Aktualności

1 Zasada działania i główna klasyfikacja reduktora W mechanicznych układach przekładniowych reduktor pełni funkcję krytycznego urządzenia pośredniczącego łączącego źródło zasilania z siłownikiem. Jego główny mechanizm obejmuje redukcję przełożenia i wzmocnienie momentu obrotowego poprzez przekładnię mechaniczną. Konkretnie, reduktor wykorzystuje układ przekładni, w którym wał wejściowy (z mniejszą liczbą zębów) zazębia się z większym kołem zębatym wału wyjściowego, skutecznie zmniejszając prędkość obrotową siły napędowej przy dużej prędkości, jednocześnie zwiększając moment obrotowy wyjściowy. W rezultacie reduktory są szeroko stosowane w urządzeniach przekładniowych o niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym i są uważane za kluczowy czynnik wpływający na wydajność robotów. Reduktory występują w różnych typach i modelach, aby sprostać zróżnicowanym potrzebom w zakresie przenoszenia mocy w różnych branżach. Można je klasyfikować na wiele sposobów. Na podstawie precyzji sterowania reduktory są klasyfikowane na reduktory ogólnego przeznaczenia i reduktory precyzyjne. Reduktory ogólnego przeznaczenia oferują niższą precyzję sterowania, ale wystarczają do podstawowego przenoszenia mocy w maszynach ogólnego przeznaczenia. Z drugiej strony, reduktory precyzyjne charakteryzują się wysoką dokładnością, wydłużoną żywotnością, minimalnym luzem i doskonałą niezawodnością, co czyni je idealnymi do precyzyjnych zastosowań sterowania w robotyce przemysłowej, robotyce współpracującej, automatyce przemysłowej i innych zaawansowanych dziedzinach produkcji. Reduktory precyzyjne, przede wszystkim reduktory RV i reduktory harmonicznych, są kluczowymi komponentami w produkcji sprzętu wysokiej klasy, takiej jak robotyka, stanowiąc około 35% całkowitego kosztu robota przemysłowego. Reduktory te są szeroko stosowane w precyzyjnych zastosowaniach sterowania, w tym w robotach przemysłowych, robotach współpracujących i automatyce przemysłowej, gdzie napotykają na wysokie bariery techniczne. Reduktory harmonicznych są przeznaczone do lekkich zastosowań o niskim obciążeniu, podczas gdy reduktory RV są zoptymalizowane pod kątem obciążeń średnich i wysokich, wymagających wysokiego momentu obrotowego i sztywności. Te ostatnie wymagają bardziej zaawansowanej technologii, stwarzają większe wyzwania w produkcji i montażu oraz charakteryzują się niższym tempem produkcji krajowej. Obecnie japońska firma Nabtesco utrzymuje wiodącą pozycję na tym globalnym rynku. Ze względu na ich różne charakterystyki techniczne w zasadach przekładni i projektach konstrukcyjnych, te dwa systemy wykazują uzupełniające się zalety w produktach downstream i domenach zastosowań, obsługując różne scenariusze i branże końcowe. Konkretne porównanie w robotyce przemysłowej jest następujące: projekt RV reduktor harmoniczny zwalniacza Zasada przekładni i struktura zwalniania Reduktor składa się z pierwszego stopnia ewolwentowej przekładni planetarnej i drugiego stopnia cykloidalnej przekładni planetarnej. Przynajmniej dwa wały mimośrodowe są używane do połączenia drugiego stopnia reduktora. Koło zębate i przekładnia cykloidalna są wykonane z litych odlewów i części stalowych. System składa się z trzech głównych części: elastycznego koła, sztywnego koła i generatora fal. Jest prosty i kompaktowy, a materiał, objętość i waga są niższe niż reduktora RV. charakterystyki wydajności Duża objętość, wysoka nośność (dopuszczalny moment obrotowy może osiągnąć 28 000 N·m), wysoka sztywność; ale jednocześnie produkt wykorzystuje stosunkowo złożoną strukturę nadpozycjonowania, proces produkcyjny i kontrola kosztów są trudniejsze Objętość jest mała, a obciążenie niskie (dopuszczalny moment obrotowy wynosi do 1500 N·m), ale kluczowe koło zębate jest elementem elastycznym, a jego wydajność stopniowo zmniejsza się pod wpływem powtarzających się odkształceń, a nośność i żywotność produktu są ograniczone. nośność i żywotność Produkt może osiągnąć wyższy moment obrotowy produktu i odporność na uderzenia, sztywność skrętną przy wywracaniu, większa wytrzymałość zmęczeniowa, dłuższa żywotność precyzji, wysoka precyzja ruchu. Elastyczna przekładnia zębata ma niską trwałość zmęczeniową i słabą odporność na skręcanie. staw maziowy Jest bardziej odpowiedni do dużych momentów obrotowych i stawów o dużym obciążeniu, takich jak podstawa robota, talia i górna część ramienia. Jest on ogólnie stosowany do lekkich pozycji obciążenia, takich jak przedramię, nadgarstek i dłoń. Rzeczywiste zastosowanie Reduktory RV są stosowane głównie do obciążeń powyżej 20 kg, podczas gdy reduktory harmoniczne RV są zalecane do obciążeń od 6 kg do 20 kg. W przypadku obciążeń poniżej 6 kg zwykle stosuje się reduktory harmoniczne. Główne obszary zastosowań terminali Dziedzina robotów średnich i ciężkich, reprezentowana przez takie gałęzie przemysłu, jak motoryzacja, fotowoltaika, spawalnictwo, gięcie, natryskiwanie, paletyzacja, obróbka metali, transport i terminale portowe. Branże elektroniki 3C, półprzewodników, żywności, formowania wtryskowego, formowania i medycyny mają duże zapotrzebowanie na roboty lekkie. .2 Zasada działania i charakterystyka reduktora RV Zgodnie z definicją w GB/T 34897-2017 „Precyzyjne łożyska do reduktorów RV w przemysłowych robotach łożyskowych”, reduktor RV jest mechanizmem przekładniowym składającym się z reduktora przekładni planetarnej jako stopnia przedniego i cykloidalnego reduktora wiatraczkowego jako stopnia tylnego. Charakteryzuje się wysokim przełożeniem i możliwością samoblokowania w określonych warunkach. Reduktor RV, opracowany na bazie tradycyjnej przekładni planetarnej ze sworzniem skrętnym, charakteryzuje się dwustopniowym układem redukcji, składającym się z reduktora planetarnego jako stopnia przedniego i cykloidalnego reduktora z kołem zębatym jako stopnia tylnego, z co najmniej dwoma wałkami mimośrodowymi łączącymi oba stopnie. Obudowa i cykloidalny reduktor z kołem zębatym są solidnie połączone za pomocą odlewów i elementów stalowych, tworząc zamknięty mechanizm różnicowy. Ta innowacja nie tylko pokonuje ograniczenia konwencjonalnych cykloidalnych przekładni z kołem zębatym, ale także zapewnia szereg korzyści, w tym wysoką precyzję (z luzem między zębami poniżej 1 minuty kątowej), wyjątkową sztywność, doskonałą trwałość, wysoką gęstość mocy (kompaktowość, a jednocześnie duża moc), szeroki zakres przełożeń i minimalne wibracje. Proces przenoszenia ruchu w reduktorze RV przebiega w następujący sposób: Obroty serwosilnika są przenoszone na koła planetarne poprzez koło zębate wejściowe. W zależności od przełożenia między kołem zębatym wejściowym a kołami zębatymi, prędkość jest odpowiednio redukowana (redukcja pierwszego stopnia). Wał korbowy jest bezpośrednio połączony z kołami zębatymi, co zapewnia tę samą prędkość obrotową. Dwa koła cykloidalne są zamontowane pomiędzy mimośrodową częścią wału korbowego a łożyskami igiełkowymi. Gdy wał korbowy obraca się, koła cykloidalne zamontowane na mimośrodowej części również wykonują ruch mimośrodowy wokół wału wejściowego. Z drugiej strony, obudowa igiełek zawiera równomiernie rozmieszczone w odstępach igiełki, z jedną dodatkową rolką na każde koło cykloidalne. Gdy wał korbowy wykonuje jeden pełny obrót, koła cykloidalne zazębiają się z igiełkami, wykonując ruch mimośrodowy. Podczas tego procesu wyjściowy jarzmo planetarne obraca się o odległość jednego zęba w kierunku przeciwnym do obrotu wału korbowego. Ten obrót jest następnie przenoszony na wał drugiego stopnia przekładni redukcyjnej (redukcja drugiego stopnia). Całkowite przełożenie jest iloczynem przełożeń z pierwszego i drugiego stopnia.  

