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高精度和高刚度的伺服行星齿轮箱提供的优势

2021年09月07日16:00 

  齿轮箱为电机驱动系统提供扭矩倍增、减速和惯性匹配。具体来说,伺服系统所需的齿轮箱不仅能提供高扭矩和低惯性,而且要求高精度和高刚度。一种齿轮箱满足所有这些标准,同时提供相对较长的使用寿命和较低的维护要求-行星齿轮箱。

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  行星齿轮箱由多个行星齿轮组成。这些行星齿轮围绕中心太阳齿轮旋转,与内部齿轮啮合,并围绕各自的轴旋转。行星齿轮的连续啮合意味着负载由多个齿共享,从而允许行星齿轮设计传输高扭矩负载。

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  齿间的载荷分布也为行星齿轮箱提供了较高的扭转刚度,使其成为涉及频繁启动和停止运动或旋转方向变化的过程的理想选择,这是伺服应用的常见特征。大多数伺服应用也需要非常精确的定位。行星齿轮箱的设计和制造具有低齿隙,在某些情况下可低至1-2弧分。


  注意:行星齿轮箱可以使用正齿轮或斜齿轮。尽管正齿轮比斜齿轮具有更高的额定扭矩,但斜齿轮设计具有更平稳的操作、更低的噪音和更高的刚度,使斜齿轮行星齿轮箱成为伺服应用的首选齿轮箱。

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  当变速箱添加到传动系统中时,从电机传输到从动部件的速度将减少传动比的数量,从而使系统更好地利用伺服电机的速度-扭矩特性。行星齿轮箱可以接受非常高的输入速度,并为标准设计提供高达10:1的减速比,而高速设计提供100:1或更高的齿轮比(因此,减速)。


  行星齿轮箱可使用润滑脂或机油进行润滑,但用于伺服系统的行星齿轮箱(有时称为“伺服额定”或“伺服”齿轮箱)通常使用润滑脂进行润滑。无论是润滑脂润滑还是油润滑,行星齿轮箱通常由制造商在齿轮箱的整个生命周期内进行润滑,从而消除了最终用户的维护。


  在伺服系统中使用齿轮箱最重要的优点是它对负载惯性的影响。电机中反映的负载惯性减小了传动比的平方。因此,即使相对较小的齿轮减速也会对惯性比产生重大影响。

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  J L=反映到电机的负载惯量

  JM=电机惯量

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  JD=驱动惯性(螺杆、皮带和滑轮或执行器)

  JE=外部(移动)质量的惯性

  JC=联轴器惯量

  JG=齿轮箱惯量

  i=传动比

  虽然1:1的“完美”惯性比在许多情况下是不切实际的,但大多数伺服系统设计的目标是保持尽可能低的惯性比,以实现高的系统响应。通过向系统中添加齿轮箱来减少负载惯性意味着可以使用更小的电机(具有更低的惯性),同时仍然保持电机和负载之间的理想比率。此外,行星齿轮箱具有紧凑的设计和低惯性,这只会增加电机必须平衡的少量负载惯性。


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