служит бронзовая втулка, запрессованная в тыльную крышку стартера.

  Все три подшипника скольжения (бронзовые втулки) являются съемными и при ремонте автомобильного стартера могут быть заменены на новые.

  В некоторых автомобильных электростартерах встроенный понижающий редуктор может быть не планетарным, а простым рядным, имеющим обычное внешнее или внутреннее зацепление двух шестерен.

  Из отечественных автомобилей таким стартером впервые был оснащен правительственный автомобиль ЗИЛ-110.

  Шестерня солнечная: планетарный редуктор устройство и принцип работы

  

  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.

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

  Планетарный редуктор

  В современной промышленности планетарные редукторы, в основе которых лежит шестерня солнечная, используются в лебедках и электроинструменте. Наиболее популярным техническим средством, которое есть практически в каждом доме и где может быть использована солнечная шестерня — велосипед с планетарной втулкой.

  Сам принцип нескольких зубчатых колес, которые передают энергию движения друг другу, далеко не нов. И даже планетарный редуктор не самое свежее изобретение. Новшеством здесь можно считать лишь то, насколько активно этот принцип работы распространяется в современных приборах и технике самого разного назначения.

  Солнечная шестерня в велосипедах

  

  Планетарные втулки сегодня в велосипедах ставятся туда, куда прежде ставили звездочки для байка для регулирования передач. В спортивных велосипедах каждая звездочка на велосипед отвечает за свою передачу скоростей. Более простая задняя планетарная втулка, которая работает на солнечной шестерне, ставится на велосипеды для города, а также на туристические велосипеды.

  Как было сказано, задняя планетарная втулка более популярна, чем передняя. В первую очередь, это определяется особенностью крепления велосипедной цепи и классической установки звездочки на велосипед. Но если вы хотите переделать свой байк из обычного в электрический, то вам придется столкнуться с таким изобретением как мотор-колесо. Ставится оно обычно на переднюю вилку (хотя можно поставить и на заднюю, и даже заменить оба колеса, сделав велосипед полноприводным), одна из важных частей мотор-колеса — планетарный редуктор, в основу которого так же положена шестерня солнечная.

  Изначально мотор-колёса были иного принципа, но требования удешевления из-за возрастания массовости спроса на электровелосипеды привело к тому, что именно роторная передача, основанная на планетарном принципе, стала наиболее выгодной системой генерации энергии движения и распределения ее. Это решение увеличивает статическую тягу при уменьшении веса колеса, но при этом становится более шумным сам мотор и усиливаются вибрации от высоких частот, передающиеся на раму. На текущий момент основная часть колес с мотором до 500 Ватт — редукторные. Это сделало электровелосипеды более шумными и тяжелыми, но резко снизило стоимость конструкции. Однако, при установке такого планетарного редуктора нужно проследить, чтобы допустимые вибрации не превышали норму, иначе это отразится на сроке службы рамы.

  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.

  Планетарный редуктор: устройство и виды

  Планетарным редуктором называется один из типов механических редукторов. Этот широко распространённый во многих отраслях тип редукторов основан на планетарной передаче. Планетарная передача представляет собой зубчатый механизм, характерной особенностью которого является то что оси некоторых зубчатых колёс являются подвижными.

  Наиболее популярная разновидность планетарной передачи состоит из следующих элементов:

  • Солнечная шестерня – малое зубчатое колесо с внешними зубьями, располагающееся в центре механизма
  • Коронная шестерня (эпицикл) – большое зубчатое колесо с внутренними зубьями
  • Водило – эта деталь планетарной передачи механически соединяет все сателлиты. Именно на водиле установлены оси вращения сателлитов.
  • Сателлиты – малые зубчатые колёса с внешними зубьями, располагающиеся между солнечной и коронной шестернёй. Сателлиты находятся в одновременном зацеплении и с солнечной и с коронной шестернёй.

  

  Как работает планетарный редуктор

  Работа планетарной передачи простейшей конструкции в случае остановленного эпицикла происходит следующим образом. Во вращение приводится солнечная шестерня. Вместе с ней начинают поворачиваться сцепленные с ней сателлиты. По мере того как сателлиты поворачиваются, они перекатываются по солнечной шестерне и по эпициклу. Тем самым они перемещаются вокруг солнечной шестерни, приводя во вращение водило, на котором закреплены оси сателлитов.

  Конструкция планетарного механизма позволяет работать не только с остановленным эпициклом, используя в качестве входа солнечную шестерню, а в качестве выхода – водило. Из трёх перечисленных элементов: солнечная шестерня – водило – эпицикл любые два можно использовать как вход или как выход, а оставшийся третий – затормозить. Планетарная передача при таких способах включения всё равно будет работать, изменится лишь передаточное отношение как по величине, так и по знаку. Всего возможно шесть подобных способов включения, но наиболее широко применяется описанный выше: вход – солнечная шестерня, выход – водило, эпицикл – неподвижен. Такое включение имеет самое большое передаточное отношение из всех имеющихся способов.

  Если в планетарном механизме вращаются, и солнечная шестерня и водило и эпицикл, то механизм начинает работать как дифференциал, позволяя производить сложение угловых скоростей на разных входах или их разложение угловой скорости на два различных выхода.

  От планетарной передачи к планетарному редуктору

  На практике планетарная передача используется как основной элемент для построения планетарных редукторов. В состав редуктора помимо самой передачи входят корпус, опорные подшипники, входной и выходной вал (или иные элементы для подключения вала двигателя и вала нагрузки).

  

  Поскольку передаточное отношение планетарной передачи описанной конструкции чаще всего находится в диапазоне от 3 до 7, то для получения более высоких передаточных отношений применяют последовательное соединение нескольких планетарных механизмов. Получившийся в результате многоступенчатый редуктор может иметь передаточное отношение до нескольких тысяч и даже десятков тысяч.

  Варианты планетарного редуктора: отличия друг от друга

  Планетарные редукторы имеют большое количество разновидностей, отличающихся друг от друга по самым различным признакам. Отличия могут заключаться в конструктивной схеме – несколько солнечных шестерён, водил или эпициклов, вместо одной солнечной шестерни, одного водила и одного эпицикла в простейшем варианте редуктора. В некоторых вариантах редукторов плоскости вращения различных планетарных колёс могут быть не параллельны друг другу (пространственные планетарные механизмы).

  
  Для построения планетарного редуктора могут быть использованы различные виды зубчатых колёс: прямозубые, косозубые, шевронные, конические. Использование каждого из этих видов зубчатых колёс может придать редуктору особенные свойства. Например, косозубые зубчатые колёса могут быть использованы для построения малошумных редукторов.

