Densitatea cuplului la reductoarele planetare poate ajunge de fapt la aproximativ 46% mai mult decât oferă soluțiile cu axe paralele, în principal pentru că distribuie sarcina între mai multe pinioane satelit. Acest lucru le face extrem de eficiente pentru vehiculele electrice, permițând mașinilor să accelereze mai bine, în același timp reducând greutatea transmisiei cu între 14% și 22%. O cercetare din 2023 privind modul de a maximiza densitatea de putere a evidențiat și un alt aspect interesant. Configurațiile compacte planetare economisesc aproximativ 8–12 centimetri cubi de spațiu pentru fiecare kilowatt produs de motor. Această valoare poate părea mică, dar este de fapt destul de importantă atunci când se proiectează vehicule electrice pline ochi cu baterii.
Roțile planetare, datorită designului lor cu distribuție a sarcinii, pot transmite aproximativ cu 33% mai mult cuplu comparativ cu angrenajele elicoidale obișnuite, ocupând exact același spațiu. Atunci când producătorii adoptă soluții inovatoare privind forma dinților roților și poziționarea rulmenților, se ating valori ale cuplului între aproximativ 1.650 și 2.200 Newton-metri în interiorul acestor carcase compacte de 9,5 litri. Aceasta înseamnă circa 21,3 Nm pe centimetru cub, dacă facem calculul. Să luăm ca exemplu BorgWarner, una dintre cele mai importante companii din domeniu. Prin testări reale, aceștia au demonstrat că sistemele lor inteligente de răcire mențin o putere constantă chiar și atunci când motoarele funcționează în regim greu, urcând pante abrupte sau transportând sarcini mari pe distanțe lungi. Acest tip de management termic face diferența decisivă în menținerea performanței în condiții dificile de operare.
Motorul de curent continuu cu angrenaj planetar combină motoare fără perii cu rotație rapidă și reductoare în mai multe trepte, toate împachetate în spații mici de doar 120 cu 180 milimetri. Acest tip de design compact le face foarte ușor de instalat pe aceste configurații modulare de skateboard. La sfârșitul anului trecut, aproximativ patru din cinci vehicule electrice noi au început să utilizeze aceste motoare planetare cuplate direct pentru roțile din spate. În ceea ce privește modelele în trei trepte, acestea pot gestiona reduceri ale raportului de transmisie între aproximativ 18 la 1 și 34 la 1. Impresionant este modul în care se comportă chiar și în condiții diferite de temperatură, menținând rate ale eficienței mecanice undeva între 92% și puțin peste 94%. O astfel de performanță este foarte importantă atunci când se proiectează sisteme eficiente de transport.
Eficiența mecanică a sistemelor de angrenaje planetare atinge în mod tipic aproximativ 95-98 la sută pe treaptă, deoarece sarcina este distribuită simultan pe mai multe angrenaje. Când producătorii optimizează formele dinților și utilizează materiale mai bune, reduc pierderile prin frecare de alunecare cu aproximativ 21% în comparație cu angrenajele obișnuite cu axe paralele, conform unui studiu publicat anul trecut în Nature. Ce face ca acest lucru să fie atât de important pentru vehiculele electrice? Ei bine, aceste motoare electrice cu curent continuu (DC) și angrenaje planetare pot menține eficiența maximă pe o gamă mai largă de viteze. Acest aspect este foarte important pentru autovehiculele care opresc și pleacă constant în traficul urban, unde accelerarea are loc frecvent pe parcursul zilei.
Perechea reductoarelor planetare cu motoarele cu magnet permanent îmbunătățește eficiența generală a transmisiei cu 9,34% în condiții reale. Dispunerea concentrică minimizează lungimea traseului de transmitere a puterii, reducând pierderile prin inerție cu 18% în timpul accelerării. Rulmenții conici plasați strategic reduc în continuare frecarea la rotație, contribuind la o scădere cu 6,7% a pierderilor de energie în timpul frânării regenerative.
