Réducteurs planétaires servo : réduction de couple de précision pour performance fiable

Le réducteur planétaire servo est un type de système d'engrenages. Pour diminuer le nombre de tours du moteur au nécessaire et atteindre un couple élevé, il utilise un convertisseur de vitesse de boîte de vitesses. Comment fonctionne-t-il pour une boîte de vitesses planétaire ? Du cadre, nous comprendrons davantage à ce sujet. L'engrenage planétaire, l'engrenage soleil et l'engrenage anneau sont les cadres principaux du réducteur planétaire servo.

L'engrenage anneau est en contact direct avec le boîtier intérieur de la boîte de vitesses. Le milieu de l'engrenage anneau comprend un engrenage soleil supplémentaire entraîné par la force. Il y a un ensemble d'engrenages planétaires entre l'engrenage soleil et l'engrenage anneau, composé de trois engrenages équitablement placés sur le porte-planétaire, flottant entre eux sur le support d'arbre de sortie, le bord de couronne et l'engrenage soleil. Les engrenages planétaires sont faits pour tourner lorsque l'engrenage soleil est actionné par la puissance d'entrée et puis tournent avec l'orbite de l'engrenage anneau autour du noyau. Examinons de plus près pourquoi les réducteurs planétaires servo sont un outil formidable.

Fonctions principales d'un réducteur planétaire servo

Le réducteur planétaire servo sert de réducteur de vitesse et de multiplicateur de couple. Multiplier le couple rend plus facile de faire fonctionner la machine avec un moteur beaucoup plus petit, économisant à la fois ressources et énergie. La position du réducteur planétaire servo en tant que réducteur de vitesse est tout aussi significative dans certaines applications que sa fonction de multiplicateur de couple. La croissance de cristal, par exemple, implique l'élévation incrémentale de la boule du tambour qui tient le matériau fondu. L'assemblage entier devrait être tourné assez régulièrement, à un rythme de 15° par heure pour garder le cristal aussi rond, lisse et uniforme que possible. Un contrôle serré de la vitesse angulaire est fourni par le mécanisme servo, mais les servomoteurs ne fonctionnent généralement pas bien ou ne produisent pas de couple élevé à basse vitesse. L'inclusion d'une boîte de vitesses aide le servomoteur à travailler d'un point de vue de contrôle à la vitesse maximale tout en produisant une quantité limitée de couple qui est élevée par le rapport de réduction au degré approprié.

Pourquoi le « servo » dans le réducteur planétaire servo est important ?

Dans les applications servo - où un dispositif de rétroaction est utilisé pour contrôler le couple, la position ou la vitesse d'un système linéaire ou rotatif - le rapport d'inertie de charge à l'inertie du moteur est un facteur critique dans la performance du système. Le rapport d'inertie plus bas permet au moteur de contrôler la charge plus précisément et d'éviter le dépassement et l'oscillation, améliorant la réponse du système. Si l'inertie réelle de la charge ne peut pas être changée, l'ajout d'engrenages au système peut réduire la quantité d'inertie de la charge reflétée vers le moteur, faisant essentiellement apparaître le moteur comme s'il y avait moins d'inertie à transférer.

La boîte de vitesses réduit l'inertie de charge reflétée par le carré du rapport de réduction, donc l'ajout d'une boîte de vitesses peut améliorer significativement le rapport d'inertie du système. Les engrenages multiplient aussi le couple du moteur vers la charge d'un montant proportionnel au rapport de réduction, tout en abaissant la vitesse requise du moteur du même montant. Dans certaines applications, cela signifie qu'un moteur plus petit peut être utilisé et que le moteur peut tourner à une vitesse plus élevée, plus efficace.

Principaux avantages des réducteurs planétaires servo

Les engrenages planétaires servo utilisent trois types d'engrenages pour transmettre le couple : engrenages planétaires, engrenage soleil et engrenage anneau. Le moteur attaché entraîne l'engrenage soleil qui est situé au centre de l'assemblage d'engrenages. De nombreux engrenages planétaires travaillent avec à la fois l'engrenage soleil et l'engrenage anneau, qui sont stationnaires et fixés à l'intérieur du boîtier de la boîte de vitesses. Alors que l'engrenage soleil tourne, il entraîne les engrenages planétaires à tourner autour de leurs axes et à tourner autour de l'engrenage soleil. Les positions des engrenages planétaires sont définies par le porteur, qui inclut aussi l'arbre de sortie.

Avec cet arrangement, la charge est distribuée sur plusieurs dents d'engrenages, donnant aux conceptions planétaires une haute rigidité et contribuant à un faible jeu - seulement 1 à 2 minutes d'arc sur certains designs. Une haute rigidité est aussi importante dans les applications qui nécessitent des cycles de démarrage-arrêt fréquents ou des changements de direction de rotation.

Les conceptions planétaires sont aussi compactes, fournissant des facteurs de réduction élevés dans un petit ensemble global. Ce design compact signifie aussi qu'ils ont une faible inertie, ce qui est particulièrement avantageux dans les applications servo car l'inertie de la boîte de vitesses augmente directement l'inertie de la charge que le moteur doit équilibrer. Et bien que les engrenages planétaires, comme d'autres designs, puissent être lubrifiés avec de la graisse ou de l'huile, la plupart d'entre eux sont lubrifiés par le fabricant avec de la graisse et ne nécessitent ni re-lubrification ni maintenance tout au long de la vie de la boîte de vitesses. Autres avantages du réducteur planétaire servo incluent :

Multiplication du couple

Les engrenages planétaires servo fournissent un avantage mécanique lorsqu'ils sont montés sur l'arbre de sortie du moteur. Le nombre d'engrenages et le nombre de dents sur chacun fournit l'avantage mécanique défini par le rapport de réduction. Si le moteur produit 100 livres-pouce de couple, connecter un réducteur planétaire servo 5:1 génère un couple de sortie proche de 500 lb-po, selon l'efficacité de la boîte de vitesses planétaire servo.

Réduction de vitesse

Les engrenages planétaires servo sont souvent appelés réducteurs d'engrenages car la plupart d'entre eux augmentent le couple de sortie tout en réduisant la vitesse de sortie. Le moteur travaillant à une vitesse de 1000 tr/min, équipé d'un engrenage planétaire servo avec un rapport de réduction de 5:1, atteint 200 tr/min. Cette réduction de vitesse améliore l'efficacité du système car de nombreux moteurs ne sont pas efficaces à bas RPM. Par exemple, avec un mécanisme de rectification qui doit tourner à quinze, le maillage du moteur cause la rotation de la roue à être inconsistante. La résistance variable de la pierre polie rend aussi la rotation de la roue imprévisible. En revanche, monter un réducteur planétaire servo 100:1 sur le moteur lui permet de tourner à 1 500 tr/min. La combinaison de moteur, d'engrenage et de poupée fixe fournit une force de sortie plus constante et une rotation de roue lisse malgré les variations de friction et de charge.

Adaptation d'inertie

Au cours des 20 dernières années, les fabricants de servo ont introduit des matériaux légers, des bobinages en cuivre denses et des aimants de moteur à haute énergie qui génèrent plus de couple pour des tailles de cadre données. Bien que favorable, cette tendance a augmenté le risque de désadaptation d'inertie entre les servomoteurs et les charges qu'ils contrôlent.