Quel rapport de démultiplication devrais-je choisir pour une boîte de vitesses planétaire?

Pour choisir un rapport de boîte de vitesses planétaire, Divisez la vitesse du moteur par la vitesse de sortie requise. Par exemple, 1,500 tr/min ÷ 50 tr/min = 30 tr/min:1. Puis choisissez le rapport standard le plus proche, car les unités planétaires à un seul étage ne sont pratiques que jusqu’à environ 10:1; Les rapports plus élevés nécessitent deux ou trois étages. Vérifiez ensuite le couple et l’efficacité.

Qu’est-ce qu’un rapport de boîte de vitesses planétaire?

Un rapport de boîte de vitesses planétaire est la relation entre la vitesse d’entrée et la vitesse de sortie, Défini par lequel des trois membres — Sun Gear, porte-planète ou engrenage annulaire — est maintenu fixe, et par leur nombre de dents. Un ensemble d’engrenages planétaires est une disposition compacte où plusieurs engrenages planétaires tournent entre un engrenage solaire central et un engrenage à anneau extérieur, tandis qu’un porte-avions les maintient en orbite.

Le membre que vous verrouillez détermine la plage de rapports. Selon la tec-science, Fixer l’engrenage annulaire avec le soleil en entrée et le porte-avions en sortie donne un rapport de 1 zAnneau/ZSun, qui produit des valeurs supérieures à 2 et n’a pas de limite supérieure. Réparer l’engrenage solaire donne plutôt 1 zsoleil/zAnneau, une plage comprise entre 1 et 2. Fixer la porteuse donne −zAnneau/ZSun, où le signe négatif signale que la sortie tourne dans la direction opposée à l’entrée.

[DIAGRAMME: Ensemble d’engrenages planétaires identifiés montrant l’engrenage solaire, Engrenages Planetaires, Engrenage annulaire et porte-planètes, avec des flèches d’entrée et de sortie.]

KHK illustre le même ensemble avec des modes de fonctionnement mixtes: pour les dents d’engrenage za = 16, zb = 16 et zc = 48, La disposition planétaire donne un rapport de 4, La configuration solaire donne 1,333333, et la disposition en étoile donne −3. Une discussion sur un forum d’ingénierie de 2013 sur le même sujet note que les six combinaisons de soleil fixe, Un porteuse fixe et un anneau fixe sont possibles, et que certaines configurations inversent la direction de sortie.

Comment calculer le rapport entre la vitesse du moteur et la vitesse de sortie?

Divisez la vitesse nominale du moteur par la vitesse de sortie dont la machine a besoin. Le résultat est le rapport idéal, que vous correspondez ensuite au rapport le plus proche proposé par le constructeur de la boîte de vitesses. Ce calcul est le point de départ pratique; Les formules de comptage des dents arrivent plus tard si vous devez vérifier un design.

Suivez ces étapes:

1. Notez la vitesse nominale du moteur en tr/min, Pris de la plaque nominale plutôt que de la fréquence nominale du réseau.
2. Notez la vitesse de sortie requise par la machine, En tr/min, de l’arbre entraîné ou de l’exigence du procédé.
3. Divisez la vitesse moteur par la vitesse de sortie requise pour obtenir le rapport idéal.
4. Comparez le résultat avec les limites pratiques à un seul étage.
5. Sélectionnez le rapport standard le plus proche plutôt que celui mathématiquement exact.
6. Recalculez la vitesse de sortie réelle à partir du rapport choisi, et confirmer qu’elle reste dans la tolérance de la machine.
7. Vérifiez le couple, Efficacité, Retour de bâton et coût avant commande.

La réévaluation à l’étape 6 est ce que la plupart des guides de sélection sautent. A 30:1 exigence et un 28:1 ratio catalogue est proche, Mais ce n’est pas le même comportement machine, et la différence compte sur un convoyeur ou une vis doseuse fonctionnant à un débit fixe.

Si vous comparez les unités planétaires à d’autres familles de réducteurs, La même division de vitesse s’applique, et la méthode plus large est exposée dans ce guide : Sélection du rapport de boîte de vitesses.

Comment calculer le rapport de transmission planétaire à partir du nombre de dents?

Avec l’engrenage à anneau réparé, Le rapport est un plus le nombre de dents annulaires divisé par le nombre de dents solaires. TEA donne la formule en i = 1 zAnneau/ZSoleil et travaille à travers un exemple où un Soleil de 24 dents et un anneau de 72 dents produisent un rapport exact de 4.0, avec un engrenage planétaire à 24 dents.

Deux contraintes sous-tendent cette arithmétique. Woodgears exprime la relation de nombre de dents comme R = 2P S, où R est l’anneau, P est la planète et S est le soleil, et note qu’avec l’anneau fixé, la porteuse tourne par Ty = Ts· S/(R S). KHK donne la condition d’assemblage comme zc = za 2zb, et ajoute qu’au moins deux engrenages planète sont normalement utilisés afin que la charge soit partagée et équilibrée.

