I våra tidigare artiklar har vi redan fördjupat oss i skillnaderna mellan kugghjulsmotorer och planetväxelmotorerIdag tar Annie dig med på en resa för att utforska nyckelpunkterna hos tre vanliga typer av växellådor, samt hur du väljer den perfekta för dina praktiska behov.
Spur växellåda
En cylindrisk växellåda är en typ av cylindriskt kugghjul som kännetecknas av parallella axlar och raka kuggar som löper parallellt med axeln. Denna design gör att de ofta används för att ändra hastighet och vridmoment hos specifika objekt, såväl som för transmission, momentmultiplikation, hastighetsförstärkning och precisionspositionering inom system. En cylindrisk växellåda, även känd som ett "cylindriskt kugghjulshuvud", är en vanlig mekanisk anordning.
De viktigaste egenskaperna hos ett cylindriskt kugghjul
a. Måttlig vridmomentkapacitet med potential för smal och tyst design.
b. Hög verkningsgrad, upp till 91 % per steg.
c. Ingående axel och utgående axel kan antingen vara inriktade längs samma centrala axel eller placerade på olika centrala axlar.
d. Varierande rotationsriktning för in- och utgång på grund av olika kugghjulssteg. När antalet steg i en cylindrisk växellåda är udda, är rotationsriktningen för växellådans utgående axel motsatt den för motorns utgående axel.
När antalet steg i en kugghjulslåda är jämnt, är rotationsriktningen för växellådans utgående axel densamma som för motorns utgående axel.
Spur-geadhead-effektivitet
Växellådor kan ådra sig mekaniska förluster på grund av faktorer som kuggingrepp och lagerfriktion. Reduktionslådor med kugghjul beräknas vanligtvis med en verkningsgrad på 91 %. Exemplet nedan är endast för referensändamål, eftersom verkningsgraden kan variera beroende på förhållanden som vridmoment och hastighet hos likströmsmotorn.
Om man tar exemplet med en cylindrisk växellåda med 5-stegs kugghjulsingrepp kan den totala systemverkningsgraden beräknas med formeln: Verkningsgrad(n) = 0.91 × 0.91 × 0.91 × 0.91 × 0.91 ≈ 0.624, ungefär 62.4 %.
Mikroplanetväxellåda
Miniplanetväxellådan, även känd som mikroplanetväxellåda eller miniatyrplanetväxellåda, är en allmänt använd typ av reducerväxel. Den består av planetväxlar, ett solhjul och ett ringhjul. Dess design innehåller funktioner som kraftfördelning, hastighetsreducering och flera växelingrepp för att förbättra utgångsmoment, anpassningsförmåga och driftseffektivitet. Solhjulet är vanligtvis placerat i mitten, medan planetväxlarna roterar runt det och tar emot vridmoment från solhjulet. Ringhjulet (ytterhöljet) griper in i planetväxlarna.
Dessa växellådor kan kombineras med borstade likströmsmotorer, borstlösa likströmsmotorer, kärnlösa motorer och andra alternativ för att ge optimal prestanda.
De viktigaste funktionerna hos en planetväxellåda
a. Kan överföra högt vridmoment.
b. Verkningsgrad på cirka 79 % per steg.
c. Ingång och utgång är placerade i samma centrum.
d. Rotationsriktningen för planetväxellådans utgående axel är densamma som för motorns utgående axel, oberoende av växelsteg.
På INEED Electronics finns våra planetväxellådor tillgängliga i både plast och metall. Planetväxellådor av plast har ett eller flera steg av reduktionsväxel, med invändiga kugghjul och hölje tillverkade av plastmaterial. Planetväxellådor av metall består däremot av tre eller fyra kugghjul som griper in i varje steg. Vårt sortiment av planetväxellådor tillgodoser olika applikationsbehov och erbjuder optimala transmissionslösningar, från robusta metallkonstruktioner till lätta och flexibla plastalternativ.
