行星齿轮箱如何实现高载重能力——双轴承 & 滚针机秘密

在高要求的运动控制系统中, 负载容量常常成为工程师选择行星齿轮箱时的决定性因素. 无法承受高径向或轴向载荷的行星齿轮箱将会失效, 由于停机时间，需要昂贵的维护和修理. 究竟是什么让某些行星减速器能够承受更高负载而不牺牲精度? 答案在于系统的设计: 行星齿轮的双轴承支撑, 以及全针滚子轴承, 结合双锥形滚子轴承, 在输出处. 在本文中, 我们讨论明业机械PAB系列高精度行星减小器的设计选择如何提升承载能力, 传动稳定性, 服役寿命, 附有以下示例 PAB系列.

为什么行星齿轮箱的载荷能力很重要

行星齿轮箱必须承受由相关硬件引起的冲击载荷以及径向和轴向悬挂载荷, 同时支持输出轴负载扭矩的连续反转. 轴承支撑不足会导致部件挠曲，齿轮间接触不良, 反弹加剧, 以及齿轮最终失效. 高载荷能力对于促进运输尤为重要:

• 多次循环中撞击后位置精度控制.

• 能够承受机械臂或控制轴的外部载荷.

•故障间隔平均时间增加 (MTBF) 连续运行期间.

又一次, 明业机械以全新设计方式支撑行星齿轮和输出轴.

典型行星齿轮箱设计的缺点

在许多典型的行星齿轮箱中, 行星齿轮由简单的轴承或滚珠轴承环支撑. 这主要有三个问题:

•接触面积有限: 轴承将支撑集中在一个点, 导致加速磨损.

• 对错位容忍度低: 没有第二个轴承, 行星齿轮在施加载荷时会倾斜, 导致齿轮啮合的接触损失.

•低刚度: 刚度较低的轴承允许微变形, 这导致反弹随时间增加.

同样的问题也出现在由对滚珠轴承支撑的输出轴上. 当只有径向载荷作用于轴承时，这种设计是可以接受的. 然而, 当轴承同时承受径向和轴向载荷时，这种设计很快成为问题, 这种情况在许多拾取放置机器人以及数控机床的旋转台中都很常见.

行星齿轮的双轴承支撑: 两端均为全针滚子轴承

在明业机械的PAB系列《行星齿轮箱》中, 每个行星齿轮两端均由全套针式滚轮轴承支撑. 这种设计的优点包括:

•更好的负载分布: 针滚轮是线路接触点，而非点接触点，使负载能够分布在整个行星齿轮的宽度上.

• 在承受冲击载荷时获得更好的刚性: 双重支持, 行星齿轮不能倾斜, 因此，即使承受很大的扭矩冲击，齿的完全接触也能保持.

• 减少摩擦和热量: 双针轴承作为滚子产生的热量和摩擦力比滑动衬套更少. 这允许更大且连续的转速.

•空间效率: 针辊占用的空间和齿轮宽度相同的衬套.

PAB系列中的每个行星齿轮围绕一个固定销旋转，该针脚使用针轮. 因为全员, 不使用笼式滚轮. 这种设计增加了扭矩，因为承载滚子数量增加.

输出轴上的双锥形滚子轴承: 应对各个方向

行星齿轮箱的输出轴常常承受复杂的负载. 例如：, 皮带驱动的轴向拉动, 而AGV轮则在转弯时增加轴向推力. 大多数变速箱会单独处理这些问题——但明业机械的解决方案采用了对向排列的双锥形滚子轴承. 该设计提供:

• 径向和轴向同时容量: 锥形滚子自然能承受合并载荷，无需额外的推力轴承.

•预载可调节性: 双轴承套装可以预装以消除滑动, 进一步将间隙降低到1弧分 (P0等级).

•更大的悬挂载重能力: 锥形滚子在使用相同包络层时，比角接触滚珠轴承在超悬载荷下的容忍度高出多达80%.

• 耐温差: 锥形滚子几何结构有助于在温度升高时保持恒定的预载. 这导致轴承刚度发生变化，有助于保持整体传动器的恒定刚度.

在PAB系列《行星齿轮箱》中, 这些轴承尺寸不仅能支撑减速器自身的扭矩，还能承受驱动机构产生的外力——这对机器人关节和伺服冲压器来说是关键优势.

从轴承设计到实际性能

双轴承支撑的组合 (行星齿轮上的全针滚轮) 以及双锥形滚子轴承 (输出轴) 直接转化为可衡量的性能提升. 明业机械高精度行星缩小器的用户可以期待:

• 更高的允许径向载荷: 同框架尺寸的传统行星齿轮箱的2–3倍.

• 持续的低反弹: 即使经历了数百万个周期, 轴承刚性防止间隙开启, 保持1–3角极小精度.

• 在可变负载下保持稳定传动: 螺旋齿轮和刚性轴承系统的组合协同工作，以抑制振动并降低噪音.

•润滑间隔更长: 在单位内部偏转最小化的情况下, 油膜不太容易分解; 因此, 油脂间隔 (或者油) 变更时间延长.

提升整体可靠性的互补功能

而轴承设计则成为焦点, 运动控制系统的行星齿轮箱设计需要更广泛的关注点. 明业机械PAB系列中还有若干互补的设计特点值得一提:

• 自对准输入法兰: 这一特性有助于快速连接电机. 不需要特殊适配器, 而且由于错位也没有轴承应力.

• 螺旋齿轮传动: 因为螺旋齿轮比直齿轮更不容易引起振动, 轴承上的动态载荷较小.

•紧凑型, 直列方形住宅: 足够厚以承受重载的腔体设计空间高效.

•可调节尺寸: 变速箱长度和/或法兰布局可以调整以适应不同类型的电机，而不会影响轴承支撑.

结论: 卓越行星齿轮箱的理想轴承

载荷能力是行星齿轮箱机械设计的关键因素. 例如：, 在明业机械生产的PAB系列高精度行星减小器中, 行星齿轮由全针式滚子轴承支撑. 此外, 输出轴由两组锥形滚子轴承支撑. 因此, PAB系列改进了扭转刚性, 反弹减少, 以及增强耐久性.

该 PAB系列 这将是SCARA机器人的高精度且耐用的解决方案, 数控刀具更换器, 甚至包装机也没用. 对于机械设计师来说，他们需要选择一个能够可靠运行的行星齿轮箱，以保证长时间运行, PAB系列是极佳的选择.

对于那些希望拥有高载荷能力和高精度的行星齿轮箱的工程师来说, 应明确规定双轴承支撑设计.

 常见问题解答

 问题1: 行星齿轮箱中双轴承支撑的主要优势是什么?

 A: 它允许齿轮与齿轮完全接触，并通过最小化行星齿轮的倾斜来提高系统的刚度.

 问题2: 全针滚珠轴承如何提升载荷能力?

 A: 通过形成一条较大的接触线代替点，从而分散磨损.

 问题3: 为什么输出轴上使用双锥形滚子轴承?

 A: 它们能够承受径向和轴向载荷，同时允许设置预载以最小化反冲.

 问4: 带有双轴承支撑的行星齿轮箱能很好地承受冲击载荷吗？?

 A: 是的, 刚性轴承结构能很好地应对冲击，同时防止齿轮错位或间隙增加.

问题5: 高载荷能力会影响变速箱的精度吗？?

A: 不, 重型轴承在保持低间隙的同时，实现了高载荷能力 (例如：. 1 arcmin).