Sgr " S N Sorozat nagy nyomatékú koaxiáli...
Lásd a részleteketA bolygócsökkentő váltó egy kompakt, nagy nyomatékú erőátviteli egység, amelyben több bolygókerekes keringés kering egy központi napkerék körül, miközben egy külső gyűrűs fogaskerékkel összekapcsolódik – a terhelést egyszerre több fogaskerék érintkezőn osztva el. Ez az architektúra olyan nyomatéksűrűséget, hatékonyságot és merevséget biztosít, amelyhez egyetlen egytengelyes fogaskerék-elrendezés sem tud azonos méretben és tömegben megfelelni, így a bolygóegységek a robotika, CNC szerszámgépek, szervohajtások és ipari automatizálás előnyben részesített reduktorai.
A bolygócsökkentő hajtómű nyomatékkapacitása alapvetően a tehermegosztási architektúra terméke. Ahol a szabványos párhuzamos tengelyű spirális sebességváltó a nyomatékot egyetlen fogaskerék-hálón keresztül viszi át, a három bolygóból álló bolygófokozat ugyanazon a nyomatékon osztozik három egyidejű hálóérintkezőn keresztül – az egyes fogak terhelése körülbelül 65%-kal csökken az egyenértékű kimeneti nyomaték mellett.
A gyakorlatban ez a terhelésmegosztó hatás lehetővé teszi, hogy a bolygóegységek 10–2000 Nm kimenő nyomatékot érjenek el olyan karimaátmérőben, amelyhez egy csavarvonalas egységhez a ház méretének 2-3-szorosa kellene. A névleges csúcsnyomaték – az a maximális pillanatnyi nyomaték, amelyet az egység gyorsítás vagy vészleállítás során képes felvenni – jellemzően a névleges névleges nyomaték 2,0–2,5-szerese, ami jelentős tartalékot biztosít a nagy dinamikus ciklusterhelésű szervohajtási alkalmazásokhoz.
| Keret mérete | Karima átmérője | Névleges kimeneti nyomaték | Csúcsnyomaték | Tipikus aránytartomány |
| 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 | 900–1250 Nm | 3:1 – 100:1 |
| PL220 | 220 mm | 800–1200 Nm | 2000–3000 Nm | 3:1 – 100:1 |
A bolygócsökkentő hajtómű hatékonysága a mechanikai redukciós technológiák közül a legmagasabbak közé tartozik – jellemzően 97–99% fokozatonként névleges terhelés mellett, üzemi hőmérsékleten. Ez a szám tükrözi a bolygókerekek, valamint a nap- és a gyűrűs fogaskerekek közötti gördülési érintkezési arányt, ami minimálisra csökkenti a csúszási súrlódást a csiga- vagy kúpkerék-elrendezésekhez képest.
A 3:1–10:1 arányú egyetlen bolygófokozat 97–99%-os mechanikai hatásfokot ér el teljes névleges terhelés mellett. Részleges terhelésnél (a névleges nyomaték 30%-a alatt) a hatékonyság 93–96%-ra csökken, mivel a hajtómű kanyarodása és a tömítés ellenállási veszteségei arányosan megnőnek. A termikus egyensúly 20-40 percen belül beáll a névleges fordulatszámon történő folyamatos működés során.
Egy kétfokozatú egység 25:1–100:1 kombinált arányú keverékek hatékonysága: 0,98 × 0,98 = 96,0% elméleti kétlépcsős hatásfok. A 94–97%-os valós értékek a csapágyveszteségeket, a tömítés ellenállását és a második szakaszban az olajkavarást magyarázzák. Ez továbbra is lényegesen jobb, mint a csigahajtómű (50–90%) vagy a hipoid hajtómű (95–97%) alternatívái ugyanabban az áttételi tartományban.
