Планетарный редуктор

Планетарный редуктор – это механизм для преобразования угловой скорости вращения входного вала в меньшее значение на выходном валу, увеличивая при этом крутящий момент пропорционально скорости. В общем случае, планетарная передача имеет две степени свободы и состоит из: солнечной шестерни, которая расположена в центре рабочей части редуктора, сателлитов (несколько шестерен, находящиеся в контакте с солнечной шестерней), эпицикла (зубчатого колеса с внутренним зубом, расположенное снаружи планетарной передачи и находящееся в зацеплении с сателлитами), а также водила (планетодержателя), который механически соединяет сателлиты, а на его осях происходит вращение сателлитов. Все элементы расположены в корпусе редуктора и, для снижения силы трения при работе механизма, заполнены смазочными материалами.

Входным элементом планетарного редуктора может являться водило, эпицикл или солнечная шестерня в зависимости от применения. Таким же образом, выходным элементом может быть любая из данных частей передачи, третья же деталь может быть, как движущейся, так и неподвижной. Для повышающего или понижающего редуктора необходима движущаяся часть, неподвижная является дополнительным входным (выходным) элементом для работы редуктора, например, в качестве дифференциала. Такая специфика планетарного редуктора позволяет получать различные передаточные числа для одной передачи, тем самым расширяя сферы применения.

Планетарная передача чаще всего используется в составе планетарных редукторов при применении электроприводов малой мощности. В таком случае водило является выходным элементом, солнечная шестерня входным, а эпицикл — неподвижным. Редуктор состоит из одной или более планетарных передач. Передачи собираются последовательно, при этом выход предыдущей служит входом для последующей. Каждая планетарная передача является ступенью редуктора, солнечная шестерня для первой устанавливается на вал двигателя. Для второй и последующих ступеней, солнечные шестерни устанавливаются на водила предыдущих ступеней. Водило последней ступени устанавливается на выходной вал редуктора.

Принцип работы планетарного редуктора

Для работы редуктора необходимо исключить одну из степеней свободы, а именно привести один из узлов механизма в неподвижное состояние. В планетарной передаче простейшей конструкции входная мощность проворачивает солнечное колесо. Солнечная шестерня приводит в движение сателлиты. Сателлиты расположены вокруг центральной оси вращения и входят в зацепление с эпициклом. Сателлиты монтируются на водило, сообщая ему вращательное движение. При этом водило вращается с низкой скоростью и высоким крутящим моментом, тем самым обеспечивая максимальную редукцию. В данном случае передача работает при фиксированном эпицикле.

Работа планетарного редуктора также возможна при неподвижной солнечной шестерне или водиле, а две другие детали используются в качестве входных и выходных элементов. Именно за счет изменения неподвижного узла и подключения механизма и приводного двигателя к разным шестерням влияет на передаточное число и смену направления вращения. Тем самым, мы можем выбрать режим работы устройства – мультипликационный либо редукционный. Так, при застопоренной солнечной шестерне, ведомом водиле и ведущем эпицикле мы получим редукционный режим с уменьшенным передаточным числом, а если водило будет ведущем, а эпицикл, наоборот, ведомым, режим работы будет уже мультипликационным с увеличенной редукцией. Простейшие исполнения могут работать исключительно в установленном режиме по причине изначальной жесткой фиксации одного из звеньев. Передаточное число зависит от отношения количества зубьев на разных шестернях.

Планетарные редукторы отличаются по:

  • Типу зацепления зубчатых колес
  • Количеству сателлитов
  • Люфту

Тип зубчатых колес бывает прямым, шевронным и косозубым. Косозубое применяется для снижения шума в первых ступенях редукторов, в них также можно достичь большего значения передаточного числа в расчете на ступень. Наиболее распространено применение 3 сателлитов, однако, для увеличения допустимого крутящего момента их число может увеличиться до 6 штук.

Наличие люфта делает стандартные редукторы менее точными относительно волновых. При необходимой точности применяют конструкции с уменьшенным люфтом. Например, разрезанные шестерни или поджатие всех сателлитов упругим зубчатым колесом. Однако стоит учитывать, что такие редукторы позволяют снизить люфт лишь до 1-3 угловых минут.

По сравнению с волновыми редукторами, прямозубые отличает широкий диапазон передаточных чисел, от 3…4:1 и вплоть до 6285:1. Передаточное число на одну ступень может достигать 6:1, что не так велико в сравнении с волновыми редукторами.

У планетарного редуктора выделяют:

  • Отсутствие полого вала в большинстве случаев
  • Отсутствие обратного прокручивания под нагрузкой у многоступенчатых редукторов
  • Высокий крутящий момент при определенном диаметре в сравнении с волновыми редукторами
  • Высокая крутильная жесткость

Планетарный редуктор применяют при отсутствии необходимости в полом валу, достаточности среднего уровня точности, при потребности в компактных приводах, возможности изменения режимов работы. Такие редукторы применяют в многочисленных отраслях техники: медицина, промышленные роботы, автоматизированные системы, авиация, машиностроение и транспортные средства.

При выборе планетарного редуктора для надежной работы стоит уделить внимание:

  • Габаритным размерам корпуса
  • Взаимному расположению ведущих и ведомых валов
  • Величине допустимого рабочего крутящего момента
  • Величине допустимого передаточного числа
  • Рабочей температуре воздуха