Planetengetriebeuntersetzung

An der Oberfläche scheint es, als würden Zahnräder in Menge oder Größe „reduziert“, was teilweise zutrifft. Wenn bei einer Rotationsmaschine wie einem Motor oder Elektromotor die Ausgangsdrehzahl verringert und / oder das Drehmoment erhöht werden muss, werden üblicherweise Zahnräder verwendet, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Die Getriebeuntersetzung bezieht sich speziell auf die Drehzahl der Rotationsmaschine. die drehzahl der drehmaschine wird durch dividieren durch ein übersetzungsverhältnis größer als 1: 1 "reduziert". Ein Übersetzungsverhältnis von mehr als 1: 1 wird erreicht, wenn ein kleineres Zahnrad (reduzierte Größe) mit weniger Zähnen kämmt und ein größeres Zahnrad mit mehr Zähnen antreibt.

Die Untersetzung wirkt sich umgekehrt auf das Drehmoment aus. Das Ausgangsdrehmoment der Rotationsmaschine wird erhöht, indem das Drehmoment mit dem Übersetzungsverhältnis multipliziert wird, abzüglich einiger Wirkungsgradverluste.

Während in vielen Anwendungen die Untersetzung die Drehzahl verringert und das Drehmoment erhöht, wird in anderen Anwendungen die Untersetzung verwendet, um die Drehzahl zu erhöhen und das Drehmoment zu reduzieren. Generatoren in Windkraftanlagen verwenden auf diese Weise eine Untersetzung, um eine relativ langsame Turbinenschaufeldrehzahl in eine hohe Drehzahl umzuwandeln, mit der Strom erzeugt werden kann. Diese Anwendungen verwenden Getriebe, die gegenüber denen in Anwendungen montiert sind, die die Drehzahl verringern und das Drehmoment erhöhen.

Wie wird die Untersetzung erreicht? Viele Untersetzungsgetriebetypen sind in der Lage, eine Untersetzung zu erzielen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Parallelwellen-, Planeten- und rechtwinklige Schneckengetriebe. In Parallelwellengetrieben (oder Untersetzungsgetrieben) kämmt ein Ritzel mit einer bestimmten Anzahl von Zähnen und treibt ein größeres Zahnrad mit einer größeren Anzahl von Zähnen an. Die "Untersetzung" oder das Übersetzungsverhältnis wird berechnet, indem die Anzahl der Zähne des großen Zahnrads durch die Anzahl der Zähne des kleinen Zahnrads geteilt wird. Wenn beispielsweise ein Elektromotor ein 13-Zahn-Ritzel antreibt, das mit einem 65-Zahn-Zahnrad kämmt, wird eine Untersetzung von 5: 1 erreicht (65/13 = 5). Bei einer Drehzahl des Elektromotors von 3.450 U / min reduziert das Getriebe diese Drehzahl um das Fünffache auf 690 U / min. Wenn das Motordrehmoment 10 lb-in beträgt, erhöht das Getriebe dieses Drehmoment um einen Faktor von 5 bis 50 lb-in (bevor die Getriebewirkungsgradverluste abgezogen werden).

Parallelwellengetriebe enthalten oft mehrere Zahnradsätze, wodurch die Untersetzung erhöht wird. Die Gesamtuntersetzung (Übersetzungsverhältnis) wird durch Multiplizieren jedes einzelnen Übersetzungsverhältnisses von jeder Radsatzstufe bestimmt. Wenn ein Getriebe Zahnradsätze mit 3: 1, 4: 1 und 5: 1 enthält, beträgt die Gesamtübersetzung 60: 1 (3 x 4 x 5 = 60). In unserem obigen Beispiel würde die Drehzahl des Elektromotors mit 3.450 U / min bei Verwendung eines 60: 1-Getriebes auf 57,5 U / min reduziert. Das Drehmoment des Elektromotors von 10 lb-in würde auf 600 lb-in erhöht (vor Effizienzverlusten).

Wenn ein Ritzel und sein Gegenrad die gleiche Zähnezahl haben, erfolgt keine Untersetzung und das Übersetzungsverhältnis beträgt 1: 1. Das Getriebe wird als Leerlauf bezeichnet. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Drehrichtung zu ändern, anstatt die Drehzahl zu verringern oder das Drehmoment zu erhöhen.

Das Berechnen des Übersetzungsverhältnisses in einem Planetengetriebe ist weniger intuitiv, da es von der Anzahl der Zähne der Sonnen- und Hohlräder abhängt. Die Planetenräder wirken als Leerlaufräder und beeinflussen das Übersetzungsverhältnis nicht. Das Planetenübersetzungsverhältnis entspricht der Summe der Zähnezahl von Sonne und Hohlrad geteilt durch die Zähnezahl des Sonnenrads. Beispielsweise hat ein Planetensatz mit einem 12-Zahn-Sonnenrad und einem 72-Zahn-Hohlrad ein Übersetzungsverhältnis von 7: 1 ([12 + 72] / 12 = 7). Planetenradsätze können Übersetzungsverhältnisse von ungefähr 3: 1 bis ungefähr 11: 1 erreichen. Wenn mehr Untersetzung benötigt wird, können zusätzliche Planetenstufen verwendet werden.

Die Untersetzung bei einem rechtwinkligen Schneckenantrieb ist abhängig von der Anzahl der Gewinde oder "Anläufe" an der Schnecke und der Anzahl der Zähne am dazu passenden Schneckenrad. Wenn die Schnecke zwei Starts hat und das passende Schneckenrad 50 Zähne hat, beträgt das resultierende Übersetzungsverhältnis 25: 1 (50/2 = 25).