Jako układ przeniesienia napędu w napędzie elektrycznym, reduktor może redukować prędkość i zwiększać moment obrotowy, aby sprostać normalnemu zapotrzebowaniu użytkowników na moc. Obejmuje on głównie układ przekładni, łożysko, mechanizm różnicowy, obudowę i inne akcesoria. Kluczowe cechy i wymagania dotyczące wydajności to rozmiar, masa, sprawność i poziom hałasu, drgań i wibracji (NVH). Obecne reduktory napędu elektrycznego charakteryzują się głównie jednobiegową, dwustopniową konstrukcją z równoległymi wałkami, co zapewnia prostą konstrukcję i wysoką opłacalność, czyniąc je niekwestionowanym liderem. Jednak wraz ze wzrostem zapotrzebowania użytkowników na większą przestrzeń i zasięg pojazdów, presja na różne podsystemy znacząco rośnie. Jako kluczowy element, reduktory napędu elektrycznego stoją obecnie przed poważnymi wyzwaniami pod względem przestrzeni, masy i sprawności. Wiodący producenci OEM i międzynarodowi giganci układów napędowych aktywnie badają innowacyjne architektury, takie jak układy przekładni planetarnych. Obecnie modele z przekładniami planetarnymi produkowane masowo znajdują się głównie w pojazdach klasy średniej i wyższej międzynarodowych marek, takich jak Audi e-tron, Jaguar Land Rover I-Pace i Lucid Air. W Chinach, od 2024 roku, technologia ta będzie stosowana tylko w marce Jike i wybranych modelach Geely. Tymczasem rynek dostaw przekładni planetarnych do samochodów osobowych jest niemal w całości zdominowany przez globalnych gigantów, takich jak Schaeffler i ZF. Krajowi producenci, tacy jak Xingqu, aktywnie zwiększają swoją obecność w tym obszarze. W przyszłości oczekuje się, że współosiowe przekładnie planetarne zyskają znaczącą popularność na rynku, szczególnie w segmentach pojazdów średniej i wysokiej klasy. Wymóg dużej zwartości układów napędowych ▶ obecna sytuacja Jako kluczowy element układu napędowego, napęd elektryczny ma znaczący wpływ na układ pojazdu. Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na przestrzeń wewnętrzną i bagażnik oraz platformizacją pojazdu i układu napędowego, układ napędowy musi charakteryzować się dużą elastycznością w dopasowaniu do układu pojazdu. W związku z tym wymagana jest większa przestrzeń i regularność napędu elektrycznego. Jak pokazano na poniższym rysunku, rozmiar układu napędowego bezpośrednio wpływa na kierunek X (kierunek wzdłużny pojazdu) napędu elektrycznego, a następnie na przestrzeń w samochodzie lub w bagażniku. Rysunek 1 Schematyczny diagram układu przeniesienia napędu Źródło: Informacje publiczne Obecny układ przeniesienia napędu wykorzystuje głównie konfiguracje wałów równoległych, gdzie wymiary osi X są bezpośrednio zależne od odległości między wałami wejściowym i wyjściowym. Standardy branżowe dla wymiarów osi X są na ogół takie, jak przedstawiono w poniższej tabeli. Chociaż przekładnie planetarne mają obecnie niewielki udział w rynku, przewiduje się, że popyt na nie znacznie wzrośnie w przyszłości. Firma Schaeffler, czołowy zwolennik przekładni planetarnych, opracowała modele o wymiarach osi X od 30% do 40% mniejszych niż tradycyjne układy wałów równoległych. Moment obrotowy wyjściowy <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Wymiar osi X <400 mm 400-600 mm 460-480 mm ▶ Rzuć rękawicę Obecny układ przeniesienia napędu kompresuje przestrzeń do granic możliwości. Po zmniejszeniu odległości między osiami, istnieje ryzyko zmniejszenia wytrzymałości wału do zębów oraz NVH (hałasu, wibracji i szorstkości). Zmniejszona odległość między osiami nakłada ograniczenia na makroskopowe parametry zębów kół zębatych, w tym ograniczenia modułu, ryzyko zginania nasady zęba oraz problemy z wytrzymałością styku powierzchni zęba. Ponadto, zwiększona reakcja momentu obrotowego i częste zapotrzebowanie na hamowanie odzyskowe w pojazdach o nowych źródłach energii nakładają surowsze wymagania wytrzymałościowe na zęby kół zębatych i mechanizmy różnicowe. Konieczna jest optymalizacja w doborze materiałów, procesach obróbki cieplnej i technikach wzmacniania powierzchni. Potrzeba lekkich układów przeniesienia napędu ▶ obecna sytuacja W przypadku pojazdów o nowych źródłach energii, a zwłaszcza modeli w pełni elektrycznych, zasięg jest kluczową kwestią dla użytkowników, podczas gdy masa znacząco wpływa na zasięg. Napęd elektryczny stanowi około 51111111111 całkowitej masy pojazdu, a układ przeniesienia napędu stanowi około 50% masy napędu elektrycznego. Ponieważ masa układu przeniesienia napędu bezpośrednio wpływa zarówno na koszt, jak i wymiary, niska masa jest również kluczowym wymogiem dla napędu elektrycznego. Obecnie na rynku dominują reduktory z wałami równoległymi, których masa jest skorelowana z momentem obrotowym, jak pokazano w poniższej tabeli. Seria Zhi Ji L7/L6 charakteryzuje się obudowami ze stopu magnezowo-aluminiowego, co pozwala na osiągnięcie o 30% niższej masy niż konwencjonalne obudowy ze stopów aluminium. Chociaż przekładnie planetarne zajmują obecnie niewielki udział w rynku, przewiduje się, że popyt na nie znacznie wzrośnie. Jako pionier w technologii reduktorów z wałami równoległymi, rozwiązania firmy Schaeffler pozwalają na redukcję masy o 30% do 40% w porównaniu z tradycyjnymi reduktorami z wałami równoległymi. moment obrotowy <3000Nm 3000-4000Nm 4000-5000Nm Masa (masa sucha) <25kg 25-30kg 30-35kg ▶ rzuć rękawicę Aby sprostać zapotrzebowaniu na lekkie układy przekładniowe, reduktory są zazwyczaj optymalizowane poprzez projekt konstrukcyjny i dobór materiałów. Optymalizacja konstrukcyjna bezpośrednio zmniejsza zużycie materiałów, ale takie podejście wprowadza również ryzyko wytrzymałości i niezawodności, a także problemy NVH (hałas, wibracje i szorstkość). Podczas gdy obudowy ze stopu magnezu i aluminium są ekonomiczne, cierpią na pełzanie w wysokiej temperaturze i słabą sztywność, co dodatkowo zwiększa ryzyko NVH. Potrzeba wydajnej przekładni ▶ obecna sytuacja Innym krytycznym czynnikiem wpływającym na zasięg pojazdu jest wydajność napędu elektrycznego. Oprócz standardów CLTC (China's New Energy Vehicle Testing and Certification), wydajność przy dużej prędkości stałej stała się kluczową kwestią dla użytkowników. Typowe warunki jazdy z dużą prędkością, takie jak 100 km/h i 120 km/h, wymagają wysokowydajnych szybkich układów przekładniowych o niskim momencie obrotowym. Kluczowe kwestie obejmują architekturę przekładni, układ wału, wybór łożysk, precyzję przekładni, konstrukcję wnęki obudowy i wybór środka smarnego. Dzięki zastosowaniu przez producentów OEM aplikacji montażowych, udoskonalonych warunków operacyjnych i postępowi w technologiach komponentów, wydajność CLTC skrzyń biegów stale się poprawia. Przed rokiem 2020 wydajność CLTC wynosiła ogólnie około 97%, a niektórzy producenci osiągali 97,51111111111. Na przykład G9 firmy XPeng Motors (model z 2022 r.) wykazał zmierzoną wydajność CLTC przekraczającą 97,5%, podczas gdy G6 (model z 2023 r.) osiągnął 97,6%. ▶ Rzuć rękawicę Obecnie reduktor o wysokiej wydajności polega zasadniczo na zmniejszeniu utraty momentu obrotowego i prędkości. Zmniejszenie strat momentu obrotowego poprzez poprawę precyzji zazębienia, redukcję chropowatości powierzchni zębów i poślizgu oraz zastosowanie łożysk kulkowych o niskim oporze toczenia. Zmniejszenie strat prędkości: Sucha miska olejowa minimalizuje straty oleju spowodowane mieszaniem, a zalecane są środki smarne o niskiej lepkości. Wysoka precyzja zazębienia i niska chropowatość powierzchni zębów będą wiązać się z wyższymi wymaganiami dotyczącymi technologii obróbki wału zębatego i rytmu produkcji, a także wyższymi kosztami produkcji. Zdolność łożyska koła zębatego wału zębatego ulegnie zmniejszeniu w przypadku wyboru oleju smarnego o niskiej lepkości, co stawia większe wyzwanie dla niezawodności łożyska koła zębatego wału. Potrzeba cichej skrzyni biegów ▶ obecna sytuacja. Ponieważ konsumenci coraz bardziej priorytetowo traktują cichą pracę pojazdu, brak maskowania hałasu silnika w elektrycznych układach napędowych sprawia, że hałas jest bardziej słyszalny. Co więcej, hałas z elektrycznych skrzyń biegów zazwyczaj mieści się w zakresie średnich i wysokich częstotliwości, które użytkownicy są w stanie łatwo usłyszeć. Dzięki ostatnim postępom w krajowych procesach produkcji pojazdów i jakości materiałów, ogólna jakość dźwięku pojazdów znacznie się poprawiła, co dodatkowo nasiliło gwizdy z elektrycznych układów napędowych. W nowoczesnych układach napędowych problemy NVH (hałas, wibracje i drgania) wykraczają poza pisk wału i zębów. Klienci teraz priorytetowo traktują komfort jazdy i jakość akustyczną, jednocześnie zauważając stuki i szarpane przejścia podczas zmian momentu obrotowego. Odzwierciedla to rosnącą złożoność wyzwań NVH w inżynierii motoryzacyjnej. W standardowych układach przekładni półwilgotna komora zazwyczaj wytwarza średni poziom hałasu 5 decybeli (dB) w odległości 1 metra i około 70 dB(A) w warunkach pełnego momentu obrotowego, przy czym niektórzy producenci osiągają poziom hałasu poniżej 65 dB(A). ▶ rzuć rękawicę W porównaniu z pojazdami konwencjonalnymi, nowe pojazdy energetyczne stoją przed większymi wyzwaniami w zakresie rozwoju NVH (hałas, wibracje i szorstkość) ze względu na brak efektu maskującego ze strony silników spalinowych i rosnące zapotrzebowanie użytkowników na ciszę w kabinie. Hałas układu przekładniowego w tych pojazdach obejmuje głównie dźwięki o średniej i wysokiej częstotliwości, które są szczególnie wrażliwe na ludzkie ucho. Ze względu na liczne elementy obrotowe i znaczne wyzwania związane z masową produkcją oraz stabilnością montażu, hałas przekładni stał się głównym źródłem skarg klientów. NVH (hałas, wibracje i szorstkość) to subiektywne odczucie ściśle związane z kosztami. Ponieważ oczekiwania użytkowników różnią się w zależności od segmentu pojazdu, ustalenie celów rozwoju NVH musi być najpierw dostosowane do pozycjonowania pojazdu i docelowej grupy demograficznej użytkowników. Rozwiązanie problemów NVH obejmuje cały cykl życia pojazdu. Po zidentyfikowaniu, proces obejmuje testy, analizę, symulacje obliczeniowe, kategorię problemów, sformułowanie rozwiązań i walidację. Oprócz solidnego procesu rozwoju, praktyczne doświadczenie odgrywa kluczową rolę w rozwiązywaniu tych problemów. W przypadku piszczenia układu przekładni, główną przyczyną jest wzbudzenie strukturalne, a kontrola ścieżki przenoszenia jest równie istotna. Strategie poprawy NVH, ukierunkowane zarówno na źródło, jak i ścieżkę przenoszenia, często kolidują z wymogami dotyczącymi redukcji masy, jednocześnie zwiększając koszty. Oprócz inherentnej złożoności i zmieniających się wymagań związanych z wyzwaniami NVH, osiągnięcie wielowymiarowej równowagi między środkami ograniczającymi NVH, lekkością konstrukcji i kontrolą kosztów stanowi poważne wyzwanie decyzyjne dla producentów OEM i dostawców na wszystkich szczeblach.  

