Обновленный 2020 ⚙️ Коробки передач обеспечивают умножение крутящего момента, снижение скорости и согласование инерции для систем с моторным приводом. Сервосистемам, в частности, требуются коробки передач, способные обеспечивать не только высокий крутящий момент при низкой добавленной инерции, но также высокую точность и жесткость. Один тип коробки передач отвечает всем этим критериям, обеспечивая при этом относительно длительный срок службы при низких требованиях к техническому обслуживанию — планетарная коробка передач.

Планетарная коробка передач состоит из нескольких планетарных шестерен, которые вращаются вокруг центральной солнечной шестерни, взаимодействуя при этом с внутренней шестерней и вращаясь вокруг своих собственных осей. Непрерывное зацепление планетарных шестерен означает, что нагрузка распределяется между несколькими зубьями, что позволяет планетарным конструкциям передавать нагрузки с высоким крутящим моментом.

Такое распределение нагрузки между зубьями также придает планетарным редукторам высокую жесткость на кручение, что делает их идеальными для процессов, связанных с частыми пуско-остановочными движениями или изменением направления вращения, которые являются общими характеристиками сервоприводов. Большинство применений сервоприводов также требуют очень точного позиционирования, а планетарные редукторы спроектированы и изготовлены таким образом, чтобы иметь низкий люфт, в некоторых случаях всего 1-2 угловых минуты.

Примечание: Планетарные коробки передач могут использовать шпора или спиральный шестерни. В то время как цилиндрические шестерни могут иметь более высокий крутящий момент, чем винтовые, винтовые конструкции отличаются более плавной работой, меньшим уровнем шума и более высокой жесткостью, что делает винтовые планетарные коробки передач предпочтительными для применения в сервоприводах.

Когда к трансмиссии добавляется коробка передач, частота вращения, передаваемая от двигателя к ведомому компоненту, уменьшается на величину передаточного отношения, что может позволить системе лучше использовать характеристики скорости и крутящего момента серводвигателя. Планетарные коробки передач способны выдерживать очень высокие входные частоты вращения и обеспечивают снижение частоты вращения до 10:1 для стандартных конструкций, при этом высокоскоростные конструкции обеспечивают передаточные отношения (и, следовательно, снижение скорости) 100:1 или выше.

Планетарные коробки передач могут быть смазанный либо консистентной смазкой, либо маслом, хотя планетарная коробка передач для использования с сервоприводом (иногда называемая “серводвигателем” или “сервомоторной” коробкой передач) часто смазывается консистентной смазкой. В любом случае – смазка консистентной смазкой или маслом – планетарные коробки передач часто смазываются производителем на весь срок службы коробки передач, что исключает необходимость технического обслуживания для конечного пользователя.

Наиболее важным преимуществом использования коробки передач в сервосистеме, возможно, является ее влияние на инерцию груза. Инерция нагрузки, которая отражается на двигателе, уменьшается за счет площадь от передаточного отношения. Таким образом, даже относительно небольшое снижение передачи может оказать значительное влияние на коэффициент инерции.

Где:

J_L = инерция нагрузки, отраженная от двигателя

J_M = инерция двигателя

Где:

J_D = инерция привода (винт, ремень и шкив или исполнительный механизм)

J_E = инерция внешней (перемещаемой) массы

J_C = инерция сцепления

J_G = инерция коробки передач

i = передаточное отношение

В то время как “идеальный” коэффициент инерции 1:1 во многих случаях это непрактично, цель большинства конструкций сервосистем состоит в том, чтобы поддерживать коэффициент инерции как можно ниже для достижения высокой производительности системы восприимчивость. Уменьшение инерции нагрузки путем добавления коробки передач в систему означает, что можно использовать двигатель меньшего размера (с меньшей инерцией), сохраняя при этом желаемое соотношение между двигателем и нагрузкой. Кроме того, планетарная коробка передач, благодаря своей компактной конструкции, сама по себе обладает низкой инерцией, лишь незначительно увеличивая инерцию нагрузки, которую должен уравновешивать двигатель.