03-2004 Jak to Dziala
4
28 Młody Technik 3/2004 Wielobiegowa piasta planetarna tekst: Marek Utkin rysunki: Tomasz Paleczny Jak to działa? P rzekładnie planetarne można napotkać w wielu urządzeniach technicznych, gdzie wymagana jest redukcja obrotów lub ich przyspieszenie w możli− wie niewielkiej objętości. Znajdują się one we wkrętar− kach (wkrętakach z napędem), szlifierkach prostych (tu przyspieszają obroty, aby kamień szlifierski kręcił się możliwie szybko), wyciągarkach samochodowych, maszynach ziemnych i wielu innych. Najpopularniejsze są jednak piasty wielobiegowe stosowane w rowerach. Umożliwiają one (tak, jak skrzynia biegów w samocho− dzie) napędzanie z najkorzystniejszą prędkością − w przypadku człowieka pod względem fizjologii, jak i uzyskiwanego momentu obrotowego. Piasty planetarne, choć mniej popularne od prze− rzutek zewnętrznych, są niezawodnymi i odpornymi na czynniki zewnętrzne systemami zmiany biegów. Piasta stanowi po prostu miniaturową skrzynię biegów, która może być mała dzięki temu, że siły wy− stępując na osiach kół zębatych − słonecznego (zamo− cowanego na osi) oraz planet (inaczej: satelitów), dzięki symetrii znoszą się wzajemnie, co eliminuje ko− nieczność tworzenia rozbudowanej i sztywnej kon− strukcji nośnej. Poza tym siły rozkładają się na trzy lub cztery satelity, które mogą być mniejsze niż pojedyn− cze koło zębate spełniające podobną rolę. W piaście planetarnej (w jednym komplecie sateli− tów) tak naprawdę występują dwa przełożenia − przy− spieszające, gdy napędza się kosz satelitów, a koło ro− weru obraca się wraz z kołem obiegowym, czyli wień− cem zębatym o wewnętrznym uzębieniu; oraz spowal− niające, gdy napędza się rzeczony pierścień obiegowy, a koło roweru obraca się wraz z koszem satelitów. Bieg trzeci jest w zasadzie do− datkiem i jest to bieg bezpośredni, czyli napęd na koło jest przekazywany bez po− średnictwa przekładni zębatej w piaście. Jeśli koło słoneczne ma tyle samo zębów co satelity, a pierścień obiegowy ma ich trzykrotnie więcej, bieg szybszy będzie wynosił 4/3 biegu bezpośredniego, a wolniejszy − 3/4. Piasty o liczbie biegów większej niż trzy (istnieją modele nawet o 14 przeło− żeniach) są wyposażone zazwyczaj w drugi (a nawet trzeci) komplet kół sło− necznych, satelitów i obiegowych, które zasprzęglają się kolejno, zazwyczaj w wyniku przesuwania po osi piasty, zasada działania jednak pozostaje podobna. Analizując klasyczną piastę trzybiegową (Stur− mey−Archer), można prześledzić, jak odbywa się zmia− na biegów i przenoszony jest napęd. Na rysunku kolo− rem czerwonym oznaczono elementy napędzające, żółtym − napędzane, szarym − niebiorące na danym biegu udziału w przekazywaniu napędu. Łańcuch napędza zębatkę (1), osadzoną na za− bieraku (2). Zabierak (2) napędza krzyżak (3), który zasprzęgla poszczególne biegi. Jest to możliwe dzięki przesuwaniu krzyżaka, który połączony jest z iglicą (13) i łańcuszkiem (14), połączonym z linką prowa− dzącą do manetki zmiany biegów. Za powrót krzyżaka do pozycji spoczynkowej odpowiada sprężyna. Bieg 1 : Gdy manetka jest na pierwszym biegu, linka jest najmocniej naprężona i krzyżak jest wycią− gnięty do skrajnej prawej pozycji, najbliżej zębatki na− pędowej. Wtedy to dwa z ramion krzyżaka wpychają wydłużone końcówki zapadek („piesków”, 4) połą− czonych z obiegowym (pierścieniowym) kołem zęba− tym (5), powodując ich rozsprzęglenie. Pozostałe dwa ramiona krzyżaka zazębiają się z wypustkami wewnątrz