Auswahl des Planetengetriebes: 5 Parameter, die Ingenieure richtig machen müssen

Wählen Sie das falsche Untersetzungsgetriebe und Sie werden es innerhalb einer Woche bemerken – Vibrationen, die Sie durch den Boden spüren können, eine Servoachse, die bei jeder Umkehrung überschwingt, oder ein Getriebe, das bei 60 % Last heiß läuft. Die meisten dieser Fehler sind auf vier oder fünf Parameter zurückzuführen, die entweder falsch berechnet oder bei der Auswahl vollständig übersprungen wurden. In diesem Leitfaden gehen wir alle einzelnen Schritte durch, damit Sie es gleich beim ersten Mal richtig machen können.

Beginnen Sie mit dem Drehmoment – aber verwenden Sie die richtige Zahl

Der häufigste Fehler bei der Größenbestimmung ist die Verwendung Dauerdrehmoment als Auswahlziel und Ignorieren von Spitzenlasten. Motoren erzeugen beim Anlauf und bei der Richtungsumkehr ein Spitzendrehmoment, das das Zwei- bis Vierfache des stationären Werts betragen kann. Wenden Sie einen Servicefaktor von an 1,5–2,5× auf Ihr berechnetes Spitzendrehmoment basierend auf der Schwere des Arbeitszyklus, bevor Sie es mit der Nennleistung eines Untersetzungsgetriebes vergleichen.

Als Referenzpunkt dient die MKS-Serie Hochpräzises Planetengetriebe deckt einen Abtriebsdrehmomentbereich von ab 18 bis 2400 Nm über sechs Baugrößen (060 / 075 / 090 / 100 / 140 / 180), was bedeutet, dass eine einzige Produktfamilie vom kleinen SCARA-Gelenk bis zum schweren Drehtisch alles bedienen kann – vorausgesetzt, Sie haben von Anfang an die richtige Größe gewählt.

Übersetzungsverhältnis: Geschwindigkeit, Drehmoment und Trägheit auf einmal

Das Übersetzungsverhältnis bewirkt drei Dinge gleichzeitig: Es reduziert die Ausgangsgeschwindigkeit, vervielfacht das Drehmoment und reduziert – was für Servosysteme entscheidend ist – die vom Motor wahrgenommene reflektierte Lastträgheit um das Quadrat des Übersetzungsverhältnisses. Ein 5:1-Untersetzungsgetriebe lässt die Last für den Motor 25-mal leichter erscheinen. Aus diesem Grund ist das Verhältnis nicht nur eine Geschwindigkeitsanpassungszahl; Es bestimmt direkt, ob Ihr Servo innerhalb der Spezifikation beschleunigen und stabilisieren kann.

Halten Sie bei allgemeinen Servoanwendungen das Last-zu-Motor-Trägheitsverhältnis nach Berücksichtigung des Getriebes unter 10:1. Bei hochdynamischen Achsen sollte ein Verhältnis von unter 5:1 angestrebt werden. Einstufig Planetengetriebe Einheiten umfassen typischerweise 3:1 bis 10:1; Zweistufige Konfigurationen erhöhen das Verhältnis ohne nennenswerten Effizienzverlust auf 3:1–100:1.

Spiel: Die Zahl, die Präzision definiert

Das Spiel ist die freie Drehung der Abtriebswelle, wenn die Antriebswelle festgehalten wird, ausgedrückt in Bogenminuten. Es schränkt die Wiederholgenauigkeit der Positionierung direkt ein – ein Untersetzungsgetriebe mit 10 Bogenminuten Spiel kann ein System, das eine Genauigkeit von ±2 Bogenminuten erfordert, nicht unterstützen, egal wie leistungsfähig das Servo ist.

Die MKS-Serie hält dem Spiel stand 3 Bogenmin , und platzieren Sie es fest in der Präzisionsebene. Dieser Wert wird durch Kegelrollenlager und präzisionsgeschliffene Zahnradsätze erreicht – nicht nur durch engere Toleranzen bei der Montage. Hier kommt es auf die Lagerauswahl an: Kegelrollen bewältigen kombinierte radiale und axiale Belastungen weitaus besser als Kugellager, weshalb die MKS-Radialbelastbarkeit erreicht wird 30.000 N und axiale Kapazität erreicht 27.000 N .

Tragfähigkeit – oft ignoriert, oft tödlich

A Planetengetriebe Die Abtriebswelle sieht selten reines Drehmoment. Ritzelantriebe, Riemenspannungen und freitragend montierte Lasten erzeugen alle Radialkräfte. Wenn diese Kräfte die Nennradiallast des Lagers überschreiten, fällt das Abtriebslager aus, lange bevor die Zahnräder Verschleiß zeigen.

Berechnen Sie immer die tatsächlichen Radial- und Axialkräfte auf die Abtriebswelle – nicht nur das Drehmoment – ​​und vergleichen Sie sie mit den vom Hersteller veröffentlichten Tragzahlen. Die Spezifizierung eines Untersetzungsgetriebes allein auf der Grundlage des Drehmoments ist eine der zuverlässigsten Möglichkeiten, einen vorzeitigen Lagerausfall vor Ort zu verursachen.

Passende Serie für Ihre Anwendung

Verschiedene Produktfamilien optimieren für unterschiedliche Einschränkungen. Die MK-Serie (MKS, MKT, MKB, MKEL, MKET) zielt auf hochpräzise Planetengetriebeanwendungen ab – Robotik, Lithiumbatterieausrüstung, Laserschneiden, Halbleiterfertigung – bei denen Spiel, Steifigkeit und Null-Ölleckage nicht verhandelbar sind. Die MP-Serie (MPB, MPEB) ist eine kostengünstige Baureihe mit Stirnradgetrieben, die für geringe Geräuschentwicklung und Kosten optimiert ist, wenn eine Präzision von ≤3 Bogenminuten nicht erforderlich ist. Die MKAT/MPAT-Serie fügt rechtwinklige Kegelradstufen für Anordnungen hinzu, bei denen eine koaxiale Montage nicht möglich ist.

Die Auswahlreihenfolge sollte immer dieser Reihenfolge folgen: Drehmoment definieren (mit Betriebsfaktor) → Verhältnis einstellen (mit Trägheitsprüfung) → Spielgrad bestätigen → radiale/axiale Belastbarkeit überprüfen → Montageschnittstelle auswählen. Wenn Sie einen Schritt überspringen oder ihn nicht in der richtigen Reihenfolge ausführen, passieren kostspielige Fehler.

Noch eine Prüfung: Wärmeleistung

Ein Reduzierstück mechanisch Drehmomentbewertung und seine thermisch Drehmomentangaben sind unterschiedliche Zahlen. Bei dauerhaft hoher Belastung baut sich die Wärme schneller auf, als das Gehäuse sie abführen kann. Ein Betrieb über die thermische Grenze hinaus verschlechtert das Schmiermittel und beschleunigt den Getriebeverschleiß, selbst wenn die Zahnräder selbst nicht mechanisch überlastet sind. Überprüfen Sie bei Arbeitszyklen über 60 % im Dauerbetrieb immer die thermische Drehmomentgrenze des Untersetzungsgetriebes und stellen Sie sicher, dass diese Ihre Anwendung abdeckt – und nicht nur die mechanische Spitze.

Die Kombination dieser Prüfungen – Drehmoment mit Betriebsfaktor, Verhältnis mit Trägheitsanpassung, Spielgrad, Lagerbelastbarkeit und thermische Bewertung – unterscheidet ein Untersetzungsgetriebe, das ein Jahrzehnt hält, von einem, das nach drei Monaten zur Garantie zurückkommt.