Jeder Hersteller von Planetengetrieben und Zykloidgetrieben erhält immer wieder eine Frage von seinen Kunden, in der Regel mehrmals am Tag. Die meisten Kunden möchten den Unterschied zwischen Zykloid- und Planetengetrieben verstehen.
Die Antwort auf diese Frage ist für Unternehmen wie Omme, das diese Art von Produkten seit 1961 herstellt, fast ein Selbstläufer. Um die Frage jedoch so gründlich wie möglich zu beantworten, haben wir uns entschlossen, eine ausführlichere Antwort zu verfassen, um unseren Kunden zu helfen, eine möglichst fundierte Wahl zu treffen, um die beste Lösung für ihre Bedürfnisse zu finden.
Die kurze Antwort lautet, dass es für jede Maschine ein geeignetes Getriebe gibt, das entsprechend der Anwendung ausgewählt werden sollte.
Die ausführlichere Antwort finden Sie in dieser Tabelle, die alle Vorteile der beiden Mechanismen auflistet und sie anhand eines Boxkampfes vergleicht.
Wer würde gewinnen?
| Merkmal | Zykloidal-Getriebe | Planetengetriebe |
| Reduzierte Abmessungen | ✔️ | ❌ |
| Höhere Genauigkeit | ✔️ | ❌ |
| “ Hoher Verkleinerungsgrad ( für das gleiche Volumen)“ | ✔️ | ❌ |
| Größere Robustheit | ✔️ | ❌ |
| Geringere Wartung | ✔️ | ❌ |
| “ Höheres Drehmoment (bei gleichem Volumen)“ | ❌ | ✔️ |
| Erhöhte Haltbarkeit | ✔️ | ❌ |
| Kabelverlegung (Robotik) | ✔️ | ❌ |
| Faktor Beschichtung | ✔️ Bearings (pressure area) | ❌ Gears (2 teeth grip) |
| Lager (Druckbereich) | ✔️ | ❌ |
Ein sportlicher Vergleich
Stellen Sie sich vor, wir haben zwei Boxer, die um den Weltmeistertitel kämpfen:
- Der erste Boxer ist kleiner und wendiger, seine Schläge sind äußerst präzise. Er ist robuster und bewegt sich mit höherer Geschwindigkeit, aber vor allem hat er mehr Ausdauer.
- Der zweite Boxer ist massiger, weniger genau, möglicherweise weniger robust und bewegt sich nicht so schnell, aber er hat einen ausreichend starken Schlag, um den Gegner mit einem einzigen Schlag auszuschalten.
Der Sieger wird nicht durch die Fähigkeiten der einzelnen Boxer, sondern durch die Regeln des Kampfes bestimmt.
Auch bei Getrieben wie Zykloiden- und Planetengetrieben kommt es auf die Anwendung an: Wenn mehr Kraft (d.h. mehr Drehmoment) benötigt wird, ist das Planetengetriebe ein Muss, auch wenn es weniger robust ist und leichter zu Bruch geht.
Umgekehrt ist für diejenigen, die mehr Geschwindigkeit benötigen, das Zykloidengetriebe erforderlich.
Beide erfüllen die gleiche Funktion, d.h. sie übertragen eine Drehbewegung, aber sie tun dies mit unterschiedlichen Mechanismen:
- Der zykloidische Mechanismus basiert auf dem „Rollen“, mit einer größeren Greiffläche.
- Der Planetenmechanismus basiert auf dem „Swiping“-Prinzip, bei dem sich immer zwei Zähne am Griff befinden.
Jetzt müssen wir ein wenig technischer werden und über die Rotation bzw. die Funktionsweise des Rades sprechen.
Räderwerk
Unter einem Räderwerk versteht man ein System von Zahnrädern, die so miteinander verzahnt sind, dass die Bewegung eines Rades eine Bewegung der anderen verursacht.
Planetensysteme unterscheiden sich von gewöhnlichen Räderwerken dadurch, dass mindestens ein Rad eine bewegliche Achse hat; sie können einstufig oder mehrstufig sein. Planetengetriebesysteme haben mehrere Freiheitsgrade, d.h. sie haben mehrere Wellen, die sich unabhängig voneinander bewegen.
Wenn Sie einige Wellen einschränken, z.B. die Geschwindigkeit auf Null setzen, können Sie ein System mit nur einem Freiheitsgrad haben. Das bedeutet, dass zwei Wellen ein festes Verhältnis zwischen ihren Winkelgeschwindigkeiten haben.
In diesem Fall haben Sie ein Getriebe, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Ausgangswelle geringer ist als die der Eingangswelle; Sie haben ein Multiplikator-Getriebe, wenn das Gegenteil der Fall ist.
Die Vorteile der Verwendung von Planetenrädern, insbesondere als Getriebe, sind ein Übersetzungsverhältnis, das sogar sehr hohe Werte erreichen kann, große übertragbare Leistungen bei geringeren Gesamtabmessungen und Massen im Vergleich zu einer Getriebelösung mit gewöhnlichen Zahnrädern, was noch deutlicher wird, wenn mehrere Satelliten parallel geschaltet sind.
Lassen Sie uns gemeinsam herausfinden, wie sie sich unterscheiden und wie sie durch Zahnräder in Leistung und Geschwindigkeit umgewandelt werden können.
