Reduktory planetarne i cykloidalne: kluczowe różnice w nośności i precyzji

Inżynier automatyk dobierający stół obrotowy do linii montażowej akumulatorów staje przed znanym wyborem: zarówno w arkuszach danych reduktora planetarnego, jak i cykloidalnego podana jest precyzja na poziomie 10 minut łuku i podobny moment obrotowy, jednak jednostka cykloidalna toleruje chwilowe wstrząsy w 500%, podczas gdy w przypadku przekładni planetarnej określono tylko 250%. Planetarka działa również o około 5% wydajniej i kosztuje o jedną trzecią mniej. Ten kontrast to prawdziwa historia reduktorów planetarnych i cykloidalnych.

Reduktory planetarne przenoszą moment obrotowy przez kilka przekładni planetarnych zazębiających się jednocześnie z centralnym kołem słonecznym i stałym kołem koronowym. Reduktory cykloidalne wykorzystują mimośrodową krzywkę na wale wejściowym do toczenia tarczy klapowej po pierścieniu cylindrycznych sworzni. Ta pojedyncza różnica strukturalna wpływa na każdą różnicę w wydajności między tymi dwoma typami.

Czym reduktory planetarne i cykloidalne różnią się na poziomie strukturalnym

Reduktory planetarne rozkładają moment obrotowy na trzy do sześciu przekładni planetarnych z wieloma zębami zazębionymi w każdej chwili; Reduktory cykloidalne dociskają jedną mimośrodową tarczę do pierścienia sworzni rolkowych, dzięki czemu droga obciążenia określa rzeczywistą wydajność i precyzję każdego typu.

Czteroplanetarny stopień planetarny utrzymuje od 8 do 12 par zębów połączonych pomiędzy słońcem, planetami i kołem koronowym, utrzymując niskie naprężenia zginające każdego zęba. Stopień cykloidalny przenosi obciążenie przez 30% do 50% sworzni, ale każdy styk stanowi szeroką powierzchnię toczną, która przekształca wstrząs w ściskanie.

Nośność: planetarna lub cykloidalna przy ciągłym i uderzeniowym momencie obrotowym

W przypadku ciągłego momentu obrotowego przy prędkości znamionowej reduktory planetarne przenoszą większe obciążenie na jednostkę objętości; w przypadku chwilowego wstrząsu reduktory cykloidalne pochłaniają ponad dwukrotnie większy moment obrotowy niż jednostka planetarna o równoważnej ramie.

Nośność ciągła jest kwestią termiczną i zmęczeniową. Wiele par zębów utrzymuje niskie naprężenia stykowe i umiarkowane wytwarzanie ciepła, szczególnie w przypadku zębów spiralnych, które zwiększają współczynnik styku i rozkładają obciążenie na większą powierzchnię boku. Chiński producent skrzyń biegów Zhejiang Beitto Transmission Technology Co., Ltd. (BEITTO) dokumentuje, w jaki sposób przekładnia planetarna może poprawić nośność sprzętu i stosuje ten mechanizm w serii spiralnych reduktorów planetarnych AHL do zautomatyzowanych maszyn pracujących w trybie ciągłym.

Śrubowy reduktor planetarny BEITTO AHL do serwomotorów W tej przekładni planetarnej zastosowano koła zębate śrubowe, zapewniające płynną, cichą pracę i wysoką gęstość momentu obrotowego. Nadaje się do zautomatyzowanych maszyn pracujących w trybie ciągłym, które są narażone na sporadyczne obciążenia udarowe, gdzie jego konstrukcja z kontaktem tocznym zapewnia większą tolerancję na kolce niż konwencjonalne zęby przekładni. Zobacz produkt →

Nośność udarowa podlega innej zasadzie. Reduktor planetarny o wartości znamionowej ciągłej 200 Nm może wytrzymać skoki momentu obrotowego o wartości 400 do 600 Nm przez ograniczoną liczbę cykli, zanim pojawią się wżery lub złamania zębów. Reduktor cykloidalny w tej samej ramie może absorbować do 500% znamionowego momentu obrotowego w chwilowych skokach, ponieważ płaty tarczy ściskają się w kontakcie tocznym, zamiast zginać zęby przekładni.

Precyzja: porównanie luzu, sztywności i powtarzalności

Precyzyjne reduktory planetarne wytrzymują luz od 1 do 3 min łuku przy powtarzalnym dwukierunkowym pozycjonowaniu, podczas gdy reduktory cykloidalne osiągają 1 min łuku lub mniej dzięki mimośrodowemu napięciu wstępnemu; przy rzeczywistym momencie obrotowym obróbki decydującą miarą precyzji jest często sztywność skrętna, w której jednostki cykloidalne zwykle wyróżniają się.

Luz to utrata ruchu kątowego w przypadku zmiany kierunku. Kontroluje dokładność konturu i pozycjonowanie dwukierunkowe, ale nie mówi wszystkiego: dwie reduktory z identycznym luzem mogą poruszać się inaczej pod obciążeniem, jeśli ich sztywność skrętna jest różna. Sztywność jest odporna na sprężyste nawijanie, a nawijanie pojawia się jako błąd pozycji podczas przyspieszania i zmian kierunku.

