Выбор коробки передач: автомат, робот или вариатор

27 июля 2011, 14:26

Советы автолюбителям

Follow @rusdelfi_lv

Foto: Audi A6

Одним из главных факторов при покупке автомобиля, является его коробка передач. Какая она в нем – автомат или вариатор? И некоторые из нас начинают путаться, решая, что же будет лучше – «автомат», «робот», а может быть «вариатор». Ниже — о каждом из этих видов трансмиссии.

Сразу стоит уточнить, что «автомат» — самый лучший вариант. Поэтому, если есть возможность, советуем приобрести именно его. «Вариаторы» и «роботы» стали распространяться сравнительно недавно, поэтому пока что не известно об их «подводных камнях», хотя главные недостатки уже знают многие. Озвучим эти недостатки и выделим также все главные достоинства роботизированных трансмиссий.

Достоинства коробки типа «робот»

— Относительно малый расход топлива
— Недорогая цена и обслуживание самой трансмиссии.

Недостатки

— Не очень хорошая плавность переключения;
— Маленькая скорость переключений.

Как устроен «робот»

Самая известная и качественная роботизированная трансмиссия установлена на автомобилях BMW серии M. Ее название – SMG, что означает Sequental M Gearbox. Трансмиссия представляет собой механическую 6-ступенчатую коробку передач, где за отключение сцепления и переключения скоростей отвечает электронная управляемая гидравлика. Скорость переключения передачи молниеносная, она равна всего 0,08 сек.

Но есть и другие методы, как сделать из механической коробки передач «робота». Один из самых известных применяется в Mercedes-Benz A-класса. Суть его в том, что на механическую трансмиссию устанавливается электрогидравлический привод сцепления.

Водитель переключает скорости так же, как и на автомобиле с обычной механической трансмиссией, но при этом педали всего две. Сцепления нет, потому как электропривод сам следит за тем, где находится педаль газа и рычаг КП, и сам когда надо отключает сцепление.

Чтобы не было сильных рывков при переключении, а также, чтобы автомобиль не заглох, электроника берёт во внимание цифры на датчиках двигателя и ABS.

Другой способ получить «робота» — поставить вместо гидронасосов шаговые электродвигатели. Такое используется на автомобилях Opel и Ford. Но на практике этот способ плохо оправдал себя, несмотря даже на свою относительную дешевизну. После такой замены стали происходить сильные рывки, а скорости начали переключаться с довольно ощутимым опозданием. Правда, аналогичным методом воспользовались и японцы, поставив электроприводы на Toyota Corolla, и у них обошлось без подобных недостатков. Скорости переключаются и быстро, и плавно.

Бесступенчатая трансмиссия или «вариатор»

Здесь все в точности наоборот. То, с чем были связаны основные недостатки «робота», в бесступенчатой трансмиссии напротив – главные преимущества. Это в частности, хорошая плавность и высокая скорость переключения. Основной же недостаток – высокая стоимость трансмиссии и её обслуживания.

Устройство вариатора

Основателями такого вида трансмиссии были сотрудники фирмы DAF (Нидерланды). Основной принцип работы прост и доступен. Крутящий момент достигается с помощью резинового ремня, который находится на перемещающихся дисках. Те, в свою очередь, образуют шкивы временной передачи. Есть два вида дисков: ведущие и ведомые. Когда первые раздвигаются, а последние сдвигаются, момент «на выходе» становится меньше.

В наши дни вместо кожаного ремня ставится либо наборной ремень из стали, либо большая стальная цепь. Главный минус таких коробок передач – это отсутствие задней скорости и «нейтралки». Но производители трансмиссий находят выход из этого, используя разные способы.

Автоматическая трансмиссия или «автомат«

Плюсы

— Высокая плавность и скорость переключения;

Минусы

— Большой расход топлива
— Высокая цена эксплуатации и самой трансмиссии.

Об устройстве

Стандартная автоматическая коробка передач включает в себя два главных компонента. Один из них – гидротрансформатор, который служит в качестве маховика. Другой – планетарная коробка передач. Между прочим, всё оснащение автоматических трансмиссий за годы их существования не так уж сильно и поменялось. Единственное, что можно отметить – это возросшее число передач. На Vauxhall Victor их было две, а на Lexus LS460 их уже восемь.

Зато сильно изменились системы управления. В самом начале, когда только придумали «автоматы», скорости переключались с помощью небольшого выключателя, который нужно было двигать вверх и вниз. Позже коробки передач стали делать все это сами. А ещк позже появилась возможность подстраивать трансмиссию под каждого конкретного водителя.