Kinematik
Ein Planetengetriebe, auch bekannt als Planetengetriebe, besteht aus drei charakteristischen Elementen: einem Sonnenrad (Sun), mehreren Satelliten oder Planetenrädern (Planet) und einem inneren Hohlrad (Ring Gear). Die Eingangswelle ist mit dem Sonnenrad verbunden, das die Drehbewegung auf die Planetenräder überträgt, die wiederum das innere Hohlrad in Drehung versetzen. Die Planetenräder drehen sich auf massiven Stiften, die in einer Platte, dem sogenannten Planetenträger, eingebettet sind; durch diese Drehung des Planetenträgers wird die Ausgangswelle gedreht. Wie bei allen mechanischen Untersetzungsgetrieben hat die Ausgangswelle eine niedrigere Drehzahl und ein höheres Drehmoment als die Eingangswelle
Ein Zykloidgetriebe besteht aus vier Komponenten: der Eingangswelle, einem exzentrischen Element, auf dem Lager angebracht sind, einer oder mehreren Zykloidnocken, einem Außenrad, das feste Stifte und Rollen aufnimmt, und einer Ausgangsnabe, die bewegliche Stifte und Rollen aufnimmt. Anders als bei Planetengetrieben, bei denen Gleit- und Biegebelastungen bestehen, treten bei Zykloidgetrieben Druckbelastungen auf und die Übertragung der Bewegung wird durch das reine Abrollen der oben genannten Elemente gewährleistet.
Verkleinerungsfaktor
Bei einer Planetenuntersetzungsstufe werden im Vergleich zu einer Getriebeuntersetzung mit der gleichen Anzahl von Zähnen zwischen dem Zahnrad und dem Ritzel um 20 Prozent höhere Übersetzungen zugunsten des Planetengetriebes erzielt. Typische Untersetzungsverhältnisse reichen von 3:1 (einstufig) bis 100:1 und mehr (mehrstufig).
Bei Zykloidrädern dreht die mit dem Exzenter verbundene Eingangswelle die erste Nocke, und dank spezieller Rollen wird die Bewegung auf eine zweite Nocke (doppelte Untersetzung) oder eine dritte Nocke (dritte Untersetzung) übertragen, wodurch ein Gesamtuntersetzungsverhältnis der einstufigen Untersetzung von bis zu 119:1 erreicht wird.
Die Untersetzungsverhältnisse können sich sogar noch erhöhen (bis zu 300:1), wenn es sich um gekoppelte Untersetzungsstufen handelt. Das liegt daran, dass wir uns das Konzept der unterschiedlichen Zähnezahl des festen Zahnrads (S) und der Zähnezahl des Planetenelements (P) zunutze machen:
Wenn sich das exzentrische Lager um eine Umdrehung dreht, bewegt sich die Zykloidenscheibe in der entgegengesetzten Richtung um 360°/Schwenk-/Rollenschritte vorwärts. Die Drehrichtung zwischen An- und Abtrieb in einem Zykloidgetriebe ist diskordant.
Übertragene Drehmomente und Eigenspannungen
Bei einem Planetengetriebe haben die Zahnräder mehrere Gänge, im Gegensatz zu einem Parallelgetriebe, bei dem es nur einen Eingriff gibt (Überlagerungsfaktor etwa 1,15). Dies führt dazu, dass für das gleiche zu übertragende Drehmoment geringere Kräfte auf die Zähne einwirken, so dass das Planetengetriebe für die gleiche Krafteinheit kleinere Abmessungen benötigt als ein gewöhnliches Getriebe.
Aber auch hier erweisen sich Zykloidgetriebe als die leistungsstärkeren Getriebe in Bezug auf das übertragene Drehmoment und die Überlastfähigkeit. Denn dank innerer Druck- (nicht Scher-) Spannungen und einem Überlappungsfaktor zwischen den Wälzkörpern, der 70 Prozent der Hauptkontaktflächen gleichzeitig erreichen kann, können im Vergleich zu Planetengetrieben höhere Drehmomente übertragen werden.
Wenn sich das exzentrische Lager um eine Umdrehung dreht, bewegt sich die Zykloidscheibe außerdem in der entgegengesetzten Richtung um 360°/Schwenk-/Rollenschritte weiter. Die Drehrichtung zwischen An- und Abtrieb in einem Zykloidgetriebe ist diskordant.
Tatsächlich wird die Last von mehreren Bolzen/Rollen und Zykloiden absorbiert, im Gegensatz zu Planeten- oder gewöhnlichen Getrieben, bei denen nur 1 oder 2 Zähne die interne Scherbeanspruchung absorbieren. Darüber hinaus sind die Hauptkomponenten der Drehmomentübertragung in den OMMEGEARS-Getrieben aus 100Cr6- und/oder 100CrMo7-Lagerstahl gefertigt und auf eine Härte von 63 HRC thermisch behandelt.
Dieser Aspekt ist besonders wichtig, denn er zeigt uns sofort den großen Vorteil von Zykloidgetrieben gegenüber Planetengetrieben:
– Festigkeit/Kompaktheit: 70% weniger Nettovolumen und erhebliche Gewichtsreduzierung.
– Null Wartung: Erhebliche Verringerung des Wartungsaufwands aufgrund der geringeren Anzahl der für das Getriebe verwendeten Elemente.
– Überlastbarkeit: Zykloidgetriebe können Belastungen von bis zu 500% des Nenndrehmoments standhalten.
– Geringere Eingangsleistungen: Deutliche Reduzierung des Wartungsaufwands aufgrund der geringeren Anzahl von Elementen, die für die Übertragung verwendet werden.
– Extreme Präzision: Zykloidgetriebe können in Märkten eingesetzt werden, in denen Positionierungsgenauigkeit von strategischer Bedeutung ist. Dank der Fertigungstechnologie können Genauigkeiten von weniger als 1′ garantiert werden.