在伺服應用中,反饋裝置扮演著至關重要的角色,它通過對線性或旋轉系統的扭矩、位置或速度進行精確控制,確保系統的高效、穩定運行。而在這些系統中,負載慣量與電機慣量之比是一個決定系統性能的關鍵因素。
當負載慣量較低時,電機能夠更精確地控制負載,避免出現過沖和振蕩,從而提高系統的響應性。然而,在實際應用中,負載慣量往往難以改變。為了解決這個問題,我們可以在系統中增加一個減速機,通過減少反射回電機的負載慣量,使電機看起來好像有較小的慣性需要移動。這就是所謂的“甲低慣性比”策略。
變速箱是實現這一目標的有效工具。通過調整齒輪比,變速箱可以顯著減小反射負載慣性,從而提高系統的慣性比。變速箱還能將來自電動機的扭矩乘以與變速比成比例的量,同時將所需的電動機速度降低相同的量。這意味著在某些應用中,我們可以使用更小的電動機,并且電動機可以以更高、更有效的速度運行。

任何變速箱都可以減少負載慣量,倍增扭矩和降低轉速,那么為什么許多伺服應用都使用行星減速機呢?行星減速機具有更高的剛度、更小的間隙、更高的效率和更低的噪音,這使得它在眾多齒輪類型中脫穎而出。
行星減速機的工作原理是通過三種齒輪類型——行星齒輪、太陽齒輪和齒圈來傳遞扭矩。連接的電動機驅動太陽齒輪,太陽齒輪位于齒輪組件的中心。多個行星齒輪與太陽齒輪和齒圈嚙合,齒輪固定并固定在齒輪箱殼體內。當太陽齒輪旋轉時,它驅動行星齒輪在其自身軸上旋轉并圍繞太陽齒輪旋轉。行星齒輪的位置由托架設定,托架也包括輸出軸。這種設計使得負載在多個齒輪齒之間共享,從而提高了行星齒輪的剛度和減小了間隙。

此外,行星減速機的緊湊設計使其在小型整體包裝中提供高減速比的同時,還具有低慣性。這在伺服應用中尤為重要,因為減速機慣性直接增加了電機必須平衡的負載慣量。因此,行星減速機在提高系統性能、減小體積和重量等方面具有顯著優勢。
值得注意的是,行星減速機通常可以使用潤滑脂或油進行潤滑。然而,大多數行星減速機都由制造商用潤滑脂潤滑,并且在減速機的使用壽命期間不需要重新潤滑或維護。這使得行星減速機在維護方面更加便捷和經濟。

行星減速機有單級和多級之分。單級行星減速機通常可以提供低至3:1或高至10:1的減速比。通過在串聯布置中結合兩個或三個行星級,多級減速機可以提供更高的比率。然而,多級設計雖然提供了更好的扭矩-尺寸比,但卻犧牲了效率。因此,在選擇行星減速機時需要根據實際應用需求進行權衡。
除了減速比之外,行星減速機還可以使用直齒輪或斜齒輪。正齒輪提供更高的扭矩額定值,但螺旋齒輪具有更高的接觸比(在任何給定時間嚙合的齒數)。這種更高的接觸比允許螺旋設計以更低的噪音、更高的剛度和更小的間隙運行。因此,在伺服應用中,螺旋行星減速機往往成為首選。
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