Cutie de viteze planetară pentru automatizări industriale: 7 factori cheie de performanță

Pe un portal pick-and-place, un servomotor de 750 W care funcționează la 3.000 rpm trebuie să furnizeze 25 până la 30 Nm la arborele de ieșire și să se oprească la 0,05 mm de poziția sa predată, de 90 de ori pe minut, în trei schimburi pe zi. Unitatea furnizează viteza și bucla de control. Cutia de viteze planetară fixată pe flanșa motorului decide dacă acel 0,05 mm este încă 0,05 mm după douăsprezece luni de producție sau s-a deschis până la 0,4 mm.

Cinci factori de performanță decid rezultatul: jocul și rigiditatea la torsiune, densitatea cuplului măsurată în raport cu factorul de serviciu real, pierderea de eficiență pe treaptă și căldura pe care o generează, durata de viață a rulmentului sub sarcină radială și pachetul de etanșare și lubrifiere adaptat mediului instalației. Judecă greșit două dintre ele pe foaia de dimensionare și axa este reproiectată la atelier în loc de pe hârtie.

Shanghai SGR Heavy Industry Machinery Co., Ltd., cunoscută ca SGR , construiește cutii de viteze planetare, cutii de viteze cu melc cu înveliș dublu și reductoare combinate pentru automatizări industriale și mașini grele, astfel încât criteriile de mai jos sunt scrise în jurul a ceea ce de fapt defectează, se uzează sau se deplasează pe o linie de rulare.

Ce contribuie o cutie de viteze planetară la o axă automată

O cutie de viteze planetară multiplică cuplul și împarte viteza de intrare prin împărțirea sarcinii între trei sau mai multe angrenaje planetare care intră în contact simultan cu angrenajul solar și cu roata dințată interioară, iar acea plasă simultană conduce fiecare avantaj și fiecare capcană de dimensionare care urmează.

O cutie de viteze planetară este un reductor coaxial în care un angrenaj solar central antrenează mai multe angrenaje planetare montate pe un suport rotativ; planetele se rostogolesc în interiorul unui angrenaj inel, astfel încât sarcina transmisă este împărțită între mai multe perechi de dinți în loc de o singură plasă.

Trei consecințe contează pe o axă automată:

• Raportul per treaptă variază de la 3:1 până la aproximativ 10:1, așa că două trepte ajung la aproximativ 100:1 și trei trepte ajung la 1.000:1 într-o carcasă mai scurtă decât o unitate elicoidă comparabilă.
• Împărțirea sarcinii între trei până la cinci angrenaje planetare scade forța pe fiecare pereche de dinți, ceea ce crește densitatea cuplului și rigiditatea la torsiune și reduce zgomotul produs de un design cu o singură plasă.
• Arborele de intrare și de ieșire se află pe aceeași linie centrală, astfel încât flanșa unității se montează direct pe un servomotor fără a muta axa mașinii.

Aceleași proprietăți creează modurile de defecțiune. O unitate dimensionată doar la un cuplu mediu își va întuneca dinții planetei cu mult înainte ca rulmentul de ieșire să-și atingă durata de viață nominală.

Reacție și rigiditate la torsiune: primul factor de performanță

Jocul este jocul unghiular măsurat la arborele de ieșire când intrarea inversează direcția și se transformă direct în eroare de poziționare: 1 arcmin este egal cu aproximativ 0,15 mm la un braț de 500 mm, 3 arcmin este egal cu 0,44 mm și 8 până la 12 arcmin al unei unități industriale de uz general este egal cu 1,16 mm sau mai mult.

ISO 1328-1:2013 definește gradele de precizie a angrenajului de la 0 la 12, iar seturile planetare de automatizare sunt în mod normal tăiate la gradul 6 sau gradul 7, ceea ce permite o garanție de 3 arcmin fără a lepădi manual fiecare unitate. Un set de gradul 5 poate fi comandat pentru 1 arcmin, la un preț sporit și un timp de livrare mai lung.

Rigiditatea este a doua jumătate a aceleiași specificații. Jocul vă spune cât de departe se deplasează axa înainte ca traseul de sarcină să se cupleze; Rigiditatea la torsiune, exprimată în Nm pe arcmin, vă spune cât de mult se deflectează odată ce sarcina este aplicată. Ambele numere aparțin foii de selecție, iar interacțiunea dintre ele pe o axă servo este examinată în această revizuire a determinanți ai reacției în poziționarea robotică .

Selectarea densității cuplului, factorului de serviciu și raportului

Măriți o cutie de viteze planetară la cuplul maxim, mai degrabă decât la cuplul nominal, deoarece o axă servo aplică în mod obișnuit 200% până la 300% din cuplul nominal pentru câteva sute de milisecunde în timpul accelerației și frânării. O evaluare care acoperă doar cuplul continuu va pune dinții planetei în primul an al unei mașini cu ciclu mare.

