Робот коробка передач плюсы и минусы: Автомат? Робот? Вариатор? — 5 плюсов и 5 минусов каждого — журнал За рулем

Надеемся, что предложенный нами материал поможет вам определиться, покупать автомобиль с роботизированной коробкой или нет.

Была ли эта статья полезна?

Спасибо за Ваше мнение!

Статья была полезнаПожалуйста, поделитесь информацией с друзьями

Да (100.00%)

Нет

Каковы недостатки планетарного редуктора?

Вы здесь: Домашняя страница / Часто задаваемые вопросы + основы / Каковы недостатки планетарного редуктора?

17 ноября 2017 г. By Danielle Collins Оставить комментарий

Один тип редуктора отвечает всем конструктивным критериям сервоприводов, обеспечивая при этом относительно длительный срок службы при низких требованиях к техническому обслуживанию — планетарная коробка передач . Это связано с тем, что планетарные редукторы обеспечивают передачу высокого крутящего момента с хорошей жесткостью и низким уровнем шума при более компактной занимаемой площади, чем у других типов редукторов. Подробнее о незаменимости планетарного редуктора читайте в статье Какой тип редуктора лучше всего подходит для сервоприводов?

Прецизионные планетарные редукторы Raptor SS от CGI Motion готовы к промывке.

Конструкция планетарного редуктора довольно проста и состоит из центральной солнечной шестерни, внешнего кольца (также называемого внутренним зубчатым колесом, поскольку его зубья обращены внутрь), планетарных шестерен и водила. Подводимая мощность к солнечной шестерне заставляет ее вращаться. Планетарные шестерни входят в зацепление с солнечной шестерней, и когда солнечная шестерня вращается, планетарные шестерни вращаются вокруг своих осей. Планетарные шестерни также входят в зацепление с зубчатым венцом, который неподвижен, в результате чего планетарные шестерни вращаются вокруг солнечной шестерни. Водило скрепляет планетарные шестерни и устанавливает расстояние между ними. Он вращается вместе с планетарными шестернями и включает в себя выходной вал.

Спасибо @cgi_motion за визит! Стенд № 2059 😃 #Automate2017 #ProMat2017 @DesignWorld на #планетарном #нержавейке • @AutomateShow @SMMcCafferty pic.twitter.com/LqndEFsWgV

— Лиза Эйтель (@DW_LisaEitel) 4 апреля 2017 г.

В планетарном редукторе одновременно зацепляются многие зубья, что позволяет достичь высокой скорости редуктора с относительно небольшими шестернями и меньшей инерцией, отражаемой обратно на двигатель. Наличие нескольких зубьев, разделяющих нагрузку, также позволяет планетарным передачам передавать высокий крутящий момент. Сочетание компактного размера, большого снижения скорости и передачи высокого крутящего момента делает планетарные редукторы популярным выбором для приложений с ограниченным пространством.

Планетарные передачи также называются планетарными передачами. Это видео от Neugart GmbH демонстрирует их конструкцию и работу.

Но есть у планетарных редукторов и недостатки. Их сложность в конструкции и производстве делает их более дорогим решением, чем другие типы редукторов. И точность изготовления чрезвычайно важна для этих редукторов. Если одна планетарная передача расположена ближе к солнечной шестерне, чем другие, может возникнуть дисбаланс в планетарных передачах, что приведет к преждевременному износу и выходу из строя. Кроме того, компактность планетарных редукторов затрудняет отвод тепла, поэтому в приложениях, работающих на очень высоких скоростях или в условиях непрерывной работы, может потребоваться охлаждение.

При использовании «стандартного» (другими словами, встроенного) планетарного редуктора двигатель и ведомое оборудование должны быть установлены на одной линии друг с другом, хотя производители предлагают прямоугольные конструкции, включающие другие наборы шестерен (часто конические шестерни с косозубыми зубьями). ), чтобы обеспечить смещение между входом и выходом.

Обратите внимание, что планетарные редукторы могут иметь прямозубые или косозубые шестерни. Цилиндрические зубчатые колеса имеют нулевой угол наклона спирали и, следовательно, не создают осевых сил. Таким образом, подшипники в цилиндрическом планетарном редукторе служат только для поддержки валов шестерен. Косозубые шестерни, напротив, имеют угол наклона винтовой линии от 10 до 30 градусов, что заставляет их создавать значительные осевые силы. Подшипники, используемые в косозубом планетарном редукторе, должны выдерживать эти осевые нагрузки. (Большие углы винтовой линии приводят к более высоким осевым усилиям, но также обеспечивают более высокий крутящий момент, меньший уровень шума и более плавную работу.)

Цилиндрическая шестерня (слева) и косозубая шестерня (справа).

