Конструкция планетарного редуктора: принцип работы и требования к подбору

При проектировании планетарного редуктора сначала определяют входное, выходное и неподвижное звенья, затем выбирают передаточное число и геометрию зубьев, рассчитывают нагрузки на зубья и подшипники и проверяют жёсткость, смазку, температуру и срок службы. Выбор числа зубьев — только начальный кинематический расчёт. Редуктор с правильным передаточным числом всё ещё может не подходить по рабочей нагрузке или режиму позиционирования.

У изготовителя оборудования есть две разные задачи: спроектировать зубчатую передачу из отдельных компонентов либо подобрать готовый планетарный редуктор для машины. Здесь показана связь между этими задачами и перечислены данные для подбора ANDANTEX или запроса нестандартного присоединения.

Совместная работа солнечной шестерни, сателлитов, коронного колеса и водила

В других схемах закрепляют или приводят иные звенья, получая другие соотношения скоростей. Перед применением формулы определите схему.

Расчёт передаточного числа планетарной ступени с неподвижным коронным колесом

Для простой ступени с неподвижным коронным колесом, входом на солнечную шестерню и выходом на водило i = n_sun / n_carrier = 1 + Z_ring / Z_sun, где Z — число зубьев, n — частота вращения.

В учебном примере солнечная шестерня с 20 зубьями, сателлиты с 40 зубьями и коронное колесо со 100 зубьями дают передаточное число 6:1. При скорости солнечной шестерни 3 000 об/мин скорость водила равна 500 об/мин. Это учебные значения, а не числа зубьев внутри изделия ANDANTEX.

Для прямозубой схемы без смещения профиля с одинаковым модулем базовое условие соосности имеет вид Z_ring = Z_sun + 2Z_planet. Этого недостаточно для полного проектирования: также проверяют интерференцию зубьев, зазоры, размещение сателлитов и условия сборки. Для выбора передаточного числа готового редуктора см. руководство по передаточным числам и ступеням L1/L2.

Переведите рабочий цикл в требования к нагрузке

Зафиксируйте выходную скорость, рабочий момент, разгоны и торможения, реверсы, технологические силы и выдержки. Разделите обычную повторяющуюся работу, редкие перегрузки и аварийное торможение. Укажите требуемую наработку и условия установки, чтобы тепловой расчёт и оценка ресурса имели определённую основу.

Опишите присоединённый к выходу механизм. Ременной шкив, шестерня рейки, муфта и непосредственно установленная оснастка по-разному нагружают вал и подшипники. Укажите точку приложения нагрузки и вылет: одного выходного момента недостаточно для выбора опор.

Рассматривайте прочность, опоры и точность совместно

• Зубья: оцените изгибные и контактные нагрузки по фактическим материалу, термообработке, геометрии, циклу и распределению нагрузки.
• Оси и подшипники сателлитов: проверьте опорные компоненты, их посадки и требования к смазке.
• Водило и корпус: ограничьте деформации и отклонения положения для обеспечения предусмотренного распределения нагрузки.
• Люфт и жёсткость: нормируйте оба параметра, если машина выполняет реверс или позиционируется под нагрузкой. Малый люфт сам по себе не определяет погрешность нагруженного позиционирования.
• Смазка и температура: проверьте смазочный материал, уплотнения, монтажную ориентацию и тепловыделение в реальном цикле.

Не оценивайте нагрузочную способность редуктора простым умножением способности одного зубчатого колеса на число сателлитов. Производственные отклонения и деформации конструкции влияют на распределение нагрузки.

Пример PLF090: игольчатые подшипники в опорах сателлитов

В показанном узле PLF090 сателлиты опираются на свои оси через игольчатые подшипники. На разборочном виде один сателлит снят с оси, и подшипник открыт. На крупном плане игольчатый подшипник показан отдельно.

Этот пример конструкции относится к показанному узлу PLF090. Тип подшипника сам по себе не определяет допустимый момент или срок службы редуктора; подтвердите выбранное исполнение и его опубликованные характеристики.

Когда практичнее начать со стандартного редуктора

Если машине нужен готовый редуктор с определённым переходником двигателя, начните с конкретной модели и её чертежа. Сравните стандартные планетарные редукторы PLF для ременных и шарико-винтовых механизмов, косозубые планетарные редукторы PAG для подходящих реечных и шарико-винтовых приводов и угловые планетарные редукторы PVFA, когда компоновка двигателя требует поворота привода на 90 градусов.

В нестандартном запросе укажите конкретное изменение: входной переходник, выходное присоединение, монтажный габарит или иное определённое требование. Перед выбором кандидата изучите подбор планетарного редуктора для серводвигателя.

Что отправить для инженерной проверки

Предоставьте компоновку машины, чертёж двигателя, цикл скорости и момента, положение выходных нагрузок, требование к точности, ресурс и количество. Приложите чертёж сопрягаемой детали и укажите размеры, которые нельзя изменять. Используйте инструмент сопоставления присоединений для первоначального сравнения, затем запросите инженерную проверку или обсудите OEM и нестандартные присоединения.

Технический источник по геометрии и схемам планетарных передач: материалы KHK о колёсах с внутренним зацеплением. Приведённые расчётные числа иллюстрируют механизм и не задают характеристики серийного редуктора.

Как преобразовать проектное задание в запрос OEM

Если существующая серия редукторов отвечает требованиям движения, но присоединение двигателя или выхода отличается, используйте перечень требований к нестандартному планетарному редуктору, чтобы отделить доработку присоединений от изменения внутренней передачи. Приложите чертежи сопрягаемых деталей, нагрузочный цикл, количество и критерии утверждения.

Изучите сравнение косозубых и прямозубых планетарных передач, прежде чем считать форму зубьев показателем эксплуатационных характеристик. Для быстрой сервооси наряду с расчётом передаточного числа проверьте требования к длительной частоте вращения и тепловому режиму.