Aplicați un factor de serviciu de cel puțin 1,5 pentru automatizarea într-o singură tură și 2,0 pentru serviciu 24/7, apoi verificați rezultatul față de raportul de care aveți de fapt nevoie. Raportul, clasa de reacție și numărul de etape nu sunt alegeri independente: adăugarea unei etape pentru a ajunge la un raport mai mare costă aproximativ 3 puncte procentuale de eficiență și adaugă reacție la fiecare plasă.

Cutie de viteze planetară seria N cu cuplu mare Examinați această unitate din seria N când se potrivește factorul de serviciu, raportul, jocul și numărul de trepte înainte de a confirma cuplul de vârf și calculele de funcționare ISO 6336. Vizualizare produs →

În cazul în care ciclul de funcționare include inversare frecventă sau inerție reflectată mare, confirmați cuplul de vârf, numărul de cicluri de vârf pe oră și factorii de siguranță ai rădăcinii și flancului dintelui calculați conform ISO 6336 înainte de lansarea comenzii.

Eficiență, căldură și ciclu de funcționare

Fiecare treaptă planetară pierde aproximativ 2% până la 3% din puterea care trece prin ea, astfel încât o unitate cu o singură treaptă returnează aproximativ 97%, două trepte aproximativ 94% și trei trepte aproximativ 91%. Procentul care lipsește nu dispare; lasă carcasa sub formă de căldură.

Valorile termice sunt cotate la un mediu definit, de obicei 40 de grade, și o poziție de montare definită. O unitate care este adecvată din punct de vedere termic în aerul liniștit se poate supraîncălzi în interiorul unei carcase etanșe, iar un factor de service mai mare este cea mai ieftină soluție: selectează următoarea dimensiune a cadrului, care mărește suprafața radiantă înainte de a crește costurile cu mult.

Durata de viață a rulmentului de ieșire, sarcini radiale și interfață de montare

Rulmentul de ieșire, nu dinții angrenajului, este prima componentă care se epuizează pe o axă acționată de curea, de lanț sau de pinion. Durata de viață a lagărului de catalog este calculată conform ISO 281 și, în mod normal, este cotată ca un rating L10 de 20.000 de ore la sarcina nominală, punctul în care 90% din populație supraviețuiește acelei durate.

Cutie de viteze planetară cu cuplu mare montată pe bază coaxială seria N Luați în considerare această unitate coaxială montată pe bază atunci când durata de viață a rulmentului de ieșire, sarcina radială, sarcina axială și pornirile pe oră guvernează axa condusă. Vizualizare produs →

Dați producătorului trei numere: sarcina radială și punctul său de aplicare de-a lungul arborelui de ieșire, sarcina axială și pornirile pe oră. O sarcină radială aplicată cu 25 mm mai departe decât se presupune poate reduce la jumătate durata de viață calculată a rulmentului.

Mediu, etanșare și lubrifiere

Clasa de protecție și lubrifierea sunt decise de fabrică, nu de pagina de catalog. IP65 la IEC 60529 este minimul practic acolo unde sunt prezente spălare, praf sau fine de metal.

• Unitățile etanșate cu unsoare pe viață îndepărtează schimburile de ulei, dar au o limită termică continuă mai scăzută decât cadrele lubrifiate cu ulei de aceeași dimensiune.
• Unitățile lubrifiate cu ulei care rulează ulei de transmisie mineral sau sintetic conform ISO VG 220 se descurcă mai bine la viteze mai mari și la funcționare continuă, cu prețul unui interval de schimbare a uleiului.
• Zonele alimentare, farmaceutice și de ambalare specifică de obicei lubrifianți înregistrați NSF H1, care trebuie aleși înainte de asamblarea unității și nu după.
• Extremele ambientale, sub minus 10 sau peste 45 de grade, schimbă alegerea lubrifiantului și pot necesita un încălzitor sau un ventilator.

O secvență de selecție în șase pași pentru mașini automate

Potriviți cutia de viteze cu ciclul de funcționare în șase pași și înregistrați numărul din spatele fiecărui pas, astfel încât o schimbare ulterioară să poată fi urmărită mai degrabă la o decizie decât la o presupunere.

Cutie de viteze planetară pentru aplicații cu antrenare de rotire Utilizați această cutie de viteze planetară atunci când potriviți etapele ciclului de lucru; dacă o verificare eșuează, luați în considerare un cadru mai mare înainte de a trece la un raport mai mic. Vizualizare produs →

Dacă un pas nu reușește, deplasați o dimensiune mai mare a cadrului înainte de a trece la un raport mai mic; supradimensionarea cadrului este reversibilă, subdimensionarea raportului nu este.

Jocul, densitatea cuplului, eficiența, durata de viață a rulmentului și etanșarea sunt cei cinci factori care separă o toleranță de păstrare a unei cutii de viteze planetare timp de un deceniu de una care devine un element rând în jurnalul de întreținere. Specificarea tuturor celor cinci în raport cu ciclul de lucru real durează o după-amiază; corectarea lor după punerea în funcţiune necesită o oprire.