  Количество сателлитов также может изменяться. Обычно используется от трёх (наиболее распространённый вариант) до шести сателлитов (выходные ступени компактных высоконагруженных редукторов). Форма сателлитов также может быть различной – например двухвенцовые зубчатые колёса в планетарных редукторах, построенных по сложным конструктивным схемам или разрезные подпружиненные зубчатые колёса в редукторах с пониженным люфтом.

  Отличие планетарного редуктора от других редукторов

  Планетарный редуктор имеет небольшой диаметр если сравнивать редукторы разных типов, рассчитанные на одинаковый номинальный момент. При этом осевая длина планетарных таких редукторов как правило больше чем у других типов редукторов.

  В стандартных конструкциях планетарных редукторов доступен широкий ассортимент передаточных чисел (например, до шести тысяч в случае планетарных редукторов maxon motor) в отличие, например, от волновых редукторов (от 30 до 160 в стандартных моделях).

  Среди планетарных редукторов можно найти модели с самым разным люфтом: от нескольких градусов для моделей стандартного исполнения до особо низколюфтовых редукторов специальной конструкции (например, планетарные редукторы Harmonic Drive). С одной стороны, это позволяет им быть более точными чем распространённые модели рядных редукторов, с другой стороны они не достигают точности волновых редукторов.

  Планетарный редуктор

  Планетарный редуктор представляет собой механизм, в котором изменение начальной скорости и крутящего момента осуществляется с помощью особого вида зубчатой передачи — планетарной. В отличие от цилиндрических, конических или червячных редукторов, для работы которых требуется вращение всех зубчатых колес, в планетарном механизме один из элементов должен быть неподвижен. Отдельным случаем рассматривается дифференциальная передача планетарного редуктора, когда подвижными являются все компоненты механизма.

  Планетарный редуктор. Устройство и принцип работы

  Рассмотрим устройство планетарного редуктора на примере одноступенчатой модели. Конструктивно этот механизм состоит из:

  • корпуса, в котором неподвижно зафиксирована коронная шестерня (эпицикл);
  • выходного вала, жестко соединенного с водилом, на котором на осях установлены шестерни-сателлиты;
  • входного вала с закрепленной на нем центральной солнечной шестерней.

  После запуска приводного двигателя его вал, соединенный упругой или компенсационной муфтой с входным валом редуктора, начинает вращать и солнечную шестерню. Она в свою очередь вовлекает в движение шестерни-сателлиты, находящиеся с ней во внешнем зацеплении, и заставляет их вращаться в противоположном направлении. Опираясь на коронную шестерню, жестко закрепленную в корпусе, сателлиты вынуждены совершать круговое движение по ее внутренней поверхности, одновременно заставляя вращаться и водило, на котором они установлены.

  Основные параметры планетарного редуктора

  Величину снижения скорости вращения выходного вала редуктора, соединенного с водилом, по отношению к начальной частоте вращения вала приводного двигателя определяет передаточное число планетарного редуктора.
  При неподвижной коронной шестерне этот параметр выражается следующей формулой:

  U=1+Zк/Zс, где
  U – передаточное отношение;
  Zк – число зубьев на коронной шестерне;
  Zс – число зубьев на солнечной шестерне.

  Для одноступенчатых моделей передаточное отношение колеблется от 3,15 до 12,5. Чтобы увеличить крутящий момент и снизить скорость вращения выходного вала, используются многоступенчатые редукторы.

  Как уже говорилось ранее, для работы планетарного редуктора требуется, чтобы один из его составных элементов был неподвижен. Эта формула справедлива для зафиксированного эпицикла и передачи вращения солнечной шестерне. Если ведущим будет водило, то формула передаточного отношения будет иметь такой вид:
  U=1/(1+Zк/Zс).

  В этом случае на выходном валу будет отмечено увеличение скорости вращения.
  Не менее важными параметрами являются номинальный крутящий момент и высота оси вращения валов, величины которых регламентируются ГОСТ 25022-81.

  Преимущества планетарных редукторов

  КПД планетарного редуктора достигает 98% и сопоставим с аналогичным параметром для цилиндрической передачи. Такие механизмы позволяют реализовывать различные схемы привода как с уменьшением частоты вращения, так и с ее увеличением. Распределение нагрузки на большее число элементов позволяет снизить напряжение на зубьях шестерен.

  Планетарные редукторы изготавливают для монтажа на «лапах» в горизонтальном положении или с фланцем для вертикального или горизонтального расположения. Помимо этого, многие модели поставляются с установленным приводным двигателем.

  Планетарные редукторы при сопоставимых номинальных крутящих моментах и передаточных числах имеют меньшие габариты, чем модели с цилиндрической, червячной и конической передачей. Кроме того, соосное расположение валов позволяет более рационально выполнить их компоновку с приводимым механизмом.

  Эксплуатация планетарных редукторов может осуществляться в районах с холодным, умеренным, тропическим, а также морским климатом как внутри помещений, так и под открытым небом.

  Применение в промышленности и быту

  Редуктор планетарного типа применяется в механизмах поворота башенных кранов, робототехнике, а также в качестве привода гусеничного транспорта, конвейерных лент и шпинделей металлообрабатывающих станков. Такими редукторами комплектуются подъемные лебедки, бетономешалки, механизмы открывания ворот и пр.

  Что такое планетарная втулка на велосипеде

  

  Планетарная втулка (internal hub) — это сложная система переключения скоростей для велосипеда. Она более надежная и долговечная, нежели обычная втулка, но очень плохо реагирует на сверхнагрузки, поэтому их не использвуют в соревнованиях или экстремальном катании. Самые продвинутые модели (например некоторые Dutch байки) обладают 7и ступенчатыми планетарными втулками, а на упрощенные ситибайки (или складные) ставят 3х ступенчатые. В таких втулках механизм и звезды находятся в смазке под защитной оболочкой, а сама система напоминает коробку передач автомобиля.

  

  Патент на планетарную втулку датируется 1880м годом. Впервые такие втулки использовали на трехколесных мотоциклах. 1895м американским инженером была изобретена компактная 2х скоростная планетарная втулка, так и не нашедшая успеха на рынке.

  Компания Sturmey-Archer (одни из основных производителей планетарок, разработала 3- и 5- скоростные системы ещ в 1987, в то время как Shimano только закончили работу над 3х скоростными втулками. В последнее время они вновь начали обретать популярность и все больше компаний выпускают на рынок планетарные втулки. Основными из них являются Sturmey-Archer, Rohloff, Shimano, Sram (с купленной в 2001м Fichtel & Sachs), Bendix (выпускала втулки с 1950 по 1970 гг). а также NuVinci с их уникальной системой "CVP" (прочесть про нее можно здесь … ).

