Szukaj
Przekładnie planetarne stosuje się tam, gdzie w kompaktowej przestrzeni trzeba przenieść wysoki moment, uzyskać określone przełożenie i zachować dużą sztywność układu. Ich konstrukcja opiera się na kole słonecznym, kołach planetarnych, wieńcu z uzębieniem wewnętrznym oraz jarzmie planet. Obciążenie jest rozdzielane pomiędzy kilka kół planetarnych, co pozwala uzyskać wysoką gęstość momentu przy niewielkich wymiarach.
Pytanie, jakie są rodzaje przekładni planetarnych, warto jednak rozpatrywać według dwóch kryteriów: liczby stopni oraz położenia osi wejścia i wyjścia. Z tego punktu widzenia wyróżnia się przede wszystkim przekładnie jedno- i wielostopniowe oraz konstrukcje liniowe, czyli współosiowe, i kątowe.
Najbardziej praktyczny podział wygląda następująco:
| Kryterium | Rodzaj | Najważniejsza cecha |
| liczba stopni | jednostopniowa | jeden stopień planetarny, mniejsze przełożenie |
| liczba stopni | wielostopniowa | kilka stopni połączonych szeregowo, większy zakres przełożeń |
| układ osi | liniowa / współosiowa | wał wejściowy i wyjściowy znajdują się w jednej osi |
| układ osi | kątowa | kierunek napędu zostaje zmieniony, najczęściej o 90° |
W klasycznym układzie planetarnym koło słoneczne znajduje się w centrum, planety obracają się wokół niego i zazębiają z wieńcem wewnętrznym, a jarzmo utrzymuje koła planetarne i często pełni funkcję elementu wyjściowego. Taki układ sprzyja rozłożeniu obciążenia i umożliwia przenoszenie wysokich momentów przy kompaktowej budowie.
Przekładnie planetarne różnią się także rodzajem uzębienia, sposobem łożyskowania, luzem skrętnym, typem wału czy wykonaniem kołnierza. Jednak przy pierwszym doborze do maszyny to właśnie liczba stopni i geometria osi zwykle najszybciej zawężają wybór.
Przeczytaj również: Przekładnia planetarna – zasada działania, budowa i zastosowanie
Przekładnia jednostopniowa zawiera jeden kompletny stopień planetarny. W typowych konstrukcjach przemysłowych pojedynczy stopień oferuje przełożenia rzędu około 3:1–10:1. Nie jest to wartość uniwersalna dla każdego producenta, ale dobrze pokazuje, dlaczego przy większych redukcjach stosuje się kolejne stopnie.
W przekładni wielostopniowej stopnie pracują szeregowo. Przełożenie całkowite jest iloczynem przełożeń poszczególnych stopni. Jeżeli pierwszy stopień ma przełożenie 5:1, a drugi 4:1, całkowite przełożenie wynosi 20:1.
Najważniejsze różnice są zatem praktyczne:
Dane katalogowe dobrze pokazują tę zależność. Dla wybranych przekładni przełożenia jednostopniowe mieszczą się w zakresie 3–10, natomiast wersje dwustopniowe osiągają znacznie większe wartości, np. do 100. Dodatkowe stopnie często pozwalają zwiększać przełożenie, ale powodują spadek sprawności całego układu.
Określenie liniowa przekładnia planetarna może być mylące. W odniesieniu do reduktorów planetarnych zazwyczaj chodzi o konstrukcję typu inline lub coaxial, czyli przekładnię współosiową. Nie należy jej utożsamiać z mechanizmem zamieniającym ruch obrotowy na ruch prostoliniowy.
W przekładni współosiowej wał wejściowy i wyjściowy leżą na tej samej osi. Silnik, przekładnia i napędzany element mogą więc tworzyć prosty układ osiowy. Jest to typowa geometria wielu przemysłowych przekładni planetarnych.
Rozwiązanie współosiowe sprawdza się szczególnie wtedy, gdy:
Takie przekładnie są szeroko stosowane w automatyce, robotyce, obrabiarkach i układach serwonapędowych. Konstrukcję współosiową można również stosunkowo łatwo rozbudowywać o kolejne stopnie, zachowując wspólną oś wejścia i wyjścia.
Przekładnia kątowa jest wybierana wtedy, gdy oś silnika nie może pokrywać się z osią napędzanego elementu. W większości konstrukcji tego typu wejście i wyjście są ustawione względem siebie pod kątem 90°.