В зависимости от того, как он предпочитает ездить, можно стало выбирать один из нескольких режимов. Для лихачей лучшим вариантом будет режим «спорт», для любителей спокойной езды – «комфорт». Такие «умные автоматы» называются адаптивными.

Заметили ошибку?
Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter!

Архив

Выбираем коробку передач — автомат, робот или вариатор — что лучше, советы бывалых.

У этого поста — 4 комментария.

Содержание статьи:

• Робот, плюсы и минусы.
• Вариатор.
• Коробка «Автомат» — преимущества и недостатки.

Одним из главных факторов при покупке автомобиля, является его коробка передач. Какая она в нём – автомат или вариатор? И некоторые из нас начинают путаться, решая, что же будет лучше – «автомат», «робот», а может быть «вариатор». Поэтому расскажем немного о каждом из этих видов трансмиссии. Для неподготовленных покупателей эта информация будет крайне полезна.

Сразу стоит уточнить, что «автомат» — самый лучший вариант. Поэтому, если есть возможность, советуем приобрести именно его. «Вариаторы» и «роботы» стали распространяться сравнительно недавно, поэтому пока что не известно об их «подводных камнях», хотя главные недостатки уже знают многие. Озвучим эти недостатки и выделим также все главные достоинства роботизированных трансмиссий.

Достоинства коробки типа «робот»:

Относительно малый расход топлива и недорогая цена и обслуживание самой трансмиссии.

Недостатки:

Не очень хорошая плавность переключения и маленькая скорость переключений.

Как устроен «робот».

Самая известная и качественная роботизированная трансмиссия установлена на автомобилях BMW серии M. Её название – SMG, что означает Sequental M Gearbox. Трансмиссия представляет собой механическую 6-ступенчатую коробку передач, где за отключение сцепления и переключения скоростей отвечает электронная управляемая гидравлика. Скорость переключения передачи молниеносная, она равна всего 0,08 сек.

Но есть и другие методы, как сделать из механической коробки передач «робота». Один из самых известных применяется в Mercedes-Benz A-класса. Суть его в том, что на механическую трансмиссию устанавливается электрогидравлический привод сцепления. Водитель переключает скорости так же, как и на автомобиле с обычной механической трансмиссией, но при этом педали всего две. Сцепления нет, потому как электропривод сам следит за тем, где находится педаль газа и рычаг КП, и сам когда надо отключает сцепление. Чтобы не было сильных рывков при переключении, а также, чтобы автомобиль не заглох, электроника берёт во внимание цифры на датчиках двигателя и ABS.

Другой способ получить «робота» — поставить вместо гидронасосов шаговые электродвигатели. Такое используется на автомобилях Opel и Ford. Но на практике этот способ плохо оправдал себя, несмотря даже на свою относительную дешевизну. После такой замены стали происходить сильные рывки, а скорости начали переключаться с довольно ощутимым опозданием. Правда, аналогичным методом воспользовались и японцы, поставив электроприводы на Toyota Corolla, и у них обошлось без подобных недостатков. Скорости переключаются и быстро, и плавно.

Бесступенчатая трансмиссия или «вариатор».

Здесь всё в точности наоборот. То, с чем были связаны основные недостатки «робота», в бесступенчатой трансмиссии напротив – главные преимущества. Это в частности, хорошая плавность и высокая скорость переключения. Основной же недостаток – высокая стоимость трансмиссии и её обслуживания.

Устройство вариатора.

Основателями такого вида трансмиссии были сотрудники фирмы DAF (Нидерланды). Основной принцип работы прост и доступен. Крутящий момент достигается с помощью резинового ремня, который находится на перемещающихся дисках. Те, в свою очередь, образуют шкивы временной передачи. Есть два вида дисков: ведущие и ведомые. Когда первые раздвигаются, а последние сдвигаются, момент «на выходе» становится меньше. В наши дни вместо кожаного ремня ставится либо наборной ремень из стали, либо большая стальная цепь. Главный минус таких коробок передач – это отсутствие задней скорости и «нейтралки». Но производители трансмиссий находят выход из этого, используя разные способы.

Автоматическая трансмиссия или «автомат»:

Стандартная автоматическая коробка передач включает в себя два главных компонента. Один из них – гидротрансформатор, который служит в качестве маховика. Другой – планетарная коробка передач. Между прочим, всё оснащение автоматических трансмиссий за годы их существования не так уж сильно и поменялось. Единственное, что можно отметить – это возросшее число передач. На Vauxhall Victor их было две, а на Lexus LS460 их уже восемь.

