行星減速機(jī)的工作原理以及如何搭配伺服電機(jī)

 

行星減速機(jī)是一種用途廣泛的工業(yè)產(chǎn)品，該減速機(jī)體積小、重量輕，承載能力高，使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。具有功率分流、多齒嚙合獨(dú)用的特性。最大輸入功率可達(dá)104kW。適用于起重運(yùn)輸、工程機(jī)械、冶金、礦山、石油化工、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器和航空航天等工業(yè)部門行星系列新品種WGN定軸傳動(dòng)減速器、WN子母齒輪傳動(dòng)減速器、彈性均載少齒差減速器。

 

行星減速機(jī)是一種具有廣泛通用性的新性減速機(jī)，內(nèi)部齒輪采用20CvMnT滲碳淬火和磨齒。整機(jī)具有結(jié)構(gòu)尺寸小，輸出扭矩大，速比在、效率高、性能安全可靠等特點(diǎn)。

相關(guān)概念      

 

級(jí)數(shù)：行星齒輪的套數(shù).由于一套星星齒輪無(wú)法滿足較大的傳動(dòng)比,有時(shí)需要2套或者3套來(lái)滿足擁護(hù)較大的傳動(dòng)比的要求.由于增加了星星齒輪的數(shù)量,所以2級(jí)或3級(jí)減速機(jī)的長(zhǎng)度會(huì)有所增加,效率會(huì)有所下降.

 

回程間隙：將輸出端固定,輸入端順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),使輸入端產(chǎn)生額定扭矩+-2%扭矩時(shí),減速機(jī)輸入端有一個(gè)微小的角位移,此角位移就是回程間隙.單位是'分',就是一度的六十分之一，也有人稱之為背隙。

 

行星減速機(jī)主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為:行星輪,太陽(yáng)輪,外齒圈.

 

行星減速機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因,單級(jí)減速最小為3,最大一般不超過(guò)10,常見減速比為:3.4.5.6.8.10,減速機(jī)級(jí)數(shù)一般不超過(guò)3,但有部分大減速比定制減速機(jī)有4級(jí)減速.

 

   1)齒圈固定，太陽(yáng)輪主動(dòng)，行星架被動(dòng)。

 

　　此種組合為降速傳動(dòng)，通常傳動(dòng)比一般為2.5～5，轉(zhuǎn)向相同。

 

　2)齒圈固定，行星架主動(dòng)，太陽(yáng)輪被動(dòng)。

 

　　此種組合為升速傳動(dòng)，傳動(dòng)比一般為0.2～0.4，轉(zhuǎn)向相同。

 

   3)太陽(yáng)輪固定，齒圈主動(dòng)，行星架被動(dòng)。

 

　  此種組合為降速傳動(dòng)，傳動(dòng)比一般為1.25～1.67，轉(zhuǎn)向相同。

 

　4)太陽(yáng)輪固定，行星架主動(dòng)，齒圈被動(dòng)。

 

　　此種組合為升速傳動(dòng)，傳動(dòng)比一般為0.6～0.8，轉(zhuǎn)向相同。

 

   5)行星架固定，太陽(yáng)輪主動(dòng)，齒圈被動(dòng)。

 

　　此種組合為降速傳動(dòng)，傳動(dòng)比一般為1.5～4，轉(zhuǎn)向相反。

 

　6)行星架固定，齒圈主動(dòng)，太陽(yáng)輪被動(dòng)。

 

　　此種組合為升速傳動(dòng)，傳動(dòng)比一般為0.25～0.67， 轉(zhuǎn)向相反。

 

    7)把三元件中任意兩元件結(jié)合為一體的情況：

 

當(dāng)把行星架和齒圈結(jié)合為一體作為主動(dòng)件，太陽(yáng)輪為被動(dòng)件或者把太陽(yáng)輪和行星架結(jié)合為一體作為主動(dòng)件，齒圈作為被動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)情況。該組合行星齒輪間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，作為一個(gè)整體運(yùn)轉(zhuǎn)，傳動(dòng)比為1，轉(zhuǎn)向相同。汽車上常用此種組合方式組成直接檔。

 

   8)三元件中任一元件為主動(dòng)，其余的兩元件自由：

 

　　從分析中可知，其余兩元件無(wú)確定的轉(zhuǎn)速輸出。

 

第六種組合方式， 由于升速較大，主被動(dòng)件的轉(zhuǎn)向相反，在汽車上通常不用這種組合。

 

其余的七種組合方式比較常用。  

 

現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備應(yīng)用中在高精度應(yīng)用場(chǎng)合隨著伺服電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，從高扭矩密度乃至于高功率密度，使轉(zhuǎn)速的提升高過(guò)3000rpm，由于轉(zhuǎn)速的提升，使得伺服電機(jī)的功率密度大幅提升。這意謂著伺服電機(jī)是否需要搭配減速機(jī)，其決定因素主要是從應(yīng)用的需求上及成本的考慮來(lái)審視。例如，以下應(yīng)用場(chǎng)合必須搭配伺服行星減速機(jī)。

必須對(duì)負(fù)載做移動(dòng)并要求精密定位時(shí)便有此需要。一般像是航空、衛(wèi)星、醫(yī)療、軍事科技、晶圓設(shè)備、機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備。他們的共同特征在于將負(fù)載移動(dòng)所需的扭矩往往遠(yuǎn)超過(guò)伺服電機(jī)本身的扭矩容量。而透過(guò)減速機(jī)來(lái)做伺服電機(jī)輸出扭矩的提升，便可有效解決這個(gè)問(wèn)題。      

 

輸出扭矩提升的方式，可能采用直接增大伺服電機(jī)的輸出扭矩方式，但這種方式不但必須使用昂貴大功率的伺服電機(jī)，電機(jī)還要有更強(qiáng)壯的結(jié)構(gòu)，扭矩的增大正比于控制電流的增大，此時(shí)采用比較大的驅(qū)動(dòng)器，功率電子組件和相關(guān)機(jī)電設(shè)備規(guī)格的增大，又會(huì)使控制系統(tǒng)的成本大幅增加。  

 

據(jù)了解，負(fù)載慣量的不當(dāng)匹配，是伺服控制不穩(wěn)定的最大原因之一。對(duì)于大的負(fù)載慣量，可以利用減速比的平方反比來(lái)調(diào)配最佳的等效負(fù)載慣量，以獲得最佳的控制響應(yīng)。所以從這個(gè)角度來(lái)看，行星減速機(jī)為伺服應(yīng)用的控制響應(yīng)的最佳匹配。    

4、降低設(shè)備成本

從成本觀點(diǎn)，假設(shè)0.4KW的AC伺服電機(jī)搭配驅(qū)動(dòng)器，需耗費(fèi)一單位設(shè)備成本，以5KW的AC伺服電機(jī)搭配伺服驅(qū)動(dòng)器必須耗費(fèi)15單位成本，但是若采用0.4KW伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器，搭配一組減速機(jī)就能夠達(dá)到前述耗費(fèi)15個(gè)單位成本才能完成的事，在操作成本上節(jié)省50%以上。     

 

因此,使用者可依其加工需求不同，決定選用不同安裝形式的行星減速機(jī)產(chǎn)品。一般而言，在機(jī)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)上有低速、高扭矩、高功率密度場(chǎng)合需求，絕大部分采用行星減速機(jī)。