Dlaczego architektura 48 V? (Główne korzyści) Podstawową zasadą architektury 48 V jest „zwiększenie napięcia przy jednoczesnym utrzymaniu mocy wyjściowej w celu zmniejszenia prądu”, co zapewnia szereg kluczowych zalet: 1. Wysoka sprawność, niskie straty: Zgodnie ze wzorem na moc prądu stałego P = V × I, przy stałej mocy napięcie wzrasta czterokrotnie (z 12 V do 48 V), a prąd spada do jednej czwartej swojej pierwotnej wartości. Zgodnie z prawem Joule'a, straty ciepła w przewodzie (P_loss = I² × R) są proporcjonalne do kwadratu prądu. Gdy prąd zmniejszy się do jednej czwartej, straty w linii zmniejszają się do jednej szesnastej pierwotnej wartości, co znacznie poprawia efektywność energetyczną. Lekka i tania: Mniejsze prądy oznaczają możliwość stosowania cieńszych przewodów (o mniejszych przekrojach). To bezpośrednio zmniejsza wagę kabli systemu i koszty materiałów, co jest kluczowe w przypadku dziedzin wrażliwych na wagę, takich jak motoryzacja i robotyka. 3. Wysoka gęstość mocy: W przypadku urządzeń robotycznych mniejsze silniki i cieńsze kable umożliwiają bardziej kompaktowe i lekkie konstrukcje złączy, zwiększając elastyczność i integrację. Bezpieczeństwo i dziedziczenie: Napięcie 48 V to maksymalne bezpieczne napięcie w typowych zastosowaniach, eliminując potrzebę stosowania rygorystycznych środków bezpieczeństwa elektrycznego, a tym samym redukując złożoność i koszty systemu. Jest to naturalna ewolucja istniejących systemów niskonapięciowych (12 V/24 V), zapewniająca ciągłość techniczną (z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi o napięciu wielokrotności 6 V). Przegląd historii rozwoju architektury 48 V. Linia rozwoju: od zaspokajania podstawowych potrzeb po dążenie do ekstremalnej wydajności, obszar zastosowań od obiektów stacjonarnych po platformę mobilną. Wczesne standardy (początek XX wieku): Napięcie stałe 48 V stało się standardem dla stacjonarnych central telefonicznych, kładąc podwaliny pod nowoczesne sieci telekomunikacyjne. Ewolucja przemysłu motoryzacyjnego: Era 6 V: Trzy akumulatory kwasowo-ołowiowe 2 V połączone szeregowo, co było wczesnym standardem. Era 12V: Wraz z rozprzestrzenianiem się układów elektrycznych w pojazdach i rosnącym zapotrzebowaniem na energię, konfiguracja ewoluowała do sześciu akumulatorów połączonych szeregowo (6V×2). Era 24V: Pojazdy użytkowe, ze względu na wysokie zapotrzebowanie na energię, przyjmują 12-ogniwową konfigurację akumulatorów szeregowych (12V×2) w celu zmniejszenia prądu i poprawy wydajności. Rewolucja w centrach danych (około 2016 r.): Ta inicjatywa, zapoczątkowana przez Google i Open Compute Project (OCP), rozwiązała problem ogromnego zużycia energii przez serwery poprzez wdrożenie dystrybucji zasilania 48 V, co znacznie zmniejszyło straty energii i koszty operacyjne. Przełom w motoryzacji (2023–2024): Cybertruck Tesli stał się pierwszym pojazdem produkcyjnym w pełni wykorzystującym układ napędowy 48 V, zastępując stosowany przez dziesięciolecia układ 12 V i demonstrując jego ogromny potencjał w platformach mobilnych. Wdrożenie robotyki (od 2020 r.): Roboty przemysłowe, logistyczne i usługowe przyjęły architekturę 48 V, aby osiągnąć wyższą wydajność, mniejszą wagę i bardziej kompaktowe konstrukcje. Inauguracyjny rok robotyki humanoidalnej (2024): Wiodący producenci, w tym Optimus firmy Tesla i IRON firmy XPeng, wdrożyli architekturę baterii 48 V, ustanawiając ją nowym punktem odniesienia dla zaawansowanych platform robotyki mobilnej. Architektura 48 V stanowi fundament, na którym roboty mogą osiągnąć „kompaktowe rozmiary, wydłużony czas pracy baterii i inteligentną interakcję”. Dlaczego GaN jest preferowanym rozwiązaniem napędu silnika? (Główne zalety) Układy GaN (azotek galu), dzięki swoim podstawowym zaletom w postaci niskich strat i wysokiej gęstości mocy, pokonały ograniczenia tradycyjnych urządzeń opartych na krzemie, stając się kluczowym kierunkiem rozwoju napędów silników średniego i niskiego napięcia. Podstawowe zalety układów GaN obejmują: Niskie straty przełączania: zerowa charakterystyka odzyskiwania wstecznego, brak prądu ogonowego, niskie straty przełączania kondensatora, zoptymalizowane straty nakładania się napięcia i prądu, znacznie zmniejszające całkowite straty systemu. Możliwość adaptacji do wysokich częstotliwości: obsługuje wyższą częstotliwość PWM (znacznie przekraczającą zakres 6-16 kHz urządzeń opartych na krzemie). Zwiększenie częstotliwości skutkuje minimalnym wzrostem strat mocy, skutecznie redukując tętnienia prądu silnika i momentu obrotowego, jednocześnie zwiększając precyzję sterowania. Wysoka gęstość mocy: umożliwia mniejszym elementom pasywnym (cewkom indukcyjnym i kondensatorom) osiągnięcie wyższego prądu wyjściowego w tych samych warunkach, obsługując większe obciążenia. Odporność na trudne warunki i szybka reakcja: Charakteryzuje się niskim wzrostem temperatury, doskonałą odpornością termiczną, szybką reakcją dynamiczną i możliwością adaptacji do złożonych warunków pracy. Porównanie podstawowych parametrów sterowników silników na bazie GaN i krzemu (IGBT/MOSFET) współczynnik kontrastu napęd silnika na bazie GaN napęd silnika na bazie krzemu (IGBT/MOSFET) I. Podstawowe charakterystyki materiałów przerwa energetyczna 3,4 eV (szeroka przerwa energetyczna, odporność na wysoką temperaturę i wysokie ciśnienie) 1,12 eV (wąska przerwa energetyczna, niska granica tolerancji) przewodność cieplna Około trzy razy większa niż krzemu (wysoka przewodność cieplna) Wartość odniesienia (około 150 W/(m·K), przy słabej przewodności) prędkość nasycenia elektronów 2,8×10⁷ cm/s (obsługiwane przełączanie wysokiej częstotliwości) Około 1×10^7 cm/s (ograniczona wydajność wysokiej częstotliwości) II. Maksymalna częstotliwość przełączania przełącznika Obsługuje poziom MHz (zwykle 100 kHz+; w niektórych scenariuszach osiąga MHz) Znamionowy na 20 kHz, ale zwykle działa w zakresie 6–16 kHz (praca na wysokiej częstotliwości powoduje znaczną utratę mocy) Ładunek odzyskiwania wstecznego Zero (brak strat odzyskiwania wstecznego, obsługuje wysokie przełączanie di/dt/dv/dt) IGBT wymaga diod równoległych, które nadal powodują straty odzyskiwania wstecznego; dioda wewnętrzna MOSFET ma wysoki czas martwy Qrr. Minimum 14 ns (zmniejsza harmoniczne momentu obrotowego i wibracje) 100–500 ns (może powodować nieciągłość prądu, prowadzącą do harmonicznej momentu obrotowego szóstego rzędu) III. Charakterystyka strat Redukcja strat przełączania (w porównaniu z krzemem) Zmniejszenie trybu dyskretnego 39% (11,6 W w porównaniu z 19 W), zmniejszenie trybu łączonego 24,5% (12,3 W w porównaniu z 16,3 W) Wartość bazowa (wysoka częstotliwość powoduje wysoki współczynnik strat, ograniczając wydajność) zwiększenie częstotliwości przyrost strat Wzrost mocy wynosi tylko 0,7 W, gdy częstotliwość jest zwiększona z 20 kHz do 40 kHz, a przyrost strat jest zmniejszony o 831111111111. Moc wyjściowa wzrasta o 4,1 W, gdy moc wyjściowa jest zwiększona z 20 kWz do 40 kWz (przy znacznym wzroście strat wraz ze wzrostem częstotliwości). Rezystancja w stanie włączenia (RDS(on)) Na podstawie dwuwymiarowego gazu elektronowego (2DEG) jest znacznie niższa niż w przypadku urządzeń krzemowych o tych samych specyfikacjach. Rezystancja przewodzenia (RDS) tranzystora MOSFET wzrasta wraz z natężeniem prądu i temperaturą, podczas gdy tranzystor IGBT utrzymuje stałe napięcie nasycenia, ale wykazuje stratę prądu ogonowego. IV. Właściwości termiczne rezystancja cieplna urządzenia (Rth (is)) Od 0,5 K/W (układ typu flip-chip/CCP, krótka ścieżka termiczna) Od 1,5 do 2 K/W (tradycyjna obudowa o niskiej sprawności rozpraszania ciepła) Różnice w temperaturze złącza przy takim samym poborze mocy Niska temperatura obudowy (20–40°C) (szybkie przewodzenie ciepła, minimalna akumulacja ciepła) Temperatura jest zbyt wysoka i może spowodować wyzwolenie zabezpieczenia przed przegrzaniem Zapotrzebowanie na radiatory Urządzenia o mocy poniżej 200 W nie wymagają radiatora; rozwiązanie w obudowie zamkniętej 1 kW eliminuje potrzebę stosowania radiatora, gdy natężenie prądu jest niższe niż 18 A. Systemy średniej i niskiej mocy nadal wymagają radiatorów, podczas gdy moduły chłodzenia cieczą/zimnym powietrzem dużej mocy V. Cechy konstrukcyjne systemu Objętość pasywnych komponentów Zastąpienie kondensatora elektrolitycznego 330 μF kondensatorem ceramicznym 22 μF zmniejsza rozmiar cewki (obniżając wymagania pojemnościowo-indukcyjne przy wysokich częstotliwościach). Polegaj na kondensatorach