Зато сильно изменились системы управления. В самом начале, когда только придумали «автоматы», скорости переключались с помощью небольшого выключателя, который нужно было двигать вверх и вниз. Позже коробки передач стали делать всё это сами. А ещё позже появилась возможность подстраивать трансмиссию под каждого конкретного водителя. В зависимости от того, как он предпочитает ездить, можно стало выбирать один из нескольких режимов. Для лихачей лучшим вариантом будет режим «спорт», для любителей спокойной езды – «комфорт». Такие «умные автоматы» называются адаптивными.

Плюсы:

Высокая плавность и скорость переключения.

Минусы:

Большой расход топлива и высокая цена эксплуатации и самой трансмиссии.

Другие похожие статьи:

57 Спортивная коробка передач — AndyMark, Inc

$66.00 – 100,00 долларов США

Выберите опцию для просмотра кода продукта

Количество

Очистить выбор

57 Sport — линейка высокопроизводительных планетарных коробок передач от AndyMark и BaneBots, протестированная на соревнованиях. 57 Sport отличается многочисленными улучшениями по сравнению с предыдущими планетарными коробками передач, использовавшимися на F…Подробнее

звездазвездазвездазвезда 5.0 из 5 звезд

Читать отзывы (6) Написать отзыв

Добавить в список желаний

View Full Details

Обзор продукта

57 Sport — линейка высокоэффективных планетарных редукторов от AndyMark и BaneBots, протестированная на соревнованиях. Модель 57 Sport отличается многочисленными улучшениями по сравнению с предыдущими планетарными коробками передач, использовавшимися на роботах FIRST Robotics Competition.

Зубчатые колеса из холодногнутой стали внутри этого редуктора имеют профиль зуба 0,7 модуля, что на 40% больше, чем у подавляющего большинства планетарных редукторов, ранее использовавшихся на гоночных роботах. Шестерни больше, но размер корпуса был оптимизирован, чтобы уменьшить ненужный объем. Это означает, что вы получаете больше надежности, не жертвуя драгоценным пространством. Этот корпус также представляет собой цельный кусок алюминия, что исключает возможность смещения ступеней во время сборки или в суровых условиях матча.

Двух- и трехступенчатые версии этих редукторов также имеют ступень «HD» с шестернями, ширина которых примерно вдвое превышает ширину других ступеней, а также усиленную несущую пластину. Эти более крупные шестерни на выходном каскаде гарантируют, что он без проблем выдержит тяжелые или консольные нагрузки. Несущие пластины изготовлены из закаленной стали 4140 и соединяются с выходным валом прочным шестигранным отверстием. В 2019 году мы открываем возможность использования каждого доступного передаточного отношения с каждым доступным входом двигателя, а это означает, что есть некоторые комбинации, которые теоретически могут превысить конструктивные характеристики редукторов.

Таким образом, общая гарантия, которую мы предлагали на эти редукторы в прошлом, будет прекращена для будущих покупок. Будьте уверены, что AndyMark по-прежнему поддерживает наш продукт на 100%, и если вы чувствуете, что есть проблема с вашей коробкой передач или любым из наших продуктов, пожалуйста, свяжитесь с нами, и мы все исправим. Чтобы помочь вам решить, какие редукторы использовать для вашего приложения, обратитесь к приведенной ниже таблице, в которой указан максимальный крутящий момент, на который рассчитан редуктор, прежде чем он выйдет из строя.

Бесплатный пакет красной липкой смазки (AM-2768) прилагается к каждой купленной коробке передач. Эта смазка должна быть использована для покрытия каждой внутренней поверхности редуктора перед использованием.

Модель 57 Sport включает монтажное оборудование для любого двигателя серии 500 или 700, включая AndyMark RedLine, VexPro 775pro, AndyMark RS775-5, BaneBots RS775, BaneBots RS550 и AndyMark NeveRest. Чтобы установить один из этих двигателей, сначала снимите любую установленную шестерню с двигателя и надавите на прилагаемую шестерню с помощью оправочного пресса или слесарных тисков. Эта запрессовка обеспечивает прочное механическое соединение между шестерней и двигателем. Этот узел шестерни не чувствителен к вибрации и никогда не нуждается в проверке после установки. Все передаточные числа редукторов Blue Sport используют входной каскад 4:1 с шестерней с одинаковым числом зубьев, поэтому двигатели и коробки передач можно легко заменять.

