Kai kalbama apie planetinius reduktorius, iš esmės yra trys skirtingi sukimo momento lygmenys, kuriuos jie turi valdyti. Pirmasis vadinamas nominaliuoju sukimo momentu, kas iš esmės reiškia, kiek nuolatinės sukimosi jėgos reduktorius gali išlaikyti kasdien, nesikaitindamas ar pernelyg greitai nesusidėvėdamas. Dauguma gamintojų šį rodiklį nustato remdamiesi apie aštuoniomis valandomis kasdienės veiklos kaip standartine praktika. Toliau turime maksimalų sukimo momentą, kuris paprastai būna apie du kartus didesnis už normalų. Tai atsitinka, kai varikliai pradeda veikti arba kai krūvis staiga keičiasi, ir paprastai trunka tik du tris sekundes, kol vėl viskas nurimsta. Taip pat verta paminėti avarinio stabdymo sukimo momentą. Jis matuoja absoliučią maksimalią apkrovą, kurią sistema gali išlaikyti netikėtų stabdymų metu. Tačiau pripažinkime, jei tokia ekstremali apkrova tampa įprasta praktika, dantys tikrai patirs didesnį stresą ir susidėvės greičiau nei tikėtina. Todėl protingi inžinieriai visada tikrina šiuos skaičius palygindami su tuo, ko iš tikrųjų reikalauja jų konkrečios taikymo sritys laikui bėgant, užtikrindami, kad ilguoju laikotarpiu viskas liktų patikima.
Kai įvesties sukimo momentas viršija reitinguotą vertę, jis pradeda palaipsniui dėvėti mechaninius komponentus. Jei taikomas apie 10 % didesnis sukimo momentas, būna linkęs padidinti krumpliaračių lenkimąsi maždaug 12–18 procentų. Dėl to žymiai labiau tikėtina, kad atsiras nemalonūs duobutės ir mikroduobutės, kurias matėme praėjusių metų modeliavimuose. Guoliai taip pat stipriai nukentėja, ypač šiuo atveju – laiptiniai guoliai. Jie turi išlaikyti daug didesnę apkrovą, kai sukimo momentas padidėja, dėl ko jų tarnavimo laikas sutrumpėja maždaug 40 %. Tiems, kurie nori ilgiau tarnaujančių detalių, labai svarbu tinkamai derinti variklius ir reduktorius. Pagal daugumos lauko ataskaitų, optimalus taškas yra išlaikyti maksimalų sukimo momentą 85–95 % nuo to, ką reduktorius gali išlaikyti.
Išvesties sukimo momentas apskaičiuojamas pagal formulę:
T_out = T_in × i × η
Kur:
Pavyzdžiui, 10 Nm prie įėjimo esant 10:1 redukcijai ir 96 % naudingumo koeficientui sukuria 96 Nm išeityje. Tačiau ilgalaikės didelės apkrovos sukeliamos šiluminės nuostolės sumažina naudingumo koeficientą 0,5–0,7 % kas 20 °C temperatūros kilimą, todėl tolydžiai veikiančioms aplikacijoms būtina mažinti apkrovas, kad būtų išvengta tepalo skilimo ir komponentų gedimų.
Tyrimai dėl pavarų medžiagų rodo, kad žvaigždutės pavaros gali išlaikyti apie 30–50 procentų didesnį sukimo momentą nei standartinės tiesiaeilės pavaros, kai jos naudojamos panašiose planetinėse schemose. Kas tai padaro įmanoma? Dantys išpjauti kampu, o ne tiesiai, todėl jie įsikabina palaipsniui, o ne vienu metu. Šis palaipsniškas įsikabinimas paskirsto apkrovą keliais kontaktiniais taškais, dėl ko sumažėja staigūs smūgiai veikimo metu. Kai gamintojai padidina žvaigždutės kampą nuo apie 12 iki 15 laipsnių, paprastai stebimas sukimo momento išlaikymo pagerėjimas apie 17–20 procentų. Be to, įrenginiai veikia tylesniau, o triukšmo lygis gali sumažėti iki 10 decibelų. Šios privalumos daro žvaigždutės pavaras ypač patrauklias taikymo srityse, kur svarbu tiek galios perdavimo efektyvumas, tiek sumažintas mechaninis poveikis.