elektrolitycznych i cewkach o dużej objętości (wymagających symulacji tętnienia prądu przy niskiej częstotliwości) Gęstość mocy (prąd wyjściowy) Rozwiązanie dyskretne zapewnia o 3,5 A wyższy efektywny stosunek wartości prądu (Si), jednocześnie obsługując większą obciążalność przy identycznym wzroście temperatury. Wartość odniesienia (wzrost prądu ograniczony przez straty mocy i rozpraszanie ciepła) zakłócenia elektromagnetyczne Wysoka integracja (np. uszczelnienie półmostkowe), umożliwiająca wewnętrzne osadzenie silnika w celu zmniejszenia długości kabla i zminimalizowania EMI. Dyskretny układ, długa długość kabla, silne promieniowanie EMI przy wysokiej częstotliwości VI. NIEZAWODNOŚĆ tolerancja temperatury Tolerancja temperatury jest znacznie lepsza niż w przypadku urządzeń na bazie krzemu (stabilizacja pracy przy dużym obciążeniu). Niska tolerancja temperatury, skrócona żywotność przy wysokiej temperaturze żywotność urządzenia (model Arrheniusa). Żywotność podwaja się przy każdym spadku temperatury złącza o 10°C (niższa temperatura złącza wydłuża żywotność). Wysoka temperatura obudowy i stosunkowo krótka żywotność. Średni czas między awariami (MTBF) Wyższy (niskie straty + niskie naprężenie cieplne, zmniejszające ryzyko awarii). Niższy (wyższe naprężenie cieplne i prawdopodobieństwo awarii z powodu zużycia). Typowi producenci i rozwiązania GaN TI DRV7308 Zintegrowany przedsterownik GaN FET z modulacją trójfazową i możliwością sterowania zorientowanego polowo. Obudowa QFN o wymiarach 12 mm x 12 mm, z wydajnością ponad 99% w zastosowaniach napędu silników 250 W, eliminująca potrzebę stosowania radiatora. Rozwiązanie niskonapięciowe Innosense (wejście 48 V–60 V, kompatybilne z silnikami klasy 1 kW). Schemat dyskretny (INNDMD48V25A1): 6 INN100EA035A + 3 INS2003FQ, całkowita strata 11,6 W (schemat krzemowy 19 W) przy 40 kHz/20 A, a wzrost temperatury wynosi tylko 10°C przy zwiększeniu częstotliwości do 40 kHz. Schemat hermetyzacji (INNDMD48V22A1): 3 ISG3204LA, półmostek galu (GaN), całkowita strata 12,3 W (schemat krzemowy 16,3 W) przy 40 kHz/20 A, radiator nie jest wymagany poniżej 18 A. Firmy takie jak Texas Instruments (TI), Infineon, Innosense, EPC i Nanoware aktywnie pracują nad zastosowaniem azotku galu (GaN) w robotach humanoidalnych, w szczególności w układach napędowych.  

Stan rozwoju i wyzwania związane z zespołem przekładni. Jako układ przeniesienia napędu w napędzie elektrycznym, reduktor może redukować prędkość i zwiększać moment obrotowy, aby sprostać normalnemu zapotrzebowaniu użytkowników na moc. Obejmuje on głównie układ przekładni, łożysko, mechanizm różnicowy, obudowę i inne akcesoria. Kluczowymi cechami i wymaganiami dotyczącymi wydajności są przestrzeń, masa, sprawność i NVH (hałas, drgania, wibracje, drgania). Obecne reduktory napędu elektrycznego charakteryzują się głównie jednobiegową, dwustopniową konstrukcją z równoległym wałem, która zapewnia prostą konstrukcję i wysoką opłacalność, czyniąc je niekwestionowanym rozwiązaniem powszechnego użytku. Jednak wraz ze wzrostem zapotrzebowania użytkowników na przestrzeń i zasięg pojazdów, presja na różne podsystemy znacznie rośnie. Jako kluczowy element, reduktory napędu elektrycznego stoją obecnie przed poważnymi wyzwaniami pod względem przestrzeni, masy i sprawności. Wiodący producenci OEM i międzynarodowi giganci układów napędowych aktywnie badają innowacyjne architektury, takie jak układy przekładni planetarnych. Obecnie modele z przekładniami planetarnymi produkowane masowo znajdują się głównie w pojazdach średniej i wysokiej klasy międzynarodowych marek, takich jak Audi e-tron, Jaguar Land Rover I-Pace i Lucid Air. W Chinach, od 2024 roku, technologia ta będzie stosowana tylko w marce Jike i wybranych modelach Geely. Tymczasem rynek dostaw przekładni planetarnych do samochodów osobowych jest niemal w całości zdominowany przez globalnych gigantów, takich jak Schaeffler i ZF. Krajowi producenci, tacy jak Xingqu, aktywnie zwiększają swoją obecność w tym obszarze. W przyszłości oczekuje się, że współosiowe przekładnie planetarne zyskają znaczącą popularność na rynku, szczególnie w segmentach pojazdów średniej i wysokiej klasy. Wymóg dużej zwartości układów napędowych ▶ obecna sytuacja Jako kluczowy element układu napędowego, napęd elektryczny ma znaczący wpływ na układ pojazdu. Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na przestrzeń wewnętrzną i bagażnik oraz platformizacją pojazdu i układu napędowego, układ napędowy musi charakteryzować się dużą elastycznością w dopasowaniu do układu pojazdu. W związku z tym wymagana jest większa przestrzeń i regularność napędu elektrycznego. Jak pokazano na poniższym rysunku, rozmiar układu napędowego bezpośrednio wpływa na kierunek X (kierunek wzdłużny pojazdu) napędu elektrycznego, a następnie na przestrzeń w samochodzie lub w bagażniku. Rysunek 1 Schematyczny diagram układu przekładni Źródło: Informacje publiczne Obecny układ przekładni wykorzystuje głównie konfiguracje wałów równoległych, gdzie wymiary osi X są bezpośrednio zależne od odległości między wałami wejściowym i wyjściowym. Standardy branżowe dla wymiarów osi X są generalnie takie, jak przedstawiono w poniższej tabeli. Chociaż przekładnie planetarne mają obecnie niewielki udział w rynku, przewiduje się, że popyt na nie znacznie wzrośnie w przyszłości. Firma Schaeffler, czołowy zwolennik przekładni planetarnych, opracowała modele z wymiarami osi X od 30% do 40% mniejszymi niż tradycyjne układy wałów równoległych. Tabela 1 Wymiary X w branży moment obrotowy wyjściowy <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Wymiar osi X <400 mm 400-600 mm 460-480 mm ▶ rzuć rękawicę Obecny układ przekładni kompresuje przestrzeń do granic możliwości. Po zmniejszeniu odległości między osiami, istnieje ryzyko zmniejszenia wytrzymałości wału do zębów oraz NVH (hałasu, wibracji i szorstkości). Zmniejszona odległość między osiami nakłada ograniczenia na makroskopowe parametry zębów kół zębatych, w tym ograniczenia modułu, ryzyko zginania nasady zęba oraz problemy z wytrzymałością styku powierzchni zęba. Ponadto, zwiększona reakcja momentu obrotowego i częste zapotrzebowanie na hamowanie odzyskowe w pojazdach o nowych źródłach energii nakładają surowsze wymagania wytrzymałościowe na zęby kół zębatych i mechanizmy różnicowe. Konieczna jest optymalizacja w doborze materiałów, procesach obróbki cieplnej i technikach wzmacniania powierzchni. Potrzeba lekkich układów przeniesienia napędu ▶ obecna sytuacja W przypadku pojazdów o nowych źródłach energii, a zwłaszcza modeli w pełni elektrycznych, zasięg jest kluczową kwestią dla użytkowników, podczas gdy masa znacząco wpływa na zasięg. Napęd elektryczny stanowi około 51111111111 całkowitej masy pojazdu, a układ przeniesienia napędu stanowi około 50% masy napędu elektrycznego. Ponieważ masa układu przeniesienia napędu bezpośrednio wpływa zarówno na koszt, jak i wymiary, niska masa jest również kluczowym wymogiem dla napędu elektrycznego. Obecnie na rynku dominują reduktory z wałami równoległymi, których masa jest skorelowana z momentem obrotowym, jak pokazano w poniższej tabeli. Seria Zhi Ji L7/L6 charakteryzuje się obudowami ze stopu magnezowo-aluminiowego, co pozwala na osiągnięcie o 30% niższej masy niż konwencjonalne obudowy ze stopów aluminium. Chociaż przekładnie planetarne zajmują obecnie niewielki udział w rynku, przewiduje się, że popyt na nie znacznie wzrośnie. Jako pionier w technologii reduktorów z wałami równoległymi, rozwiązania firmy Schaeffler pozwalają na redukcję masy o 30% do 40% w porównaniu z tradycyjnymi reduktorami z wałami równoległymi. Tabela 2 Relacja między masą a momentem wyjściowym pojedynczego reduktora moment wyjściowy <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Masa (masa sucha) <25 kg 25-30 kg 30-35 kg ▶ rzuć rękawicę Aby sprostać zapotrzebowaniu na lekkie układy przekładniowe, reduktory są zazwyczaj optymalizowane poprzez projektowanie konstrukcyjne i dobór materiałów. Optymalizacja konstrukcyjna bezpośrednio zmniejsza zużycie materiałów, ale takie podejście wprowadza również ryzyko wytrzymałości i niezawodności, a także problemy NVH (hałas, wibracje i szorstkość). Podczas gdy obudowy ze stopu magnezowo-aluminiowego są ekonomiczne, cierpią na pełzanie w wysokiej temperaturze i słabą sztywność, co dodatkowo zwiększa ryzyko NVH. Potrzeba wydajnej przekładni ▶ obecna sytuacja Innym krytycznym czynnikiem wpływającym na zasięg