Общие физические характеристики:

Особенности монтажа:

• Четыре резьбовых отверстия 10-32 глубиной 0,25 дюйма на квадратной сетке размером 1/2 дюйма на 1 дюйм или 1 дюйм на двух противоположных сторонах

Геометрия вторичного вала:

• Шестигранный профиль 0,5 дюйма
• 1,0 дюйма Длина

Соотношения :

Технические характеристики

• Вход двигателя: NEO 550, 775, NeveRest
• Двигатель Количество: 1
• Соотношение: 4:1, 12:1, 16:1, 20:1, 36:1, 48:1, 64:1, 80:1, 100:1

Возврат

Возврат возможен в течение 30 дней с момента покупки.
Ознакомьтесь с нашей политикой возврата здесь.

• Поделиться

1. звездазвездазвездазвезда 5 из 5 звезд

   Простота использования, простой дизайн

   Нам не составило труда научить детей собирать, разбирать, смазывать и устанавливать. Обязательно предварительно установите шестерни на двигатели, если вы не привыкли делать это самостоятельно.

   gp

   Подтвержденный покупатель

   2 июня 2022 г. 19:35

2. звездазвездазвездазвезда 5 из 5 звезд

   Шикарная коробка передач!

   Этот редуктор хорошо спроектирован и изготовлен. Я могу сказать, что это продлится долгое время в условиях стресса. Настоятельно рекомендуется!

   AS из Форт-Коллинза

   Проверенный покупатель

   28 мая 2022 г. 15:59

3. звездазвездазвездазвезда 5 из 5 звезд

   Заводная коробка передач

   Очень красивая и хорошо сконструированная коробка передач. Вы не найдете это мастерство за границей (ну, может быть, в Германии), но они американские и доступные. Внутри все крутится плавно, шестерни хорошо зацепляются. Деньги потрачены не зря.😎👌

   Ар из ПОРТ ДЖЕРВИС

   Проверенный покупатель

   8 декабря 2020 г. 5:09

4. 0,"createdAt":1591301741}»>

   звездазвездазвездазвезда 5 из 5 звезд

   Я не использовал его сразу, потому что дом…

   Сразу не использовал, корпус слишком громоздкий. Сохраню для будущего проекта.

   AW

   Проверенный покупатель

   4 июня 2020 г. 20:15

5. звездазвездазвездазвезда 5 из 5 звезд

   Мы использовали их последние несколько лет и…

   Мы использовали их в течение последних нескольких лет, и у нас никогда не было проблем.

   кондиционер из АТЛАНТЫ

   Проверенный покупатель

   4 марта 2020 г. 13:46

6. 0,"createdAt":1517806800}»>

   звездазвездазвездазвезда 5 из 5 звезд

   «Очень прочная коробка передач.»

   «Простой в сборке и очень легкий для своей прочной конструкции. Мне очень нравится запрессованная шестерня. Это позволяет быстро использовать двигатели с рамой 700 и 500 при прототипировании.»

   RW от Сент-Джозефа

   5 февраля 2018 г. 5:00

К началу страницы

Выбор редукторов для систем управления движением

РАЗМЕЩЕН 21.11.2019

 | Автор: Кристин Левоцки, ответственный редактор

Редукторы

можно использовать для точной настройки рабочих характеристик оси движения. Их чаще всего считают множителями крутящего момента, но на самом деле они выполняют несколько других функций, включая согласование скорости, уменьшение инерции и увеличение разрешения. Правильный выбор редуктора для серводвигателя или шагового двигателя включает в себя учет параметров машины, требований применения, условий окружающей среды, механических факторов и, конечно же, бюджета. Здесь мы рассмотрим процесс расчета и выбора редуктора для сервопривода или шагового двигателя с прицелом на достижение требуемой производительности по цене, которая не сломит банк.

Зачем использовать коробки передач?

Зубчатая передача может играть несколько ролей в системах движения. Начнем с рассмотрения передаточного числа G, , которое определяется как: 2 Если присоединить двигатель с крутящим моментом t ₁ и вводом скорость w ₁ , а мощность редуктора будет

t ₂ = t ₁ G

w ₂ = w ₁ / N

Другими словами, коробка передач действует как усилитель крутящего момента и редуктор скорости. Увеличение крутящего момента позволяет управлять системой с двигателем гораздо меньшего размера, экономя деньги и пространство.

В некоторых случаях роль редуктора как редуктора скорости так же важна, как и его функция мультипликатора крутящего момента. Рост кристаллов, например, требует постепенного подъема були из барабана, содержащего расплав. Чтобы кристалл оставался как можно более круглым, гладким и однородным, всю сборку нужно вращать очень постепенно, со скоростью 15° в час.

Сервосистема обеспечивает жесткий контроль угловой скорости, но обычно серводвигатели не работают хорошо и не создают большой крутящий момент на малых скоростях. Добавление редуктора позволяет серводвигателю работать с оптимальной скоростью с точки зрения управления, при этом создавая небольшой крутящий момент, который увеличивается до требуемых уровней за счет передаточного отношения.