Šis dizainas padidina tiek galios tankį, tiek garso našumą, todėl jis puikiai tinka tiksliai automatizacijai ir sunkiajai įrangai
Kai kalbama apie planetinius reduktorius, tvarkančius daugiau nei 7 500 Nm sukimo momentą, dvigubi kūginiai guoliai tikrai padidina jų našumą, padidindami sukimo standumą maždaug 54 %. Šie guoliai atramina išėjimo veleną abiejuose galuose, todėl sumažinamas radialinis lankstumas, kuris kitaip sukelia nemalonias problemas, tokias kaip kraštų apkrova ir dantų paviršiaus skalavimasis laikui bėgant. Praktiniai bandymai parodė, kad tokie dvigubi guolių mazgai gali išlaikyti tikslumą ne didesnį kaip ±1 lanko minutę net esant milžiniškoms smūginėms apkrovoms iki 12 000 Nm. Toks našumas daro juos visiškai būtinus sunkiosioms transporto priemonėms, pvz., keliamiesiems kranams ir kasybos konvejeriams, kur tiksli pozicija yra svarbiausia intensyvių dinaminių operacijų metu.
Didelio sukimo momento planetiniams reduktoriams korpuso sienelės turi būti apie 25–40 procentų storesnės nei įprastų modelių, jei jos turi atlaikyti tamprią deformaciją veikiamos apkrovos. Baigtinių elementų analizės tyrimai parodė įdomų dalyką: rėbiniai aliuminio lydinio EN AC-42100 korpusai gali išlaikyti 32 % didesnes lenkimo jėgas nei lijinio plieno variantai, be to, sutaupo nemažai svorio. Kalbant apie tvirtinimo paviršius, būtinas tikslus šlifavimas. Šie paviršiai turi būti itin plokšti, su 0,02 mm tolerancija vienam metrui, kad ilgainiui korpusas nesivaržytų. Toks dėmesys detalėms užtikrina tinkamą perdavimo mechanizmų išlygiavimą veikimo metu ir pailgina šių komponentų tarnavimo laiką iki pakeitimo.
Šiuolaikiniai planetiniai reduktoriai pasiekia didelį sukimo momento padidėjimą dėka tiksliai parinktų pavarų santykių ir optimizuotų komponentų išdėstymo. Vienapakopės konstrukcijos gali pasiekti santykius iki 12:1, o sudėtinės pakopos – net virš 250:1, leidžiant sukurti kompaktiškus sprendimus dideliam sukimo momentui.
Nagrinėjant, kaip veikia sukimo momentas pavarų sistemose, randame, kad išvesties sukimo momentas lygus įvesties sukimo momentui, padaugintam iš pavarų skaičiaus ir efektyvumo. Štai ką tai reiškia praktikoje: GR reiškia pavarų skaičių, o η – efektyvumo lygmenis, kurie paprastai svyruoja nuo maždaug 94 % iki 98 %. Paimkime paprastą pavyzdį su 10:1 pavarų skaičiumi ir 100 Nm, ateinančiais į sistemą. Nepaisant šilumos nuostolių, tokia konfigūracija išvestų kur kas tarp 940 ir 980 Nm. Šių skaičių ryšys yra gana tiesioginis, todėl pavarų skaičiai yra tokie svarbūs renkantis reduktorius konkrečioms užduotims. Teisingas pavarų skaičius užtikrina, kad sistema tinkamai veiktų esant skirtingoms sąlygoms, nepersivalgydama komponentų be reikalo.
