Устройство и принцип работы планетарного редуктора

Планетарный редуктор – устройство, изменяющее крутящий момент и угловую скорость до необходимого рабочего показателя. Применяются механизмы в различных сферах — авиация, водный и наземный транспорт, промышленное оборудование. В промышленной области востребованы понижающие редукторы. Их назначение — снижать скорость вращения попутно увеличивая крутящий момент. Благодаря этому привод работает стабильно в условиях высокой нагрузки. В статье ниже расскажем, какие планетарные редуктора существуют, принцип работы механизмов и их основные характеристики. Зная это, вы сможете выбрать и купить устройство под конкретные задачи.

Конструкция планетарного редуктора

Конструкция планетарного редуктора включает корпус, подшипники, зубчатую передачу, валы, упоры и соединительные детали. Основной рабочий узел — планетарная передача, которая изменяет скорость и крутящий момент.

Стандартная конструкция планетарного редуктора включает:

• Солнечную шестерню. Находится в центре механизма. У шестерни есть внешний зубчатый венец.
• Коронная шестерня или эпицикл. Представляет собой зубчатое колесо большого размера. Оснащено внутренним зацеплением.
• Сателлиты. Это небольшие зубчатые колеса, вращающиеся на собственных осях. Они работают в составе с эпициклом и солнечной шестерной. Количество сателлитов зависит от комплектации устройства и его размеров. Число данных элементов подбирается исходя из мощности механизма, чтобы обеспечить беспрепятственную циркуляцию масла и свободное вращение.
• Водило. Это диск либо рама, объединяющая детали передачи и удерживающая оси сателлитов.

Устройство планетарного редуктора может отличаться. Есть конфигурации без эпицикла и с двумя солнечными шестернями. В противовес им есть модели без центральной шестерни и с двумя коронными колесами. Такие устройства расширяют диапазон передаточных чисел и позволяют использовать разные рабочие режимы.

Принцип работы планетарного редуктора в том, что каждое из его трех главных звеньев может оставаться ведомым либо ведущим. Такая роль может выпасть коронной или солнечной шестерни, водилу. Есть конфигурации, когда все три элемента могут вращаться. В таком случае их называют дифференциальным механизмом. Он дает возможность преобразовывать скорость и крутящий момент, а также распределять мощность между выходами.

За счет различия в числе зубьев фиксированных и вращающихся колес и их диаметра, происходит изменение передаточного отношения. За счет этой разницы происходит увеличение крутящего момента и снижение скорости.

Классификация механизмов

Классификация механизмов условно разделяет устройства на сложные и простейшие. Последние состоят из 3 ключевых звеньев — коронной и солнечной шестерни, водила. Сложные конфигурации включают от трех центральных шестерен, водила и сателлитов. Количество последних зависит от компоновки.

Есть деление на группы по виду взаимодействия сателлитов и центральных колес:

Различаются механизмы профилем зубьев. Есть шевронные, винтовые, прямозубые. Это нужно учитывать при выборе устройства, поскольку тип зубчатого профиля влияет на плавность работы, уровень шума, КПД и степень нагрузки. При этом форма зубьев не влияет на передаточное число. Оно зависит от диаметра колес и соотношения зубьев.

Есть модели с разным количеством ступеней — передаточных контуров, преобразующих момент и скорость. Планетарные устройства есть с одной, двумя, тремя ступенями и больше. Передаточные отношения суммируются при последовательном соединении ступеней. Благодаря этому, удается получать большое понижение скорости несмотря на компактный корпус.

В продаже есть комбинированные конфигурации — планетарно-цилиндрические, планетарно-конические и др. У таких моделей разные виды передач объединены в одну схему. Учтите расположение валов. Они могут находиться вертикально и горизонтально. Делайте выбор исходя из условий монтажа и характеристик оборудования.

Характеристики планетарного редуктора

Характеристики планетарного редуктора определяют выбор механизма. Параметры влияют на производительность устройства, поэтому учитывайте конфигурацию модели. Первая важная характеристика — передаточное отношение (ПО), показывающее, во сколько раз изменяется крутящий момент и скорость вращения между входными/выходными валами. В одной планетарной передаче ПО находится в границах 3-25. В комбинированных и многоступенчатых решениях это число достигает 4000.

Другие характеристики:

• Мощность двигателя — определяет величину передаваемой мощности. Часто в инструкции к модели данный показатель указан взамен отдельных показателей скорости и момента.
• Возможная частоту вращения двигателя — показывает наибольшую угловую скорость, с которой способен безопасно работать входной вал редуктора. При этом он не подвержен ускоренному износу и перегреву.
• Частота вращения выходного вала — скорость вращения подключаемого оборудования. Она зависит от типа ступеней, передаточного отношения, общего режима работы устройства.
• КПД — показывает отношение выходной мощности к входной, показывает потери на трение и энергоэффективность передачи. Данная характеристика указывается в технической документации в виде относительных единиц либо процентах.

При выборе устройства берите во внимание сервис-факторы. Это описание реальных условий эксплуатации. Производитель указывает допустимые режимы нагрузок, продолжительность работы в сутки, количество запусков и остановок. В сервис-факторе отражен запас прочности механизма и его умение выдерживать перегрузки. Эти данные помогут выбрать подходящую модель для производства и области эксплуатации.

Как работает планетарный редуктор

Как работает планетарный редуктор — за счет контакта зубчатых колес, находящихся вокруг общей оси. Это обеспечивает плавность хода и высокое передаточное отношение. Принцип работы планетарного редуктора построен на основе трех главных элементов — коронной и солнечной шестерни, сателлитов. Одно из трех звеньев фиксируется, ведущая роль отводится второму (он принимает вращение), а третье становится ведомым. Последнее отвечает за передачу преобразованного момента и частоту вращения. Поскольку у колес различается число зубьев, механизм способен изменять скорость работы.

Как устройство планетарного редуктора определяет принцип работы:

1. Сателлиты вращаются под воздействием ведущего звена. Когда входной вал запускает движение солнечной шестерни, она приводит в действие сателлиты. Они начинают вращаться вокруг своей оси.
2. Сателлиты «обкатывают» коронную шестерню. Поскольку сателлиты находятся в контакте с коронной и центральной шестернями, их движение вынуждает водило сместиться вокруг центра.
3. Водило передает выходному валу движение. Пока происходит вращение сателлитов, идет перемещение водила — выходного звена редуктора.

Устройство планетарного редуктора определяет принцип работы механизма. Каждая деталь в механизме взаимосвязана. Приведение в движение одного элемента запускает цепную реакцию. При этом схема работы зависит от вида фиксируемого звена. Это влияет на направление вращения и передаточное отношение. Например, фиксируется водило. В таком случае вращение перераспределяется между коронной и солнечной шестерней. Если фиксируется коронная шестерня, то водило становится выходным. Последний принцип работы — это классический режим с понижением скорости. Однако если каждый элемент подвижен, то механизм работает по принципу дифференциала. Устройство не просто снижает скорость, а распределяет мощность между выходами.

Вне зависимости от конфигурации механизма, он выдерживает высокие нагрузки. Даже в сложных условиях эксплуатации устройство работает плавно и обладает высоким КПД. Это делает редукторы универсальными механизмами, востребованными в робототехнике, промышленном оборудовании и транспорте.