Редукторы также очень полезны для согласования инерции. Недостаточно, чтобы двигатель мог запустить нагрузку; он также должен контролировать и замедлять его. Если инерция нагрузки намного выше, чем у двигателя, ось не сможет позиционировать нагрузку в нужном месте и за требуемое время, что повлияет на производительность. Здесь коробка передач может помочь.

Увеличивая крутящий момент двигателя, редуктор также эффективно увеличивает способность двигателя управлять нагрузкой. Инерция, отраженная от нагрузки, Дж _R масштабируется передаточным отношением как: 198 ² + Ж _Ж

где J _G — инерция редуктора.

Коробка передач масштабирует отраженную инерцию обратно пропорционально квадрату передаточного отношения. Это свойство позволяет меньшему двигателю эффективно управлять большей нагрузкой. Этот подход экономит деньги, уменьшает размер и повышает производительность. Однако важно помнить, что коробка передач вносит свой вклад в общую инерцию.

Передаточное отношение также увеличивает разрешение шагового двигателя. «Шаги уменьшаются непосредственно за счет передаточного числа редукторов», — говорит Брайен Шири, технический директор CGI Gear (Карсон-Сити, Невада). «У вас есть разрешение, которое намного лучше на выходном валу в редукторе».

Другим менее ценным преимуществом редукторов является то, что они могут снизить шум при работе в сервосистемах. «Существует ошибочное мнение, что серворедукторы громкие, — говорит Джо Шнайдер, руководитель группы разработки приложений в Wittenstein (Бартлетт, Иллинойс). «Тем не менее, двигатель сам создает много этого шума. Особенно когда он работает с более высокой нагрузкой, вы начинаете слышать шум обмотки. Если коробка передач имеет правильный размер, шум снижается, потому что вы не так сильно нагружаете двигатель. Коробка передач работает».

Редуктор требует компромиссов. Они увеличивают размер и вес системы, хотя это может быть в некоторой степени компенсировано сопутствующим уменьшением размера двигателя. Они увеличивают стоимость, хотя комбинация двигатель/редуктор может быть дешевле, чем более крупный двигатель. В любом случае редукторы усложняют систему и создают точки отказа. Они увеличивают задачи обслуживания и мониторинга. Последние проблемы можно в значительной степени смягчить, правильно указав редуктор для приложения. Давайте посмотрим, как это сделать.

Сбор требований к применению

Выбор редуктора для системы управления движением требует гораздо большего, чем просто данные о крутящем моменте или скорости. Прежде чем искать в Интернете или звонить по телефону, чтобы позвонить поставщику, соберите подробное описание приложения с максимально возможной технической информацией.

Ключевые параметры включают:

• Инерция нагрузки: Воспользуйтесь преимуществами навыков вашего поставщика. Большинство производителей предлагают программное обеспечение для определения размеров, некоторые из которых весьма сложны. Работайте с инженерами по приложениям, отправляя им визуализацию вашей системы в САПР и любую другую доступную информацию.
• Профиль движения: Детализация полного профиля движения, включая время разгона ( t _акк ), время непрерывной работы ( t _прод ), время торможения ( t _dec ), и время выдержки ( т _{выжидать} ). С их помощью можно определить:
• Максимальная непрерывная скорость (N _{co n t} ): Рассчитайте максимальную непрерывную скорость, необходимую для цикла движения, поскольку она будет использоваться для определения передаточного отношения.
• Рабочий цикл: Определяет количество времени в каждом цикле, затрачиваемом на перемещение, а не на проживание. Его можно использовать для определения типа происходящего движения, что поможет определить масштабные коэффициенты, используемые в процессе определения размера.
• Компоновка: Хотя большинство приложений могут обслуживаться несколькими типами редукторов, конфигурации и ограничения по пространству для некоторых приложений требуют определенных форм-факторов; например, прямоугольный редуктор в системе рулевого управления AGV.
• Экологические проблемы: К ним относятся температура, давление, влажность, загрязнение и т. д.

Определение крутящего момента

Приведенные выше параметры можно использовать для расчета:

• Ускоряющий момент ( T _согл. )
• Непрерывный крутящий момент ( T _{продолжение} )
• Момент торможения ( T _dec )
• Момент выдержки ( T _{задержка} )

Мы будем использовать эти два набора данных для определения среднекубического выходного крутящего момента и использовать его для расчета передаточного отношения, необходимого для применения.