konstrukcji połączonej z kołem obiegowym. Dzięki temu napędzane jest koło obiego− we, które z kolei napędza satelity (6), tocząc się po nieruchomym kole słonecznym. Poruszają się one WOLNIEJ niż napędzająca zębatka wraz z kołem obie− gowym, a siła napędowa z kosza satelitów (8) prze− noszona jest za pomocą dwóch zapadek (9) na bież− nię zapadkową po lewej stronie korpusu piasty (10). Bieg 2 : Linka jest nieco mniej naprężona niż na biegu „1” i krzyżak znajduje się mniej więcej w poło− wie swego zakresu ruchu. Wtedy to wszystkie cztery ramiona krzyżaka zazębiają się z wypustkami we− wnątrz konstrukcji połączonej z kołem obiegowym. Za− padki (4) nie są wciśnięte i normalnie zasprzęglają się z bieżnią po prawej stronie korpusu piasty (11), a po− nieważ kosz satelitów kręci się wolniej niż korpus pia− sty, zapadki kosza satelitów (9) nie zasprzęglają się, tylko ślizgają swobodnie po swojej bieżni. Bieg 3 : Gdy manetka jest na biegu trzecim, linka jest niemal nienaprężona, a krzyżak przesuwa się w skrajne lewe położenie tak, że spoczywa na po− wierzchni czołowej kosza satelitów i zazębia z osiami satelitów (12). Wtedy to siła napędowa jest przekazy− wana bezpośrednio na satelity, które wprawiają w ruch koło obiegowe. W ten sposób porusza się ono SZYBCIEJ niż zębatka napędzana przez łańcuch i za− sprzęgla się z korpusem piasty za pomocą zapadek po prawej stronie (4). Ponieważ korpus piasty obraca się szybciej niż kosz satelitów, zapadki po lewej stronie ślizgają się swobodnie po swej bieżni.
description
--
Transcript of 03-2004 Jak to Dziala
-
28
Mod
y Tec
hnik
3/2
004
Wielobiegowa piasta planetarna
tekst: Marek Utkinrysunki: Tomasz Paleczny
Jak to dziaa?
PP rzekadnie planetarne mona napotka w wieluurzdzeniach technicznych, gdzie wymagana jestredukcja obrotw lub ich przyspieszenie w moliwie niewielkiej objtoci. Znajduj si one we wkrtarkach (wkrtakach z napdem), szlifierkach prostych(tu przyspieszaj obroty, aby kamie szlifierski krcisi moliwie szybko), wycigarkach samochodowych,maszynach ziemnych i wielu innych. Najpopularniejszes jednak piasty wielobiegowe stosowane w rowerach.Umoliwiaj one (tak, jak skrzynia biegw w samochodzie) napdzanie z najkorzystniejsz prdkoci w przypadku czowieka pod wzgldem fizjologii, jaki uzyskiwanego momentu obrotowego.
Piasty planetarne, cho mniej popularne od przerzutek zewntrznych, s niezawodnymi i odpornymina czynniki zewntrzne systemami zmiany biegw.
Piasta stanowi po prostu miniaturow skrzynibiegw, ktra moe by maa dziki temu, e siy wystpujc na osiach k zbatych sonecznego (zamocowanego na osi) oraz planet (inaczej: satelitw),dziki symetrii znosz si wzajemnie, co eliminuje konieczno tworzenia rozbudowanej i sztywnej konstrukcji nonej. Poza tym siy rozkadaj si na trzy lubcztery satelity, ktre mog by mniejsze ni pojedyncze koo zbate speniajce podobn rol.
W piacie planetarnej (w jednym komplecie satelitw) tak naprawd wystpuj dwa przeoenia przyspieszajce, gdy napdza si kosz satelitw, a koo roweru obraca si wraz z koem obiegowym, czyli wiecem zbatym o wewntrznym uzbieniu; oraz spowalniajce, gdy napdza si rzeczony piercie obiegowy,a koo roweru obraca si wraz z koszemsatelitw. Bieg trzeci jest w zasadzie dodatkiem i jest to bieg bezporedni, czylinapd na koo jest przekazywany bez porednictwa przekadni zbatej w piacie.Jeli koo soneczne ma tyle samo zbwco satelity, a piercie obiegowy ma ichtrzykrotnie wicej, bieg szybszy bdziewynosi 4/3 biegu bezporedniego,a wolniejszy 3/4.