Nors didesnis pavarų skaičius stiprina sukimo momentą, jis sukelia efektyvumo sumažėjimą ir šilumines problemas:
| Pavarų skaičiaus diapazonas | Sukimo momento padidėjimas | Efektyvumo sumažėjimas | Šiluminis poveikis |
|---|---|---|---|
| 3:1 - 10:1 | 3x - 10x | 2–3 % kiekvienoje pakopoje | apie 15 °C pakilimas |
| 15:1 - 50:1 | 15x - 50x | 5-7 % kiekvienam etapui | 20–35 °C pakilimas |
| 60:1 - 250:1 | 60x - 250x | 8–12 % kiekvienam etapui | 40–60 °C pakilimas |
Perdaugiau nei 50:1 santykiai dažnai reikalauja priverstinio aušinimo arba alyvos cirkuliacijos sistemų, kad būtų galima valdyti šilumą ir užkirsti kelią tepalų blogėjimui ilgalaikės veiklos metu.
Konstruktoriai renkasi pavarų skaičius atsižvelgdami į keturis pagrindinius veiksnius:
Teisingo perdavimo santykio pasirinkimas užtikrina efektyvią sukimo momento perdavimą, nesumažinant tarnavimo laiko ar sistemos reakcingumo.
Galios perdavimas prasideda nuo saulės krumpliaračio, kuris suka nuo trijų iki septynių mažesnių planetinių krumpliaračių, išdėstytų aplink jį panašiai kaip ratų stipriniai. Kiekvieno planetinio krumpliaračio apkrova priklauso nuo jų skaičiaus. Kai naudojami tik trys planetiniai krumpliaračiai, kiekvienas iš jų paprastai perima apie trečdalį bendros sukimo jėgos. Tačiau kai darbą dalijasi septyni planetiniai krumpliaračiai, apkrova sumažėja iki maždaug 12–14 % kiekvienam krumpliaračiui. Kalbant apie apkrovos talpą, žiedinio krumpliaračio čia tenka svarbus vaidmuo. Dauguma gamintojų šiuos komponentus sukietina iki apie 60–62 HRC, kad jie atlaikytų intensyvius ciklines apkrovas, pasiekiančias daugiau nei 500 MPa. Toks sukietinimo lygis yra lemiamas sunkiojoje įrangos srityje, pavyzdžiui, žemės kasimo mašinose ir buldozeriuose, kur komponentai turi tęsti darbą nepaisant pastovaus darbo apkrovos kaitos per dieną.
Pastaruoju metu vyko nemažai diskusijų, kaip sukimo momentas pasiskirsto tarp tų planetinių pavarų. Kai kurie inžinerijos specialistai iš tiesų teikia pirmenybę nelygiomis apkrovos schemoms, kai viena pusė ima 35 %, kita – 30 %, o tada vėl grįžtama prie 35 %, ypač dirbant su tiesiaeigiais aktuatoriais. Jie teigia, kad tai padeda ilgainiui išvengti pernelyg didelio laisvojo žingsnio. Tačiau palaukite – praėjusiais metais atlikti naujausi bandymai parodė visiškai kitokį rezultatą. Kai tokios nelygios apkrovos buvo tikrinamos praktiškai, komponentai pradėjo rodyti dėvėjimosi požymius daug greičiau nei tikėtasi – kai kuriais atvejais net 12–18 procentų greičiau. Kita vertus, kai sukimo momentas tolygiai pasiskirsto tarp visų dalių, pastebėti tikri patobulinimai sistemos gebėjime išlaikyti staigius smūgius. Tokiu būdu suprojektuoti robotiniai manipuliatoriai gali geriau išlaikyti smūgius – apie 15 procentų geriau nei kiti. Tai prieštarauja ankstesniam daugelio žmonių manymui ir stipriai argumentuoja už subalansuotus konstrukcijos sprendimus ten, kur svarbiausia patikimumas.