Коробке передач недостаточно крутящего момента, достаточного для привода нагрузки. Он также должен соответствовать требованиям срока службы приложения. Усталость материала является одним из наиболее распространенных видов отказа редукторов. Для редуктора неправильного размера повторяющиеся нагрузки могут привести к поломке и деформации зубьев или к дефектам подшипников. Оборудование работает неэффективно и преждевременно (а иногда и катастрофически) выходит из строя. Чтобы свести к минимуму эти проблемы, производители используют стресс-тесты для определения предела прочности при растяжении (точка разрушения), предела текучести (точка необратимого повреждения) и предела выносливости (максимальное напряжение, которое может быть приложено в течение неограниченного количества циклов без повреждения) материала редуктора. Эти данные служат основой для номинальных характеристик коробки передач.

Определенные условия, такие как интенсивная эксплуатация, высокие ударные нагрузки и экстремальные температуры, могут усилить нагрузку на коробку передач. В результате при определенных обстоятельствах (например, с учетом коэффициента эксплуатации и коэффициента применения) номинальные характеристики редукторов снижаются. Это происходит чаще для осей с непрерывным режимом работы, чем для систем с повторно-кратковременным режимом работы, но иногда этот метод все же применяется.

Подбор редуктора для одной оси в простой конфигурации может быть простым, но для сложных многоосевых систем этот процесс в спешке усложняется. Здесь мы рассмотрим основы.

Начните с определения рабочего цикла D , чтобы убедиться, что система работает прерывисто. Определим рабочий цикл как

Движение считается прерывистым, если рабочий цикл меньше 60% и сумма t _согл , t _прод , t _дек это менее 20 минут. Редукторы для прерывистого применения обычно не требуют снижения номинальных характеристик для устранения тепловых факторов, потому что характер движения «старт-стоп» дает время для рассеивания тепла в каждом цикле.

Движение считается непрерывным, если рабочий цикл составляет 60 % или больше. Эти системы должны быть снижены, чтобы компенсировать накопление тепла.

Рассчитайте кубический среднеквадратичный крутящий момент на выходе (T _{означает} ): 7 T _{среднее} ≤ T _номер

т _согл и t _dec ≤ t _согл

где T _номр номинальный крутящий момент и номинальное ускорение.

 

Расчет максимально допустимого передаточного отношения G _max с использованием

G _{max =} N _maxr 9 0198 / N _{продолжение}

где N _maxr максимальное значение входная скорость для редуктора-кандидата.

Мы можем рассчитать среднюю входную скорость N _{среднюю} и максимальную входную скорость N _макси , используя

N _макси = G N _{продолжение}

Дважды проверьте, что рабочие скорости и ускорения все в пределах номинальных скоростей и ускорений. Кроме того, редукторы для серво/шаговых осей, работающих с непрерывным или прерывистым движением, должны быть снижены на температурный коэффициент K _T и/или ударный фактор K _S как показано в таблице ниже ¹ :

07

 

Непрерывное движение

Прерывистое движение

Выберите коэффициент

К _Т , К _С

К _С

Рассчитать

T _{среднее} K _T K _S

T _{среднее} К _С

Подтвердить

T _номр > T _{среднее} K _T K _S

T _номр > T _{среднее} K _S

Предоставлено Parker Bayside

Также важно определить момент остановки E и убедиться, что коробка передач может его выдержать. Немедленная остановка может привести к столкновению зубов и, в худшем случае, к их поломке. «Вы должны принять во внимание аварию или аварийную ситуацию», — говорит Джейсон Хейл, инженер по продажам в Nabtesco Motion Control (Фармингтон-Хиллз, Мичиган). «Может ли редуктор справиться с грузом, движущимся с нужной вам скоростью, а затем остановиться в мгновение ока? Или это повредит коробку передач? Вам нужно увеличить размер? Сейчас самое время это проверить».

Подтвердите, что редуктор выдерживает соответствующие нагрузки. Убедитесь, что операторы понимают, что эту функцию следует использовать только в аварийной ситуации, а не в качестве стопорного механизма во время нормальной работы.

Каковы механические соображения?

Следующим шагом является проверка механической конструкции, чтобы убедиться, что двигатель и редуктор надежно закреплены. Может возникнуть соблазн установить двигатель на редуктор вместо того, чтобы изолировать радиальные и осевые нагрузки с помощью внешней опоры подшипника. Это может обеспечить кратковременную экономию, но, скорее всего, приведет к преждевременному выходу из строя редуктора.

