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六个不同的 FAULHABER 行星减速器,排列在灰蓝色背景下的白色台阶上。

行星减速箱

主要参数
直径:
3.4 ... 44 mm
减速比:
3 ... 23014
连续转矩:
0.28 mNm ... 18 Nm

适用于紧凑型驱动解决方案的行星齿轮箱

行星齿轮箱用于将电机转速转换为应用所需的转速,同时提高可用扭矩。其特点是在受限安装空间内实现高扭矩与精确的功率传递,适合紧凑型驱动系统的集成。

凭借紧凑的结构与均匀的传动比分配,FAULHABER 行星齿轮箱特别适用于对动态性能、效率和寿命有较高要求的电机‑齿轮箱组合。它们可与直流电机、无刷电机以及 FAULHABER 产品组合中的其他电机配合使用,并提供多种减速比、尺寸与配置选择,从而确保电机功率在您的应用中实现最佳传递,同时便于高效、灵活的集成。

FAULHABER 行星齿轮箱的优势

可以提供各种塑料或金属的版本
使用高性能塑料和陶瓷材质
配套提供各种轴承,包括烧结合金、陶瓷以及滚珠轴承
提供改进型版本,可以工作于温度变化范围大和特殊的 环境条件
可根据客户的要求进行改进

行星齿轮箱的设计与工作原理

什么是行星齿轮箱?

行星齿轮箱将电机的转速转换为应用所需的转速。所谓减速,即将较高转速转换为较低转速的过程,同时提高输出扭矩。

行星齿轮箱一词指的是实现这种减速的结构:多个行星齿轮围绕中心太阳齿轮布置,在紧凑的机械系统中传递并调节电机的旋转运动。该齿轮布局带来较高的功率密度,并便于在空间受限的驱动系统中集成。

行星齿轮箱的设计

行星减速箱的齿轮布局就像太阳系一样。多个行星齿轮共用一个行星轮托盘,均匀地传递扭矩,围绕中央的太阳齿轮旋转。齿轮的大小比例,或者说齿数,决定了减速比。带有内齿的壳体(内齿圈)构成了行星齿轮组的外部边界。

标有部件的爆炸示意图,显示 FAULHABER 行星减速器的结构。
FAULHABER 多级行星齿轮箱的原理图

多级行星齿轮箱

行星齿轮箱通常包含多个级数:安装在行星架上的另一组太阳齿轮,通过内齿圈驱动更多的行星齿轮。扭矩通过串联的多个齿轮级传递。附加级数的多少取决于所需的减速比。这种多级结构使设计极为高效且紧凑,并可实现宽范围的减速比。

行星齿轮箱的工作原理

电机输出轴与行星齿轮箱的第一级相连,带动太阳齿轮旋转。行星齿轮始终与太阳齿轮和内齿圈各有一个接触点,因此太阳齿轮与内齿圈的接触点数量与行星齿轮的数量相同。由于多个接触点,载荷得以均匀分布,从而在紧凑结构中传递较高扭矩,并使行星齿轮箱更为坚固耐用。与直齿轮箱不同,载荷传递与电机轴同轴进行。

行星齿轮箱中的减速比

减速器通过减速比将电机较高的转速转换为适合应用的较低转速,同时提高输出轴的可用扭矩。该关系构成行星齿轮箱在各类驱动系统中应用的基础。

行星齿轮箱依靠其特定的齿轮布置实现转速降低。选用的齿轮级数不同,可获得不同的减速比;每增加一级,减速比随之提高。正因如此,行星齿轮箱也被称为减速齿轮箱。

FAULHABER 行星齿轮箱一览

行星齿轮箱的材料、轴承与润滑

金属齿轮还是塑料齿轮?

根据产品系列不同,FAULHABER 紧凑型行星齿轮箱的齿轮可采用金属或塑料。材料选择会影响可传递扭矩、噪声水平以及齿轮箱寿命,需要结合实际应用场景综合评估。

金属行星齿轮箱特别适用于高扭矩需求、机械负载较高或环境要求严苛(如高温或真空)的应用。可传递更大扭矩,拥有更长使用寿命。

采用塑料齿轮的行星齿轮箱在中等扭矩应用中具有优势。凭借高性能塑料,可实现安静且轻量的解决方案,在性能与成本之间取得良好平衡。

根据应用需求,FAULHABER 行星齿轮箱也可组合材料:电机侧输入级采用塑料齿轮以在高速下降低噪声,而后续级采用金属齿轮以传递更高扭矩。

轴承与润滑

输出轴的轴承布置对行星齿轮箱的承载能力和寿命有重要影响,应根据应用进行匹配。FAULHABER 行星齿轮箱提供烧结轴承、球轴承或陶瓷轴承选项。

无论哪种版本,FAULHABER 行星齿轮箱中的轴承均为终身润滑。无需再润滑,且应避免再润滑,因为这可能影响齿轮箱的功能与寿命。标准润滑可在空载运行时实现最小电流消耗并确保最佳寿命;对于扩展温度范围或真空工况,可提供特殊润滑的行星齿轮箱。

小型行星齿轮箱的典型应用

FAULHABER 行星齿轮箱广泛用于在受限空间内提供较高扭矩的场景,例如生产与实验室自动化、半导体搬运以及测量与测试设备等,在紧凑系统中实现精确的功率传递。

行星齿轮箱的连续与间歇运行

根据应用需求,行星齿轮箱可用于连续运行或间歇运行。连续运行中,齿轮箱在较长时间内承受恒定负载;而在间歇运行中,可能出现短时负载峰值或频繁负载变化。

针对不同运行模式,FAULHABER 行星齿轮箱在转速、扭矩与功率方面具有不同的限值,这些限值在相应的数据表中定义并以图表形式展示。若超出这些限值,齿轮箱寿命可能显著缩短。为保障设备可靠运行,请在连续或间歇运行的推荐范围内选择目标工作点。

What are the key data on a FAULHABER gearhead datasheet?

