Планетарний редуктор для промислової автоматизації: 7 ключових факторів продуктивності

Серводвигун потужністю 750 Вт, що працює зі швидкістю 3000 обертів на хвилину, на платформі кріплення та розміщення має видавати 25–30 Нм на вихідному валу та зупинятися в межах 0,05 мм від заданого положення 90 разів на хвилину, у три зміни на день. Привід забезпечує швидкість і контур керування. Планетарна коробка передач, прикріплена до фланця двигуна, вирішує, чи залишаються ці 0,05 мм 0,05 мм після дванадцяти місяців виробництва, чи вони розкрилися до 0,4 мм.

П’ять факторів продуктивності визначають результат: люфт і жорсткість на кручення, щільність крутного моменту, виміряна порівняно з фактичним фактором експлуатації, втрата ефективності на ступінь і тепло, яке воно генерує, термін служби вихідного підшипника під радіальним навантаженням, а також пакет ущільнень і мастила, що відповідають умовам установки. Невірно оцініть два з них на аркуші розмірів, і вісь буде перепроектовано в цеху, а не на папері.

Shanghai SGR Heavy Industry Machinery Co., Ltd., відома як SGR , виготовляє планетарні редуктори, черв’ячні редуктори з подвійним охопленням і комбіновані редуктори для промислової автоматизації та важкого машинобудування, тому наведені нижче критерії описані навколо того, що насправді виходить з ладу, зношується або дрейфує на ходовій лінії.

Який внесок планетарної коробки передач в автоматизовану вісь

Планетарна коробка передач збільшує крутний момент і ділить вхідну швидкість, розподіляючи навантаження між трьома або більше планетарними шестернями, які контактують із сонячною шестернею та внутрішнім зубчастим вінцем одночасно, і ця одночасна сітка забезпечує всі переваги та кожну наступну пастку розміру.

Планетарна коробка передач — це коаксіальний редуктор, у якому центральна сонячна шестерня приводить у рух декілька планетарних шестерень, встановлених на обертовому водилі; планети котяться всередині зубчастого колеса, тому передане навантаження розподіляється між кількома парами зубів замість однієї сітки.

На автоматизованій осі мають значення три наслідки:

• Співвідношення на ступінь коливається від 3:1 до приблизно 10:1, отже, дві ступені досягають приблизно 100:1, а три ступені досягають 1000:1 у корпусі, коротшому за аналогічний спіральний блок.
• Розподіл навантаження між трьома-п’ятьма планетарними шестернями знижує зусилля на кожній парі зубів, що підвищує щільність крутного моменту та жорсткість на кручення та зменшує шум, який створює конструкція з одинарною сіткою.
• Вхідний і вихідний вали розташовані на одній осьовій лінії, тому фланець пристрою кріпиться безпосередньо до серводвигуна без переміщення осі машини.

Ці ж властивості створюють режими відмови. Пристрій із середнім крутним моментом буде розбивати зуби планети задовго до того, як вихідний підшипник досягне свого номінального терміну служби.

Люфт і жорсткість на кручення: перший фактор ефективності

Люфт — це кутовий люфт, виміряний на вихідному валу, коли вхід змінює напрямок, і він перетворюється прямо в похибку позиціонування: 1 кутова хвилина дорівнює приблизно 0,15 мм на плечі 500 мм, 3 кутова хвилина дорівнює 0,44 мм, а від 8 до 12 кутових хвилин у промисловому агрегаті загального призначення дорівнює 1,16 мм або більше.

ISO 1328-1:2013 визначає класи точності передач від 0 до 12, а планетарні набори рівня автоматизації зазвичай обрізають до класу 6 або 7, що забезпечує гарантію 3 кутових хвилин без ручної притирки кожного блоку. Набір класу 5 можна замовити за 1 кутову хвилину за вищою ціною та довшим часом виконання.

Жорсткість є другою половиною тієї ж специфікації. Люфт вказує вам, яку відстань проходить вісь до того, як траєкторія навантаження зачепиться; Жорсткість на кручення, виражена в Нм на кутову хвилину, показує, наскільки далеко він відхиляється після застосування навантаження. Обидва числа належать до аркуша вибору, і взаємодія між ними на осі сервоприводу розглядається в цьому огляді детермінанти люфту в робототехнічному позиціонуванні .

Вибір щільності крутного моменту, службового коефіцієнта та передавального числа

Вибирайте розмір планетарної коробки передач на піковому крутному моменті, а не на номінальному крутному моменті, тому що сервовісь регулярно прикладає 200% до 300% номінального крутного моменту протягом кількох сотень мілісекунд під час прискорення та гальмування. Рейтинг, який охоплює лише безперервний крутний момент, призведе до руйнування зубців планети всередині першого року роботи високоциклової машини.