pojazdu jest wydajność napędu elektrycznego. Oprócz standardów CLTC (China's New Energy Vehicle Testing and Certification), wydajność przy dużej prędkości stałej stała się kluczowym problemem dla użytkowników. Typowe warunki jazdy z dużą prędkością, takie jak 100 km/h i 120 km/h, wymagają wysokowydajnych szybkich układów przekładniowych o niskim momencie obrotowym. Kluczowe kwestie obejmują architekturę przekładni, układ wału, wybór łożysk, precyzję przekładni, konstrukcję wnęki obudowy i wybór środka smarnego. Dzięki zastosowaniu przez producentów OEM aplikacji montażowych, udoskonalonych warunków operacyjnych i postępowi w technologiach komponentów, wydajność CLTC skrzyń biegów stale się poprawia. Przed rokiem 2020 wydajność CLTC wynosiła ogólnie około 97%, a niektórzy producenci osiągali 97,51111111111. Na przykład G9 firmy XPeng Motors (model z 2022 r.) wykazał zmierzoną wydajność CLTC przekraczającą 97,5%, podczas gdy G6 (model z 2023 r.) osiągnął 97,6%. ▶ Rzuć rękawicę Obecnie reduktor o wysokiej wydajności polega zasadniczo na zmniejszeniu utraty momentu obrotowego i prędkości. Zmniejszenie strat momentu obrotowego poprzez poprawę precyzji zazębienia, redukcję chropowatości powierzchni zębów i poślizgu oraz zastosowanie łożysk kulkowych o niskim oporze toczenia. Zmniejszenie strat prędkości: Sucha miska olejowa minimalizuje straty oleju spowodowane mieszaniem, a zalecane są środki smarne o niskiej lepkości. Wysoka precyzja zazębienia i niska chropowatość powierzchni zębów będą wiązać się z wyższymi wymaganiami dotyczącymi technologii obróbki wału zębatego i rytmu produkcji, a także wyższymi kosztami produkcji. Zdolność łożyska koła zębatego wału zębatego ulegnie zmniejszeniu w przypadku wyboru oleju smarnego o niskiej lepkości, co stawia większe wyzwanie dla niezawodności łożyska koła zębatego wału. Potrzeba cichej skrzyni biegów ▶ obecna sytuacja. Ponieważ konsumenci coraz bardziej priorytetowo traktują cichą pracę pojazdu, brak maskowania hałasu silnika w elektrycznych układach napędowych sprawia, że hałas jest bardziej słyszalny. Co więcej, hałas z elektrycznych skrzyń biegów zazwyczaj mieści się w zakresie średnich i wysokich częstotliwości, które użytkownicy są w stanie łatwo usłyszeć. Dzięki ostatnim postępom w krajowych procesach produkcji pojazdów i jakości materiałów, ogólna jakość dźwięku pojazdów znacznie się poprawiła, co dodatkowo nasiliło gwizdy z elektrycznych układów napędowych. W nowoczesnych układach napędowych problemy NVH (hałas, wibracje i drgania) wykraczają poza pisk wału i zębów. Klienci teraz priorytetowo traktują komfort jazdy i jakość akustyczną, jednocześnie zauważając stuki i szarpane przejścia podczas zmian momentu obrotowego. Odzwierciedla to rosnącą złożoność wyzwań NVH w inżynierii motoryzacyjnej. W standardowych układach przekładni półwilgotna komora zazwyczaj wytwarza średni poziom hałasu 5 decybeli (dB) w odległości 1 metra i około 70 dB(A) w warunkach pełnego momentu obrotowego, przy czym niektórzy producenci osiągają poziom hałasu poniżej 65 dB(A). ▶ rzuć rękawicę W porównaniu z pojazdami konwencjonalnymi, nowe pojazdy energetyczne stoją przed większymi wyzwaniami w zakresie rozwoju NVH (hałas, wibracje i szorstkość) ze względu na brak efektu maskującego ze strony silników spalinowych i rosnące zapotrzebowanie użytkowników na ciszę w kabinie. Hałas układu przekładniowego w tych pojazdach obejmuje głównie dźwięki o średniej i wysokiej częstotliwości, które są szczególnie wrażliwe na ludzkie ucho. Ze względu na liczne elementy obrotowe i znaczne wyzwania związane z masową produkcją oraz stabilnością montażu, hałas przekładni stał się głównym źródłem skarg klientów. NVH (hałas, wibracje i szorstkość) to subiektywne odczucie ściśle związane z kosztami. Ponieważ oczekiwania użytkowników różnią się w zależności od segmentu pojazdu, ustalenie celów rozwoju NVH musi być najpierw dostosowane do pozycjonowania pojazdu i docelowej grupy demograficznej użytkowników. Rozwiązanie problemów NVH obejmuje cały cykl życia pojazdu. Po zidentyfikowaniu, proces obejmuje testy, analizę, symulacje obliczeniowe, kategorię problemów, sformułowanie rozwiązań i walidację. Oprócz solidnego procesu rozwoju, praktyczne doświadczenie odgrywa kluczową rolę w rozwiązywaniu tych problemów. W przypadku piszczenia układu przekładni, główną przyczyną jest wzbudzenie strukturalne, a kontrola ścieżki przenoszenia jest równie istotna. Strategie poprawy NVH, ukierunkowane zarówno na źródło, jak i ścieżkę przenoszenia, często kolidują z wymogami dotyczącymi redukcji masy, jednocześnie zwiększając koszty. Poza inherentną złożonością i ewoluującymi wymaganiami wyzwań NVH, osiągnięcie wielowymiarowej równowagi między środkami łagodzącymi NVH, lekkością i kontrolą kosztów stanowi poważne wyzwanie decyzyjne dla producentów OEM i dostawców na wszystkich poziomach. Stan rozwoju i wyzwanie przekładni 1. Wymagania dotyczące wysokich obrotów przekładni ▶ obecna sytuacja Przekładnie szybkoobrotowe zostały szeroko przyjęte w nowych pojazdach energetycznych, przede wszystkim ze względu na ich zdolność do stabilnego przenoszenia mocy przy dużych prędkościach. Ich zastosowanie obejmuje wiele aspektów, w tym dobór materiałów, projekt, produkcję i smarowanie. Prędkość obrotowa przekładni w nowych pojazdach energetycznych ewoluowała z 12 000 obr./min do ponad 20 000 obr./min i obecnie zmierza w kierunku 30 000 obr./min i więcej. Rozwój przekładni szybkoobrotowych podniósł wyższe wymagania dotyczące konstrukcji przekładni, doboru materiałów i produkcji, zwłaszcza w zakresie kontrolowania żywotności przekładni, smarowania, rozpraszania ciepła i NVH (hałasu, wibracji i szorstkości). ▶ rzuć rękawicę Niezawodność: Praca z dużą prędkością przyspiesza zmęczenie powierzchni zębów, zmęczenie cierne i koncentrację naprężeń, co prowadzi do przedwczesnej awarii przekładni. Obecnie do przekładni wybiera się materiały takie jak 20MnCr5, które oferują wyższą wytrzymałość, lepszą udarność oraz lepszą obróbkę cieplną i przetwarzalność. Smarowanie i odprowadzanie ciepła: Przy wysokich prędkościach obrotowych koła zębate charakteryzują się wyższymi prędkościami liniowymi, co powoduje zwiększone wytwarzanie ciepła podczas zazębiania i utrudnia tworzenie się filmu olejowego, zwiększając tym samym ryzyko awarii przekładni. Stanowi to również większe wyzwania w projektowaniu przekładni, wymagając bardziej rygorystycznych specyfikacji dotyczących właściwości przeciwzbrylających, współczynników poślizgu i prędkości liniowych. Dobrze zaprojektowany profil zęba jest szczególnie krytyczny, a dobór środków smarnych i proaktywne smarowanie przekładni są równie istotne. Wyważanie dynamiczne: Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej stopniowo nasila się wpływ czynników wyważania dynamicznego na NVH napędów elektrycznych, a wymagania dotyczące wyważania dynamicznego elementów wał-ząb stają się bardziej rygorystyczne. Obecnie wszystkie komponenty wał-ząb podlegają wymogom kontroli dynamicznego wyważania. NVH przekładni: Rozszerzone zakresy momentu obrotowego, prędkości i częstotliwości obrotowej przy wysokich prędkościach przekładni znacznie zwiększają złożoność kontroli NVH. Rodzi to wyzwania w zarządzaniu wzbudzeniem przekładni i ścieżkami przeniesienia napędu pojazdu, wymagając skoordynowanego projektowania zarówno pakietów akustycznych napędu elektrycznego, jak i pakietów akustycznych pojazdu, a także izolacji wibracji i hałasu dla ścieżek konstrukcyjnych. Przy wyższych prędkościach zakresy momentu obrotowego i prędkości znacznie się rozszerzają, a odpowiadający im zakres częstotliwości obrotowej prawie się podwaja, co znacznie komplikuje kontrolę NVH. W rezultacie pakiety akustyczne stały się standardem w elektrycznych układach napędowych. Produkcja przekładni: Wymagania dotyczące precyzji dla przekładni stają się coraz bardziej rygorystyczne. Obecnie branża przechodzi z krajowych norm klas 5-6 do klas 5 i wyższych, co utrudnia proces produkcji. Wymagania dotyczące wysokich przełożeń ▶ obecna sytuacja Wraz z rozwojem osiągów silników, prędkość szczytowa silnika jest stopniowo zwiększana, granica prędkości maksymalnej jest stopniowo poprawiana, a granica przełożenia jest stopniowo zwalniana. Biorąc pod uwagę przyspieszenie pojazdu i ekonomię napędu elektrycznego, zwiększenie przełożenia może szybko poprawić moment obrotowy na końcu koła pojazdu i zmniejszyć objętość silnika, aby osiągnąć wskaźnik ekonomiczny. Wraz