L’équation de Willis, nr·zr = nc·(zr zs) − zs·n_s, décrit le mouvement général des trois membres lorsque aucun n’est fixé, Tel qu’établi par Tec-Science. C’est un contexte utile, mais elle n’est pas nécessaire pour la méthode de division de vitesse dont la plupart des travaux de sélection partent.

Exemple résolu: 1,Moteur 500 tr/min, Sortie 50 tr/min

A 1,Un moteur à 500 tr/min et une exigence de sortie à 50 tr/min donnent un rapport idéal de 30 tr/min:1. Selon la conception de machines, Les têtes de train planétaires à un étage sont pratiques à partir d’environ 3:1 à 10:1, et des ratios supérieurs à 10:1 nécessite un étage planétaire supplémentaire. Cela place cette application dans un domaine à deux étapes plutôt qu’à une seule étape.

TEA donne les bandes plus larges: Les unités à un étage couvrent généralement 3:1 à 10:1, Les unités à deux étages couvrent environ 9:1 à 100:1, et les unités à trois étages peuvent atteindre jusqu’à 1000:1. Donc un 30:1 Duty s’installe confortablement dans une sélection à deux étapes.

[DIAGRAMME: Flux de décision à partir d’un 1,Moteur à 500 tr/min et exigence de 50 tr/min, à travers un 30:1 Rapport idéal, au ratio standard le plus proche et une sélection en deux étapes.]

Mono-étage, Deux ou trois étapes: Quel ratio vous faut-il?

Utilisez un étage pour les faibles rapports, Ajoutez une seconde lorsque le rapport idéal passe environ 10:1, et n’ajouter un tiers que lorsque le ratio requis est très élevé. Le nombre de niveaux est la décision qui détermine la taille, Coût et précision, il doit donc être réglé avant que le rapport exact ne soit fixé.

Machine Design note que les ratios supérieurs à 10:1 nécessite un étage planétaire supplémentaire, tandis que les ratios sont inférieurs à 3:1 sont peu pratiques car le pignon et l’engrenage annulaire auraient presque la même taille. La même source rapporte que les ratios sont compris entre 4:1 et 8:1 offre la meilleure combinaison de taille de pignon et d’engrenage planétaire, Performance et vie sur une même scène.

Le type d’engrenage fait aussi évoluer les chiffres. Machine Design rapporte que le rapport de contact des engrenages planétaires hélicoïdaux est de 3,3 contre un typique de 1,5 pour les engrenages à strain, offre une capacité de couple supplémentaire de 30 à 50 %, et gagne encore 17 à 20 % de capacité de couple lorsque l’angle d’hélice passe de 12° à 15°. Ce sont des options de niveau design, Changements de ratio non, mais elles influencent le nombre d’étapes viable pour une tâche donnée.

Quand la décision de la scène est encore ouverte, Cette comparaison de Boîte à étages unique vs boîte à étages multiples Explique la durée, Efficacité et variation des coûts à mesure que les étapes sont ajoutées. Le nombre d’étages alimente également directement le contenu des matériaux et de l’usinage, Ce qui en est une Prix de la boîte de vitesses industrielle se déplace avec la bande de rapport plutôt qu’avec la seule taille du boîtier.

Comment le rapport affecte le couple de sortie, Vitesse et efficacité

Le rapport fixe directement la vitesse de sortie, Mais le couple de sortie n’est pas simplement le couple d’entrée multiplié par le rapport. Un rapport élevé ne garantit pas un couple utilisable, Parce que la valeur nominale de la boîte de vitesses, Le facteur de service et les pertes d’efficacité plafonnent tous ce qui atteint l’arbre entraîné.

Selon TEA, Le rendement de la boîte de vitesses planétaire se situe généralement entre 95 % et 98 %, chaque étage coûtant environ 3 %. Cela signifie qu’une unité à trois étages restitue nettement moins de puissance du moteur qu’une unité à un seul étage, et la perte apparaît sous forme de chaleur plutôt que de couple utile. La même source recommande de vérifier la capacité de charge selon ISO 6336 ou DIN 3990 plutôt que de se fier uniquement au rapport.

La règle pratique consiste à dimensionner la boîte de vitesses selon le couple de sortie requis et le cycle de service, puis confirmez que le rapport produit une vitesse de sortie acceptable. Faire le calcul dans l’autre sens — choisir d’abord le rapport et espérer que le couple suffira — montre comment des unités sous-dimensionnées atteignent le plancher de l’usine.

Réaction et positionnement: Un effet secondaire de ratio

Des rapports plus élevés signifient généralement plus d’étapes, et chaque niveau ajouté ajoute un retour de bâton, la précision du positionnement doit donc être vérifiée parallèlement au rapport. Le jeu de jeu est la petite quantité de rotation libre à la sortie avant que les engrenages ne s’engagent dans la direction opposée.

Le TEA fournit des points de référence pour les tâches de positionnement: Moins de 1 minut d’arc pour un positionnement précis, 2 à 5 arcmin pour le positionnement standard, et jusqu’à 10 arcmin pour la technologie des convoyeurs. Machine Design met en garde contre le contrecoup de jeu qui ne se mesure pas selon une norme stricte, et note qu’une unité évaluée à 8 arcmin dès la sortie de la boîte peut atteindre 15 arcmin après six mois d’utilisation. Cet effet de vieillissement est un critère de sélection, Pas un détail de garantie.

