Планетарный редуктор для промышленной автоматизации: 7 ключевых факторов производительности

На портале захвата и перемещения серводвигатель мощностью 750 Вт, работающий со скоростью 3000 об/мин, должен развивать крутящий момент от 25 до 30 Нм на выходном валу и останавливаться в пределах 0,05 мм от заданного положения 90 раз в минуту, три смены в день. Привод обеспечивает скорость и контур управления. Планетарный редуктор, прикрепленный болтами к фланцу двигателя, решает, останется ли этот 0,05 мм 0,05 мм после двенадцати месяцев производства или он раскроется до 0,4 мм.

Результат определяют пять факторов производительности: люфт и жесткость на кручение, плотность крутящего момента, измеренная в сравнении с реальным коэффициентом эксплуатации, потери эффективности на ступени и выделяемое ею тепло, выходной срок службы подшипника при радиальной нагрузке, а также пакет уплотнений и смазки, соответствующий условиям предприятия. Неправильно оцените два из них в калибровочной таблице, и ось будет перепроектирована в цехе, а не на бумаге.

Шанхайская компания по производству оборудования для тяжелой промышленности СГР, известная как SGR , производит планетарные редукторы, червячные редукторы с двойным охватом и комбинированные редукторы для промышленной автоматизации и тяжелого машиностроения, поэтому приведенные ниже критерии написаны вокруг того, что на самом деле выходит из строя, изнашивается или смещается на работающей линии.

Какой вклад планетарный редуктор в автоматизированную ось

Планетарный редуктор увеличивает крутящий момент и разделяет входную скорость, распределяя нагрузку между тремя или более планетарными шестернями, которые одновременно контактируют с солнечной шестерней и внутренней кольцевой шестерней, и это одновременное зацепление обеспечивает все преимущества и каждую последующую ловушку калибровки.

Планетарный редуктор — соосный редуктор, в котором центральная солнечная шестерня приводит в движение несколько планетарных шестерен, установленных на вращающемся водиле; сателлиты вращаются внутри зубчатого венца, поэтому передаваемая нагрузка распределяется между несколькими парами зубьев, а не одним зацеплением.

Для автоматизированной оси важны три последствия:

• Соотношение на ступень варьируется от 3:1 до примерно 10:1, поэтому две ступени достигают примерно 100:1, а три ступени достигают 1000:1 в корпусе короче, чем у сопоставимого спирального узла.
• Распределение нагрузки между тремя-пятью планетарными шестернями снижает силу, действующую на каждую пару зубьев, что повышает плотность крутящего момента и жесткость на кручение, а также снижает шум, производимый конструкцией с одним зацеплением.
• Входной и выходной валы расположены на одной центральной линии, поэтому фланец агрегата крепится непосредственно к серводвигателю, не перемещая ось машины.

Те же самые свойства создают режимы отказа. В агрегате, рассчитанном только на средний крутящий момент, зубья сателлитов изнашиваются задолго до того, как выходной подшипник достигнет номинального срока службы.

Люфт и крутильная жесткость: первый фактор производительности

Люфт — это угловой люфт, измеряемый на выходном валу, когда входной сигнал меняет направление, и он напрямую преобразуется в ошибку позиционирования: 1 угловая минута равна примерно 0,15 мм при рычаге длиной 500 мм, 3 угловых минуты равны 0,44 мм, а от 8 до 12 угловых минут промышленного агрегата общего назначения равны 1,16 мм или более.

ISO 1328-1:2013 определяет классы точности зубчатых передач от 0 до 12, а планетарные передачи уровня автоматизации обычно обрезаются до класса 6 или 7, что обеспечивает гарантию 3 угловых минуты без ручной притирки каждого узла. Комплект класса 5 можно заказать за 1 угловую минуту, с более высокой ценой и более длительным сроком поставки.

Жесткость — это вторая половина той же спецификации. Люфт сообщает вам, как далеко проходит ось до того, как войдет в зацепление с траекторией нагрузки; жесткость на кручение, выраженная в Нм на угловую минуту, показывает, насколько сильно он отклоняется при приложении нагрузки. Оба числа принадлежат листу выбора, и взаимодействие между ними на сервооси рассматривается в этом обзоре. факторы, определяющие люфт при роботизированном позиционировании .

Плотность крутящего момента, коэффициент эксплуатации и выбор передаточного отношения

Выбирайте планетарный редуктор по максимальному крутящему моменту, а не по номинальному крутящему моменту, поскольку сервоось обычно прилагает от 200% до 300% номинального крутящего момента в течение нескольких сотен миллисекунд во время ускорения и торможения. Рейтинг, охватывающий только непрерывный крутящий момент, приведет к тому, что зубья сателлита появятся в первый год работы машины с большим циклом.

