Питомий крутний момент планетарних редукторів може бути приблизно на 46% вищим, ніж у редукторів з паралельними осями, головним чином завдяки розподілу навантаження між кількома сателітами. Це робить їх дуже ефективними для електричних транспортних засобів, забезпечуючи краще прискорення автомобілів і зменшуючи масу трансмісії приблизно на 14–22%. Дослідження 2023 року, присвячене максимізації питомої потужності, також показало цікаві результати. Компактні планетарні конструкції економлять близько 8–12 кубічних сантиметрів простору на кожен кіловат потужності, що виробляється двигуном. Це може здатися невеликим показником, але насправді має велике значення під час проектування електромобілів, які заповнені акумуляторами.
Планетарні передачі завдяки своїй конструкції з розподілом навантаження можуть передавати приблизно на 33% більший крутний момент у порівнянні зі звичайними косозубими передачами, займаючи при цьому точно такий самий об’єм. Коли виробники проявляють креативність у формі зубців передач і розташуванні підшипників, вони досягають значень крутного моменту в діапазоні приблизно від 1650 до 2200 ньютон-метров у межах компактних корпусів об’ємом 9,5 літра. Це становить близько 21,3 Н·м на кубічний сантиметр після виконання розрахунків. Візьмемо, наприклад, BorgWarner — одну з провідних компаній у галузі. Шляхом реальних випробувань вони показали, що їхні інтелектуальні системи охолодження здатні підтримувати стабільну потужність навіть за інтенсивного навантаження двигунів під час руху вгору по крутим схилам або перевезення важких вантажів на великі відстані. Саме такий підхід до теплового управління забезпечує принципову різницю у підтримці продуктивності в складних експлуатаційних умовах.
DC планетарний редукторний двигун поєднує швидкісні безщіткові двигуни з багатоступеневими редукторами, усе це виконано в компактному корпусі розміром всього 120 на 180 міліметрів. Така компактна конструкція дозволяє легко встановлювати їх у модульні конструкції скейтбордів. Приблизно з минулого року близько чотирьох із п'яти нових електромобілів почали використовувати саме такі безпосередньо зчеплені планетарні двигуни для задніх коліс. Щодо триступеневих моделей, вони можуть забезпечувати передавальне відношення в діапазоні приблизно від 18:1 до 34:1. Вражає їхня продуктивність навіть за різних температурних умов — коефіцієнт корисної дії залишається в межах від 92% до трохи понад 94%. Саме така продуктивність має велике значення під час створення ефективних транспортних систем.
Механічний ККД планетарних редукторів зазвичай досягає приблизно 95–98 відсотків на кожному ступені, оскільки навантаження розподіляється між кількома зубчастими зачепленнями одночасно. Коли виробники оптимізують форму зубців і використовують покращені матеріали, вони зменшують втрати на тертя ковзання приблизно на 21% у порівнянні зі звичайними паралельними осями за даними дослідження, опублікованого в журналі Nature минулого року. Чому це так важливо для електромобілів? Ці планетарні двигуни постійного струму можуть зберігати максимальний ККД у ширшому діапазоні швидкостей. Це має велике значення для автомобілів, які постійно зупиняються та рушають у міському транспорті, де прискорення відбувається часто протягом дня.
Поєднання планетарних редукторів з двигунами постійного магніту підвищує загальну ефективність трансмісії на 9,34 % за реальних умов. Концентрична конструкція мінімізує довжину шляху передачі потужності, зменшуючи втрати від інерції на 18 % під час прискорення. Стратегічно розташовані конічні роликові підшипники додатково знижують обертальне тертя, що сприяє зменшенню втрат енергії на 6,7 % під час рекуперативного гальмування.