Застосуйте коефіцієнт обслуговування щонайменше 1,5 для однозмінної автоматизації та 2,0 для цілодобової роботи без вихідних, а потім порівняйте результат із фактично потрібним співвідношенням. Співвідношення, клас люфту та кількість ступенів не є незалежними виборами: додавання ступіні для досягнення вищого співвідношення коштує приблизно 3 відсоткові пункти ефективності та додає люфт на кожній сітці.

Планетарний редуктор із високим крутним моментом серії N Перевірте цей пристрій серії N під час зіставлення робочого коефіцієнта, співвідношення, люфту та кількості ступенів, перш ніж підтверджувати максимальний крутний момент і розрахунки робочого режиму ISO 6336. Переглянути продукт →

Якщо робочий цикл включає часте реверсування або високу відображену інерцію, підтвердьте максимальний крутний момент, кількість пікових циклів на годину та коефіцієнти міцності кореня зуба та бокової частини зуба, розраховані відповідно до ISO 6336, перед видачею замовлення.

Ефективність, нагрівання та робочий цикл

Кожна планетарна ступінь втрачає приблизно від 2% до 3% потужності, що проходить через неї, тому одноступенева установка повертає приблизно 97%, двоступенева приблизно 94% і триступенева приблизно 91%. Відсутній відсоток не зникає; він залишає житло у вигляді тепла.

Теплові показники вказуються при певній температурі навколишнього середовища, як правило, 40 градусів, і визначеному положенні монтажу. Пристрій, який відповідає температурі в нерухомому повітрі, може перегрітися всередині герметичної оболонки, а вищий коефіцієнт обслуговування є найдешевшим рішенням: він вибирає наступний розмір рами, що збільшує площу випромінювання, перш ніж значно збільшити вартість.

Ресурс вихідного підшипника, радіальні навантаження та монтажний інтерфейс

Вихідний підшипник, а не зуби шестерні, є першим компонентом, у якого закінчується запас на осі з ремінним приводом, ланцюгом або шестернею. Ресурс підшипників у каталозі розраховується відповідно до ISO 281 і зазвичай вказується як рейтинг L10, що становить 20 000 годин при номінальному навантаженні, точці, коли 90% популяції витримує цей термін.

Коаксіальна планетарна коробка передач із високим крутним моментом, встановлена на базі серії N Розглянемо цю коаксіальну базову установку, коли термін служби вихідного підшипника, виносне навантаження, осьове навантаження та кількість стартів за годину визначають ведену вісь. Переглянути продукт →

Надайте виробнику три числа: радіальне навантаження та його точка прикладання вздовж вихідного вала, осьове навантаження та кількість запусків за годину. Звісне навантаження, прикладене на 25 мм далі, ніж передбачається, може вдвічі скоротити розрахунковий термін служби підшипника.

Навколишнє середовище, ущільнення та змащення

Клас захисту та мастила визначаються заводом, а не сторінкою каталогу. IP65 відповідно до IEC 60529 є практичним мінімумом, якщо присутні змивні води, пил або металеві частинки.

• Ущільнені блоки з мастилом протягом усього терміну служби усувають заміну масла, але мають нижчу безперервну температурну межу, ніж рами з мастилом такого ж розміру.
• Агрегати, що змащуються маслом і використовують мінеральну або синтетичну трансмісійну оливу відповідно до ISO VG 220, краще справляються з вищими швидкостями та безперервним режимом роботи за рахунок інтервалу заміни масла.
• У харчовій, фармацевтичній та пакувальній сферах зазвичай вказуються мастильні матеріали, зареєстровані NSF H1, які слід вибирати до складання пристрою, а не після.
• Екстремальні температури навколишнього середовища, нижче мінус 10 або вище 45 градусів, змінюють вибір мастила та можуть вимагати обігрівача або вентилятора.

Шестиетапна послідовність вибору для автоматизованого обладнання

Зіставте коробку передач із робочим циклом у шість кроків і запишіть число за кожним кроком, щоб пізнішу зміну можна було відстежити як рішення, а не припущення.

Планетарний редуктор для поворотних приводів Використовуйте цей планетарний редуктор під час узгодження кроків робочого циклу; якщо перевірка не вдається, подумайте про більший кадр, перш ніж змінювати на нижчий коефіцієнт. Переглянути продукт →

Якщо крок не вдається, перейдіть на розмір кадру вгору, перш ніж переходити до нижчого співвідношення; збільшення розміру рами є оборотним, зменшення розміру – ні.

Люфт, щільність крутного моменту, ефективність, термін служби підшипника та ущільнення – ось п’ять факторів, які відокремлюють планетарну коробку передач протягом десятиліття від того, що стає рядком у журналі технічного обслуговування. Вказівка ​​всіх п'яти проти реального робочого циклу займає півдня; їх виправлення після введення в експлуатацію вимагає відключення.