Utilizarea unor lubrifianți avansați pe bază de uleiuri sintetice termic stabile poate reduce temperaturile de funcționare cu aproximativ 23 de grade Celsius în condiții dificile de cuplu ridicat continuu. Atunci când producătorii integrează canale de răcire împreună cu materiale cu schimbare de fază în proiectele lor, reușesc să elimine cu aproximativ 41 la sută mai multă căldură în comparație cu metodele standard de răcire pasivă. Acest lucru face o diferență majoră, deoarece împiedică degradarea uleiului în zonele critice unde temperaturile devin foarte ridicate. Ca urmare, cutiile de viteze planetare moderne rămân eficiente la aproximativ 89 la sută, chiar și atunci când preiau sarcini susținute de 250 Newton metri. În plus, există un alt avantaj despre care nu se discută prea mult în zilele noastre, dar care este la fel de important: funcționează cu aproximativ 19 la sută mai silențios decât angrenajele elicoidale tradiționale, ceea ce înseamnă mai puțină poluare sonoră pentru muncitorii din fabrici și comunitățile din jur.
Cutiile de viteze planetare funcționează prin distribuirea sarcinii de cuplu la mai multe pinioane planetare, în loc să concentreze toată presiunea asupra unei singure piese la un moment dat. Această soluție constructivă ajută la prevenirea uzurii, permițându-le să funcționeze fiabil chiar și peste 250 newton-metri. Majoritatea modelelor de calitate sunt realizate din oțel călit sau aliaje speciale, care rezistă salturilor rapide de cuplu observate atunci când vehiculele electrice accelerează brusc de pe loc. Conținutul ridicat de carbon din aceste componente din oțel le oferă o rezistență remarcabilă, în jur de 1.200 megapascali sau mai mult, ceea ce înseamnă că nu se vor deforma sau rupe în condiții normale de funcționare. Testele în condiții reale au demonstrat, de asemenea, un lucru impresionant: după peste zece mii de cicluri de funcționare, aceste sisteme de transmisie își mențin nivelul de performanță, cu doar o scădere infimă de 0,8% în eficiență. O astfel de durabilitate le plasează cu mult în fața soluțiilor tradiționale cu arbori paraleli, depășindu-le aproape cu două treimi în testele de longevitate efectuate de producători.
Motoarele cu angrenaje planetare pentru sistemele DC permit o potrivire corectă a inerției atunci când dinamica rotorului se aliniază cu ceea ce se întâmplă la roți și axe, datorită rapoartelor de transmisie exacte. Atunci când această aliniere are loc, vibrațiile torsionale sunt cu aproximativ 39% mai mici în comparație cu sistemele obișnuite de acționare directă, astfel că mașinile accelerează de la 0 la 60 mph mult mai lin, fără sforăiturile deranjante. Testele în teren arată că inginerii obțin timpuri de răspuns cu aproximativ 22% mai rapide din buclele de curent atunci când totul este corect potrivit. Acest lucru este important deoarece reduce efectul de blocare nedorit, dar și prelungește durata de viață a rulmenților – datele din teren sugerează o îmbunătățire de aproximativ 17% a duratei de viață a rulmenților în scenarii tipice de condus în oraș, unde traficul stop-and-go este frecvent.
Sistemul planetar din motoarele cu angrenaj planetar DC face posibilă obținerea unor rapoarte de transmisie cuprinse oriunde între 3:1 și peste 100:1, atunci când se folosesc mai multe trepte împreună. Acest tip de gamă permite inginerilor să regleze fin performanța acestor motoare în funcție de necesități. Unele aplicații necesită putere maximă la viteze scăzute, cum ar fi urcarea pantelor, în timp ce altele cer o eficiență mai bună pe autostrăzi. Conform unei cercetări publicate anul trecut, utilizarea configurațiilor planetare în două trepte reduce viteza maximă a motorului cu aproximativ 38 la sută, dar menține aceeași cantitate de cuplu. Asta înseamnă că producătorii pot construi motoare mai mici și mai ușoare fără a compromite performanța.
Majoritatea vehiculelor electrice folosesc reductoare planetare cu o singură viteză pentru eficiența lor de 92–95% și dimensiunile compacte. Cu toate acestea, cercetările privind vehiculele comerciale electrice arată că sistemele cu mai multe viteze pot îmbunătăți autonomia cu 12–18% în condiții de sarcină mare. Compromisul constă în complexitate: transmisiile cu mai multe viteze necesită cu 23% mai multe componente, dar permit utilizarea unor motoare mai mici datorită schimbării optimizate a treptelor de viteză.