Låt oss snabbt jämföra skillnaderna mellan planetväxellådan i plast och metall:
Planetväxel i plast | Planväxellåda i metall | |
| Fördelar | >Både motorhuset och växlarna är lättare. > Lågt brus >Lägre produktionskostnader | >Högre precision för effektivitet. >Ökad styvhet, lägre glapp. >Möjliggör högre utväxlingsförhållanden för kompakthet. |
| Nackdelar | >Den lägre styrkan och styvheten, resultera i minskad bärförmåga. | >Högre enhetspris |
Planetväxellådans verkningsgrad
I likhet med reduktionslådor med cylindriska kugghjul upplever även planetväxellådor mekaniska förluster. Exemplet nedan är endast avsett som referens. Vid en 3-stegs planetväxel i ingrepp kan den totala verkningsgraden beräknas enligt följande: Verkningsgrad (n) = 0.79 × 0.79 × 0.79 ≈ 0.493, ungefär 49.3 %.
Mikro-snäckväxel
En speciell design av kugghjul kallas snäckväxel. I denna konfiguration är tänderna lindade runt axeln likt gängor på en skruv. Kugghjulet som går i ingrepp med snäckan kallas snäckhjul eller snäckväxel. En kuggväxelanordning bestående av en snäcka och ett snäckhjul kallas vanligtvis för snäckväxel eller snäckväxel.
Utväxlingsförhållandet för en snäckväxel kan uttryckas med följande enkla formel: Utväxlingsförhållande = Antal tänder på snäckhjulet / Antal gängor på snäckaxeln
Här avser antalet tänder på snäckhjulet antalet tänder på hjulet, medan antalet gängor på snäckaxeln avser mängden spiralformade gängor per tum (eller per millimeter) på axeln. Detta utväxlingsförhållande bestämmer andelen rotationshastighet och vridmomentförändring från ingångsrörelsen (snäckaxeln) till utgångsrörelsen (snäckhjulet). Det är viktigt att notera att snäckväxellådor vanligtvis används i applikationer som kräver höga reduktionsförhållanden, eftersom de kan ge betydande reduktionseffekter.
Sambandet mellan växellådans utgående varvtal, vridmoment, motorvarvtal och vridmoment
a. Växelmotorns varvtal = Motorvarvtal (rpm) / Utväxlingsförhållande (ratio)
b. Växellådans utgående vridmoment = Motorns utgående vridmoment (Ts) × Utväxlingsförhållande × Växelns verkningsgrad (n)
Exempel: Motorns tomgångsvarvtal: 14800 varv/min, startmoment (Ts) = 15 g.cm, med en utväxling på 100:1, växellådans verkningsgrad: 60 %
Motorvarvtal (rpm) = 14800 / 100 = 148 varv/min
Växellådans utgående vridmoment = 15 × 100 × 60 % = 900 g.cm
FAQ
Vad är skillnaden mellan ett cylindriskt kugghjul och ett planetväxel?
Generellt sett är ett cylindriskt kugghjul det enklare och billigare valet av dem. Nackdelen är att cylindriska kugghjul har högre friktionsförluster. Planetväxlar har mer komplexa konstruktioner, de inkluderar en ingående axel som driver mitthjulet (solhjulet), som sedan roterar det omgivande planethjulet. Detta arrangemang gör att varje planethjul kan leverera vridmoment exakt synkroniserat med de andra. Nackdelen är att planetväxeln har en lägre verkningsgrad än cylindriska kugghjul när det gäller mekanisk effekt.
Vad är skillnaden mellan en planetväxel och en spiralväxel?
Större momentkapacitet: Planetväxlar utmärker sig tack vare sin design för att hantera tyngre momentbelastningar jämfört med spiralväxlar. De flera planetväxlarna i en planetväxellåda fördelar lasten jämnare, vilket resulterar i en högre momentkapacitet än en spiralväxel av motsvarande storlek.