In the video, our expert explains, step by step, the information provided in our data sheets and how it affects the operation of the drive system.

视频
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How to read the performance diagram in the gearhead datasheet

In this video, our gearhead expert explains how to interpret the values for continuous and intermittent operation shown in the diagram in the data sheet and how to use them to select the right gearbox.

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关于行星齿轮箱的常见问题

哪些因素会影响行星齿轮箱的效率?

行星齿轮箱的效率受多种因素影响。其中传递扭矩尤为关键:当扭矩超过额定扭矩的 30% 时,通常能获得较好的效率。相较之下,转速的影响较小。运行温度以及级数也会影响效率;每增加一级都会带来额外摩擦损失,从而可能降低整体效率。下图说明了齿轮级、转矩和效率之间的关系。

显示行星齿轮箱效率与齿轮级数及扭矩关系的图表
行星齿轮箱效率与齿轮级数及扭矩关系的示意图
行星齿轮箱的使用寿命是多少?

行星齿轮箱的使用寿命在很大程度上取决于运行工况及其配置。由于每个应用都需要综合考虑诸多参数(如扭矩、转速和负载),因此难以对某一特定齿轮箱或电机‑齿轮箱组合的实际寿命给出通用结论。在数据表限定范围内运行并避免反复的负载峰值,有助于在预期寿命内实现可靠工作。

选择合适的轴承与润滑方案同样有助于降低磨损并长期保持机械稳定性。FAULHABER 行星齿轮箱采用终身润滑设计。

行星齿轮箱是否无间隙?

由于结构原因,行星齿轮箱并非完全无间隙。为给润滑留出空间并适应齿轮组件的热膨胀,需要保留少量间隙。

齿轮侧隙,是齿轮啮合时齿面之间预留的间隙,主要用于防止卡滞;但在高定位精度应用中可能带来不利影响。对于此类应用,FAULHABER 提供专门设计的行星齿轮箱:GPT 系列以极小侧隙适用于动态定位任务。

若应用要求完全无间隙的齿轮箱,可考虑其他结构,例如 FAULHABER 的零侧隙直齿轮箱。

行星齿轮箱是否适用于间歇运行?

是的,行星齿轮箱可用于间歇运行。在这种情况下,可能会出现短时负载峰值或频繁的负载变化,例如启停循环或换向。为确保性能与预期寿命,目标工作点必须位于数据表定义的间歇运行限值范围内。间歇运行对应的扭矩、转速参数仅允许短时使用,占连续工作周期的比例不得超过20%。

FAULHABER GPT 系列专为高扭矩与反复负载峰值工况而设计。

行星齿轮箱能否在真空条件下使用?

行星齿轮箱在适当配置的前提下可用于真空工况。关键在于选择合适的润滑剂。针对真空运行,FAULHABER 提供低析出且摩擦学性能稳定的专用润滑剂。此外,还可选配钢制输入级的行星齿轮箱,为真空应用提供稳健方案。

具体适用性取决于实际运行条件,应在驱动选型过程中进行评估。

是否有低噪声的行星齿轮箱?

行星齿轮箱的噪声受多种因素影响,尤其是转速、负载工况、齿轮特性以及级数;转速越高,运行噪声通常越大。

降低噪声的一种方式是在输入级使用塑料齿轮,其具有减振效果,尤其在高速下有助于更安静的运行,而后续金属级可实现更高扭矩传递。FAULHABER GPT LN 系列(22GPT LN 和 32GPT LN)采用该设计,噪声水平最高可降低10 dB。

实际噪声水平仍取决于具体应用及齿轮箱在系统中的集成方式。

行星齿轮箱的选型与咨询

行星齿轮箱的选型标准

适配的行星齿轮箱选型始终取决于多项技术标准的组合。关键在于所需扭矩与目标减速比;两者显著决定齿轮箱的负载并影响所需级数。同时,受限的安装空间也至关重要,因为行星齿轮箱常用于紧凑型驱动系统。

通常还需考虑其他标准,例如重量、噪声、期望寿命、运行模式(间歇或连续)以及运行温度。外部条件同样重要:湿度、粉尘、负压或极端温度可能需要相应的防护等级、真空适用性或更大的温度范围。鉴于这些标准相互关联,行星齿轮箱的选型应结合整个驱动系统的背景进行,以优化性能与寿命。

行星减速机的计算与咨询

您可在我们的 Drive Calculator 中输入所有关键参数;只需几次点击,即可显示最适合您应用的齿轮箱。我们还提供产品修改与定制化驱动解决方案。关于 FAULHABER 齿轮箱功能、减速比计算与选型方法的更多信息,欢迎观看我们的网络研讨会 “Best use of gearheads”。

FAULHABER 的专家将很乐意协助您找到完美的驱动解决方案。如需有关行星减速机及合适驱动方案的个性化建议,请联系我们。

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