  Сравним достижения компаний:
  

  • Sturmey-Archer: 3,5 и 8 ступенчатые втулки
  • SRAM: 3, 5, 7 и 9
  • Shimano: 3, 7, 8 (и обещанная 11и)
  • Rohloff :14и скоростная

  Несомнено в этой сфере лидирует компания Rohloff, про их вутлку мы уже писали, прочесть эту статью можно здесь …

  

  Основные элементы:
  

  • Солнечная шестерня: находится в центре (зеленая на рисунке) — это и есть ось колеса.
  • Водило: жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких планетарных шестерён (сателлитов) одинакового размера, находящихся в зацеплении с солнечной шестерней (синие).
  • Кольцевая шестерня (эпицикл): внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями (красная) — приводится в действие цепью.

  Планетарная передача в режиме повышения скорости. Водило (синее) вращается внешним источником. Усилие снимается с солнечной шестерни (зеленая), в то время как кольцевая шестерня (красная) закреплена неподвижно. Красные метки показывают вращение входного вала на 45°.

  

  Преимущества планетарных втулок:
  

  • Механизм переключения передач полностью спрятан внутри корпуса втулки заднего колеса, что позволяет защитить его от попадания грязи. За счет этого долговечность деталей существенно повышается.
  • Возможно переключение передач даже тогда, когда вы стоите на месте.

  Недостатки:
  

  • Самый большой недостаток многоскоростных втулок с планетарным механизмом – это их большой вес: такие втулки в два-четыре раза тяжелее обычных задних втулок горного велосипеда. Правда, нужно отметить тот факт, что отпадает необходимость в ряде деталей трансмиссии, например переключателях передач, так что реальная разница в весе не столь велика.
  • Сложный шестеренный механизм имеет достаточно высокое трение, что обуславливает пониженный КПД. Эти свойства стали определяющими для отказа от использования таких втулок на спортивных велосипедах.
  • Планетарные втулки все же не предназначены для работы в экстремальных условиях и, к тому же, они почти неремонтопригодны нигде кроме специализированного велосервиса.

  Комбинированные втулки:
  

  Подобные эксперименты провела американская компания SRAM. SRAM DualDrive сочетает в себе внутренний и внешний приводы. Суть его состоит в том, что с трехскоростной планетарной втулкой комбинируется 8- или 9-скоростная кассета и обычный задний переключатель передач. Вся система управляется одной рукой при помощи комбинированной манетки: вращающаяся ручка (gripshift) управляет внешним переключением, а дополнительный рычаг внутренним.

  

  В 2006 году подобная система появилась и у Shimano – Nexave Intego.

  

  
  Соотношение передач на примере втулки Shimano Alfine:
  

  8 1.615:1
  7 1.419:1
  6 1.223:1
  5 1:1
  4 0.851:1
  3 0.748:1
  2 0.644:1
  1 0.527:1

  

  Примерные цены:
  

  • Shimano Alfine 6000-8000 руб.
  • Shimano Nexus 5000-6000 руб.
  • SRAM i-Motion 15 000 — 20 000 руб.
  • SRAM Spectro 5000 — 6000 руб.
  • Sturmey Archer 2500 — 4000 руб.
  • Rohloff 40 000 — 50 000 руб.
  • NuVinci CVP 15 000 — 20 000 руб.

  

  Сегодня можно выделить две различных системы переключения передач — внешнего и внутреннего переключения.

  Внешнее — привычные нам задние переключатели;

  Внутреннее — менее распространенное решение, но активно завоевывающее свои позиции. Наиболее распространенные решения легко найти на велосипедах в нашем каталоге это втулки Shimano: Nexus, Alfine и др. Их основное предназначение — прогулочное катание. Чаще всего можно увидеть на городских и складных велосипедах.

  Механизм планетарной втулки весьма сложен и имеет несколько десятков частей в своей конструкции. Все это находится в закрытом корпусе и общая система работы схожа с коробкой передач автомобиля, где шестеренки имеют разные передаточные числа.

  Например вот она на велосипеде от Polygon

  Также существует ряд решений планетарной трансмисии в других реализациях, но это тема отдельной статьи. На фото Pinion.

  

  Первый патент на планетарную втулку датирован 1880 годом. На рынке появилась английская компания Sturmey-Archer (сегодня принадлежит SunRace). Первые 2/3ех скоростные втулки появились еще в 1902 году! Сегодня уже есть модели с 3/5/8ю скоростями. Чуть позже компания Sachs (сегодня принадлежит Sram) в 1904 году предложила миру свою версию. Сегодня они выпускаются в версиях 3/5/7 скоростей.

  

  Третий массовый поставщик Shimano с 3-, 7- и 8-скоростными втулками.

  Максимальное количество передач, которое достигнуто планетарными втулками — 14. Название бренда — Rohloff Speedhub 500/14. При этом общий диапазон переключения 526%, что максимально похоже на современный горный велосипед. Однако решения от Rohloff хотя и надежны, но крайне дороги для массового сегмента.

  Плюсы и минусы планетарных втулок.

  Плюсы:

  • Прямой ход цепи и низкий износ ведущей и ведомой звезд. Снаружи все выглядит как у велосипеда с 1 скоростью. Ничего не торчит;
  • Высокая прочность и надежность. Втулка является необслуживаемоей весь срок службы. Достаточно подтягивать тросик время от времени. Все скрыто внутри корпуса, в котором происходит постоянная смазка всех элементов;
  • Переключение передач на месте. Не надо прокручивать педали;
  • Отсутствует риск поломки петуха и попадания переключателя в спицы.

  Минусы:

  • Меньшее передаточное соотношение. У горных велосипедов эта цифра 550%, у обычной Shimano Inter всего 306%. Таких показателей не хватает для горной местности;
  • Нельзя использовать в спорте из-за высокого трения и чувствительности шестерней;
  • Общий КПД ниже из за большого количества элементов;
  • Больший вес;
  • Если все таки, что то сломается, то ремонт почти невозможен;
  • Цена.

  

  Достаточно ли 3-7 скоростей для города?

  Да. Большинство катающихся в городе на горных велосипедах, в большинстве своем используют лишь 5ую часть всей трансмиссии. Поэтому для обычного катания, вам будет достаточно планетарной втулки.

  Втулка Shimano Alfine в разрезе

  

  Для всех кто выбирает велосипед до 80 000 рублей — вот табличка из нашей статьи про характеристики велосипедов. Какая втулка, для чего предназначена.

  

  Другие полезные статьи:

  • Техническое обслуживание велосипеда;
  • Как правильно мыть велосипед;
  • Как правильно смазывать цепь велосипеда;
  • Выбор велопокрышек;
  • Правильная посадка на велосипеде;
  • Давление в велосипедных покрышках;

  Подписывайтесь на нас в соц. сетях!

  Всем привет! С Вами команда velo-travel и сегодня мы поговорим о передачах на велосипеде. Но разговаривать о манетках и кассетах мы не будем. Сегодняшняя тема разговора – коробки передач и вариаторы на велосипеде. Немного с Вами разберем, что, зачем, куда и самое главное, попытаемся понять, почему сейчас все используют простую систему переключения передач, а не коробки переключения передач.