Використання передових мастил на основі термостійких синтетичних олій може знизити робочі температури приблизно на 23 градуси Цельсія під час експлуатації в жорстких умовах постійного високого крутного моменту. Коли виробники інтегрують каналів охолодження разом із матеріалами зі зміною фазового стану у свої конструкції, вони фактично виводять приблизно на 41 відсоток більше тепла порівняно зі стандартними пасивними методами охолодження. Це має велике значення, оскільки запобігає розкладанню олії в тих критичних зонах, де температура дуже висока. Як наслідок, сучасні планетарні редуктори залишаються ефективними на рівні близько 89 відсотків, навіть коли працюють з тривалими навантаженнями 250 ньютон-метрами. Плюс є ще одна перевага, про яку зараз мало хто говорить, але вона так само важлива: вони працюють приблизно на 19 відсотків тишче, ніж традиційні косозубі передачі, що означає менший шумовий забруднення для робітників заводів і навколишніх громад.
Планетарні редуктори працюють за рахунок розподілу навантаження крутного моменту між кількома сателітами, замість того, щоб передавати весь тиск на одну деталь одночасно. Цей конструктивний прийом допомагає запобігти зносу, завдяки чому вони надійно можуть витримувати навантаження понад 250 ньютон-метров. Більшість якісних моделей виготовляються зі загартованої сталі або спеціальних сплавів, які стійкі до різких стрибків крутного моменту, що виникають під час швидкого прискорення електричних транспортних засобів. Високий вміст вуглецю в цих стальних деталях надає їм міцності близько 1200 мегапаскалей і більше, що означає: вони не будуть деформуватися чи ламатися за звичайних умов експлуатації. У реальних випробуваннях було виявлено досить вражаючий результат: після проходження понад десяти тисяч робочих циклів ці редукторні системи все ще зберігають свій рівень продуктивності з лише незначним падінням ефективності на 0,8%. Така довговічність значно випереджає традиційні конструкції з паралельними валами, перевершуючи їх майже на дві третини за результатами тестів довговічності, проведених виробниками.
Планетарні редукторні двигуни для систем постійного струму дозволяють правильно узгодити інерцію, коли динаміка ротора відповідає тому, що відбувається на колесах і осях, завдяки оптимальним передаточним числам. Коли це відбувається, крутильна вібрація зменшується приблизно на 39% порівняно зі звичайними системами прямого приводу, тому автомобілі розганяються від 0 до 60 миль/год набагато плавніше, без неприємних ривків. Випробування на місці показали, що інженери отримують приблизно на 22% швидші часи реакції контурів струму, коли все правильно узгоджено. Це важливо, оскільки зменшується неприємний ефект крокування, а також збільшується термін служби підшипників — дані випробувань свідчать про покращення терміну служби підшипників приблизно на 17% у типових умовах міського руху, де часто трапляється рух у режимі «старт-стоп».
Планетарна система в двигунах постійного струму з планетарним редуктором дозволяє отримати передаточні числа в діапазоні від 3:1 аж до понад 100:1, коли використовуються кілька ступенів разом. Такий діапазон дає інженерам можливість точно налаштовувати роботу цих двигунів залежно від їх призначення. Деякі застосування вимагають максимальної потужності на низьких швидкостях, наприклад, підйом угору, тоді як інші потребують кращої ефективності на швидкісних трасах. Згідно з дослідженням, опублікованим минулого року, використання двоступеневих планетарних систем знижує максимальну швидкість двигуна приблизно на 38 відсотків, але зберігає той самий рівень крутного моменту. Це означає, що виробники можуть створювати менші за розміром і легші двигуни, не жертвуючи при цьому продуктивністю.
Більшість електромобілів використовують одноступінчасті планетарні редуктори завдяки їхньому ККД 92–95% та компактному виконанню. Однак дослідження електричних комерційних транспортних засобів показують, що багатоступеневі системи можуть збільшити запас ходу на 12–18% за великих навантажень. Компроміс полягає у складності: багатоступеневі трансмісії потребують на 23% більше компонентів, але дозволяють використовувати менш потужні двигуни завдяки оптимізованому перемиканню передач.