В некоторых случаях моментная нагрузка может быть приложена приводом, таким как ремень и шкив или зубчатая рейка. «Эти типы применения создают заметную боковую нагрузку на выходной вал редуктора», — говорит Шири. «Если вы полагаетесь на подшипники редуктора, чтобы выдержать это, то вам, безусловно, нужно подобрать размер редуктора так, чтобы он мог выдерживать эту нагрузку. Это может быть причиной увеличения размера редуктора, даже если он не требует большого крутящего момента».

Как правило, размеры корпуса двигателя и редуктора должны совпадать. Попытка установить двигатель с рамой 75 на редуктор с рамой 34 приведет к возникновению опасной моментной нагрузки на переднюю поверхность редуктора, тем более что узлы обычно крепятся четырьмя болтами.

 

Учитывайте требования к точности

Хотя каждое приложение отличается, в системах управления движением обычно используются прямозубые, червячные, планетарные передачи или один из других более сложных высокопроизводительных редукторов.

«Для подавляющего большинства наших приложений мы используем серводвигатели или шаговые двигатели, — говорит Уолли Логан, вице-президент по проектированию компании Motion Solutions (Алиса Вьехо, Калифорния). «Для шаговых двигателей мы обычно сначала используем цилиндрический редуктор, а затем, если необходимо, переходим на планетарный редуктор. Для сервоприложений мы обычно пойдем другим путем. Обычно мы используем планетарный редуктор, и по какой-то причине мы не можем использовать цилиндрический редуктор. Для очень высокотехнологичных приложений или приложений с жесткими ограничениями по компоновке мы иногда используем редукторы с гармоническим приводом».

Шестерням необходим некоторый конечный зазор между зубьями соответствующих шестерен, чтобы смазка могла проникать между ними. Когда входной вал или шестерня начинают вращаться, фактическое движение выходного вала или шестерни не может произойти до тех пор, пока не будет заполнен этот зазор. В результате каждая стандартная коробка передач имеет некоторую конечную величину люфта, который является основной причиной потери движения.

Планетарный редуктор в приложениях: крутящий момент, скорость, сила от WITTENSTEIN в Северной Америке на Vimeo.

Величина люфта зависит от профиля зуба, конструкции редуктора и качества изготовления. Цилиндрические шестерни, которые являются линейными и контактируют по всей длине зубьев шестерни одновременно, требуют наибольшего зазора и имеют наибольший люфт. Косозубые зубчатые колеса, в которых зубья имеют спиральный профиль по всей своей длине, так что процесс зацепления происходит более плавно, демонстрируют меньшие уровни люфта.

Что касается конструкции редуктора, планетарные редукторы имеют очень хорошие характеристики люфта. Планетарный редуктор состоит из центральной солнечной шестерни, окруженной тремя или более вращающимися «планетарными» шестернями, каждая из которых окружена зубчатым венцом (см. Увеличенная площадь контакта повышает стабильность. Высококачественные планетарные редукторы могут достигать люфта порядка угловых минут. , Они очень эффективны и обеспечивают хороший уровень передачи мощности.Все эти факторы делают их чрезвычайно популярными для использования с сервоприводами, сервоприводами и шаговыми двигателями.

Принципы проектирования планетарных редукторов от WITTENSTEIN в Северной Америке на Vimeo.

Следующим шагом вверх по лестнице производительности является циклоидальный редуктор. Циклоидные редукторы построены вокруг пары расположенных бок о бок эллиптических пластин, окруженных зубчатым венцом. Пластины вращаются по циклоидальной траектории, чередуясь, так что одна из пластин все время находится в зацеплении с зубчатым венцом. В результате эти редукторы демонстрируют люфт от 0,3 до 0,5 угловых минут при испытании при полной нагрузке.

Циклоидные редукторы лучше всего подходят для приложений с высокими нагрузками и жесткими требованиями к позиционированию, таких как системы управления спутниковой антенной или индексные столы для роботизированной сварки. В частности, в случае индексных столов циклоидальные редукторы имеют преимущества. Червячные передачи, например, настроены на опережение на заданное число градусов на индекс, определяемое количеством пусков червячной передачи. Конструкция циклоидального редуктора обеспечивает непрерывное позиционирование.

Для высокопроизводительных приложений, требующих высокого крутящего момента в наименьшем и легком корпусе, Logan указывает на гармонические приводы. «Определенно, для их использования требуется немного больше инженерных разработок, особенно если вы собираетесь спроектировать механизм для индивидуального применения, а не просто использовать готовый редуктор», — говорит Логан. «Есть также гармонические редукторы, в которых двигатель с прямым приводом приводит в движение гармонический редуктор, и все это в одном корпусе. Мы разрабатываем некоторые из них здесь, и они довольно невероятны. Вы можете получить огромный крутящий момент из очень маленького пакета». Он указывает на применение поворотного стола для производства электроники в качестве примера сочетания высокой точности и высокой инерции.

