行星减速机选型,要综合考虑经济性,精度,噪音,温升,根据实际情况来选用。本文给大家分享行星减速机选型知识,如何避免行星减速机发出“诡异噪声”,满足工程师“既要又要”的需求。
在讲选型知识之前,我们先搞懂行星减速机的运转原理。
行星减速机的运转原理
行星减速机作为一种常见的传动机构,具有体积小,密封性好,传动精度高,传动力矩大,安装方便的特点。行星齿轮减速机内部由太阳齿轮和行星齿轮啮合,通过太阳齿轮驱动行星齿轮,带动行星架和输出轴旋转,从而实现减速,扭矩放大的作用。
太阳齿轮自转与行星齿轮公转:当太阳齿轮在外部动力的驱动下旋转时,与行星齿轮啮合,迫使行星齿轮自转。同时,由于行星齿轮的另一侧与内齿圈相啮合,内齿圈固定的,迫使行星齿轮自传的同时沿着内齿圈的轨迹绕太阳齿轮公转。
*图片来源网络,侵删
动力传递:行星齿轮的自转和公转共同作用于行星架上,通过行星架将动力传递到输出轴,达到减速、放大扭矩目的。
另外,行星减速机选型过程中常常需要关注精度、噪音、温升之间的关系。其中,精度对噪音和温升有直接影响。
通常来说,行星减速机噪音和温升产生的因素是传动阻力,阻力越大则噪音越大,发热越严重。当行星减速机精度越高,传动阻力越小,则噪音越小,发热也越少。
决定行星减速机精度的因素有哪些?
1.斜齿轮传动精度高于直齿轮传动精度
斜齿轮在啮合时,接触线是由短到长再到短,而直齿轮是整体进入和退出啮合,因此斜齿轮在啮合和脱离啮合时的冲击较小,传动更加平稳,更利于保持高精度传动。
2.双支撑结构精度优于单支撑结构
比起单支撑结构,双支撑结构具备高负载,耐冲击能力,保持行星齿轮运转过程中的稳定,从而保证传动的精度。
3.方形外壳减速机精度优于圆形外壳减速机
从外壳形状来分,方形外壳的结构刚性比圆形外壳更好,更利于在重负载的工况下保持稳定,可以为齿轮传动提供更高的精度。
4.通用行星减速机精度高于转角行星减速机
比起通用行星减速机,转角行星减速机要增加转角斜齿传动结构,因为传动结构增加变得复杂,带来的传动精度和效率均低于通用行星减速机。一般情况下,除非电机安装空间不够,不建议使用转角行星减速机。
5.齿轮的加工精度越高,减速机精度越高
齿轮的材料,加工工艺,热处理工艺直接影响了齿轮的加工精度。一般低精度的齿轮采用粗滚后,渗碳处理,然后二次精滚。部分低端产品采用40Gr材料加工,直接调质处理。而高精度齿轮采用的是20GrMnTi,先二次精滚后,经过渗碳处理,表面硬化后,再使用磨齿机精磨,齿轮精度能达到5级,不低于6级。
特殊要求的情况下,高精度齿轮再经过配对高速研磨规定时间后,改善其传动效果达到3到4级齿轮的要求。
*嘉立创FA工厂磨齿加工
除了精度,共振也是噪音产生的主因
值得一提的是,在行星减速机应用过程中,经常出现一个诡异的现象,减速机出厂测试噪音正常,装在设备上运行就噪音很大,拆开负载,空转,噪音有所好转,将减速机拿到手上测试则噪音正常。
产生这种现象的原因是什么了?
是减速机与安装机构之间产生了共振!什么情况下容易发生共振了?
首先,减速机齿轮传动过程中,肯定是会有振动的,因为其自身重量密度比较重,振幅和频率小,不易察觉。
*图片来源网络,侵删
但以下几种原因会导致共振频率变大,从而引起异常噪音:
1.减速机安装重心太高,且安装平台的结构刚性不够,整体设备密度轻,极易产生共振。
2.输出轴的安装误差过大,例如丝杠传动结构中,多为垂直负载,且负载与丝杆之间有一定的倾斜角度,倾斜越严重,噪音越大。
3.负载惯量与电机惯量匹配不适合,超过电机的调整范围,需要增大减速机速比或者进一步降低速度来控制共振。
总的来说,行星减速机选型应根据经济性,精度,噪音,温升四者中寻找平衡,还需要考虑安装方式和电机的匹配度。根据实际情况来选用。
切记选型容易忽视的这几点
1.减速机速比选用4、5、7比最佳
行星减速机常规的速比3、4、6、5、7、8、10比。3比的行星齿轮比太阳齿轮小,行星齿轮处于加速状态,发热,振动,噪音比其他速比大,非必要情况下,不建议选用;6、8比需要额外的齿圈,经济性太差,也不建议选用。
10比的太阳齿轮齿数太少,齿轮变径后齿厚较薄,传动能力变弱,负载扭矩比其他速比小,在多级齿轮组合后,电机的力矩乘上速比后的力矩大于减速机的负载能力,容易造成减速机的损坏,需要谨慎使用。
*行星减速机速比力矩参照表
2.输出轴的径向负载小于轴承承受范围
行星减速机输出轴跟输出法兰的固定只有一个精密游隙的深沟球轴承,容许的径向力有限,当采用链轮,带轮传动时,应注意其传动张力不能过大,特别在输出转速快的情况下,其强大的旋切力轻则造成轴承阻力增大,寿命变短,重则温度过高,造成润滑脂渗漏,内部齿轮啮合状态变差,直至减速机损坏。
3.经济型单支撑减速机不适合重型负载
经济型行星减速机的多采用单支撑结构行星架,频繁启停的高刚性要求负载,容易造成单支撑行星轮支架发生形变损坏。
在选型过程中也需要注意,常常遇到同型号的减速机,因为不同的厂家生产,最终精度也会有较大差异,通常由以下原因造成:
1.材料性能不达标
同样是20GrMnTi材料,大厂和小厂因为冶金锻造水平存在差异。小厂的材料性能的一致性参数不够稳定,加工成品瑕疵率高,长期使用容易出现性能失效。
2.加工设备精度不达标
通常来说,进口设备和刀具的加工精度优于国产设备,为了节约成本,小厂常采用国产加工设备和刀具,这也是导致齿轮精度不稳定的原因。
3.减少加工工艺,节约成本
高精度齿轮加工都是经过二次精滚,再渗碳热处理、最后磨齿的完整工艺,成本较高。部分工厂为节约成本,由二次精滚变成一次精滚,再进行渗碳热处理,磨齿。因为工艺减少带来成本下降,短期内看不出精度上很大差异,时间稍长,精度就越来越低,甚至出现齿轮磨损的情况。
更有甚者,采用40Gr材料二次精滚后高频淬火,直接组装,这种减速机耐冲击差,噪音大,温升高,寿命短。
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认准嘉立创FA行星减速机
嘉立创FA行星减速机全部采用20GrMnTi材料,材料参数一致性好,性能稳定可靠。高精度减速机全部采用二次精滚,采用高频淬火+渗碳热处理,磨齿完整工艺。经济型减速机采用粗滚,高频淬火+渗碳热处理,精滚齿轮。
减速机出厂前进行噪音全检,控制在65分贝到70分贝之间,高于行业标准(75分贝)。如对噪音值有特殊要求,还可以在成品组装前,进行齿轮高速配对研磨,达到更高精度和噪音标准。
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