Warto jednak doprecyzować, że kątowa przekładnia planetarna często nie składa się wyłącznie z klasycznych stopni planetarnych. W praktyce spotyka się połączenie stopnia kątowego, np. stożkowego lub hipoidalnego, ze stopniem planetarnym. Pierwsza część zmienia kierunek przepływu mocy, natomiast część planetarna realizuje wymagane przełożenie i przenosi moment.
Największą zaletą takiej konstrukcji jest swoboda zabudowy. Silnik może zostać ustawiony w przestrzeni, w której przekładnia współosiowa wymagałaby zbyt dużej długości zespołu. Z tego powodu rozwiązania kątowe są stosowane m.in. w maszynach pakujących, obrabiarkach i różnych systemach automatyki, w których dostępna przestrzeń montażowa jest ograniczona.
Trzeba jednak uwzględnić parametry całego zespołu, a nie tylko nominalne przełożenie. Dodatkowy stopień zmieniający kierunek napędu może wpływać m.in. na sprawność, luz, sztywność oraz gabaryty przekładni. Dlatego dwóch modeli o takim samym przełożeniu, ale różnej konstrukcji osiowej, nie należy traktować jako technicznie równoważnych.
Liczba stopni wpływa przede wszystkim na zakres możliwych przełożeń. Jeden stopień wystarcza przy mniejszej redukcji, natomiast dwa lub więcej stopni stosuje się wtedy, gdy prędkość wyjściowa ma być znacznie niższa od prędkości silnika. Przełożenia kolejnych stopni są przy tym mnożone, a nie dodawane.
Wraz ze wzrostem przełożenia redukcyjnego maleje prędkość obrotowa wyjścia, a zwiększa się możliwy do uzyskania moment. Nie oznacza to jednak, że rzeczywisty moment wyjściowy można określić wyłącznie przez przemnożenie momentu silnika przez przełożenie. Trzeba uwzględnić sprawność oraz dopuszczalny moment przekładni, prędkość wejściową, cykl pracy i obciążenia wału.
Każdy dodatkowy stopień powoduje kolejne straty mechaniczne. Dlatego sprawność wielostopniowego układu jest niższa niż pojedynczego stopnia o porównywalnej konstrukcji. Większa liczba stopni może też oznaczać bardziej rozbudowaną konstrukcję oraz zmianę masy i momentu bezwładności zespołu, co ma szczególne znaczenie w dynamicznych osiach serwo.
Dobór liczby stopni powinien więc wynikać z parametrów całego napędu. Najmniejsza liczba stopni, która pozwala uzyskać wymagane przełożenie i spełnić pozostałe wymagania aplikacji, jest dobrym punktem wyjścia do dalszej analizy.
Zobacz również: Jak obliczyć przełożenie przekładni planetarnej? Wzory, obliczenia i przykłady.
Nie ma jednego wariantu odpowiedniego do każdej aplikacji. Dobór należy zacząć od określenia wymaganego przełożenia, momentu, prędkości, sposobu zabudowy i dokładności pozycjonowania.
Jeżeli potrzebne przełożenie mieści się w zakresie jednego stopnia, a priorytetem są kompaktowość i możliwie wysoka sprawność, warto rozważyć przekładnię jednostopniową. Gdy wymagane przełożenie jest większe, konieczna może być konstrukcja dwu- lub wielostopniowa.
Pod względem zabudowy wybór wygląda inaczej. Przekładnia liniowa, czyli współosiowa, jest naturalnym rozwiązaniem, gdy silnik może pracować w jednej osi z odbiornikiem. Przekładnia kątowa sprawdzi się wtedy, gdy trzeba zmienić kierunek napędu albo ograniczyć długość zespołu w osi wyjściowej.
Przed ostatecznym wyborem warto sprawdzić:
Odpowiedź na pytanie, jakie są rodzaje przekładni planetarnych, jest więc dopiero pierwszym etapem doboru. Konstrukcja jedno- lub wielostopniowa określa przede wszystkim dostępny zakres przełożeń, a układ współosiowy lub kątowy – sposób poprowadzenia napędu w maszynie. Dopiero zestawienie tych cech z parametrami silnika, obciążenia i cyklu pracy pozwala wskazać rozwiązanie właściwe dla konkretnej aplikacji. Jeśli szukasz odpowiedniego rozwiązania do swojego układu napędowego, sprawdź dostępne przekładnie planetarne i porównaj warianty pod kątem przełożenia, konstrukcji oraz sposobu zabudowy.