  Как то в своих группах, в социальных сетях, мы выложили пост с фото, на котором было изображена передача крутящего момента от педалей к заднему колесу при помощи карданного вала. Пост был достаточно обсуждаем, и чем-то, новым.

  

  Идея установить коробку передач на велосипед появилась еще в далеком 19-ом веке. Но эта идея просуществовала на чертежах и в мыслях вплоть до 1915 года. Тогда продавали только планетарные втулки для велосипеда стоимостью в 3 английских фунта стерлингов. На наши деньги это более чем достаточно, чтобы офигеть ? Вес такой втулки составлял выше 3-х килограммов. В период с 19 века вплоть до времен Второй мировой войны, переключали передачи при помощи малоэффективных поводковых и рамочных систем.

  Именно это и послужило мотивацией создать компактную коробку передач на велосипед. Первый вопрос, который возник перед инженерами – где поместить ее? Решено было однозначно – около каретки.

  В 1935 году ряд немецких производителей начали производство коробки передач для велосипеда с 3-мя скоростями, которая размещалась в кареточном узле. Рычаг КПП находился в том месте, где, когда то на советских шоссейных велосипедах устанавливались переключатели передач – в верхней части нижней трубы рамы. Парочка фирм выпускала коробки передач только с двумя передачами. Возможно, эти разработки дошли бы до логического завершения и массового перехода велосипедов на коробки передач, но началась война, которая сломала много планов и много жизней….

  

  Какие преимущества были у коробок передач того времени?

  • Большой срок службы.

  • Защита от грязи и воды благодаря удачному размещению.

  • Простота в обслуживании и настройке.

  • Удачное распределение веса, опять-таки, благодаря размещению над кареточным узлом.

  Минусов было всего несколько – ощутимая потеря мощности, именно поэтому такие коробки не устанавливались на шоссейные велосипеды, ну и стоимость изготовления КПП желала быть ниже.

  И вот прошла война, прошло много времени, а к усовершенствованию КПП на велосипеде никто не возвращался. Только в начале 90-х годов именно развитие дисциплины ДХ послужило к модернизации коробок передач. Как известно, при быстром спуске с горы задний суппорт постоянно бьется об раму и плохо переключает передачи. Именно тогда начали придумывать такой механизм переключения передач, который не будет находиться сзади и будет отлично выполнять свои функции.

  

  Из книжки «Современный велосипед» мы почерпали следующую информацию.

  Было три основных разработки – немецкая компания Nicolai, и японцы Хода и СР Сантур. Немцы установили КПП открытого типа на основе планетарной втулки. У привода было две цепи, внутренняя цепь передает усилие от шатунов к планетарке, а внешняя – от планетарки к задней звездочке. Honda взяла за основу компоненты Shimano и создала велосипед 18 кг весом и с 7 передачами. Внешняя цепь раскручивает заднее колесо, а короткая цепь перемещает модернизированный задний суппорт по кассете. Сантур вообще решил не мелочиться и создал 9-ти ступенчатую коробку передач весом в 4,5 килограмма, которая напоминала КПП автомобиля в миниатюре.

  Суть в том, что разработки интересны, но дорогие и изготавливались в небольшом количестве. В книге написано: «Но если дело пойдет…» и это был примерно 2000-ый год. Сейчас мы можем смело написать в 2015 году – дело не пошло.

  И так, пока что коробки передач прекратили свое развитие. А что же тогда пришло им на смену?

  Планетарная каретка.

  Это что-то похожее на планетарную втулку, только находится в каретке ?

  

  Есть много подробной информации о развитии планетарных кареток с точными датами и числами. Грузит себя и Вас этой информацией мы не желаем, поэтому расскажем самое интересное.

  Главной целью планетарной каретки были компактность и повышающий коэффициент. Вес разработок колебался от 1200 грамм до 2000 грамм вместе с шатунами. Были разработки фирмы Николай, в которых имелся магнитный привод переключения передач.

  Основным минусом всех разработок была несовместимость размеров планетарных кареток со стандартными размерами кареток. Но и плюсы также видно на лицо. Во-первых, чтобы переключить передачу не обязательно крутить педали, во-вторых малая передняя звезда позволяет установить задний суппорт с короткой лапкой. Известно, что такие суппорта более стойкие к ударам и износам. В третьих, такое явление, как перекос цепи, практически исчезает а значит увеличивается срок службы самой цепи.

  Все-таки планетарная каретка – это интересная разработка, но больший успех получила именно планетарная втулка, о чем мы и опишем ниже.

  

  Планетарные втулки.

  История гласит, что первая планетарная втулка современного типа появилась на свет еще в 1898 году, представляете? Лично нам трудно это представить ? Втулка имела встроенный тормозной механизм и несколько передач. Далее пошли разработки вверх и появлялись втулки уже с 3-мя передачами. Более скоростные и успешные втулки начали появляться уже ближе к началу 20-ого века. Один из самых известных производителей – Sachs Bicycle Component, сейчас эта фирма входит в состав корпорации SRAM. Именно производство планетарных втулок перевернуло немного веломир и исключило производство и разработку иных типов внутреннего переключение передач.

  Сейчас существуют планетарные втулки в 3, 5 и 7 передач. Если лет 5 назад были только обычные втулки, так последнее время уже широко обустроились на рынке планетарные втулки с дисковым тормозом и со встроенным тормозом. И еще одно отличие старых втулок от новых – совместимость с передним переключателем передач. А в последнее время – и с установкой кассеты на заднее колесо. То есть, у Вас как бы обычные передачи 3х8 и еще и планетарка в 3 скорости. И еще, для сравнения. Диапазон передаточных числе стандартной системы переключения 3х7 около 500%, а некоторые втулки на 14 передач фирмы Rohloff имеют целых 600%. Круто, не правда ли? ?

  

  Краткие преимущества планетарных втулок:

  • Большой диапазон передаточных чисел, о чем мы писали выше.

  • Легкость и плавность в переключении передач.

  • Высокая скорость переключении.

  • Простота в обслуживании и исключении потребности в постоянном ТО.

  А также несколько минусов:

  • Ремонт редкий, но меткий.

  Свое предназначение планетарные втулки нашли в основном в городских велосипедах. Это удобно и просто.
  Карданный привод передачи крутящего момента.

  Преимущества карданного вала перед цепью огромные, и очень странно, что сейчас такой тип не используется. Основные преимущества:

  

  • Защита от внешних воздействий.

  • Не пачкает одежду и не цепляет штанину.

  • КПД показатель не выше, но независим от количества грязи и болота на кардане.

  А минусы вот:

  • Стоимость на порядок выше.