Кроме того, в планетарном редукторе, будь то прямозубая или косозубая конструкция, подшипники играют активную роль в передаче крутящего момента. Но планетарное расположение дает ограниченное пространство внутри редуктора для размещения подшипников. Игольчатые подшипники — хороший выбор с точки зрения размера, но они не предназначены для того, чтобы выдерживать значительные осевые нагрузки. Конические роликоподшипники подходят для высоких осевых нагрузок, но, как правило, больше игольчатых подшипников.

Врожденные ограничения по размеру и типу подшипников в сочетании с двойной задачей передачи крутящего момента и поддержки осевых нагрузок означают, что номинальный крутящий момент винтовых планетарных редукторов может быть ниже, чем у аналогичных редукторов с цилиндрическими планетарными передачами, подшипники которых испытывают только силы за счет передачи крутящего момента (без осевых нагрузок). С другой стороны, винтовые планетарные редукторы имеют более низкий уровень шума, более плавную работу и более высокую жесткость, чем цилиндрические планетарные редукторы. Эти характеристики делают винтовые планетарные редукторы более распространенным выбором в сервоприводах.

Рубрики: Часто задаваемые вопросы + основы, Рекомендуемые, Gears + Gearing

В чем разница между приводами с редуктором и приводом с прямым приводом?

Загрузите эту статью в формате PDF.

В наши дни развитие робототехники ускоряется, поскольку компании ищут способы создавать новые решения для повседневных проблем. Роботы становятся умнее за счет процессов обучения искусственного интеллекта (ИИ), более динамичными в движении благодаря дизайну и более эффективными в промышленных приложениях. Тем не менее, актуаторы, похоже, упускают из виду, когда речь заходит об их потребности в инновациях.

Основы приводов

Приводы — это компонент, отвечающий за обеспечение движения и силы в суставах и осях машины, такой как робот. Ключевым фактором в работе машины является управляющий сигнал и потребляемая мощность для облегчения движения. Однако вам также необходимо преобразовать мощность двигателя в полезную скорость и крутящий момент. Подумайте о шестеренках на велосипеде. Ваша нога может быть недостаточно сильной, чтобы управлять рулем велосипеда напрямую. Шестерни используются для изменения крутящего момента, необходимого для привода колеса.

То же самое относится и к исполнительным механизмам роботов, где традиционная комбинация двигателя и редуктора работает вместе, чтобы преобразовать более низкий выходной крутящий момент двигателя для достижения мощного движения в манипуляторе робота с полезной скоростью. Чем сложнее система зубчатых передач (т. е. чем выше передаточное число или больше ступеней), что обычно требуется для приложений с более высоким крутящим моментом, тем больше люфт в системе трансмиссии. Люфт повлияет на точность робота, а в крайних случаях может даже повлиять на безопасность.

Люфт – это «люфт» в системе, также называемый «люфтом» в шестернях (рис. 1) . Например, при перемещении руля старой машины влево и вправо, когда машина заглушена и нет гидроусилителя руля, вы можете почувствовать некоторый «люфт» или люфт в системе, когда руль двигается, а шины нет. повернуть. Это связано с тем, что вдоль системы рулевого управления многие разъемы с небольшим, допустимым люфтом складываются в общий большой люфт в системе, который можно почувствовать.

1. Люфт – это «люфт» в системе, также называемый «люфтом» в шестернях.

Устранить люфт в редукторной системе очень сложно, а в многоступенчатых редукторах практически невозможно. Шестерни должны быть изготовлены с очень плотной посадкой или допуском, что может быть дорогостоящим. Кроме того, жесткие допуски приводят к высокому трению, или необходим механизм, обеспечивающий плотное зацепление шестерен во всем диапазоне крутящего момента.

Гибкие зубчатые передачи, такие как зубчатые передачи, предлагают еще один метод устранения люфта, поскольку редуктор имеет несколько гибких компонентов, компенсирующих «люфт». К сожалению, это может привести к потенциальной хрупкости и сделать обратное движение — управление устройством в обратном направлении — очень сложным.

Приводы с редуктором подходят для низкоскоростных приложений, поскольку они позволяют двигателям работать на высокой скорости и с более низким крутящим моментом в «наилучшей зоне» эффективности. Это также позволяет системе использовать распространенные сегодня двигатели с относительно низким крутящим моментом (более слабые).

Самый простой тип зубчатого колеса — цилиндрическое зубчатое колесо, в котором зубья зубчатого колеса входят в полный контакт при каждом зацеплении, вызывая сильный шум и приводя к износу и часто к необходимости смазки. Проблема шума привела к созданию винтовой шестерни, которая позволяет зубьям входить в зацепление более плавно. Когда мы меняем передаточное число для увеличения крутящего момента, это происходит за счет снижения скорости. Это связано с тем, что двигатель, приводящий в движение коробку передач, снижает выходную скорость для увеличения крутящего момента. Вот почему редукторы также часто называют редукторами.

