SGR ' S n Prevodovku s vysokým krúti...
Pozri podrobnostiA planétová redukčná prevodovka je kompaktná jednotka na prenos energie s vysokým krútiacim momentom, v ktorej viaceré planétové kolesá obiehajú okolo centrálneho centrálneho kolesa, pričom sú v zábere s vonkajším ozubeným kolesom – čím sa súčasne rozdeľuje zaťaženie na niekoľko kontaktov ozubených kolies. Táto architektúra poskytuje hustotu krútiaceho momentu, účinnosť a tuhosť, ktorým sa žiadne jednoosové usporiadanie ozubených kolies nemôže vyrovnať pri ekvivalentnej veľkosti a hmotnosti, vďaka čomu sú planétové jednotky preferovaným reduktorom v robotike, CNC obrábacích strojoch, servopohonoch a priemyselnej automatizácii.
Krútiaci moment planétovej reduktorovej prevodovky je v podstate produktom jej architektúry zdieľania zaťaženia. Tam, kde štandardná špirálová prevodovka s paralelným hriadeľom prenáša krútiaci moment cez záber jedného ozubeného kolesa, trojplanetový planétový stupeň zdieľa rovnaký krútiaci moment cez tri súčasné záberové kontakty, čím sa znižuje zaťaženie jednotlivých zubov približne o 65 % pre ekvivalentný výstupný krútiaci moment.
V praxi tento efekt rozdelenia zaťaženia umožňuje planétovým jednotkám dosiahnuť výstupné krútiace momenty 10 – 2 000 Nm v priemere príruby, ktorý by špirálovitá jednotka vyžadovala 2 – 3-násobok veľkosti krytu. Maximálny krútiaci moment – maximálny momentálny krútiaci moment, ktorý môže jednotka absorbovať počas zrýchlenia alebo núdzového zastavenia – zvyčajne dosahuje 2,0 – 2,5-násobok nominálneho menovitého krútiaceho momentu, čo poskytuje značnú rezervu pre aplikácie servopohonov s vysokým dynamickým zaťažením cyklu.
| Veľkosť rámu | Priemer príruby | Menovitý výstupný krútiaci moment | Špičkový krútiaci moment | Typický rozsah pomeru |
| PL042 | 42 mm | 8-18 Nm | 20-45 Nm | 3:1 – 100:1 |
| PL060 | 60 mm | 20-50 Nm | 50 – 125 Nm | 3:1 – 100:1 |
| PL090 | 90 mm | 80-120 Nm | 200-300 Nm | 3:1 – 100:1 |
| PL120 | 120 mm | 160-240 Nm | 400 - 600 Nm | 3:1 – 100:1 |
| PL160 | 160 mm | 360 - 500 Nm | 900 – 1 250 Nm | 3:1 – 100:1 |
| PL220 | 220 mm | 800 – 1 200 Nm | 2 000 – 3 000 Nm | 3:1 – 100:1 |
Účinnosť planétovej reduktorovej prevodovky patrí medzi najvyššie zo všetkých technológií mechanickej redukcie – zvyčajne 97–99 % na stupeň pri menovitom zaťažení pri prevádzkovej teplote. Tento údaj odráža valivý kontaktný pomer medzi planétovými kolesami a centrálnym aj prstencovým kolesom, čo minimalizuje klzné trenie v porovnaní so závitovkovým alebo kužeľovým kolesom.
Jediný planétový stupeň s pomerom 3:1–10:1 dosahuje mechanickú účinnosť 97–99 % pri plnom menovitom zaťažení. Pri čiastočnom zaťažení (pod 30 % menovitého krútiaceho momentu) účinnosť klesá na 93 – 96 %, pretože vírenie ozubeného kolesa a straty odporu tesnenia sa úmerne zvyšujú. Tepelná rovnováha sa dosiahne v priebehu 20–40 minút nepretržitej prevádzky pri menovitej rýchlosti.
