Planétová prevodovka pre priemyselnú automatizáciu: 7 kľúčových výkonnostných faktorov

Na portálovom portáli typu pick-and-place musí 750 W servomotor bežiaci pri 3 000 otáčkach za minútu dodať 25 až 30 Nm na výstupnom hriadeli a zastaviť sa do 0,05 mm od svojej naučenej polohy, 90-krát za minútu, tri zmeny denne. Pohon dodáva otáčky a riadiacu slučku. Planétová prevodovka priskrutkovaná k prírube motora rozhoduje o tom, či tých 0,05 mm je po dvanástich mesiacoch výroby stále 0,05 mm, alebo sa otvorilo až na 0,4 mm.

O výsledku rozhoduje päť výkonnostných faktorov: vôľa a torzná tuhosť, hustota krútiaceho momentu meraná v porovnaní so skutočným prevádzkovým faktorom, strata účinnosti na stupeň a teplo, ktoré vytvára, životnosť výstupného ložiska pri radiálnom zaťažení a súprava tesnení a mazania prispôsobená prostrediu závodu. Nesprávne odhadnutie dvoch z nich na veľkostnom hárku a os sa prepracuje v dielni namiesto na papieri.

Shanghai SGR Heavy Industry Machinery Co., Ltd., známy ako SGR , vyrába planétové prevodovky, závitovkové prevodovky s dvojitým plášťom a kombinované reduktory pre priemyselnú automatizáciu a ťažké stroje, takže kritériá uvedené nižšie sú napísané okolo toho, čo skutočne zlyhá, opotrebuje alebo unáša na bežiacej linke.

Čím planétová prevodovka prispieva k automatizovanej osi

Planétová prevodovka znásobuje krútiaci moment a rozdeľuje vstupné otáčky zdieľaním zaťaženia medzi tri alebo viac planétových kolies, ktoré sú v kontakte s centrálnym kolesom a vnútorným ozubeným kolesom súčasne, a tento súčasný záber poháňa každú výhodu a každú následnú pascu dimenzovania.

Planétová prevodovka je koaxiálny reduktor, v ktorom centrálne centrálne koleso poháňa niekoľko planétových kolies namontovaných na rotujúcom nosiči; planéty sa odvaľujú vo vnútri ozubeného kolesa, takže prenášané zaťaženie je rozdelené medzi viacero párov zubov namiesto jedného záberu.

Na automatizovanej osi sú dôležité tri dôsledky:

• Pomer na stupeň sa pohybuje od 3:1 do približne 10:1, takže dva stupne dosahujú približne 100:1 a tri stupne dosahujú 1000:1 v kryte kratšom ako porovnateľná špirálová jednotka.
• Rozdelenie zaťaženia na tri až päť planétových kolies znižuje silu na každý pár zubov, čím sa zvyšuje hustota krútiaceho momentu a torzná tuhosť a znižuje sa hluk, ktorý vytvára konštrukcia s jedným záberom.
• Vstupné a výstupné hriadele sedia na rovnakej stredovej línii, takže príruba jednotky sa montuje priamo na servomotor bez pohybu osi stroja.

Rovnaké vlastnosti vytvárajú režimy zlyhania. Jednotka dimenzovaná len na priemerný krútiaci moment vylomí zuby planéty dlho predtým, ako výstupné ložisko dosiahne svoju menovitú životnosť.

Vôľa a torzná tuhosť: Prvý faktor výkonu

Vôľa je uhlová vôľa nameraná na výstupnom hriadeli, keď vstup obráti smer, a prevádza sa priamo na chybu polohovania: 1 uhlová minúta sa rovná približne 0,15 mm na ramene 500 mm, 3 uhlová minúta sa rovná 0,44 mm a 8 až 12 uhlovej minúty priemyselnej jednotky na všeobecné použitie sa rovná 1,16 mm alebo viac.

ISO 1328-1:2013 definuje stupne presnosti ozubených kolies 0 až 12 a planétové súpravy na úrovni automatizácie sú bežne rezané na stupeň 6 alebo stupeň 7, čo umožňuje záruku 3 uhlových minút bez ručného lapovania každej jednotky. Súpravu triedy 5 je možné objednať za 1 arcmin, za vyššiu cenu a dlhší čas dodania.

Tuhosť je druhá polovica rovnakej špecifikácie. Vôľa vám povie, ako ďaleko sa os posunie, kým sa dráha zaťaženia zapojí; torzná tuhosť, uvádzaná v Nm na uhlovú minútu, vám hovorí, ako ďaleko sa vychýli po aplikovaní zaťaženia. Obe čísla patria na výberový hárok a interakcia medzi nimi na servo osi je skúmaná v tomto prehľade determinanty vôle v robotickom polohovaní .

Hustota krútiaceho momentu, prevádzkový faktor a výber pomeru

Planétovú prevodovku dimenzujte na špičkový krútiaci moment a nie na nominálny krútiaci moment, pretože servoos bežne aplikuje 200 % až 300 % menovitého krútiaceho momentu počas niekoľkých stoviek milisekúnd počas zrýchľovania a brzdenia. Hodnotenie, ktoré zahŕňa iba nepretržitý krútiaci moment, poškodí zuby planéty v prvom roku stroja s vysokým cyklom.