Привод с прямым приводом

В приводе с прямым приводом традиционная коробка передач удалена. Однако для этого требуется, чтобы двигатель в приводе с прямым приводом мог создавать достаточный собственный крутящий момент на полезной скорости (т. Е. Не тысячи об / мин, а несколько сотен об / мин). Преимущества прямого привода многочисленны, и это давно было мечтой производителей роботов.

Прямой привод не имеет люфта, так как отсутствуют шестерни; жесткость на кручение обеспечивает очень высокую точность. Прямой привод также является полностью обратным, что обеспечивает большие преимущества для коллаборативных роботов, которые должны перемещаться и позиционироваться людьми. Кроме того, высокая ударопрочность делает их очень подходящими для экзоскелетов и шагающих роботов, где удары при ходьбе могут повредить шестерни.

2. Приводы с прямым приводом, такие как показанный здесь LiveDrive, полностью устраняют необходимость в зубчатой ​​передаче, что приводит к меньшему общему весу и меньшему количеству движущихся частей. Эти компоненты могут быть произведены с низкой стоимостью — более 50% стоимости традиционного привода с редуктором.

Кроме того, отсутствие коробки передач означает отсутствие инерции, что является важным преимуществом с точки зрения безопасности в роботах и ​​машинах. Если автомобиль начинает катиться вниз по склону, накопленная инерция затрудняет быструю остановку. То же самое происходит и с коробкой передач: если у вас есть двигатель, работающий со скоростью 4000 об/мин, и коробка передач с передаточным числом 100:1, мгновенная остановка невозможна. Коробке передач нужно время, чтобы замедлиться.

Преимущества также распространяются на внедрение робототехнических решений. Люфт в редукторных системах часто требует сложного программирования, чтобы повысить точность и компенсировать «люфт» в шестернях. Это требует времени и часто нуждается в постоянной повторной калибровке. Шестерни также повреждаются и должны быть заменены или смазаны, что увеличивает затраты на техническое обслуживание.

Другим преимуществом является стоимость. За счет исключения редуктора привод с прямым приводом на самом деле представляет собой просто двигатель, а не комбинацию двигатель/редуктор. Это дает немедленную экономию средств. Поскольку стоимость срабатывания снижается, это приближает робототехнику к точке перегиба. Это ускорит внедрение роботов не только для промышленного использования, но и для потребительского и непроизводственного использования, например, в здравоохранении.

В приводах используются новые свойства, позволяющие роботам работать без шестерен. Особенности прямого привода:

• Усиленные магниты: Ищите уникальные конфигурации, которые увеличивают эффективную силу стандартных постоянных магнитов.

• Структурно-магнитная синергия: Огромные магнитные силы, создаваемые усиленным магнитным полем, разрушили бы обычную конструкцию двигателя. Этот новый уровень магнитных характеристик требует механической конструкции, достаточно прочной, чтобы противостоять возникающим силам, но достаточно легкой, чтобы обеспечить самое высокое отношение крутящего момента к весу 9. 0097

• Термодинамическая аномалия: Тепло является ограничивающим фактором в любом электромагнитном устройстве. Сочетание первых двух основополагающих открытий обеспечивает тонкую и легкую структуру, которая позволяет рассеивать тепло. Благодаря эффективному рассеиванию тепла ваш привод работает на гораздо более высоких уровнях мощности, чем обычный двигатель.

У компании Genesis Robotics есть пример этой безредукторной конструкции с прямым приводом под названием «LiveDrive», в которой реализованы эти три основополагающих открытия (рис. 2).

Итак, в чем разница между редуктором и прямым приводом?

Как отмечалось выше, основные различия между этими двумя системами заключаются в их стоимости и производительности в роботах. Приводы с прямым приводом, такие как LiveDrive, полностью устраняют необходимость в зубчатой ​​передаче, что приводит к меньшему общему весу и меньшему количеству движущихся частей. Это компоненты, которые можно производить с низкой себестоимостью — более чем на 50 % дешевле, чем традиционный привод с редуктором.

Исключение зубчатой ​​передачи также устраняет люфт, который существенно влияет на точность. Решения с прямым приводом могут обеспечить высочайший уровень точности, прецизионности и жесткости на кручение на рынке. Еще одним важным усовершенствованием является возможность обратного привода привода. Они также могут обеспечивать эту производительность на гораздо более высоких скоростях, поскольку из системы также удаляются характеристики снижения скорости коробки передач.

Технология приводов остается неизменной уже более 50 лет. Недостаточная точность движений и громоздкий дизайн сдерживают их потенциал. Отсутствие реинжиниринга системы привода, помимо снижения стоимости и сложности приведения в действие, замедлило распространение роботов на потребительских рынках. Искоренение редуктора и постоянное развитие технологий приводов с прямым приводом решают эти проблемы, что, в свою очередь, повышает производительность и доступность на рынке.