97%-os hatásfokkal az 5 kW-os bemeneti hajtás mindössze 150 W-ot disszipál hőként. A 75%-os hatékonyságú csigacsökkentő 1250 W-ot disszipál az azonos teljesítmény érdekében – a szerény üzemi ciklusok felett kényszerhűtést igényel. A folyamatos üzemű bolygóegységek ritkán igényelnek 10 kW bemeneti teljesítmény alatti kiegészítő hűtést, ami csökkenti a telepítési költségeket és a bonyolultságot.
A bolygócsökkentő sebességváltó holtjátéka a kimenő tengely szögletes szabadjátéka, amikor a bemenő tengelyt álló helyzetben tartják, és a kimenetet felváltva az óramutató járásával megegyezően és azzal ellentétes irányba forgatják meghatározott nyomaték mellett. Ívpercben van kifejezve, és ez a legkritikusabb paraméter a pozicionálási pontosság szempontjából szervo- és mozgásvezérlési alkalmazásokban.
A holtjátékot a gyártás során a bolygótartó csapágyakra alkalmazott előfeszítés, a fogaskerekek fogainak tűrésosztálya és a bolygó pozicionálási módszere szabályozza – a csapra szerelt, köszörült fogakkal ellátott bolygók következetesen szorosabb holtjátékot érnek el, mint a perselyre szerelt kialakítások. A holtjáték enyhén megnövekszik az élettartam során, ahogy a fogaskerekek oldalai és a csapágypályák kopnak; a minőségi bolygóegységek egy holtjáték-élettartamot adnak meg, amely a névleges élettartam végén várható értéket jelzi.
A bolygókerekes hajtóművek holtjátékát a DIN 3962 / ISO 1328 szabvány szerint mérik a névleges kimeneti nyomaték 2%-ánál, felváltva mindkét irányban. A magasabb nyomatékszinteknél megadott értékek alacsonyabbnak tűnnek a rugalmas alakváltozást fedő szabad holtjáték miatt – mindig hasonlítsa össze az azonos nyomatékreferencia mellett mért specifikációkat.
A szervomotorokhoz készült bolygócsökkentő hajtómű a precíziós bolygóegységek domináns alkalmazását képviseli – a sebességváltó nagy nyomatéksűrűségét és alacsony holtjátékát a szervomotor nagy sebességű, alacsony nyomatékú kimenetével párosítva egy kompakt, precíz helyzetszabályozással rendelkező hajtóművet állítanak elő. A helyes illesztéshez három, egymástól függő paraméter elemzése szükséges.
A motor tengelyén visszavert terhelési tehetetlenségi nyomatéknak – a terhelési tehetetlenség osztva az áttételi arány négyzetével – 1:1 és 10:1 között kell lennie a motor forgórészének tehetetlenségéhez képest. A 10:1 feletti arányok instabilitást okoznak a szervo vezérlőkörben, ami túllövést és oszcillációt okoz a pozíciómozgások során. A bolygókerekes sebességváltók lehetővé teszik a tervező számára, hogy kisebb vázú motort használjon, amely nagyobb sebességgel működik, miközben az áttétel kiválasztásával az elfogadható tehetetlenségi nyomatékot megtartja.
A szervomotorok rutinszerűen 3000-6000 ford./perc sebességgel működnek. A szervóalkalmazásokhoz használt bolygókerekes hajtóműveket ebben a tartományban folyamatos bemeneti fordulatszámra kell méretezni, anélkül, hogy a bolygótartó csapágyaiban túlzott hőmérséklet-emelkedés következne be. A prémium szervo-minőségű bolygóegységek 6000 ford./perc folyamatos bemeneti fordulatszámmal rendelkeznek, a gyorsulási tranzienseknél pedig 10 000 ford./perc szakaszos névleges értékkel rendelkeznek.
A szervo bolygókerekes hajtóművek szabványos bemeneti karimákat (IEC/NEMA vagy gyártó-specifikus szervokarimákat) használnak a bemenő tengely adapterén lévő szorítóagyval. Ez a nulla holtjáték-rögzítő interfész kiküszöböli a kulcs-kulcshorony játékot, amely egyébként szöghibát okozna a bemeneti oldalon. A kimeneti karimák megfelelnek az ISO 9409-1 szabványnak a közvetlen robotkarhoz és szerszámcsatlakozáshoz.
