Солнечно-планетарный механизм в ранних паровых двигателях
Sun and planet gear
Солнечно-планетчатый механизм: принцип работы, история изобретения (Уильям Мюрдок, Джеймс Ватт) и роль в развитии паровых двигателей эпохи индустриализации.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Тип передач, использовавшихся в ранних паровых двигателях
Type of gear used in early beam engines
Солнечно-планетарная передача – это способ преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и применялась в первых ротативных паровых двигателях. Она была изобретена шотландским инженером Уильямом Мердоком, сотрудником компании Boulton and Watt, но запатентована Джеймсом Уаттом в октябре 1781 года. Изобретение было необходимо для обхода патента на кривошип, уже принадлежавшего Джеймсу Пикарду. Она сыграла важную роль в развитии механизмов вращения в эпоху промышленной революции.
The sun and planet gear is a method of converting reciprocating motion to rotary motion and was used in the first rotative beam engines. It was invented by the Scottish engineer William Murdoch, an employee of Boulton and Watt, but was patented by James Watt in October 1781. It was invented to bypass the patent on the crank, already held by James Pickard. It played an important part in the development of devices for rotation in the Industrial Revolution.
Операция
Солнечно-планетарная передача преобразовывала вертикальное движение балки, приводимое в действие паровой машиной, во вращательное движение с помощью "планеты" – зубчатого колеса, закрепленного на конце шатуна (соединенного с балкой) двигателя. С движением балки, это зубчатое колесо вращалось вокруг и поворачивало "солнце" – второе вращающееся зубчатое колесо, закрепленное на приводном валу, тем самым генерируя вращательное движение. Интересной особенностью этой конструкции, в отличие от простого кривошипного механизма, является то, что при одинаковом количестве зубьев у солнца и планеты приводной вал совершает два оборота на каждый двойной ход балки вместо одного. Планетарное колесо жестко закреплено на шатуне и, следовательно, не вращается вокруг своей оси. Следует отметить, что оси двух зубчатых колес обычно соединены свободно вращающейся связью (не показана на анимации), которая поддерживает их в зацеплении, но не участвует в передаче крутящего момента. Эта связь на первый взгляд может показаться кривошипом, однако привод не передается через нее. Таким образом, это не нарушало патент на кривошипный механизм.
The sun and planet gear converted the vertical motion of a beam, driven by a steam engine, into circular motion using a 'planet', a cogwheel fixed at the end of the connecting rod (connected to the beam) of the engine. With the motion of the beam, this revolved around, and turned, the 'sun', a second rotating cog fixed to the drive shaft, thus generating rotary motion. An interesting feature of this arrangement, when compared to that of a simple crank, is that when both sun and planet have the same number of teeth, the drive shaft completes two revolutions for each double stroke of the beam instead of one. The planet gear is fixed to the connecting rod and thus does not rotate around its own axis. Note that the axles of the two gears are usually tied to each other by a freely rotating link (not shown in the animation) that keeps the two gears engaged but does not contribute to the drive torque. This link appears, at first sight, to be similar to a crank but the drive is not transmitted through it. Thus, it did not contravene the crank patent.