Si le positionnement répété fait partie de la tâche, La décision de rapport et la décision de précision doivent être prises ensemble; Le côté tolérance de ce jumelage est abordé dans cette explication de Retour de jeu de la boîte de vitesses planétaire.

Erreurs courantes de sélection des rapports de dénouement planétaires

Les défaillances les plus courantes consistent à arrondir le rapport sans vérifier à nouveau la vitesse de sortie résultante, Ignorer le couple maximal, et en spécifiant un ratio qui n’est pas une offre standard. Aucune de ces erreurs n’est exotique; elles se produisent lorsque le calcul est traité comme de la paperasse plutôt que comme une décision de conception.

• Traiter le rapport de démultiplication et le rapport de réduction comme interchangeables sans vérifier la convention utilisée par le fournisseur.
• Choisir le rapport mathématiquement idéal au lieu du rapport standard le plus proche, Alors découvrir que la vitesse de sortie est incorrecte.
• Taille uniquement en couple en marche, et en ignorant le couple de démarrage ou les amortisseurs.
• En supposant que le contrecoup soit un numéro de catalogue fixe, cela ne changera pas au cours de la durée de vie de l’unité.
• En supposant qu’une boîte de vitesses planétaire supporte une charge comme une boîte à vis sans sans fin auto-verrouillante; La conduite arrière doit être confirmée avec le fournisseur pour la tâche spécifique.
• Oublier que chaque niveau supplémentaire ajoute de la longueur, Perte de coût et d’efficacité, ce qui peut l’emporter sur l’avantage d’une correspondance à ratio plus fin.
• Demander un devis pour un ratio avant de confirmer qu’il est disponible en standard.

Adapter le ratio à votre machine — et à votre fournisseur

Une fois que le rapport et le nombre d’étages sont fixés, Les variables restantes sont les dimensions de montage et la disponibilité. Ce sont les points où une construction OEM diffère généralement d’une sélection par catalogue.

Si la charge de conduite est encore définie — profil de charge, Démarrages par heure, Conditions ambiantes — Travail à travers Comment choisir la boîte de vitesses planétaire avant de verrouiller le rapport. Le cycle de travail varie également selon l’industrie; Schémas de travail typiques pour les mélangeurs, Les convoyeurs et les lignes de procédé sont décrits dans ces éléments Applications de la boîte de vitesses planétaire.

Designs Mingye, fabrique et fournit des équipements de transmission d’énergie industrielle du district de Jinshan, Shanghai, y compris des réducteurs planétaires robustes dans une gamme de plus de 20 séries. Les moteurs et les réducteurs sont tous deux fabriqués dans l’usine équipée de CNC de l’entreprise en modulaire, Conceptions standardisées, et une personnalisation OEM des dimensions de montage et des rapports de transmission est disponible, avec un accouchement normal de 7 à 15 jours. Les OEM et les ingénieurs d’usine peuvent envoyer la vitesse du moteur, vitesse de sortie requise et contraintes de montage pour une revue du ratio.

FAQ

Quelle est la différence entre rapport de dénouement et rapport de réduction?

Un rapport de réduction décrit généralement la vitesse d’entrée relative à la vitesse de sortie dans un disque à réduction de vitesse, tandis que le rapport de transmission décrit plus généralement la relation entre les deux arbres. De nombreux fournisseurs utilisent ces deux termes de manière interchangeable, Confirmez donc quelle convention apparaît sur la fiche technique avant de passer une commande basée sur le chiffre.

Un rapport d’engrenage planétaire plus élevé coûte-t-il plus cher?

En général, oui, car des rapports plus élevés nécessitent généralement des étages supplémentaires, qui ajoutent des engrenages, Paliers, Longueur du boîtier et usinage. Une unité à un étage dans le 3:1 à 10:1 gamme contient moins de pièces qu’une unité à deux étages couvrant 9:1 à 100:1, Comparez donc le ratio standard le plus proche avant de supposer qu’un ratio personnalisé est la solution la moins chère.

Que se passe-t-il si je choisis un ratio qui n’est pas standard?

La vitesse de sortie réelle différera de la valeur requise et pourra dépasser la tolérance de la machine. Recalculez toujours la vitesse de sortie à partir du rapport standard que vous sélectionnez, et confirmer que la déviation est acceptable pour le procédé avant de s’engager dans la conception. Cette vérification prend une minute et empêche un cycle de retravail.

Quelle quantité d’efficacité est perdue par stade planétaire?

Selon TEA, Chaque étage planétaire coûte environ 3 %, offrant une efficacité globale de 95 % à 98 % pour une boîte planétaire planétaire typique à plusieurs étages. La perte apparaît sous forme de chaleur, et cela réduit le couple réellement disponible à la sortie, Ainsi, l’efficacité appartient au calcul du couple plutôt qu’à une simple note de bas de page.