Обязательно проконсультируйтесь с потенциальными поставщиками, чтобы узнать, как они измеряют люфт. Некоторые компании рассчитывают теоретически, в то время как другие фактически проводят испытания, чтобы подтвердить производительность.

План повышения эффективности

Эффективность редуктора всегда важна в реальных приложениях. Неэффективные редукторы рассеивают энергию и выделяют тепло, которым необходимо управлять. Наиболее распространенные редукторы, используемые в управлении движением, перечислены в порядке возрастания эффективности: прямозубые, косозубые, червячные и планетарные редукторы (см. рис. 1). В частности, КПД червячных редукторов может достигать 50%.

Низкая эффективность — это не всегда плохо. В определенных обстоятельствах прямоугольная червячная передача может использоваться в качестве экономичного тормоза с отключением питания. «Прямоугольные червячные передачи самоблокируются при передаточном отношении выше 60:1, поэтому некоторые люди используют прямоугольные червячные редукторы, потому что, когда машина выключена, редуктор предотвращает вращение вала», — говорит Мэтт Хэнсон, генеральный менеджер по промышленным рынкам. в Bison Gear & Engineering (Сент-Чарльз, Иллинойс).

В устройствах с прямым углом, требующих высокой эффективности, обычно требуется гипоидная передача. «В этих типах редукторов используются термообработанные и отшлифованные гипоидные передачи (эффективность 85%), которые обеспечивают бесшумную и надежную передачу», — добавляет Хэнсон.

Эффективность редуктора зависит от скорости, производства

Рис. 1. В червячной передаче червячная передача (вверху) вращается, вращая колесо. Червячные передачи эффективны, но, как правило, имеют низкий КПД.

соотношение и нагрузка. Редуктор, работающий без нагрузки, даст хорошие цифры, но они не будут иметь значения в реальном контексте. Еще раз, обязательно спросите поставщика, как он измеряет эффективность.

Определите правильный форм-фактор

Производительность важна, но коробка передач должна соответствовать системе. Есть ли ограничения по размеру и весу? Требует ли компоновка специальных конструкций, таких как прямоугольные редукторы, а не линейные редукторы? Нужен ли системе фаланговый выход для правильной сборки или она должна быть на валу? Инженеры-конструкторы также имеют широкий выбор редукторов с полым отверстием, доступных в различных стилях, чтобы обеспечить пути для кабелей и оптоволокна. Эти конструкции особенно полезны для робототехники.

Форм-факторы в первую очередь считаются вопросом удобства, но они также влияют на производительность. Прямоугольная коробка передач не может передавать мощность так же эффективно, как рядная конструкция. Применения с высоким крутящим моментом выигрывают от фланцевых креплений. Тем не менее, при тщательной спецификации и установке фланцевые и врезные конструкции могут работать одинаково хорошо.

Не забывайте об охране окружающей среды

Системы управления движением работают в самых разных средах, от чистых помещений до линий розлива сиропа и лесопилок. При выборе редуктора всегда следует учитывать условия окружающей среды. Редукторам, которые будут работать в гигиенических условиях, вероятно, потребуются кожухи со степенью защиты IP и антикоррозийные покрытия. Для устройств, предназначенных для чистых помещений, потребуются специальные смазки и уплотнения. Обязательно поднимайте эти факторы во время переговоров с поставщиками.

Как насчет бюджета?

За исключением некоторых аэрокосмических и военных приложений, каждый проект имеет бюджетные реалии. Выбор коробки передач обеспечивает еще одну степень свободы для достижения целей производительности при соблюдении бюджета.

Для многих недорогих приложений конструкторы выбирают более дешевые версии стандартных редукторов управления движением. «Обычно в приложениях с шаговыми двигателями вы, как правило, смотрите на стоимость [как на главную проблему]», — говорит Логан. «Ограниченный бюджет — вот почему мы в первую очередь будем использовать шаговый двигатель, чтобы сразу сузить наш выбор до дешевого планетарного редуктора или недорогого прямозубого редуктора».

Червячные редукторы, как правило, имеют довольно высокие передаточные числа, обеспечивая значительное увеличение крутящего момента при довольно небольшом размере. Были и другие преимущества. «Червячные редукторы, как правило, довольно тихие», — говорит Логан, указывая на проект по созданию койки для лечебного аппарата. «Мы начали с планетарной коробки передач с относительно высоким передаточным числом. При относительно высоких оборотах двигателя, которые нам приходилось использовать, коробка передач была довольно шумной.