A bolygócsökkentő hajtómű élettartamát három meghibásodási mód szabályozza: a csapágy kifáradása, a fogaskerék fogfelületének kifáradása (pitting) és a tömítés leromlása. Ezek közül jellemzően a bolygótartó csapágyfáradása az életkorlátozó tényező, mivel a bolygócsapágyak összetett fordulatszámmal forognak, amely kombinálja a hordozó forgását és a bolygó forgását – ez nagyobb, mint bármely egyetlen csapágysebesség egy ekvivalens spirális sebességváltóban.
Az ISO 281 L10 csapágyak élettartama névleges terhelés és fordulatszám mellett a minőségi bolygóegységek esetében 20 000 és 30 000 óra között van. A névleges forgatónyomaték 50%-ánál – ez a valós élet általános működési feltétele – az L10 élettartama 8-szorosára meghosszabbodik a köbös terhelés-élettartam viszony alatt, és megközelíti a 160 000–240 000 órát az elméleti csapágy élettartama részleges terhelés mellett.
A legtöbb tömített bolygókerekes hajtóművet gyárilag szintetikus zsírral vagy szintetikus hajtóműolajjal töltik fel, és 10 000–20 000 órás kenési intervallumra tervezték, mielőtt olajcsere szükséges. A 80°C-os folyamatos kimeneti hőmérséklet felett üzemelő egységek rövidebb intervallumokat igényelnek – a szintetikus PAO hajtóműolajok viszkozitási stabilitását 120°C-ig folyamatosan fenntartják, meghosszabbítva a magas hőmérsékletű szervizintervallumokat az ásványolajjal szemben.
A kimenőtengely radiális ajakos tömítései a bolygókerekes hajtóművek első karbantartási elemei – általában 15 000–20 000 óra elteltével cserélik ki, vagy amikor a tengelyfelület kopása látható sírást okoz. Szennyezett környezetben (lemosás, por, hűtőfolyadék köd) a labirintusszerű kimeneti tömítések pozitív légtelenítő csatlakozásokkal 3-5-szörösére növelik a tömítés élettartamát a szabványos ajakos tömítésekhez képest.
A bolygócsökkentő váltó A spirális sebességváltóval szembeni döntés azon múlik, hogy az alkalmazás a kompaktságot és a nyomatéksűrűséget, vagy az egyszerűséget és a költségeket részesíti előnyben alacsonyabb terhelési szinteken. Mindkettő nagy hatékonyságú hajtóműrendszer – a különbségek az alaktényezőben, az áttételi tartományban, a holtjáték szabályozásában és a teljes birtoklási költségben rejlenek különböző terhelési szintek mellett.
| Attribútum | Bolygócsökkentő sebességváltó | Helikális sebességváltó |
| Nyomatéksűrűség | Nagyon magas – 3x spirális, azonos házátmérővel | Mérsékelt – nagyobb ház az egyenértékű nyomatékért |
| Hatékonyság (egylépcsős) | 97–99% | 96–99% |
| Holtjáték (precíziós fokozat) | <3 ívperc achievable | 5-20 ívperc jellemző |
| Arány tartomány (egyfokozatú) | 3:1 – 10:1 | 1,5:1 – 8:1 |
| Arány tartomány (két fokozat) | Akár 100:1 | Akár 50:1 |
| Koaxiális I/O tengelyek | Igen – bemenet és kimenet ugyanazon a tengelyen | Nem – párhuzamos vagy derékszögű eltolás |
| Zajszint | 60–72 dB(A) névleges fordulatszámon | 55–68 dB(A) – kis terhelésnél valamivel halkabb |
| Egységköltség | Magasabb – precíziós gyártás szükséges | Alsó – egyszerűbb megmunkálás és összeszerelés |
| Ideális alkalmazások | Szervóhajtások, robotika, CNC, automatizálás | Általános gépek, szivattyúk, ventilátorok, szállítószalagok |