Cutiile de viteze planetare funcționează foarte bine în vehiculele hibride, deoarece pot distribui sarcina între mai multe componente și pot gestiona intrarea atât de la motoarele tradiționale, cât și de la motoarele electrice. Aceste sisteme de transmisie permit o trecere mult mai lină între funcționarea pe benzină și cea electrică, comparativ cu alte alternative. În ceea ce privește frânarea regenerativă, aceste cutii reușesc în general să recupereze aproximativ 15-22% din energia care ar fi pierdută în mod normal în timpul opririi. Cercetările privind gestionarea optimă a energiei evidențiază un aspect interesant: atunci când inginerii ajustează rapoartele de transmisie în mod corespunzător, mașinile echipate cu cutii de viteze planetare recuperează cu aproape 9,3% mai multă energie în timpul conducerii în trafic urban, caracterizat de numeroase opriri și porniri, comparativ cu sistemele care mențin rapoarte de transmisie fixe pe tot parcursul. Acest lucru le face destul de atractive pentru producătorii care doresc să îmbunătățească eficiența combustibilului fără a compromite performanța.
Sistemele de angrenaje planetare își ating performanțele impresionante datorită celor trei componente principale care funcționează împreună: există angrenajul central, numit pinion solar, situat în inima sistemului, apoi mai multe angrenaje planetare mai mici fixate pe ceea ce se numește port-satelit, și în final angrenajul inelar mare care le înconjoară pe toate celelalte. Cel mai adesea, pinionul solar acționează ca punct de pornire pentru transmiterea puterii, punând astfel în mișcare angrenajele planetare. Aceste angrenaje mici vin de fapt în contact atât cu pinionul solar, cât și cu angrenajul inelar simultan, creând un sistem remarcabil în care forța este distribuită pe mai multe puncte. Ceea ce face acest ansamblu atât de eficient este modul extrem de economic din punct de vedere al spațiului, păstrând totodată o transmitere excelentă a puterii. Din acest motiv, întâlnim aceste configurații planetare peste tot în vehiculele electrice moderne, mai ales atunci când sunt asociate cu motoare DC, unde fiecare centimetru contează, dar eficiența maximă nu poate fi compromisă.
Majoritatea transmisiilor vehiculelor electrice au roata centrală (sun gear) care funcționează ca principal arbore de intrare, transmitând cuplul către acele roți planetare. Când aceste angrenaje mici se rotesc în jurul roții centrale și angrenează simultan cu coroana fixă, se creează un efect frumos de reducere a vitezei. Ceea ce face acest ansamblu atât de eficient este faptul că mai mulți dinți intră în contact simultan. Acest lucru distribuie destul de uniform puterea în întregul sistem, ceea ce înseamnă o capacitate mai bună de preluare a sarcinii și o uzură mai redusă a componentelor în timp. Pentru vehiculele care parcurg multe cicluri, cum ar fi taxiurile sau furgonetele de livrare, o astfel de rezistență la uzură este esențială pe termen lung.
Roțile planetare multiple echilibrează în mod natural cuplul de torsiune pe întreg sistem, permițând cutiilor de viteze planetare să suporte sarcini continue cu 33% mai mari decât sistemele clasice cu roți dințate cilindrice. Această egalizare automată a sarcinii asigură durabilitate în condiții de stres asimetric cauzat de accelerarea rapidă și frânarea regenerativă, făcând ca proiectele planetare să fie deosebit de rezistente în mediile exigente ale vehiculelor electrice (EV).
Densitatea cuplului de torsiune se referă la cantitatea de cuplu pe care o cutie de viteze o poate suporta în raport cu dimensiunea sa. Cutiile de viteze planetare oferă o densitate ridicată a cuplului deoarece distribuie sarcina între mai multe roți dințate, ceea ce sporește eficiența și reduce uzura.
Roțile planetare îmbunătățesc transmisiile EV prin oferirea unor soluții compacte și o densitate mare a cuplului de torsiune, permițând transmisii mai ușoare și o gestionare eficientă a puterii. Ele contribuie, de asemenea, la menținerea unei eficiențe ridicate la diverse viteze, lucru esențial pentru deplasările urbane cu opriri și porniri frecvente.
Da, reductoarele planetare sunt potrivite pentru vehiculele hibride, deoarece pot gestiona distribuția sarcinii și oferă tranziții fluide între sursele de putere convenționale și cele electrice, fiind astfel ideale și pentru sistemele de frânare regenerativă.
Reductoarele planetare sunt cu aproximativ 19% mai silențioase decât angrenajele elicoidale tradiționale, contribuind la reducerea poluării sonore atât pentru muncitorii industriali, cât și pentru comunitățile din apropiere.
Știri PopulareDrept de autor © 2025 de Changwei Transmission (Jiangsu) Co., Ltd — Politica de confidențialitate
EN