Použite servisný faktor aspoň 1,5 pre jednozmennú automatizáciu a 2,0 pre nepretržitú prevádzku, potom skontrolujte výsledok v porovnaní s pomerom, ktorý skutočne potrebujete. Pomer, trieda vôle a počet stupňov nie sú nezávislé voľby: pridanie stupňa na dosiahnutie vyššieho pomeru stojí približne 3 percentuálne body účinnosti a pridáva vôľu pri každej sieti.

Planétová prevodovka radu N s vysokým krútiacim momentom Pred potvrdením výpočtov špičkového krútiaceho momentu a výkonu podľa normy ISO 6336 skontrolujte túto jednotku radu N pri porovnávaní prevádzkového faktora, pomeru, vôle a počtu stupňov. Zobraziť produkt →

Ak pracovný cyklus zahŕňa časté cúvanie alebo vysokú odrazenú zotrvačnosť, pred vydaním objednávky potvrďte špičkový krútiaci moment, počet špičkových cyklov za hodinu a bezpečnostné faktory päty a boku zubov vypočítané podľa ISO 6336.

Účinnosť, tepelný a pracovný cyklus

Každý planetárny stupeň stratí zhruba 2 % až 3 % výkonu, ktorý ním prechádza, takže jednostupňová jednotka vráti asi 97 %, dva stupne asi 94 % a tri stupne asi 91 %. Chýbajúce percento nezmizne; opúšťa kryt ako teplo.

Tepelné parametre sú uvádzané pri definovanom prostredí, bežne 40 stupňov, a definovanej montážnej polohe. Jednotka, ktorá je tepelne adekvátna v pokojnom vzduchu, sa môže prehriať vo vnútri utesneného krytu a vyšší servisný faktor je najlacnejšou opravou: vyberie ďalšiu veľkosť rámu, čím sa zväčší vyžarovacia plocha skôr, ako sa výrazne zvýšia náklady.

Životnosť výstupného ložiska, radiálne zaťaženie a montážne rozhranie

Výstupné ložisko, nie zuby ozubeného kolesa, je prvým komponentom, ktorému chýba rezerva na osi poháňanej remeňom, reťazou alebo pastorkom. Katalógová životnosť ložísk je vypočítaná podľa ISO 281 a bežne sa uvádza ako L10 hodnotenie 20 000 hodín pri menovitom zaťažení, čo je bod, pri ktorom 90 % populácie prežije toto trvanie.

Koaxiálna základná planétová prevodovka s vysokým krútiacim momentom radu N Zvážte túto koaxiálnu jednotku namontovanú na základni, keď životnosť výstupného ložiska, priečne zaťaženie, axiálne zaťaženie a štarty za hodinu riadi poháňanú os. Zobraziť produkt →

Výrobcovi uveďte tri čísla: radiálne zaťaženie a jeho bod pôsobenia pozdĺž výstupného hriadeľa, axiálne zaťaženie a počet štartov za hodinu. Radiálne zaťaženie aplikované o 25 mm ďalej, ako sa predpokladá, môže skrátiť vypočítanú životnosť ložiska na polovicu.

Životné prostredie, tesnenie a mazanie

O triede ochrany a mazaní rozhoduje závod, nie katalógová stránka. IP65 podľa IEC 60529 je praktickým minimom tam, kde sa vyskytuje umývanie, prach alebo jemné kovové častice.

• Celoživotne utesnené jednotky odstraňujú výmeny oleja, ale majú nižší trvalý tepelný limit ako olejom mazané rámy rovnakej veľkosti.
• Olejom mazané jednotky s minerálnym alebo syntetickým prevodovým olejom podľa ISO VG 220 lepšie zvládajú vyššie rýchlosti a nepretržitú prevádzku za cenu intervalu výmeny oleja.
• Potravinárske, farmaceutické a baliace oblasti zvyčajne špecifikujú mazivá registrované NSF H1, ktoré je potrebné zvoliť skôr pred montážou jednotky než po jej zložení.
• Extrémy okolia, pod mínus 10 alebo nad 45 stupňov, menia výber maziva a môžu vyžadovať ohrievač alebo ventilátor.

Šesťkroková výberová sekvencia pre automatizované stroje

Priraďte prevodovku k pracovnému cyklu v šiestich krokoch a zaznamenajte si číslo za každým krokom, aby sa neskoršia zmena dala vysledovať skôr k rozhodnutiu ako k odhadu.

Planétová prevodovka pre aplikácie s otočným pohonom Použite túto planétovú prevodovku pri zosúlaďovaní krokov pracovného cyklu; ak kontrola zlyhá, zvážte väčší rám pred zmenou na nižší pomer. Zobraziť produkt →

Ak krok zlyhá, posuňte sa o veľkosť snímky nahor a potom prejdite na nižší pomer; Predimenzovanie rámu je reverzibilné, poddimenzovanie pomeru nie.

Vôľa, hustota krútiaceho momentu, účinnosť, životnosť ložísk a tesnenie sú päť faktorov, ktoré oddeľujú toleranciu držania planétovej prevodovky na desaťročie od tej, ktorá sa stáva riadkovou položkou v denníku údržby. Určenie všetkých piatich oproti skutočnému pracovnému cyklu trvá popoludnie; ich oprava po uvedení do prevádzky si vyžaduje vypnutie.