Dvojstupňová jednotka s kombinovaným pomerom 25:1–100:1 zlučuje účinnosť stupňa: 0,98 × 0,98 = 96,0 % teoretická dvojstupňová účinnosť. Reálne hodnoty 94 – 97 % zodpovedajú za straty ložísk, odpor tesnenia a vírenie oleja v druhej fáze. Toto zostáva podstatne lepšie ako alternatívy šnekového prevodu (50 – 90 %) alebo hypoidného prevodu (95 – 97 %) v rovnakom rozsahu prevodových pomerov.
Pri účinnosti 97 % odvádza 5 kW vstupný pohon iba 150 W ako teplo. Šnekový reduktor s účinnosťou 75 % rozptýli 1 250 W pri identickom výkone – vyžaduje nútené chladenie nad miernymi pracovnými cyklami. Planétové jednotky v nepretržitej prevádzke zriedka vyžadujú dodatočné chladenie pod 10 kW príkonu, čím sa znižujú náklady na inštaláciu a zložitosť.
Vôľa planétovej redukčnej prevodovky je uhlová voľná vôľa na výstupnom hriadeli, keď je vstupný hriadeľ nehybný a výstup sa otáča striedavo v smere a proti smeru hodinových ručičiek pod definovaným krútiacim momentom. Vyjadruje sa v oblúkových minútach a je jediným najdôležitejším parametrom pre presnosť polohovania v aplikáciách servo a riadenia pohybu.
Vôľa je riadená počas výroby prostredníctvom predpätia aplikovaného na ložiská unášača planét, trieda tolerancie zubov ozubených kolies a metóda polohovania planét - planéty namontované na kolíkoch s brúsenými bokmi zubov konzistentne dosahujú menšiu vôľu ako konštrukcie namontované na puzdrách. Vôľa sa počas životnosti mierne zvyšuje, pretože boky ozubených kolies a obežné dráhy ložísk sa opotrebúvajú; kvalitné planetové jednotky špecifikujú hodnotenie životnosti vôľe označujúce očakávanú hodnotu na konci menovitej životnosti.
Vôľa v planétových prevodovkách sa meria podľa DIN 3962 / ISO 1328 pri 2 % menovitého výstupného krútiaceho momentu aplikovaného striedavo v oboch smeroch. Hodnoty uvádzané pri vyšších úrovniach krútiaceho momentu sa zdajú nižšie v dôsledku voľnej vôle maskovania elastického vychýlenia – vždy porovnajte špecifikácie namerané pri rovnakej referenčnej hodnote krútiaceho momentu.
Planétová reduktorová prevodovka pre servomotory predstavuje dominantnú aplikáciu presných planétových jednotiek – spája vysokú hustotu krútiaceho momentu a nízku vôľu prevodovky s vysokorýchlostným výstupom servomotora s nízkym krútiacim momentom na vytvorenie kompaktného pohonu s presným ovládaním polohy. Správna zhoda vyžaduje analýzu troch vzájomne závislých parametrov.
Odrazená zotrvačnosť zaťaženia na hriadeli motora — zotrvačnosť zaťaženia delená druhou mocninou prevodového pomeru — by mala byť v rozsahu 1:1 až 10:1 zotrvačnosti rotora motora. Pomery nad 10:1 spôsobujú nestabilitu v riadiacej slučke serva, čo spôsobuje prekmity a oscilácie počas pohybov polohy. Planétové prevodovky umožňujú konštruktérovi použiť motor s menším rámom bežiaci pri vyšších otáčkach pri zachovaní prijateľného prispôsobenia zotrvačnosti prostredníctvom voľby prevodového pomeru.
Servomotory bežne pracujú pri 3 000 – 6 000 ot./min. Planétové prevodovky pre servo aplikácie musia byť dimenzované na nepretržité vstupné otáčky v tomto rozsahu bez nadmerného nárastu teploty v ložiskách planétového nosiča. Prémiové planétové jednotky na úrovni servopohonu sú dimenzované na nepretržitý vstup 6 000 otáčok za minútu s prerušovanými otáčkami 10 000 otáčok za minútu pre prechodové javy zrýchlenia.
Planétové servo prevodovky používajú štandardizované vstupné príruby (IEC/NEMA alebo servopríruby špecifické pre výrobcu) s upínacím nábojom na adaptéri vstupného hriadeľa. Toto upínacie rozhranie s nulovou vôľou eliminuje vôľu kľúča a drážky, ktorá by inak spôsobila uhlovú chybu na vstupnej strane. Výstupné príruby zodpovedajú ISO 9409-1 pre priame rameno robota a pripevnenie nástrojov.