ze zbliżaniem się szczytowej prędkości silnika do 20 000+, przełożenie również wykazuje stopniowy trend wzrostowy. Na przykład Huichuan ma projekty masowej produkcji z przełożeniem > 12, a Huawei ma projekty masowej produkcji z przełożeniem > 13. Projekty z przełożeniami powyżej 13 stopniowo stają się normą. ▶ rzuć rękawicę Zastosowanie przekładni o dużym przełożeniu zwiększyło trudność zarówno pod względem wydajności przekładni, jak i produkcji. Wydajność NVH: Przekładnie o dużym przełożeniu zazwyczaj generują więcej hałasu i wibracji, a ich konstrukcja, dobór materiałów i produkcja stanowią większe wyzwanie techniczne. Jeśli chodzi o niezawodność, przekładnie o dużym przełożeniu muszą przenosić większy moment obrotowy i prędkość, a prędkość liniowa zazębienia kół zębatych jest również większa, co stawia bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące wskaźnika niezawodności zginania i styku. Materiał: Wraz ze wzrostem prędkości i momentu obrotowego, wydajność materiału przekładni również musi być wyższa, co musi uwzględniać wytrzymałość i odporność na zużycie. Podczas produkcji, przekładnia o wysokim przełożeniu jest bardziej wrażliwa na wzbudzenie zazębienia, co sprawia, że przekładnia wymaga większej precyzji i spójności. Wysokie wymagania NVH dla przekładni ▶ obecna sytuacja W przeciwieństwie do silników spalinowych, nowe pojazdy energetyczne są bardziej wrażliwe na parametry NVH przekładni, co wymaga wyższych standardów NVH dla układów przekładniowych, szczególnie w zakresie płynności transmisji i redukcji hałasu. Przekładnie są kluczowym źródłem energii w elektrycznych układach napędowych. Biorąc pod uwagę ich długotrwałe procesy produkcyjne i wysoką złożoność sterowania, problemy NVH (hałas, wibracje i szorstkość) w przekładniach stanowią poważne wyzwanie dla branży. Statystyki branżowe wskazują, że 70-801111111111 problemów NVH na rynku wtórnym wynika z łożysk i przekładni, przy czym problemy związane z przekładniami stanowią 50-601111111111. Przekładnia NVH ma duży wpływ na ogólną wydajność NVH pojazdu. Wraz ze wzrostem popularności przekładni o dużej prędkości i wysokim przełożeniu, rozwiązywanie problemów NVH w przekładniach stało się najwyższym priorytetem branży. ▶ rzuć rękawicę Przekładnia NVH obejmuje wiele aspektów, takich jak przekładnie, napęd elektryczny, podwozie i cały pojazd. Jest to systematyczny wskaźnik kontroli o szerokim zakresie i dużych trudnościach w sterowaniu. Na początku projektowania należy zidentyfikować i kontrolować z wyprzedzeniem ryzyko na podstawie wymiarów konstrukcji i produkcji przekładni oraz ścieżki. W projektowaniu przekładni NVH przekładni wału obejmuje wiele obszarów, takich jak konstrukcja przekładni, obróbka skrawaniem, montaż, sztywność podparcia panewki, sztywność łożyska, tryb przekładni wału, tryb panewki, tryb napędu elektrycznego, tryb silnika, ścieżka przekładni, promieniowanie akustyczne itp. Rysunek 2: Punkty kontrolne pisku osi-zębów Źródło: Skompilowano z danych publicznych W produkcji przekładni wymagania dotyczące precyzji rosną. Chociaż branża obecnie przestrzega krajowych norm klasy 5-6, rosnące wymagania dotyczące NVH (hałasu, wibracji i szorstkości) wymagają obecnie, aby konkretne wskaźniki precyzji kół zębatych przekraczały klasę 4, co stanowi poważne wyzwanie zarówno dla zapewnienia dokładności, jak i powtarzalności. Biorąc pod uwagę długi cykl obróbki i wiele krytycznych etapów, rygorystyczna kontrola jest niezbędna na wszystkich etapach – od doboru materiałów i produkcji półfabrykatów, po obróbkę cieplną, wykańczanie i szlifowanie kół zębatych. Każdy proces wymaga precyzyjnej optymalizacji parametrów, co dodatkowo komplikuje produkcję. Kompleksowy monitoring jest niezbędny dla parametrów krytycznych dla NVH, takich jak orientacja profilu zęba, bicie skumulowane, chropowatość powierzchni, analiza Fouriera, falistość powierzchni zęba, profil trójwymiarowy, wyważenie dynamiczne i schematy szlifowania. Stan rozwoju i wyzwania łożysk Wymagania dotyczące wysokich prędkości obrotowych dla łożysk ▶ obecna sytuacja W 2024 r. wymagania branżowe dotyczące łożysk generalnie określają prędkości obrotowe pomiędzy 16 000 i 23 000 obr./min, przy czym niektórzy producenci OEM opracowują silniki ultrawysokiej prędkości na etapie wstępnych badań, które wymagają 30 000 obr./min. Z perspektywy wykorzystania łożysk przez producentów OEM, importowane marki dominują w zastosowaniach łożysk wysokoobrotowych, podczas gdy marki krajowe szybko nadrabiają zaległości zarówno pod względem rozwoju technologicznego, jak i weryfikacji instalacji. ▶ rzuć rękawicę Łożyska ultrawysokiej prędkości o niskim tarciu i wzroście temperatury, wykorzystujące specjalne kulki stalowe poddane obróbce cieplnej lub niedrogie kulki ceramiczne. Konstrukcja lekkiego koszyka o wysokiej prędkości w celu wyeliminowania „efektu parasola” w otworach kieszeniowych, wraz z badaniami i rozwojem oraz symulacją projektowania specjalistycznych materiałów koszyków. Łożyska szybkoobrotowe wymagają większej precyzji wewnętrznej, takiej jak okrągłość, falistość, chropowatość, profil, bicie itp. harmonogram 2015-2017 2018-2019 2020-2024 2025 2030 łożysko dmN 800 000 1 milion 1,5 miliona 180 000 2 miliony Przykładowa prędkość obrotowa łożyska (jednostka obr./min) 6208→13000 6208→16000 6208→25000 6208→30000 6208→33000 Tabela 3 Harmonogram masowej produkcji łożysk szybkoobrotowych napędzanych elektrycznie (dmN: parametr prędkości obrotowej mierzony w mm·r/min) Potrzeba wysokiej wydajności łożysk ▶ obecna sytuacja Obecne systemy napędów elektrycznych wykorzystują głównie łożyska o niskim tarciu. Na przykład platforma napędu elektrycznego XPeng XPower 800V wykorzystuje wiodące w branży konstrukcje łożysk o niskim tarciu. Aby zrównoważyć redundancję konstrukcji skrzyni biegów i względy kosztów, większość łożysk podporowych wału pośredniego i wyjściowego wykorzystuje kombinacje łożysk stożkowych. Aby uzyskać optymalną wydajność operacyjną, bardziej odpowiednie byłyby łożyska kulkowe głęboko rowkowe o niższym tarciu (DGBB) w połączeniu z łożyskami walcowymi (CRB) lub łożyskami kulkowymi dwurzędowymi (TBB). ▶ Rzuć rękawicę Łożyska stożkowe zapewniają niższe straty tarcia dzięki zoptymalizowanej konstrukcji wypukłości kołnierza, ultraprecyzyjnej produkcji i koszykowi nylonowemu. Łożysko charakteryzuje się miniaturyzacją i niestandardową konstrukcją, wykorzystując stal o wysokiej czystości ze specjalistyczną obróbką cieplną i technologiami wzmacniania powłoki. Wybierz optymalną kombinację wydajności łożysk w oparciu o rzeczywiste warunki pracy, takie jak DGBB+CRB, TRB lub TBB. Popyt rozwojowy łożysk izolacyjnych ▶ obecna sytuacja Wraz z powszechnym przyjęciem w branży platform wysokiego napięcia 800 V do napędów elektrycznych, moduły mocy w inwerterach przeszły z IGBT na SiC, co skutkuje szybszymi prędkościami przełączania. Wysoki dv/dt (stosunek napięcia do prądu) drastycznie zwiększył ryzyko korozji elektrycznej w łożyskach, co wymaga lepszej ochrony izolacyjnej. Podczas gdy hybrydowe ceramiczne łożyska kulkowe oferują obecnie najbardziej idealną izolację, ich wygórowane koszty produkcji pozostają głównym problemem branży. W międzyczasie aktywnie rozwijane są tanie izolowane łożyska tulejowe, a wiodącymi producentami są SKF, Ensk, Fuji Electric i Renben. ▶ rzuć rękawicę Rozwój tanich ceramicznych łożysk kulkowych i lokalizacja łańcucha dostaw proszku ceramicznego. Łożysko tulejowe izolacyjne jest opracowywane z docelową impedancją izolacji 800Ω@1~5MHz. Oś czasu 2018-2020 2021-2023 2024 2025 i dalej platforma napięciowa 800 000 1 milion 1,5 miliona 180 000 łożyska silnika łożysko kulkowe hybrydowe ceramiczne łożysko kulkowe Warstwa izolacji ma impedancję 400Ω (1-5MHz). Warstwa izolacji ma impedancję 800Ω (1-5MHz). Tabela 4 Platforma napięciowa i dobór łożysk Trendy Trendy i planowanie montażu układu przeniesienia napędu Układ napędowy elektryczny rozwija się w kierunku wielofunkcyjnym kompaktowych rozmiarów, niskiej wagi, wysokiej wydajności i niskiego poziomu hałasu, co zapewnia więcej miejsca, wyższą wytrzymałość i wygodniejsze środowisko jazdy dla pojazdu. ▶ Kierunek rozwoju: Technologia współosiowych przekładni planetarnych jest zgodna z celami rozwojowymi układów napędowych elektrycznych i staje się głównym trendem dla przyszłych układów napędowych elektrycznych, szczególnie w przypadku produktów z napędem elektrycznym o wysokim momencie obrotowym. Aby zapewnić