Luz planetarny wynika z luzu zębów, jakości szlifowania, luzu łożyskowego i kontroli montażu. Producenci wyrobów precyzyjnych powodują ostateczny luz na linii montażowej. BEITTO dokumentuje ten krok w swoim przewodniku dokładność montażu i precyzyjna kontrola luzu w reduktorach planetarnych , gdzie dopasowane zestawy planet i wstępnie naprężone łożyska zmniejszają skumulowany luz do kilku minut kątowych.

Reduktory cykloidalne eliminują tradycyjną lukę międzyzębową. Mimośrodowa krzywka stale wstępnie dociska tarczę do sworzni, więc podczas postoju nie ma wolnego luzu. W miarę zużywania się powierzchni mechanizm zachowuje znaczną część swojej sztywności, dlatego w przegubach robotów, które wykonują miliony cykli bez regulacji luzów, preferowane są reduktory cykloidalne i reduktory RV.

Wydajność, rozmiar i koszt: kompromisy nie są widoczne w arkuszu danych

Reduktory planetarne są zazwyczaj od 3 do 7 punktów procentowych bardziej wydajne niż reduktory cykloidalne przy tym samym przełożeniu, a różnica zwiększa się wraz ze wzrostem przełożenia, co oznacza mniejsze wydzielanie ciepła, mniejszy serwomotor i niższy rachunek za energię w całym okresie eksploatacji.

Dwustopniowy reduktor planetarny przy 40:1 zwykle utrzymuje sprawność na poziomie lub powyżej 94%. Reduktor cykloidalny przy tym samym stosunku realistycznie wynosi około 88 do 90%, ponieważ mechanizm mimośrodowy stale ścina smar. Przy stosunku 100:1 precyzyjne jednostki planetarne nadal utrzymują się na poziomie od 88 do 91%, podczas gdy jednostki cykloidalne zwykle mieszczą się w okolicach 80-tych.

Porównanie wielkości odwraca się przy wysokich przełożeniach. Reduktory planetarne są kompaktowe od 3:1 do 20:1, ponieważ jeden stopień zapewnia stosunek. Przy stosunku 100:1 jednostka planetarna wymaga stopniowania ułożonego w stos i rośnie osiowo, podczas gdy reduktor cykloidalny zapewnia stosunek w jednym etapie z krótką, szeroką kopertą. Dlatego w zrobotyzowanych osiach obrotowych i ciężkich stołach obrotowych często stosuje się konstrukcje cykloidalne lub RV pomimo niższej wydajności.

Koszt wynika ze złożoności produkcji. Precyzyjny reduktor cykloidalny kosztuje zazwyczaj 1,5 do 2 razy więcej niż równoważny zespół planetarny, ponieważ profil tarczy, powierzchnia krzywki i pierścień sworznia wymagają specjalistycznego szlifowania i wysokiej jakości stali łożyskowej.

Reguły decyzyjne: planetarne czy cykloidalne dla Twojej osi?

Wybierz reduktor planetarny zapewniający ciągły, precyzyjny moment obrotowy, wysoką wydajność, niski koszt i kompaktowe rozmiary przy przełożeniach poniżej 60:1; wybierz reduktor cykloidalny, gdy obciążenia udarowe przekraczają 300% znamionowego momentu obrotowego, gdy wymagane jest przełożenie jednostopniowe powyżej 60:1 lub gdy maksymalna sztywność i prawie zerowy luz są ważniejsze niż wydajność.

Sekwencja decyzyjna jest krótka. Rejestruj ciągły moment obrotowy, szczytowy moment obrotowy, prędkość wejściową i cykl pracy. Sprawdź, czy szczytowy moment obrotowy przekracza 300% momentu znamionowego częściej niż kilka razy na godzinę. Potwierdź wymagany współczynnik. Następnie porównaj obciążenie termiczne: jeśli silnik pracuje z obciążeniem powyżej 50% przez większą część zmiany, wygrywa wydajność planetarna.

• Przełożenia poniżej 60:1 z wejściem serwa przy 1500 do 3000 obr/min: wybierz reduktor planetarny
• Odporne na wstrząsy stoły podziałowe, prasy i kruszarki: wybierz reduktor cykloidalny
• Jednostopniowe przełożenie powyżej 60:1 w krótkiej obudowie osiowej: wybierz jednostkę cykloidalną lub RV
• Ścisły budżet z automatyzacją na dużą skalę: wybierz reduktor planetarny
• Ciche środowisko pomieszczeń czystych: wybierz konstrukcję planetarną z przekładnią śrubową

W przypadku większości urządzeń automatyki napędzanych serwo, reduktory planetarne zapewniają najlepszą równowagę precyzji, wydajności i kosztów cyklu życia. Seria reduktorów planetarnych AHB firmy BEITTO stosowana jest w zautomatyzowanych liniach produkcyjnych i zrobotyzowanych siłownikach, zapewniając powtarzalne pozycjonowanie przy niskim luzie w szerokim zakresie momentu obrotowego.

Przekładnia planetarna BEITTO AHB o niskim luzie, zapewniająca precyzyjny ruch Zaprojektowany dla automatyki napędzanej serwo, wymagającej dokładnego pozycjonowania, reduktor ten zapewnia luz poniżej 3 minut kątowych, wysoką sztywność dzięki zintegrowanym łożyskom tocznym i mocowanie kołnierzowe w celu zapewnienia uniwersalnej kompatybilności z silnikiem. Nadaje się do zastosowań zrobotyzowanych i wymagających dużej prędkości, w których liczy się powtarzalność. Zobacz produkt →

Często zadawane pytania