Piasty o liczbie biegw wikszej nitrzy (istniej modele nawet o 14 przeoeniach) s wyposaone zazwyczaj wdrugi (a nawet trzeci) komplet k so
necznych, satelitw i obiegowych, ktre zasprzglajsi kolejno, zazwyczaj w wyniku przesuwania po osipiasty, zasada dziaania jednak pozostaje podobna.
Analizujc klasyczn piast trzybiegow (SturmeyArcher), mona przeledzi, jak odbywa si zmiana biegw i przenoszony jest napd. Na rysunku kolorem czerwonym oznaczono elementy napdzajce,tym napdzane, szarym niebiorce na danymbiegu udziau w przekazywaniu napdu.
acuch napdza zbatk (1), osadzon na zabieraku (2). Zabierak (2) napdza krzyak (3), ktryzasprzgla poszczeglne biegi. Jest to moliwe dzikiprzesuwaniu krzyaka, ktry poczony jest z iglic(13) i acuszkiem (14), poczonym z link prowadzc do manetki zmiany biegw. Za powrt krzyakado pozycji spoczynkowej odpowiada spryna.
BBiieegg 11: Gdy manetka jest na pierwszym biegu,linka jest najmocniej naprona i krzyak jest wycignity do skrajnej prawej pozycji, najbliej zbatki napdowej. Wtedy to dwa z ramion krzyaka wpychajwyduone kocwki zapadek (pieskw, 4) poczonych z obiegowym (piercieniowym) koem zbatym (5), powodujc ich rozsprzglenie.
Pozostae dwa ramiona krzyaka zazbiaj si zwypustkami wewntrz konstrukcji poczonej z koemobiegowym. Dziki temu napdzane jest koo obiegowe, ktre z kolei napdza satelity (6), toczc si ponieruchomym kole sonecznym. Poruszaj si one
WOLNIEJ ni napdzajca zbatka wraz z koem obiegowym, a sia napdowa z kosza satelitw (8) przenoszona jest za pomoc dwch zapadek (9) na bieni zapadkow po lewej stronie korpusu piasty (10).
BBiieegg 22: Linka jest nieco mniej naprona ni nabiegu 1 i krzyak znajduje si mniej wicej w poowie swego zakresu ruchu. Wtedy to wszystkie czteryramiona krzyaka zazbiaj si z wypustkami wewntrz konstrukcji poczonej z koem obiegowym. Zapadki (4) nie s wcinite i normalnie zasprzglaj siz bieni po prawej stronie korpusu piasty (11), a poniewa kosz satelitw krci si wolniej ni korpus piasty, zapadki kosza satelitw (9) nie zasprzglaj si,tylko lizgaj swobodnie po swojej bieni.
BBiieegg 33: Gdy manetka jest na biegu trzecim, linkajest niemal nienaprona, a krzyak przesuwa siw skrajne lewe pooenie tak, e spoczywa na powierzchni czoowej kosza satelitw i zazbia z osiamisatelitw (12). Wtedy to sia napdowa jest przekazywana bezporednio na satelity, ktre wprawiajw ruch koo obiegowe. W ten sposb porusza si onoSZYBCIEJ ni zbatka napdzana przez acuch i zasprzgla si z korpusem piasty za pomoc zapadek poprawej stronie (4). Poniewa korpus piasty obraca siszybciej ni kosz satelitw, zapadki po lewej stronielizgaj si swobodnie po swej bieni.