Aukšto sukimo momento planetiniuose reduktoriuose paviršių kietinimo būdu sustiprinti plieno lydiniai vis dar yra pramonės standartas. Šios medžiagos pasiekia paviršiaus kietumą virš 60 HRC, kuris leidžia jiems išlaikyti šlyties įtempius, gerokai viršijančius 2000 Nm. Pagal paskutinių metų ASM tyrimus, 20MnCr5 plieno karburizuota versija suteikia apie 18 % geresnį nuovargio atsparumą, palyginti su tradiciniu 18CrNiMo7-6. Tai padeda komponentams tarnauti ilgiau, veikiant sunkiomis eksploatacinėmis sąlygomis. Susidūrus su koroziją sukeliančiomis sąlygomis, gamintojai dažnai naudoja dvigubos struktūros nerūdijantį plieną 1.4462. Jis turi apie 1100 MPa stiprumą tempimui ir taip pat gana gerai atsparus chloridams. Tačiau yra viena problema. Ši medžiaga kainuoja maždaug 12–15 procentų daugiau nei įprasti angliniai plienai, todėl inžinieriai turi sverti papildomas išlaidas prieš galimus privalumus konkrečioms taikymo sąlygoms.
Tiksli dujinė azoto difuzija sukuria 0,3–0,5 mm storio difuzinį sluoksnį briaunose, padidindama mikroplyšių atsparumą 40 % veikiant nuolat (ASTM 2021). Dvigubos dažninės indukcinio paviršinio kietinimo technologija leidžia vietinai sukietinti žiedinio krumplio šaknis iki 62–64 HRC, nepakenkiant branduolio plastiškumui – tai būtina išgyventi trumpalaikiams perkrovos iki 300 % nuo vardinio sukimo momento.
Pagreitinti bandymai (AGMA 2023) parodė, kad perdavimai, veikiantys 150 % nuo nominalaus sukimo momento, rodo 73 % greitesnį įtrūkimų plitimą. Tolygus 8 valandų viršutinės apkrovos veikimas sumažina numatomą tarnavimo laiką iš 20 000 iki 6 500 valandų visapusių plieninių konfigūracijų atveju. Hibridiniai keraminiai-plieniniai planetiniai krumpliai šį laiką pratęsia iki 9 200 valandų dėl mažesnio kontaktinio slėgio ir šiluminio išsiplėtimo neatitikimo.
Veikdamos apie 90 % jų maksimalios sukimo momento talpos, krumpliaračių planetarinės pavaros paprastai pasiekia naudingumo koeficientą nuo 96 iki 97 procentų. Tačiau situacija greitai keičiasi, vos tik viršijamas šis slenkstis. Pagal ISO 14635 standartus apibrėžtomis nuolatinėmis perkrovos sąlygomis, naudingumo koeficientas smunka iki apie 88 %. Pagrindiniai kaltininkai – padidėjęs trinties praradimas ir tie varginantys maišymosi nuostoliai, kurie pradeda kaupytis. Kiekvienam 15 % sukimo momento padidėjimui virš nominalinio lygio, operatoriai gali tikėtis maždaug 22 laipsnių Celsijaus papildomo šilumos kaupimosi tepalo rezervuare. Tai reiškia, kad aktyvus aušinimas tampa būtinas siekiant išlaikyti tepalo klampumą saugiuose ribose, pageidautina, kad temperatūra nebūtų aukštesnė nei 65 laipsniai Celsijaus, kad būtų išvengta medžiagos senėjimo ir komponentų ankstyvo susidėvėjimo.
Dirbtiniai PAO pagrindu gaminami tepalai su 3 % MoS2 priedais išlaiko plėvelės stiprumą iki 2,5 GPa, tačiau po 1 200 valandų veikiami 120 % galios apkrovos praranda 40 % savo ausinimo savybių (FZG 2022). Apsiribojančios alyvos sistemos su 10 mikronų filtracija padidina tepimo intervalus 300 % lyginant su hermetiškai užsandarintais tepalu prisotintais mazgais, žymiai pagerinant darbo paruoštumą ir sumažinant techninės priežiūros sąnaudas intensyvaus ciklinio veikimo sąlygomis.
Karštos naujienos2026-01-16
2026-01-13
2026-01-09
2026-01-08
2026-01-07
2026-01-04
Autorių teisės © 2025, Delixi New Energy Technology (hangzhou) Co., Ltd. - Privatumo politika
EN