  • Ломался кардан мало, но, так же как и планетарки, требовал отдельных знаний в починке.

  • Невозможность установки переключения передач.

  • Сложность снятия заднего колеса.

  Современные разработки смогли устранить ряд вышеописанных минусов, особенно проблема с переключением передач – установка планетарной втулки давала возможность все-таки переключать передачи.

  

  Ременной привод.

  Ременной привод применяли очень давно и со временем перестали, потому что самый главный минус — недостаточная прочность и проскальзывание. Но опять таки, наука и инженерия не стоит на месте и на сегодняшний день появляется явная конкуренция между ременным и цепным приводом. Главным недостатком ремня есть цельность, невозможность установки переключателей передач и сложность в ремонте и замене комплектующих.

  Вариаторы.

  Преимущество вариатора – это бесступенчатое переключение передач и возможность большого диапазона передач. Но минусы, к сожалению, значительные. Самое главное – это малая эффективность, из-за проскальзывания в самом вариаторе. К минусам также отнесем и потерю мощности, стоимость.

  Сейчас вариаторы начинают возвращать популярность из-за развития технологий и благодаря бессонным ночам инженеров. Вес втулок раньше составлял около 5-ти килограмм, а сейчас стремительность опускается к 3. Посмотрим, что из этого получится через несколько лет, пока что ясно только одно – будущее у вариаторов будет.

  И так, а сейчас попытаемся понять, почему все эти разработки не прижились? Столько нового, столько интересного, но все остается: цепь и передачи. А знаете почему? А потому что все гениальное просто. Велосипед любят все за его простоту. И не нужно ничего усложнять. Два колеса, рама, тормоза и руль, что еще надо? Именно поэтому перед тем как модернизировать свой велосипед, подумайте хорошо, нужно ли Вам это, и принесет ли это пользу в велопоходе.

  До новых встреч!

  Планетарная втулка – дорогостоящая альтернатива классического механизма переключения передач. Именно высокая стоимость этой комплектующей требует детального разбирательства ее плюсов и минусов, а также анализа того, какую выгоду получит владелец байка во время поездок по пересеченной местности грязи, песку, крутым склонам.
  

  Планетарная втулка преимущества

  Планетарная втулка – оборудование, которое делает эксплуатацию скоростного велосипеда, проще и делает его надежней. Если рассмотреть подробно, то преимуществ у планетарной втулки хватает:
  • Легкость обслуживания. Собственно, оно практически не нужно, благодаря полностью закрытой структуре втулки;
  • Планетарная втулка устраняет такую особенность, как изменение линии цепи при переключении передач. Это дает возможность установить на привод защиту. Она препятствует попаданию грязи в цепь, увеличивая ее надежность. При этом практика показывает, что сама защита требует модернизации и тщательной подгонки, чтобы исключить трение защиты о части механизма привода при езде;
  • Планетарная втулка исключает дополнительные изгибы цепи. За счет этого уменьшается трение и увеличивается в 4–6 раз ресурс цепи;
  • При падениях велосипеда на бок планетарные втулки не повреждаются из-за отсутствия удаленного переключателя скоростей. Это актуально для фрирайда;
  • Планетарная втулка исключает громоздкий механизм звездочек с переключателями, нет манеток и боуден-троса. В результате цепь слетает значительно реже;
  • Горизонтальные дропауты позволяют исключить натяжитель цепи;
  • Планетарная втулка возвращает возможность тормозить педалями, что как упоминалось выше, делает ненужным боуден-трос и делает надежной систему тормозов, хотя, торможение педалями не всегда удобно;
  • Есть возможность быстро переключать скорости под нагрузкой. Это очень важно на подъемах;
  • Последовательное переключение передач, что способствует поддержанию оптимального каденса во время поездок на большие расстояния;
  • Передачи переключаются легко, без усилий и без необходимости проворота педалей;
  • Одна звездочка планетарной втулки позволяет увеличить натяжение спиц, благодаря чему колесо становится жестче и прочнее.
  
  Также к преимуществам планетарной втулки относят легкость ее регулирования по сравнению с дерайлером. В действительности, чтобы регулировать оба механизма, нужны определенные навыки и знания. Этот процесс можно сравнить с ремонтом коробки передач на автомобиле, что, несомненно, должны делать специалисты. Такая же ситуация складывается и с регулировкой планетарной втулки и дерайлера, но планетарка сама по себе уже отрегулирована и не требует дополнительных регулировок.
  С планетарной втулкой могут работать как обычные дисковые и ножные тормоза, так и роллерные, которые тоже имеют ряд преимуществ.

  Минусы и недостатки

  Но как у медали есть две стороны, так и планетарной втулки есть недостатки:
  • Небольшое передаточное отношение. Это соотношение пройденного велосипедом расстояния на самой низкой и самой высокой передаче при одном обороте педалей. У классических систем переключения передач показатель передаточного соотношения переваливает за 500%, в то время как у большинства планетарных втулок немного превышает 300%. Но есть модификации, которые не уступают по показателю передаточного значения классическим механизмам переключения, но они находятся в топовом ценовом диапазоне;
  • Планетарная втулка тяжелее стандартного механизма. Вес распределяется неравномерно, задняя часть велосипеда становится несколько тяжелее, что ощущается во время соревнований;
  • Высокая стоимость;
  • Потеря эффективности. У планетарных втулок существует 2 участка, которые обуславливают потери трения:
  1. Соприкосновение планетарных шестеренок с солнечными шестернями и зубчатым колесом;
  2. Подшипники планетарных механизмов.
  В результате теряется до 8% эффективности усилий. Это основополагающий фактор, который снижает показатели велосипедиста на соревнованиях;
  • Ограниченное значение максимального вращательного момента, что станет препятствием для преодоления крутых подъемов;
  • Трудоемкий процесс снятия и установки колеса, так, как оно крепиться только на болтах.
  Хотя недостатков у планетарных втулок меньше, чем преимуществ они способны в значительной степени повлиять на результат велосипедиста – снизить скорость и проходимость байка, но при этом надежность велосипеда увеличится.
  

  Подведение итогов

  Планетарная втулка комплектующая, повышающая надежность привода велосипеда и делает его обслуживание максимально простым, устраняет некоторые проблемы с цепью и позволяет устанавливать защиту цепи. Но одновременно с этим планетарная втулка снижает ходовые характеристики велосипеда, что сказывается на соревнованиях.
  

  Вывод:

  Планетарная втулка – идеальный вариант для тех, кто любит погонять в городских условиях. Не станет она помехой и для фрирайда, простых поездок по пересеченной местности. При этом не стоит забывать, что топовые модификации планетарных втулок не имеют изъянов в части потери эффективности и обеспечивают полноценное передаточное отношение. Также для поездок по пересечёнке важно то, что механизм с планетарной системой не выступает за габариты велосипеда и не рискует быть поврежденным о ветки, пни, камни и так далее.