Планетарні коробки передач дуже добре працюють у гібридних транспортних засобах, оскільки вони можуть розподіляти навантаження між кількома компонентами та обробляти потужність як від традиційних двигунів, так і від електромоторів. Ці трансмісії забезпечують значно плавніше перемикання між роботою на бензині та електрорусі, порівняно з іншими альтернативами. Щодо рекуперативного гальмування, ці коробки зазвичай здатні відновлювати приблизно 15–22 відсотка енергії, яка зазвичай втрачається під час зупинки. Дослідження щодо оптимального управління енергією показали ще один цікавий результат: коли інженери правильно налаштовують передавальні числа, автомобілі з планетарними коробками передач фактично відновлюють майже на 9,3% більше енергії під час руху у міському транспорті з великою кількістю зупинок і стартів, порівняно з системами, що використовують фіксовані передавальні числа. Це робить їх досить привабливими для виробників, які прагнуть поліпшити паливну економічність, не жертвуючи при цьому продуктивністю.
Планетарні передачі досягають вражаючих показників завдяки трьом основним компонентам, які працюють разом: у центрі розташоване сонячне колесо, потім кілька менших планетарних коліс, закріплених на так званому водилі, і, нарешті, велике кільцеве колесо, яке оточує всі інші елементи. Найчастіше саме сонячне колесо є початковою ланкою передачі потужності, запускаючи планетарні колеса. Ці маленькі колеса одночасно зачіпаються за сонячне і кільцеве колеса, створюючи дивовижну систему, в якій навантаження розподіляється між кількома точками. Перевага такої конструкції полягає в ефективному використанні простору при високій продуктивності передачі потужності. Саме тому такі планетарні механізми все частіше зустрічаються в сучасних електромобілях, особливо в парі з постійними двигунами, де кожен сантиметр простору має значення, але не можна жертвувати максимальною ефективністю.
У більшості електромобілів привід має сонячну шестерню, яка виступає основним вхідним валом і передає крутний момент планетарним шестерням. Коли ці маленькі шестерні обертаються навколо сонячної шестерні та одночасно зачіпляються з нерухомою коронною шестернею, створюється ефект зниження швидкості. Суть цього розташування полягає в тому, що кілька зубців взаємодіють одночасно. Це досить рівномірно розподіляє потужність по всій системі, що забезпечує кращу здатність до сприйняття навантаження та зменшує знос компонентів з часом. Для транспортних засобів, які проходять багато циклів, таких як таксі чи автомобілі для доставки, такий опір зносу має велике значення на довгострокову перспективу.
Кілька планетарних шестерень автоматично вирівнюють крутний момент у всій системі, що дозволяє планетарним редукторам витримувати на 33% більші постійні навантаження порівняно з традиційними прямозубими зубчастими передачами. Це автоматичне вирівнювання навантаження забезпечує довговічність при асиметричних напруженнях, спричинених швидким прискоренням і рекуперативним гальмуванням, що робить планетарні конструкції особливо стійкими в важких умовах експлуатації електромобілів.
Щільність крутного моменту — це кількість крутного моменту, яку може витримати редуктор відносно його розміру. Планетарні редуктори мають високу щільність крутного моменту, оскільки розподіляють навантаження між кількома шестернями, що підвищує ефективність і зменшує знос.
Планетарні шестерні покращують силові агрегати електромобілів завдяки компактній конструкції та високій щільності крутного моменту, що дозволяє зробити трансмісії легшими та ефективніше керувати потужністю. Вони також допомагають підтримувати високу ефективність на різних швидкостях, що є важливим для руху в місті з частими зупинками.
Так, планетарні редуктори добре підходять для гібридних транспортних засобів, оскільки вони можуть ефективно розподіляти навантаження та забезпечувати плавне перемикання між традиційними та електричними джерелами живлення, що також робить їх ідеальними для систем рекуперативного гальмування.
Планетарні редуктори приблизно на 19% тиші за традиційні косозубі передачі, що сприяє зниженню рівня шумового забруднення як для працівників у промисловості, так і для навколишніх громад.
Гарячі новини© Авторське право 2025, Changwei Transmission (Jiangsu) Co., Ltd — Політика конфіденційності
EN