Životnosť prevodovky s planétovým reduktorom sa riadi tromi režimami poruchy: únava ložiska, únava povrchu zubov ozubeného kolesa (pitting) a degradácia tesnenia. Únava ložiska v planétovom unášači je zvyčajne faktorom limitujúcim životnosť, pretože planétové ložiská sa otáčajú zloženou rýchlosťou kombinujúcou rotáciu unášača a rotáciu planéty – vyššiu ako ktorákoľvek rýchlosť jedného ložiska v ekvivalentnej špirálovej prevodovke.
Životnosť ložiska ISO 281 L10 pri menovitom zaťažení a rýchlosti pre kvalitné planetové jednotky sa pohybuje od 20 000 do 30 000 hodín. Pri 50 % menovitého krútiaceho momentu – bežné prevádzkové podmienky v reálnom svete – sa životnosť L10 v závislosti od kubického zaťaženia a životnosti predlžuje o faktor 8, čím sa približuje k teoretickej životnosti ložísk 160 000 – 240 000 hodín pri čiastočnom zaťažení.
Väčšina utesnených planétových prevodoviek je v továrni naplnená syntetickým mazivom alebo syntetickým prevodovým olejom a má intervaly mazania 10 000 – 20 000 hodín, kým je potrebná výmena oleja. Jednotky pracujúce pri kontinuálnej výstupnej teplote nad 80 °C vyžadujú skrátené intervaly — syntetické prevodové oleje PAO si udržiavajú stálu viskozitu do 120 °C, čím sa oproti minerálnym olejom predlžujú servisné intervaly pri vysokých teplotách.
Radiálne okrajové tesnenia výstupného hriadeľa sú prvou položkou údržby v planétovej prevodovke – zvyčajne sa vymieňajú po 15 000 – 20 000 hodinách alebo keď opotrebovanie povrchu hriadeľa spôsobuje viditeľné slzenie. V kontaminovanom prostredí (oplachovanie, prach, chladiaca hmla) predlžujú labyrintové výstupné tesnenia s pozitívnymi vzduchovými spojmi životnosť tesnenia 3–5x v porovnaní so štandardnými dizajnmi okrajových tesnení.
The planétová redukčná prevodovka verzus špirálová prevodovka rozhodnutie závisí od toho, či aplikácia uprednostňuje kompaktnosť a hustotu krútiaceho momentu alebo jednoduchosť a cenu pri nižších úrovniach zaťaženia. Oba sú vysokoúčinné prevodové systémy – rozdiely spočívajú vo tvarovom faktore, rozsahu prevodového pomeru, regulácii vôle a celkových nákladoch na vlastníctvo pri rôznych úrovniach zaťaženia.
| Atribút | Prevodovka s planétovou redukciou | Skrutková prevodovka |
| Hustota krútiaceho momentu | Veľmi vysoká — 3x špirálová pri rovnakom priemere puzdra | Stredný – väčší kryt pre ekvivalentný krútiaci moment |
| Účinnosť (jednostupňová) | 97 – 99 % | 96 – 99 % |
| Vôľa (presná trieda) | <3 uhl.min achievable | Typická 5–20 uhlových minút |
| Rozsah pomeru (jednostupňový) | 3:1 – 10:1 | 1,5:1 – 8:1 |
| Rozsah pomeru (dva stupne) | Až 100:1 | Až 50:1 |
| Koaxiálne I/O hriadele | Áno – vstup a výstup na rovnakej osi | Nie – paralelný alebo pravouhlý posun |
| Úroveň hluku | 60–72 dB(A) pri menovitej rýchlosti | 55–68 dB(A) — o niečo tichšie pri nízkej záťaži |
| Jednotkové náklady | Vyššie – vyžaduje sa presná výroba | Dolné — jednoduchšie opracovanie a montáž |
| Ideálne aplikácie | Servopohony, robotika, CNC, automatizácia | Všeobecné stroje, čerpadlá, ventilátory, dopravníky |