A bolygóműves
sebességváltók
Mint szó volt róla, az átkötött bolygómű átkötő eleme lehet egy kikötött bolygómű. Ennek elvi vázlata itt látható: A ferde egyenes a 3 vonalon kimetszi a kikötött bolygómű forgattyújának pillanatnyi kerületi sebességét. Mindkét tengely fordulatszámát fekete vonallal kivetítjük az n egyenesre. A bolygóművek kapcsolódásából következik, hogy az így kapott két fordulatszám megegyezik a másik bolygóműmegfelelő tengelyeinek a fordulatszámával: n"3 = n'2 és n"1 = n'1. Ezt a két fordulatszámot (a fordulatszámot modellező "emelőkart" - ha emlékszünk a mechanikai modellre) átmásoljuk a Z távolságra lévő másik ábrába. Ezek ott az 1 és 2 egyenesen kimetszik az oda tartozó sebességvektorok végpontját. A két végpontot összekötve, megkapjuk a harmadik kerületi sebesség vektorát, a 3 forgattyújét. Ennek végpontját kivetítve a fordulatszámok egyenesére, megkapjuk az n'3 (kimenő) fordulatszámot. Természetesen nincs értelme a két bolygóműhöz tartozó szerkesztést külön-külön ábrán elvégezni: a harmadik rajzon az előző két szerkesztés összevontan látható. Emlékezve a mechanikai modellre, itt is érzékelhető a két bolygómű vektorainak összefüggése. Akármelyik emelőkar dőlését megváltoztatjuk, a hozzájuk tartozó vektorok együtt nyúlnak vagy rövidülnek mindkét bolygóműben. Egyébként az így kapott diagramról az előző fejezetben tárgyalt kikötött bolygómű áttétele is kiolvasható: az n'2fordulatszámot vesszük zérusnak, azaz onnan mérjük a ki- és a bemenő tengelyek fordulatszámát: a két tengely "fordulatszám-vektorának" aránya, azaz az áttétel ugyanakkora. Ez a körülmény is arra mutat rá, hogy a két bolygómű közül akármelyiket kiköthetjük, két - egymástól különböző - áttételt kapunk. Valóban, ha megteremtjük ennek a lehetőségét, azaz mindkét bolygóműhöz alkalmazunk féket, akkor kétfokozató váltóművet kapunk (az elmaradhatatlan tengelykapcsoló persze egy harmadik - a direkt - fokozat kapcsolását teszi lehetővé). Az áttételt természetesen analitikus módszerrel is meghatározhatjuk. Ehhez kétszer kell felírni a kinematikai alapegyenletet, azon kívül az egyenletrendszer megoldásához még további három "egyenletecskére" van szükség, melyek a két bolygómű kapcsolatát, illetve a "felesleges" szabadságfok lekötését írja le. Az egyenletrendszert úgy oldjuk meg, hogy az egyenlet egyik oldalára kerüljön a ki-, illetve a bemenő tengely szögsebességének a hányadosa, a másik oldalra pedig a két alapáttétel. A tisztán bolygóművekből álló sebességváltókban, így például az alább látható klasszikus Wilson-váltóban még több bolygómű található. A váltó "képlete": Az ilyen összetett bolygómű úgy jön létre, hogy minden újabb bolygómű
úgy kapcsolódik az előzőekhez, hogy három tengelye közül kettő "rá van
kötve" a már ott lévő tengelyek közül valamelyik kettőre. (Az összekötések
variálhatósága meglehetősen nagy!) Így azután lehetséges, hogy például
egy átkötött bolygóműnek az átkötő eleme szintén bolygóművel átkötött másik
bolygómű. Ilyenkor három bolygómű van kapcsolatban egymással. Ez a helyzet
például a Wilson-váltó harmadik fokozatában is, azaz az F3
fék
működtetésekor. Ekkor a piros, a kék és a zöld bolygómű vesz részt a hajtásban.
(A sárga bolygómű a hátramenet kapcsolására szolgál.)
Ha további sebességváltó-típusokkal akar megismerkedni, akkor oldja meg a példákat. Befejezésül néhány szót az egyesített bolygóműről. Ha két vagy
több bolygóművet összekötünk (két-két tengelyük összekapcsolásával), azaz
"összetett bolygóművet" hozunk létre, akkor előfordulhat, hogy két, egymással
összekötött fogaskerék átmérője azonos.
Egyesített bolygóműveket előszeretettel alkalmaznak hidromechanikus váltóművekhez (például a fenti a FORD-O-MATIC-ban jelent meg először). Amint arról korábban volt szó, egy egyszerű bolygóművel hat áttételt (fokozatot) lehet megvalósítani attól függően, hogy a három tengely közül melyiket fékezzük, melyik a bemeneti, melyik a kimeneti tengely. Néhány sikertelen próbálkozás után nemrég megjelent egy olyan sebességváltó, amelyikben négy bolygómű van, de a bekötések variálásával kilenc (!) előremeneti, s egy hátrameneti áttételt (fokozatot) lehet kapcsolni. És itt a legmodernebb bolygóműves sebességváltó vázlata! |