  Односкоростная втулка (Синглспид)

  

  Самый простой вид втулок. Для передачи усилия на колесо используется только одна звезда. Так как при установке такой втулки нет переключателя, который бы натягивал цепь, их обычно устанавливают в рамы с «горизонтальными» дропаутами, позволяющими отрегулировать натяжение самостоятельно, перемещая колесо вперед-назад.

  Если вы хотите использовать такую втулку на велосипеде с вертикальными дропаутами, то придётся установить натяжитель цепи.

  

  Часто такие втулки можно встретить на прогулочных и городских велосипедах, и обычно они комплектуются «ножным» тормозом. Поворачивая педали назад вы активируете механизм и втулка начинает тормозить.

  Есть ещё один вариант односкоростной втулки – это втулка для фикседов. В ней нет храповика и звёздочка постоянно вращается вместе с колесом. Минусом такой втулки является то, что вы не можете перестать крутить педали, не заблокировав колесо. К плюсам можно отнести долговечность и низкую стоимость. Такие втулки подойдут для путешествий на небольшие расстояния по «плоской» местности.

  

  Планетарная втулка

  У планетарной втулки тоже только одна звезда и все ограничения, действующие для сингспид втулок, работают и здесь. Эти втулки появились в начале 20 века и имели 3 скорости. Современные собратья могут иметь по 7-8 скоростей, а порой и больше. Само устройство втулки – это отличная тема для другой статьи, так что не будем особо углубляться в неё. Скажем только, что переключать передачи на такой втулке можно даже стоя на месте.

  

  Сам механизм переключения спрятан внутри втулки и хорошо защищен от внешних воздействий. Это делает планетарные втулки отличным приобретением для суровых погодных условий. Внутрь практически не попадает влага, а передачи переключаются даже при -15! Главным минусом можно назвать трудный самостоятельный сервис такой втулки и проблематичный монтаж/демонтаж колеса (если вы пробились или что-то в таком духе).

  Трещотка и барабан

  Часто эти 2 вида путают. Первый – это втулка с резьбой для накручивания звёзд с трещоткой. Была популярна до конца 1980-х годов, пока дорогостоящий механизм трещотки решили не выкидывать каждый раз, при замене звёзд. На приведённом ниже фото изображена трещотка, втулка под неё, втулка с барабаном и кассета для втулки с барабаном. Основные отличия в способе установки звёзд.

  

  Для нарезания резьбы на втулке и на трещотке нужны высокоточные инструменты, в противном случае установить трещотку параллельно самой втулки и тем самым соблюсти соосность будет невозможно. Это выливается либо в проблемы с переключением на дешевых версиях, либо в цену конечного продукта.

  Втулки с барабаном лишены такого недостатка, плюс звёзды для них производить гораздо проще. Ещё одним плюсом втулок с барабаном является расположение подшипника, он находится ближе к дропауту и нагрузка на него меньше, следовательно, ось будет ломаться реже, а подшипник жить дольше. В современных втулках используют по 3-4 промышленных подшипника и при своевременном сервисе они работают очень долго.

  

  Барабан в разы лучше и проще в использовании. Для фиксации на нем кассеты используется контргайка, на которую практически нет нагрузок. Вы просто надеваете кассету, а шлицы не дают ей провернуться.

  Конечно, есть свои особенности, вроде использования кассет на «пауке» с алюминиевым барабаном. Иначе вы можете просто угробить барабан.

  Совместимость кассет Shimano и Sram

  Стандарт для кассет Shimano и Sram одинаков для 8-9-10-скоростных кассет. Вы можете использовать кассеты Shimano в связке с переключателем Sram и наоборот. При этом само крепление кассеты на барабане остаётся неизменным.

  А вот стандарт Sram XD для 10-11-12-скоростных кассет потребует особого барабана. Он чем-то похож на смесь классической трещотки и барабана со шлицами. Разницу вы можете оценить ниже, слева обычный барабан, справа XD.

  

  Совместимость кассет Campagnolo

  

  У Campagnolo есть отдельный стандарт для своих шоссейных втулок и в них очень сложно не запутаться. Итак, существует старый стандарт (Old Campagnolo) для 7-8-скоростных кассет, он первый на фото. Ещё есть стандарт (Exa-Drive) для 8-скоростных кассет, который отличается от старого шириной верхнего (на фото) шлица на барабане. А ещё есть Obsolete Exa-Drive для 8-скоростных титановых кассет. Если вы ещё на запутались – вот вам Exa-Drive для 9-скоростных кассет, с коварным нижним левым зубом!

  Актуальный стандарт барабана Campagnolo подходит для всех 9-10-11-скоростных кассет, естественно, только для своих.

  

  Размеры

  Раньше использовались задние втулки шириной 120, 126мм, но эти времена давно ушли в небытие. Теперь у нас есть: 135, 142, 148, 150, 158 и фиг его знает сколько ещё стандартов ширины втулки придумывают именно в этот момент. С диаметром оси чуть проще, это 10 и 12 мм.

  С передней втулкой проще. Ширина 100 или 110мм, а диаметр оси 10, 15 и 20мм.

  Измеряется ширина втулки всегда от контргайки до контргайки.

  

  Рекомендации по выбору

  Пожалуй, это самый важный раздел, обязательно прочитайте его! Если вы выбираете втулки для ваших будущих колёс, то здесь всё зависит только от ваших пожеланий. Практически все втулки для МТВ изготавливаются из алюминия, хотя дорожные велосипеды могут комплектоваться втулками из нержавеющей стали.

  Старайтесь подобрать втулки так, чтобы для передней и задней втулки диаметры фланца (того места, куда крепятся спицы) были одинаковы, хотя бы для одного колеса, тогда вам не придётся покупать кучу спиц разной длинны.

  Помните, что количество отверстий в фланцах втулки должно совпадать с количеством отверстий в ободе! Существуют способы спицовки колёс, когда у вас слишком много/мало отверстий в втулке или ободе, но мы не будем их рассматривать, так как такой подход изначально неправильный.

  Если вы где-то запутались или чего-то не поняли, то мы с огромным удовольствием поможем и подскажем вам. Не стесняйтесь задавать свои вопросы в комментариях!

  Особенности велосипедов с планетарной втулкой

  Планетарные втулки имеют долгий срок службы, не требующий дополнительного техобслуживания. Любителям экстрима следует знать, что такой тип велосипедов не предназначен для их использования в соревнованиях, езде по горной местности и плохим дорогам. Многие велосипеды оснащены втулками с семью и восемью скоростями, но на старых и более дешевых экземплярах можно встретить механизм с тремя передачами.

  Некоторые модификации планетарных втулок имеют заднюю передачу, которая будет полезна для трехколесного велосипеда. Есть механизмы с фиксированной передачей, не имеющей свободного хода, которые хорошо подходят для зимней езды и тренировок.