-
5 8 6 7 3 11 9
12
10 8 6 5 4 31 13 14
7 2
12
11
15
Bieg 1
Bieg 2
Bieg 329
Mod
y Tec
hnik
3/2
004
-
6 4 3 7 21
5
8
10
9
Samochodowaskrzynia biegw
tekst: Marek Utkinrysunki: Tomasz Paleczny
Skrzynia biegw umoliwia prac silnikaz prdkoci obrotow mieszczc siw zakresie wartoci optymalnych dla danego silnika, a jednoczenie umoliwia zmianprdkoci jadcego samochodu oraz jazd w rnych warunkach terenowych.
Puszczenie pedau sprzga (zasprzglenie)powoduje poczenie silnika z wakiem sprzgowym (6). Ten za umoliwia obracanie si waunapdowego z prdkoci zalen od wybranegobiegu.
Wszystkie koa zbate dziaajce przy jedzie do przodu osadzone s na wale napdowym, a napd na nie przekazywany jest z wauporedniego. Nie napdzaj one jednak wau napdowego, gdy kade z nich jest osadzone naoysku. Wrzucenie biegu powoduje zasprzglenie piercienia (3), wyposaonego w rodzajsprzga kowego, dziki czemu wa napdowyzaczyna obraca si z tak sam prdkoci, jakwybrane koo zbate.
Aby nie nastpio wyamanie zbw piercienia przy dociskaniu go do koa zbatego obracajcego si z inn prdkoci, stosowane s synchronizatory. Mwic najprociej, synchronizatorjest to rodzaj sprzga ciernego, ktre umoliwiawyrwnanie prdkoci obrotowych piercieniai koa zbatego. Dopiero po zrwnaniu prdkociobrotowych piercie zazbia si z koem zbatym. Kady producent stosuje nieco inne rozwizanie synchronizatorw, lecz zasada dziaaniapozostaje ta sama.
Bieg jaowy (luz)
Waek sprzgowy napdza wa poredni.adne z grnych k zbatych przekadni nie jestpoczone z waem napdowym i dlatego mocpomidzy wakiem sprzgowym a waem napdowym nie jest przekazywana.
Przesuwajc dwigni (lewarek) zmiany biegw (1) w lewo lub w prawo, mona wybra,ktry wodzik zmiany biegw bdzie nastpniepopychany lub pocigany.
Pierwszy bieg
Wrzucenie pierwszego biegu sprawia, eprawy wodzik zmiany biegw (2) zostaje przesunity do tyu. Nastpuje sztywne poczenie
30
Mod
y Tec
hnik
3/2
004
Jak to
-
11
12
13
piercienia (3) z grnym koem zbatym pierwszego biegu, co powoduje obracanie si wau napdowego (4). Mae kko zbate na wale porednim (5) obraca znacznie wiksze koo zbate pierwszego biegu (7) na wale napdowym,dziki czemu wa obraca si znacznie wolniej niwaek sprzgowy.
Drugi bieg
Przy biegu drugim prawy wodzik zostajeprzesunity do przodu, co powoduje poczeniegrnego koa zbatego drugiego biegu (8) z waem napdowym.
Trzeci bieg
Przy biegu trzecim rodkowy wodzik (9)przesuwa si do tyu, co powoduje poczeniegrnego koa zbatego trzeciego biegu (10)z waem napdowym.
Czwarty bieg
Wrzucenie czwartego biegu powoduje przesunicie rodkowego wodzika do przodu, co powoduje poczenie grnego koa zbatego czwartego biegu (11) z waem napdowym.
Pity bieg
Lewy wodzik (12) przesuwa si do tyu, cosprawia, e piercie czy ze sob bezporedniowaek sprzgowy z waem napdowym, bezudziau wau poredniego.
Bieg wsteczny
Po wczeniu biegu wstecznego dwigniazmiany biegw przesuwa lewy wodzik zmianybiegw do przodu. Sprawia to, e koo zbateporedniczce zostaje zazbione z koami zbatymi biegu wstecznego. Trzecie koo zbate pomidzy waem porednim a waem napdowympowoduje przeciwny kierunek obrotw wau napdowego ni przy pozostaych biegach do jazdydo przodu. Wrzucenie biegu wstecznego gdy samochd jedzie do przodu, jest niemoliwe,w tym celu naley si zatrzyma.
Synchronizator
31
Mod
y Tec
hnik
3/2
004
dziaa?
