齒輪箱為電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)提供扭矩倍增、減速和慣性匹配。特別是伺服系統(tǒng),要求減速機(jī)不僅能提供高扭矩和低附加慣性,而且還具有高精度和高剛度。一種類型的齒輪箱滿足所有這些標(biāo)準(zhǔn),同時提供相對較長的運行壽命和較低的維護(hù)要求:行星齒輪箱。
行星齒輪箱由多個行星齒輪組成,這些行星齒輪圍繞一個中心太陽齒輪旋轉(zhuǎn),同時與一個內(nèi)齒輪嚙合,并在它們自己的軸上旋轉(zhuǎn)。行星齒輪的連續(xù)嚙合意味著負(fù)載由多個輪齒共享,從而使行星設(shè)計能夠傳輸高扭矩負(fù)載。
這種輪齒間的載荷分擔(dān)也使行星齒輪箱具有較高的抗扭剛度,使其成為涉及頻繁啟停運動或旋轉(zhuǎn)方向變化(這是伺服應(yīng)用的常見特征)的過程的理想選擇。大多數(shù)伺服應(yīng)用還需要非常*的定位,行星齒輪箱的設(shè)計和制造具有低齒隙,在某些情況下只有1-2弧分。
行星齒輪箱可以使用正齒輪或斜齒輪。雖然正齒輪*的額定扭矩,但斜齒輪設(shè)計具有更平穩(wěn)的操作、更低的噪音和更高的剛度,使得斜齒行星齒輪箱成為伺服應(yīng)用的*齒輪箱。
當(dāng)在傳動系中添加齒輪箱時,通過齒輪傳動*電機(jī)傳遞給從動部件的轉(zhuǎn)速,從而使系統(tǒng)能夠更好地利用伺服電機(jī)的速度-轉(zhuǎn)矩特性。行星齒輪箱能夠接受非常高的輸入速度,并為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計提供高達(dá)10:1的減速,高速設(shè)計提供100:1或更高的傳動比(因此,減速)。
行星齒輪箱可以用潤滑脂或油潤滑,但伺服用行星齒輪箱(有時稱為“伺服額定”或“伺服”齒輪箱)通常使用潤滑脂潤滑。在任何一種情況下(潤滑脂或油潤滑),行星齒輪箱通常由制造商在齒輪箱的使用壽命內(nèi)進(jìn)行潤滑,這就免除了*終用戶的維護(hù)。
在伺服系統(tǒng)中使用齒輪箱*重要的好處可以說是它對負(fù)載慣性的影響。反映到電機(jī)上的負(fù)載慣性通過齒輪比的平方減小。因此,即使是相對較小的齒輪減速也會對慣性比產(chǎn)生顯著影響。
雖然在許多情況下,1:1的“*”慣性比是不切實際的,但大多數(shù)伺服系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)是盡可能保持較低的慣性比,以實現(xiàn)高系統(tǒng)響應(yīng)。通過在系統(tǒng)中添加齒輪箱來降低負(fù)載慣性意味著可以使用較小的電機(jī)(具有較低的慣量),同時仍然保持電機(jī)和負(fù)載之間的理想比率。而行星齒輪箱由于其緊湊的設(shè)計,本身的慣性很低,只增加了電機(jī)必須平衡的負(fù)載慣量。
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