  На современном рынке есть в продаже втулки с максимальным количеством 14 передач, которые способны составить конкуренцию дерайлерам.

  На байк с планетарной втулкой ставится надежная защита цепи велосипеда, которая увеличит срок ее эксплуатации и снизит на нет риск загрязнения одежды.

  Устройство планетарной втулки

  Принцип работы планетарной втулки сравним с характером работы автомобильной коробкой передач. Внутри втулки находится система шестеренок определенных размеров, обладающих определенным передаточным числом. Механизм выполняет роль переключения скоростей, при этом ноги меньше устают. Принцип работы втулки можно сравнить с вариатором: передача крутящего момента и плавная смена передаточного отношения.

  • солнечная шестеренка, находящаяся в центре и являющаяся осью колеса;
  • водило – определенное количество одинаковых шестеренок, называемых сателлитами; они находятся в жесткой сцепке с центральной шестерней и крепко фиксируют свои оси;
  • кольцевая шестеренка — шестерня, находящаяся снаружи и имеющая внутреннюю зубчатую передачу, сцепляемую с сателлитами.

  Виды многоскоростных планетарных втулок

  Самыми распространенными являются 3-скоростные, 7-скоростные и 8-скоростные планетарные втулки, которые имеют хороший спрос и завоевали авторитет на велорынке.

  В свое время выпустили 12-скоростную втулку, но, к сожалению, за счет своего большого веса и плохого качества ее сняли с производства.

  14-скоростная планетарная втулка из Германии Rohloff Speedhub считается лучшей в своем диапазоне. Может составить конкуренцию системам с 24 и 27 скоростями. Более легка в управлении.

  11-скоростная втулка Shimano Alfine 700 сделала более доступными велосипеды с планетарными системами переключения передач. Масляная ванна трансмиссии обеспечивает большую механическую эффективность.

  Складные велосипеды с втулкой планетарного типа

  Если вы живете в городе и часто ездите на велосипеде, то наличие планетарной втулки обеспечит вам дополнительные удобства во время прогулки. Поэтому, приобретая складной велосипед, вы обязательно захотите купить его именно с этим механизмом.

  Преимущества эксплуатации складного велосипеда с планетарной втулкой:

  • переключение передачи возможно даже во время остановки, что немаловажно для езды по большому городу с большим движением и постоянными пробками;
  • при крутом подъеме вам не придется одновременно вращать педали и переключать скорость, вы можете на мгновение прекратить вращение и спокойно включить требуемую передачу;
  • герметичный механизм планетарной втулки надежно защищен и не требует технического обслуживания;
  • трансмиссия планетарной втулки менее подвержена износу и служит гораздо дольше;
  • исключена возможность такого неприятного явления, знакомого всем велосипедистам, как «слетание» цепи.

  Трехскоростной велосипед с планетарной втулкой

  При покупке двухколесного транспорта многие хотят, чтобы у велосипеда было больше передач. Но, как показывает практика, для обычной прогулки по городу достаточно иметь всего три скорости. Почему же велосипеды с трехскоростной планетарной втулкой могут создать конкуренцию своим собратьям, имеющим 7-8 скоростей?

  Все дело в передаточном отношении, которое не увеличивается с добавлением количества передач. У втулки с семью или восьмью скоростями передаточное отношение не намного больше, чем у механизма с тремя передачами, зато добавляется в два раза больше меток для клика переключателя. Поэтому, переключая скорость, вы будете оставаться в пределах того диапазона, что и на трёхскоростной втулке, а менять передачи придется гораздо чаще.

  Новинка велорынка: велосипед с планетарной втулкой shimano alfine 11

  Совсем недавно компанией Shimano была выпущена новая 11-скоростная планетарная втулка топовой линейки Alfine. По сравнению со своей 8-скоростной предшественницей она имеет ряд преимуществ:

  • более мягкое и плавное переключение передач;
  • имеет меньший вес: 1,59 кг;
  • подходит как для велопрогулок по городу, так и для плохих дорог.

  Следует отметить, что в сравнении с велосипедами, имеющими цепной привод, карданные имеют гораздо больший вес: 16 — 21 кг.

  Способ установки на обычный велосипед

  Если вы любите экспериментировать, то можете установить планетарную втулку на простой односкоростной велосипед путем его модифицирования.

  Ширина втулки по контргайкам — от 127 до 135 мм, для простых велосипедов это много. Для того чтобы поставить втулку, задний треугольник растягивается до необходимой ширины. При необходимости можно отказаться от роллерного тормоза, тогда можно уменьшить размер втулки до 126 мм.

  Отзывы о велосипедах с планетарной втулкой

  Проанализировав множество отзывов, можно сказать, что владельцы таких велосипедов, несмотря на большую стоимость, вполне довольны своим приобретением. Приведем основные характеристики, дающие высокую оценку потребителей:

  • быстрое переключение передач, не зависящее от педалей;
  • надежность и компактность;
  • возможность быстро и динамично набрать скорость;
  • большой межсервисный период эксплуатации;
  • экономия сил;
  • мягкость и плавность при переключении;
  • отсутствие громоздкой системы с большим количеством звездочек и перекидыванием цепи.

  Как работает и из чего состоит?

  Планетарная втулка для велосипеда состоит из набора шестеренок. По устройству она довольно сложна, так как работает по принципу автомобильной коробки передач.

  Механизм включает в себя следующие элементы:

  • солнечная шестерня, жестко сцепленная с осью колеса;
  • планетарные шестерни, или сателлиты;
  • водило — соединяет и фиксирует сателлиты;
  • эпицикл — кольцевая шестеренка.

  

  Снаружи корпуса трансмиссии расположена единственная звездочка, соединенная с механизмом посредством шлицевого привода. При переключении передачи ручкой на руле он изменяет скорость вращения водила относительно эпицикла.

  У втулки самого простого типа имеется три передачи, которые работают следующим образом:

  1. Пониженная — эпицикл зацепляется за сателлиты, которые вращают солнечную шестерню. На каждые 4 оборота звездочки колесо совершает 3 оборота.
  2. Прямая — эпицикл соединен с солнечной шестерней напрямую, минуя передаточные шестеренки, благодаря чему достигается соотношение вращений колеса и звездочки 1:1.
  3. Повышенная. При ее включении механизм работает наоборот — звездочка передает усилие на планетарные шестерни, которые вращают эпицикл, момент от которого передается на солнечную шестерню. За счет этого передача повышается на 33–36%.

  В зависимости от количества сателлитов передач может быть от 3 до 14, но наиболее распространены планетарные втулки велосипеда, устройство которых обеспечивает наличие 5 или 7 скоростей.

