如何选择合适的行星减速机

在减速机家族中，行星减速机以其体积小，传动效率高，减速范围宽，精度高，而被广泛应用于伺服、步进、直流等传动系统中。在保证精密传动的前提下，主要被用来降低转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。 在行星减速机行业里，德国NEUGART公司无疑是世界上最著名的厂商，该公司拥有全球顶尖的机械工程师和优良的设备，产品行销全世界一百多个国家和地区，在这里，以该公司的各系列产品为例，详细向大家介绍关于行星减速机的一些问题。 一 NEUGART公司关于行星减速机的几个重要概念 衡量行星减速机性能的几个关键技术参数是：减速比，平均寿命，额定输出扭矩，回程间隙，满载效率，噪音，横向/径向受力和工作温度。为了便于进一步了解这些概念，NEUGART公司给出了下列解释，仅供参考。 减 速 比： 输出转速与输入转速的比值。 级 数： 太阳轮及其周围的行星轮构成独立的减速轮系，如减速机内只此一个轮系，我们称为“一级”。为得到较大减速比，需多级传动， NEUGART公司减速机分三级，减速比从3到512。 平均寿命： 指减速机在额定负载下，最高输入转速时的连续工作时间。 额定输出扭矩： 指在额定负载下长期工作时允许输出扭矩。最大输出扭矩是该值的两倍。 回程间隙： 将输出端固定，输入端顺时针和逆时针方向旋转，使输出端产生额定扭矩的±2%扭矩时，减速机输入端有一个微小的角位移，此角位移即为回程间隙。单位是“弧分”。 润滑方式： 行星减速机在整个使用期间无需润滑。 满载效率： 指在最大负载情况下，减速机的传输效率。它是衡量减速机的一关键指标, 满载效率高的减速机发热少，整体性能好。 噪 音： 单位是分贝（dB）A。此数值是在输入转速为3000转/分钟时，不带负载，距离减速机一米距离时测量的。 工作温度： 是指减速机在连续工作和周期工作状态下，所能允许的温度。目前，军用系列的减速机能在-50~+100度环境下工作。 二 如何选择合适的行星减速机 在选择行星减速机时，首先要明确减速比。如果NEUGART公司产品样本没有您需要的减速比，请您选择接近的或者向该公司定做。 确定减速比后，请将您选用的伺服电机额定扭矩乘上减速比，得到的数值原则上要小于产品样本提供的相近减速机的额定输出扭矩，同时还要考虑其驱动电机的过载能力及实际中所需最大工作扭矩。所需最大工作扭矩要小于额定输出扭矩的2倍。 满足上面条件后请选择体积最小的减速机，体积小的减速机成本相对低一些。如果您的空间不够电机减速机直线连接，您还可以选择拐角型减速机，它可以使扭矩转90度。 接下来要考虑行星减速机的回程间隙。回程间隙越小其精度越高，成本也越高。用户要选择满足其精度要求系列的减速机就可以。NEUGART公司产品说明书中给出的回程间隙指标是以同型号批量生产中回程间隙最大的一台做标准，而实际中98%以上的行星减速机实际回程间隙小于给定指标的50%。 还要考虑横向/径向受力和平均寿命。横向/径向受力大的减速机在安装和使用中可靠性高，不易出问题。而实际寿命可按厂家给出的软件来计算。通常其平均寿命远超过所配伺服电机的寿命。 在满足了上述指标后，您就可以根据NEUGART公司提供的产品样本，选择在安装尺寸，轴径和输入法兰与您电机相适配的减速机了。 最后您还要考虑所配电机的重量。一种减速机只允许与小于一定重量的电机配套，电机太重，长时间运转会损坏减速机的输出发兰。 三 德国Neugart行星减速机的NIEC系统和PCS系统 德国Neugart公司之所以成为行业领跑者，其基础在于拥有众多的技术专利，这里笔者重点向读者介绍下面二个专利。 （一） NIEC系统（Neugart Integrated Expansion Chamber） 随着人们对减速机体积,工作效率和可靠性的要求越来越高，行星减速机必须采用特殊的润滑脂。减速机的精密结构，输出轴端的密封和采用润滑脂使得减速机内部形成完全密封的空间。行星减速机连续长时间高速运行后，其内部温度升高，并导致其内部气体被加热和膨胀，膨胀后的气体无法排出减速箱，密封件受压后更增加了密封性和减速箱摩擦力损失，使温度再升高，这是一种恶性循环过程。按照DIN3760标准，密封件的最大耐压是500mbar, 而实际上减速机内最大压力可达1000mbar。内部高温和高压直接限制了减速机的高速运行速度和时间，增加了磨擦损失，降低了输出扭矩,效率和寿命，也增加了环境温度。 针对上述情况，NEUGART公司经过多年研制开发了内置式NIEC系统（Neugart Integrated Expansion Chamber），该系统为PLF和PLS HP型减速箱的标准配置。NIEC系统主要是由一体化安装在从动轴上的压力平衡室组成的，平衡室经薄膜密封。压力升高时，薄膜鼓向平衡室，由此使减速机内部体积变大，减小了内部压力。采用这种系统，在扭矩相同的情况下，转速可以比传统的减速机提高30%；在转速相同的情况下，NIEC系统可以延长轴径向密封环的寿命，从而延长了维护的时间周期。 装有NIEC系统的减速机，保证IP65保护等级的情况下，其长期高速运行后内部温升减小50%，输出轴摩擦损失减小，从而明显提高了其寿命。在不降低输出扭矩的情况下输出转速可提高30%。这使其更适合于自身温度较高的机器及长期高速运转的应用场合。 NIEC系统在注塑机等机器自身温度较高的场合具有重要意义。 （二）PCS-精确装夹系统 NEUGART公司所有系列行星减速机都配置了NEUGART公司的专利技术PCS系统--精确装夹系统。 这项专利的设计细节为：在齿轮的输入端有一中空夹紧轴环，其上带有数道均匀分布的凹槽。PCS系统中的凹槽并非全部暴露，而是在齿轮的中空机械轴末端套有一个封闭圆环，封闭端在夹紧过程中促使受力变形程度均匀，保证夹紧力均匀。更为科学的是，所配置凹槽的形状使夹紧轴环可以安全的放在输出轴的任意位置，不影响输入扭矩。行星减速机配置了PCS系统后，使电机输出轴和减速机的输入端配合地更好，并且在1分钟内即可完成装配，同时大大地提高了电机输出轴夹紧的精确度和安全性，简化了安装，也降低了噪音。 以上介绍了德国Neugart公司精密行星减速机的选型方法及专利技术，希望读者朋友能够根据机器或环境的条件来慎重选择及使用减速机。