użytkownikom wysokiej jakości doświadczenia, przekładnie planetarne będą stopniowo dominować na rynku. Zarówno krajowi producenci OEM, jak i producenci Tier1 aktywnie inwestują w tę technologię i ją rozwijają. Główne komponenty i procesy przekładni planetarnych, takie jak pierścienie zębate, mechanizmy przekładni planetarnych, tłoczenie jarzm przekładni planetarnych i spawanie, wykazują znaczny potencjał wzrostu. Aby sprostać wymaganiom użytkowników w zakresie optymalnej obsługi i wszechstronnego wykorzystania mocy wyjściowej w różnych scenariuszach, rozproszone elektryczne układy napędowe (w tym centralny zintegrowany rozproszony napęd, napęd od strony koła i silniki piasty) wraz z wielobiegowymi układami przekładniowymi są wdrażane w specjalistycznych aplikacjach, znacznie poprawiając komfort użytkowania w różnych warunkach pracy i środowiskach. Tymczasem większość elektrycznych układów napędowych o małym momencie obrotowym nadal wykorzystuje konfiguracje przekładni z równoległymi wałami, zapewniając optymalny stosunek ceny do wydajności dla użytkowników końcowych. ▶ Model łańcucha dostaw i współpracy: Ze względu na nacisk kraju na przemysł pojazdów elektrycznych o nowej energii, w porównaniu z tradycyjnym przemysłem przekładni, początkowy próg techniczny i próg inwestycji w industrializację dla elektrycznych układów napędowych są niższe, co dodatkowo sprzyja ciągłemu rozwojowi chińskiego przemysłu nowych elektrycznych układów napędowych. Od początkowej dominacji łańcucha dostaw, stopniowo ewoluował on w kierunku dwutorowego podejścia obejmującego łańcuch dostaw oraz systemy samodzielnie opracowane i produkowane przez producentów OEM. Wraz z zaostrzeniem konkurencji rynkowej i poprawą poziomu integracji elektrycznych układów napędowych, przyszły łańcuch dostaw będzie ściślej zintegrowany z producentami OEM, z wyraźnym podziałem pracy, aby zapewnić długoterminową stabilność rynku. Trendy i cele dla wysokosprawnych układów napędowych Wraz z ciągłym doskonaleniem celów wydajnościowych, technologie takie jak ultraprecyzyjne uzębienie wału, łożyska o niskim oporze toczenia, układy wałów o niskich stratach mieszania oleju, aktywne systemy smarowania z suchą miską olejową oraz środki smarne o ultraniskiej lepkości będą stopniowo wdrażane. W połączeniu z powszechnym stosowaniem współosiowych przekładni planetarnych, oczekuje się, że do 2024 roku docelowa wydajność CLTC dla układów napędowych przekroczy 98. Przyszły wzrost wydajności będzie wykraczał poza izolowane modernizacje komponentów lub podzespołów, koncentrując się na optymalizacji na poziomie systemu i zintegrowanych aplikacjach wielostrategicznych. Metryki efektywności staną się bardziej szczegółowe, a producenci samochodów będą teraz priorytetowo traktować rzeczywiste parametry wydajności, takie jak zasięg 100 km/h i 120 km/h w stanie ustalonym — poza konwencjonalnym punktem odniesienia CLTC (China Light-Duty Test Cycle) — aby lepiej dopasować się do codziennych potrzeb użytkowników w zakresie jazdy. Rysunek 3 Poziomy efektywności reduktorów branży napędów elektrycznych w ciągu ostatnich trzech lat Trend i cele lekkiej konstrukcji Oczekuje się, że w latach 2027–2030 zestawy przekładni planetarnych zostaną powszechnie przyjęte w elektrycznych układach napędowych o dużej mocy i wysokim momencie obrotowym, co spowoduje zmniejszenie masy o 30% do 40% w porównaniu z obecnymi standardami. Dzięki postępowi w zakresie nowych materiałów (np. obudów ze stopu magnezu i aluminium) i procesów produkcyjnych (takich jak spawanie śrub mechanizmu różnicowego zamiast śrub i tłoczenie odlewanych ciśnieniowo obudów mechanizmu różnicowego), przewiduje się, że masa układu napędowego zmniejszy się o dodatkowe 51111111111. czas 2027-2030 moment obrotowy <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Masa (masa sucha) <15 kg 15-18 kg 18-25 kg Tabela 5 Zależność między masą układu przeniesienia napędu a momentem obrotowym Trend i cel układu przeniesienia napędu o niskim poziomie hałasu Aby sprostać coraz bardziej rygorystycznym wymaganiom użytkowników w zakresie komfortu, układ przeniesienia napędu stopniowo zwiększał możliwości optymalizacji wzbudzenia i symulacji ścieżki, a cele dotyczące NVH były różne dla różnych klas pojazdów. Wraz z postępem w technikach symulacyjnych, badania nad NVH przesunęły się w kierunku warunków jazdy krytycznych dla użytkownika. Początkowy nacisk na rozwój przesunął się z momentu obrotowego 1001 na rzeczywiste scenariusze, takie jak lekkie otwarcie przepustnicy i jazda w stałym tempie. Problemy NVH są z natury wyzwaniami systemowymi. Wraz ze wzrostem wymagań użytkowników, rozwiązania problemów NVH w napędach elektrycznych ewoluują od pojedynczych poprawek do kompleksowych podejść systemowych, równoważąc opłacalność. Obejmuje to strategie takie jak maskowanie hałasu tła przekładni, lokalne obudowy akustyczne oraz optymalizacja materiałów akustycznych pod kątem częstotliwości. Dzięki ciągłemu postępowi w produkcji komponentów reduktorów przekładni, poziom hałasu w układach napędowych stopniowo spada. Standard hałasu w układzie przekładni wynosi średnio 1,5 m, a prognozowany trend docelowy przedstawiono w poniższej tabeli. Hałas na stanowisku badawczym przy połowie obciążenia i pełnym momencie obrotowym Warunki czasowe 2024-2027 2027-2030 Model podstawowy 70 dB（A） 68 dB（A） Modele samochodów klasy średniej i wyższej 65 dB（A） 60 dB（A） Tabela 6: Trendy średniego hałasu Trendy i cele wymiarów przestrzennych Aby sprostać zapotrzebowaniu na większą przestrzeń wewnętrzną i układ platformy układu napędowego, układ napędowy musi być kompaktowy i mieć regularny kształt, a skrzynia biegów stopniowo rozwija się od wału równoległego do układu współosiowego planetarnego. Układ planetarny zapewnia lepsze wymiary przestrzenne, szczególnie w kierunku osi X w porównaniu do konfiguracji z osiami równoległymi. Przy równoważnej wydajności konfiguracja osi X może zmniejszyć zapotrzebowanie na miejsce o około 401111111111. Trendy i cele przekładni osi Aby sprostać rozwojowi nowych pojazdów energetycznych, wymagania dotyczące wydajności przekładni stają się coraz bardziej rygorystyczne. ▶ Lekkość: Wraz z rozwojem nowych pojazdów energetycznych w kierunku lekkości, przekładnie i systemy przekładniowe są również optymalizowane pod kątem mniejszej objętości i lżejszej masy; innowacje konstrukcyjne, małe koła zębate o małej odległości między środkami i konfiguracje przekładni planetarnych stały się trendem w rozwoju branży. ▶ Wysokosprawna przekładnia: Aby poprawić zasięg i ogólną efektywność energetyczną nowych pojazdów energetycznych, wysokosprawne przekładnie i systemy przekładni są stale optymalizowane pod względem wydajności konwersji, przełożenia i gęstości momentu obrotowego. Przekładnie o dużej prędkości i wysokim przełożeniu stają się trendem. ▶ Wysokie wymagania dotyczące wydajności NVH: Kontrola hałasu ma kluczowe znaczenie dla komfortu jazdy nowych pojazdów energetycznych. Przekładnie o wysokiej wydajności NVH stały się kluczowym wskaźnikiem kontrolnym w rozwoju przekładni nowych pojazdów energetycznych. Wymiar projektu jest kontrolowany z wyprzedzeniem, co obejmuje wielowymiarową kontrolę projektu, taką jak struktura przekładni, obróbka, montaż, sztywność podparcia obudowy, sztywność łożyska, modalny stosunek wału do zęba, modalny stosunek obudowy, modalny stosunek napędu elektrycznego, modalny stosunek silnika, unikanie kolejności, ścieżka przekładni i promieniowanie akustyczne. ▶ Materiały i produkcja: Materiały o wysokiej wydajności, w tym stale o wysokiej wytrzymałości, zaawansowane stopy, materiały niemetaliczne i kompozyty, są stopniowo przyjmowane. Wymagania dotyczące precyzji dla kół zębatych są coraz bardziej rygorystyczne, a normy krajowe wymagają precyzji klasy 5 lub wyższej, a niektóre parametry osiągają klasę 4 lub wyższą. Kompleksowy system sterowania integruje czynniki ludzkie, maszynowe, materiałowe, metodyczne i środowiskowe w produkcji kół zębatych. Ścisła koordynacja wszystkich procesów obróbki zapewnia pełną precyzję sekwencji. Wdrożenie nowych technologii, takich jak honowanie, szlifowanie wykańczające o bardzo wysokiej dokładności i precyzyjna produkcja kół zębatych, zwiększa dokładność przy jednoczesnym zachowaniu spójności. ▶ Ze względu na tolerancję zębów, błąd obróbki kół zębatych, błąd montażu itp. koło zębate ma inny rząd niż rząd charakterystyczny, dlatego kontrola precyzji koła zębatego jest bardzo ważna.