  Преимущества и недостатки

  Планетарная коробка передач имеет следующие достоинства:

  • низкий износ цепи и звезд;
  • высокая надежность и долговечность механизма за счет защиты от внешних воздействий и постоянной смазки трансмиссионным маслом;
  • отсутствие необходимости в регулировке;
  • удобство переключения передач — делать это можно как на ходу, так и стоя на месте;
  • отсутствие риска повреждения передаточного механизма при падении велосипеда на бок;
  • возможность установки ножного тормоза;
  • сниженная вероятность того, что цепь слетит со звездочек;
  • большое разнообразие передаточных чисел — до 520%.

  

  К недостаткам механизма можно отнести:

  • большую массу, достигающую 3 кг. К тому же вес неравномерно распределяется между передним и задним колесами;
  • сложность ремонта и установки планетарной втулки на велосипед; монтаж на существующий велосипед и вовсе невозможен, даже если вы используете специальный инструмент и подставку под заднее колесо, чтобы упростить работу. При поломке придется либо покупать новую втулку, либо новый байк. Поэтому установка планетарной втулки на велосипед своими руками — сложный или практически невозможный процесс;
  • низкий КПД редуктора, связанный с повышенным коэффициентом трения шестерней. Из-за этого такие трансмиссии не используются на спортивных велосипедах;
  • ограниченный крутящий момент. Хотя диапазон повышенных передач широк, достаточно низкую передачу для въезда на очень крутую гору включить не получится;
  • высокая стоимость.

  Таким образом, планетарка станет хорошим выбором для прогулочных, городских и других видов велосипедов для неспешной и комфортной езды. Если же велосипед используется для гонок, езды по пересеченной местности или даунхилла, такой механизм скорее станет отягощением, чем улучшением.

  Производители

  В данной таблице представлены четыре основных производителей.

  Изготовитель	Особенности
  Rohloff	Включает 14 планетарных втулок, за счет чего может конкурировать с кассетными трансмиссиями по числу передаточных отношений.
  SRAM	Разные модели втулок имеют до 12 скоростей, которые обеспечивают повышение передаточного числа до 420%.
  Shimano	Широкий ассортимент механизмов — от простых 3-скоростных до устройств с 11 передачами.
  Sturmey-Archer	Набор моделей втулок с 3–7 скоростями дополнен гибридными механизмами, объединяющими планетарную трансмиссию с кассетной.

  Цена планетарной втулки для велосипеда довольно высока. Зависит она от сложности механизма. Так, 14-скоростная втулка Rohloff стоит от 53 до 89 тыс. руб. в зависимости от модели. Значительно доступнее трансмиссии Shimano — от 2700 руб. за 3-скоростное устройство до 21 тыс. руб. за модель с 11 передачами. Цены на механизмы SRAM начинаются от 5000 руб. Продукция Sturmey-Archer обойдется в 4700–10500 руб.

  Видео

  Подробнее разобраться в том, как работают велосипеды с планетарной втулкой, поможет видео.

  Отзывы покупателей

  Отзывы на велосипеды с планетарной втулкой говорят о том, что этот тип трансмиссии полностью реализует свои преимущества в большинстве условий эксплуатации. Пользователям не приходится беспокоиться о ремонте и настройке механизма, втулка способна проработать несколько лет без каких-либо проблем.

  Кроме того, недостаток низких передач никак не сказывается на использовании велосипеда — даже на крутую горку можно спокойно въехать.

  ЧТО ТАКОЕ ПЛАНЕТАРНАЯ ВТУЛКА?
  Планетарная втулка (internal hub) — это сложная система переключения скоростей для велосипеда. Она более надежная и долговечная, нежели обычная втулка, но очень плохо реагирует на сверхнагрузки, поэтому их не использвуют в соревнованиях или экстремальном катании. Самые продвинутые модели (например некоторые Dutch байки) обладают 7и ступенчатыми планетарными втулками, а на упрощенные ситибайки (или складные) ставят 3х ступенчатые. В таких втулках механизм и звезды находятся в смазке под защитной оболочкой, а сама система напоминает коробку передач автомобиля.

  Солнечная шестерня: находится в центре (зеленая на рисунке) — это и есть ось колеса.
  Водило: жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких планетарных шестерён (сателлитов) одинакового размера, находящихся в зацеплении с солнечной шестерней (синие) .
  Кольцевая шестерня (эпицикл) : внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями (красная) — приводится в действие цепью.
  Планетарная передача в режиме повышения скорости. Водило (синее) вращается внешним источником. Усилие снимается с солнечной шестерни (зеленая) , в то время как кольцевая шестерня (красная) закреплена неподвижно. Красные метки показывают вращение входного вала на 45°.

  Преимущества планетарных втулок:

  Механизм переключения передач полностью спрятан внутри корпуса втулки заднего колеса, что позволяет защитить его от попадания грязи. За счет этого долговечность деталей существенно повышается.
  Возможно переключение передач даже тогда, когда вы стоите на месте.
  Используются цепи и звездочки обычной ширины (для односкоростных велосипедов) . Цепь постоянно идет прямо. Используются звездочки с высоким профилем зубьев. Все это сказывается на увеличении ресурса цепей и звездочек.
  Механизм переключения передач и встроенный тормоз в таких системах необслуживаемый, что упрощает эксплуатацию велосипеда.
  Высокий ресурс втулок, детали которых работают в масляной ванне.

  Самый большой недостаток многоскоростных втулок с планетарным механизмом – это их большой вес: такие втулки в два-четыре раза тяжелее обычных задних втулок горного велосипеда. Правда, нужно отметить тот факт, что отпадает необходимость в ряде деталей трансмиссии, например переключателях передач, так что реальная разница в весе не столь велика.
  Сложный шестеренный механизм имеет достаточно высокое трение, что обуславливает пониженный КПД. Эти свойства стали определяющими для отказа от использования таких втулок на спортивных велосипедах.
  Планетарные втулки все же не предназначены для работы в экстремальных условиях и, к тому же, они почти неремонтопригодны нигде кроме специализированного велосервиса.

  Подобные эксперименты провела американская компания SRAM. SRAM DualDrive сочетает в себе внутренний и внешний приводы. Суть его состоит в том, что с трехскоростной планетарной втулкой комбинируется 8- или 9-скоростная кассета и обычный задний переключатель передач. Вся система управляется одной рукой при помощи комбинированной манетки: вращающаяся ручка (gripshift) управляет внешним переключением, а дополнительный рычаг внутренним..

  Источники:

  https://moy-instrument.ru/masteru/planetarnyj-reduktor-ustrojstvo-i-printsip-raboty.html
  https://innodrive.ru/articles/planetarnyy-reduktor/
  https://cable.ru/articles/id-2156.php
  https://ex3msport.life/velosport/chto-takoe-planetarnaya-vtulka-na-velosipede.html