Примените сервисный коэффициент не менее 1,5 для односменной автоматизации и 2,0 для круглосуточной работы, а затем сравните результат с действительно необходимым соотношением. Коэффициент, класс люфта и количество ступеней не являются независимыми вариантами: добавление ступени для достижения более высокого соотношения требует примерно 3 процентных пунктов эффективности и добавляет люфт в каждой сетке.

Планетарный редуктор серии N с высоким крутящим моментом Прежде чем подтверждать пиковый крутящий момент и расчеты режима работы по ISO 6336, проверьте этот агрегат серии N на предмет подбора эксплуатационного коэффициента, передаточного отношения, люфта и количества ступеней. Посмотреть продукт →

Если рабочий цикл включает частое реверсирование или высокую отраженную инерцию, перед размещением заказа подтвердите максимальный крутящий момент, количество пиковых циклов в час, а также коэффициенты запаса прочности основания и боковой поверхности зуба, рассчитанные в соответствии с ISO 6336.

Эффективность, тепло и рабочий цикл

Каждая планетарная ступень теряет примерно от 2% до 3% проходящей через нее мощности, поэтому одноступенчатый агрегат возвращает около 97%, две ступени - около 94% и три ступени - около 91%. Недостающий процент не исчезает; он покидает корпус в виде тепла.

Тепловые характеристики указаны при определенной температуре окружающей среды, обычно 40 градусов, и определенном монтажном положении. Блок, который термически адекватен в неподвижном воздухе, может перегреться внутри герметичного корпуса, а более высокий коэффициент эксплуатации является самым дешевым решением: он выбирает следующий размер корпуса, который увеличивает излучающую площадь, прежде чем это значительно увеличит стоимость.

Срок службы выходного подшипника, радиальные нагрузки и интерфейс монтажа

Выходной подшипник, а не зубья шестерни, является первым компонентом, у которого выходит за пределы запаса на оси с ременным, цепным или шестеренным приводом. Срок службы подшипников по каталогу рассчитывается в соответствии со стандартом ISO 281 и обычно указывается как показатель L10, равный 20 000 часов при номинальной нагрузке, т. е. момент, при котором 90% населения выживают в течение этого срока.

Коаксиальный планетарный редуктор серии N с высоким крутящим моментом, установленный на основании Рассмотрите этот коаксиальный агрегат, монтируемый на основании, когда срок службы выходного подшипника, радиальная нагрузка, осевая нагрузка и количество пусков в час определяют ведомую ось. Посмотреть продукт →

Дайте производителю три цифры: радиальную нагрузку и точку ее приложения вдоль выходного вала, осевую нагрузку и количество пусков в час. Радиальная нагрузка, приложенная на 25 мм дальше, чем предполагалось, может вдвое сократить расчетный срок службы подшипника.

Окружающая среда, уплотнение и смазка

Класс защиты и смазку определяет завод, а не страница каталога. IP65 согласно IEC 60529 — это практический минимум при наличии промывной воды, пыли или металлических частиц.

• Герметизированные агрегаты со смазкой на весь срок службы не требуют замены масла, но имеют более низкий предел непрерывной температуры, чем рамы с масляной смазкой того же размера.
• Агрегаты с масляной смазкой, использующие минеральное или синтетическое трансмиссионное масло, соответствующее стандарту ISO VG 220, лучше справляются с более высокими скоростями и продолжительной работой за счет увеличения интервала замены масла.
• В пищевой, фармацевтической и упаковочной отраслях обычно используются смазочные материалы, зарегистрированные NSF H1, которые необходимо выбирать до сборки устройства, а не после него.
• Экстремальные условия окружающей среды, ниже минус 10 или выше 45 градусов, меняют выбор смазочного материала и могут потребовать нагревателя или вентилятора.

Шестиэтапная последовательность выбора автоматизированного оборудования

Сопоставьте коробку передач с рабочим циклом за шесть шагов и запишите число, соответствующее каждому шагу, чтобы последующие изменения можно было отнести к решению, а не к догадкам.

Планетарный редуктор для поворотных приводов Используйте этот планетарный редуктор при согласовании ступеней рабочего цикла; Если проверка не удалась, рассмотрите возможность использования кадра большего размера, прежде чем переходить на более низкое соотношение. Посмотреть продукт →

Если шаг не удался, увеличьте размер кадра, прежде чем переходить к более низкому соотношению; Увеличение размера рамы обратимо, уменьшение соотношения - нет.

Люфт, плотность крутящего момента, эффективность, срок службы подшипников и уплотнение — вот пять факторов, которые отделяют допуск на выдержку планетарного редуктора в течение десятилетия от того, который становится отдельной строкой в ​​журнале технического обслуживания. Определение всех пяти в соответствии с реальным рабочим циклом занимает полдня; их исправление после ввода в эксплуатацию требует отключения.