Bánh răng hành tinh là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tiễn

Bộ bánh răng hành tinh bao gồm các bánh răng hành tinh, phanh và các ly hợp ướt. Các loại bánh răng này có thể chuyển đổi vị trí cho nhau để tạo ra tỷ số truyền khác nhau và các vị trí số trung gian.

Bánh răng hành tinh là gì?

Bánh răng hành tinh hay còn gọi là bánh răng theo chu kỳ, là một hệ thống bánh răng bao gồm các bánh răng thúc, một bánh răng trung tâm (hay còn gọi là bánh răng mặt trời) đóng vai trò đầu vào và trình điều khiển của bộ. Trong đó, ba hoặc nhiều bánh răng dẫn động (gọi là hành tinh) quay xung quanh bánh răng trung tâm. Cuối cùng, các hành tinh tham gia với một bánh răng vòng tạo nên bánh răng thúc đẩy từ bên trong. Đặc biệt, bánh răng hành tinh có thể dễ dàng chuyển đổi sang tỷ lệ khác bằng cách thay đổi hạt tải điện và bánh răng mặt trời.

Ngoài ra, hộp số tự động AT, bánh răng hành tinh còn có nhiệm vụ tạo tỷ số truyền, điều khiển việc giảm tốc, tăng tốc, nối trực tiếp, đảo chiều bằng cách thay đổi các phần tử đầu vào, đầu ra và cố định một bộ truyền.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bánh răng hành tinh

Cấu tạo của bánh răng hành tinh

Một bộ bánh răng hành tinh được cấu tạo từ ba loại bánh răng khác nhau đó là: Bánh răng hành tinh, bánh răng vòng và bánh răng mặt trời. Trong đó, bánh răng mặt trời nằm ở vị trí trung tâm và truyền mô-men xoắn đến bánh răng hành tinh, rồi gắn trên một vật mang chuyển động. Đồng thời bánh răng hành tinh quay quanh bánh răng trung tâm và kết hợp với bánh răng vòng. Tùy thuộc vào từng ứng dụng, hệ thống bánh răng hành tinh có thể hoạt động từ đơn giản đến phức tạp.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của bánh răng hành tinh dựa trên nguyên tắc dẫn động, nếu hai bánh răng có sự ăn khớp ngoài thì sẽ quay ngược chiều, còn ăn khớp trong thì sẽ quay cùng chiều.

Giảm tốc

    Đầu vào: Bánh răng bao.
    Đầu ra: Cần dẫn.
    Cố định: Bánh răng mặt trời.

Khi bánh răng mặt trời (bánh răng trung tâm) cố định một chỗ thì chỉ có bánh răng hành tinh quay xung quanh bánh răng trung tâm. Lúc này, đầu ra sẽ giảm tốc độ so với đầu vào bằng cách thực hiện chuyển động quay bánh răng hành tinh.

    Độ dài của mũi tên tương ứng với tốc độ quay, chiều rộng của mũi tên thể hiện mô-men xoắn.

    Mũi tên càng rộng thì tác động lực mô-men càng lớn và mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng cao.

Tăng tốc

    Đầu vào: Cần dẫn.
    Đầu ra: Bánh răng bao.
    Cố định: Bánh răng mặt trời.

Khi cần dẫn chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ thì hộp số bánh răng hành tinh cũng di chuyển xung quanh bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồ. Từ đó bánh răng bao tăng tốc dựa trên cơ sở số răng của hai vị trí đầu ra và cố định.

Truyền thẳng – nối trực tiếp

    Đầu vào: Bánh răng bao, bánh răng mặt trời.
    Đầu ra: Cần dẫn.

Khi bánh răng mặt trời và bánh răng bao cùng quay một lúc và cùng một tốc độ thì cần dẫn cũng quay với tốc độ như nhau.

Đảo chiều

    Đầu vào: Bánh răng mặt trời.
    Đầu ra: Bánh răng bao.
    Cố định: Cần dẫn.

Khi bộ phận cần dẫn được cố định, bánh răng mặt trời và bánh răng bao sẽ thực hiện chuyển động quay trên trục và hướng quay bị đảo chiều.

Ứng dụng thực tiễn

    Bánh răng hành tinh đã trở nên phổ biến trong in 3D (công nghệ bồi đắp vật liệu) bởi nhiều lý do khác nhau. Hộp này có thể cung cấp một tỷ số truyền lớn trong một gói nhỏ, trọng lượng nhẹ. Một cách sử dụng phổ biến của hệ thống bánh răng hành tinh in 3D là làm đồ chơi cho trẻ em. Một ưu điểm của bánh răng hành tinh đó là chúng không bị rơi ra khỏi vòng và không cần tấm lắp, cho phép nhìn rõ các bộ phận chuyển động.

    Bánh răng hành tinh được sử dụng trong các thiết bị như: máy khoan, tuabin gió và hệ thống truyền động trong xe cho máy bay trực thăng. Ngoài ra, chúng cũng rất phổ biến ở máy móc công nghiệp, nơi sử dụng robot dẫn đường, máy cắt laser và thậm chí bàn mổ bệnh viện,...

    Ngoài ra, bánh răng hành tinh còn được ứng dụng trong không gian hạn chế, vì chúng thường nhỏ hơn các loại hộp số khác. Đồng thời bánh răng còn là cơ sở của các loại hộp số tự động phổ biến, được gọi là hộp số tự động hành tinh thủy lực.

Bánh răng hành tinh được ứng dụng hầu hết trong ngành công nghiệp ô tô, đây được xem là một trong những bộ phận cấu tạo nên hộp số tự động.