1.1 Zasada działania i główna klasyfikacja reduktorów W mechanicznych układach przekładniowych reduktor pełni funkcję krytycznego urządzenia pośredniczącego łączącego źródło zasilania z siłownikiem. Jego główny mechanizm obejmuje redukcję przełożenia i wzmocnienie momentu obrotowego poprzez przekładnię mechaniczną. Konkretnie, reduktor wykorzystuje układ przekładni, w którym wał wejściowy (z mniejszą liczbą zębów) zazębia się z większym kołem zębatym wału wyjściowego, skutecznie zmniejszając prędkość obrotową siły napędowej przy dużej prędkości, jednocześnie zwiększając moment obrotowy wyjściowy. W rezultacie reduktory są szeroko stosowane w urządzeniach przekładniowych o niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym i są uważane za kluczowy czynnik wpływający na wydajność robotów. Reduktory występują w różnych typach i modelach, aby sprostać zróżnicowanym potrzebom w zakresie przenoszenia mocy w różnych branżach. Można je klasyfikować na wiele sposobów. Na podstawie precyzji sterowania reduktory są klasyfikowane na reduktory ogólnego przeznaczenia i reduktory precyzyjne. Reduktory ogólnego przeznaczenia oferują niższą precyzję sterowania, ale wystarczają do podstawowego przenoszenia mocy w maszynach ogólnego przeznaczenia. Z drugiej strony, reduktory precyzyjne charakteryzują się wysoką dokładnością, wydłużoną żywotnością, minimalnym luzem i doskonałą niezawodnością, co czyni je idealnymi do precyzyjnych zastosowań sterowania w robotyce przemysłowej, robotyce współpracującej, automatyce przemysłowej i innych zaawansowanych dziedzinach produkcji. Reduktory precyzyjne, przede wszystkim reduktory RV i reduktory harmonicznych, są kluczowymi komponentami w produkcji sprzętu wysokiej klasy, takiej jak robotyka, stanowiąc około 35% całkowitego kosztu robota przemysłowego. Reduktory te są szeroko stosowane w precyzyjnych zastosowaniach sterowania, w tym w robotach przemysłowych, robotach współpracujących i automatyce przemysłowej, gdzie napotykają na wysokie bariery techniczne. Reduktory harmonicznych są przeznaczone do lekkich zastosowań o niskim obciążeniu, podczas gdy reduktory RV są zoptymalizowane pod kątem obciążeń średnich i wysokich, wymagających wysokiego momentu obrotowego i sztywności. Te ostatnie wymagają bardziej zaawansowanej technologii, stwarzają większe wyzwania w produkcji i montażu oraz charakteryzują się niższym tempem produkcji krajowej. Obecnie japońska firma Nabtesco utrzymuje wiodącą pozycję na tym globalnym rynku. Ze względu na ich różne charakterystyki techniczne w zasadach przekładni i projektach konstrukcyjnych, te dwa systemy wykazują uzupełniające się zalety w produktach downstream i domenach zastosowań, obsługując różne scenariusze i branże końcowe. Konkretne porównanie w robotyce przemysłowej jest następujące: projekt RV reduktor harmoniczny zwalniacza Zasada przekładni i struktura zwalniania Reduktor składa się z pierwszego stopnia ewolwentowej przekładni planetarnej i drugiego stopnia cykloidalnej przekładni planetarnej. Przynajmniej dwa wały mimośrodowe są używane do połączenia drugiego stopnia reduktora. Koło zębate i przekładnia cykloidalna są wykonane z litych odlewów i części stalowych. System składa się z trzech głównych części: elastycznego koła, sztywnego koła i generatora fal. Jest prosty i kompaktowy, a materiał, objętość i waga są niższe niż reduktora RV. charakterystyki wydajności Duża objętość, wysoka nośność (dopuszczalny moment obrotowy może osiągnąć 28 000 N·m), wysoka sztywność; ale jednocześnie produkt wykorzystuje stosunkowo złożoną strukturę nadpozycjonowania, proces produkcyjny i kontrola kosztów są trudniejsze Objętość jest mała, a obciążenie niskie (dopuszczalny moment obrotowy wynosi do 1500 N·m), ale kluczowe koło zębate jest elementem elastycznym, a jego wydajność stopniowo zmniejsza się pod wpływem powtarzających się odkształceń, a nośność i żywotność produktu są ograniczone. nośność i żywotność Produkt może osiągnąć wyższy moment obrotowy produktu i odporność na uderzenia, sztywność skrętną przy wywracaniu, większa wytrzymałość zmęczeniowa, dłuższa żywotność precyzji, wysoka precyzja ruchu. Elastyczna przekładnia zębata ma niską trwałość zmęczeniową i słabą odporność na skręcanie. staw maziowy Jest bardziej odpowiedni do dużych momentów obrotowych i stawów o dużym obciążeniu, takich jak podstawa robota, talia i górna część ramienia. Jest on ogólnie stosowany do lekkich pozycji obciążenia, takich jak przedramię, nadgarstek i dłoń. Rzeczywiste zastosowanie Reduktory RV są stosowane głównie do obciążeń powyżej 20 kg, podczas gdy reduktory harmoniczne RV są zalecane do obciążeń od 6 kg do 20 kg. W przypadku obciążeń poniżej 6 kg zwykle stosuje się reduktory harmoniczne. Główne obszary zastosowań terminali Dziedzina robotów średnich i ciężkich, reprezentowana przez takie gałęzie przemysłu, jak motoryzacja, fotowoltaika, spawalnictwo, gięcie, natryskiwanie, paletyzacja, obróbka metali, transport i terminale portowe. Branże elektroniki 3C, półprzewodników, żywności, formowania wtryskowego, formowania i medycyny mają duże zapotrzebowanie na roboty lekkie. 1.2 Zasada działania i charakterystyka reduktora RV Zgodnie z definicją w GB/T 34897-2017 „Precyzyjne łożyska do reduktorów RV w przemysłowych robotach łożyskowych”, reduktor RV jest mechanizmem przekładniowym składającym się z reduktora przekładni planetarnej jako stopnia przedniego i cykloidalnego reduktora wiatraczkowego jako stopnia tylnego. Charakteryzuje się wysokim przełożeniem i możliwością samoblokowania w określonych warunkach. Reduktor RV, opracowany na bazie tradycyjnej przekładni planetarnej ze sworzniem skrętnym, charakteryzuje się dwustopniowym układem redukcji, składającym się z reduktora planetarnego jako stopnia przedniego i cykloidalnego reduktora z kołem zębatym jako stopnia tylnego, z co najmniej dwoma wałkami mimośrodowymi łączącymi oba stopnie. Obudowa i cykloidalny reduktor z kołem zębatym są solidnie połączone za pomocą odlewów i elementów stalowych, tworząc zamknięty mechanizm różnicowy. Ta innowacja nie tylko pokonuje ograniczenia konwencjonalnych cykloidalnych przekładni z kołem zębatym, ale także zapewnia szereg korzyści, w tym wysoką precyzję (z luzem między zębami poniżej 1 minuty kątowej), wyjątkową sztywność, doskonałą trwałość, wysoką gęstość mocy (kompaktowość, a jednocześnie duża moc), szeroki zakres przełożeń i minimalne wibracje. Proces przenoszenia ruchu w reduktorze RV przebiega w następujący sposób: Obroty serwosilnika są przenoszone na koła planetarne poprzez koło zębate wejściowe. W zależności od przełożenia między kołem zębatym wejściowym a kołami zębatymi, prędkość jest odpowiednio redukowana (redukcja pierwszego stopnia). Wał korbowy jest bezpośrednio połączony z kołami zębatymi, co zapewnia tę samą prędkość obrotową. Dwa koła cykloidalne są zamontowane pomiędzy mimośrodową częścią wału korbowego a łożyskami igiełkowymi. Gdy wał korbowy się obraca, koła cykloidalne zamontowane na mimośrodowej części również wykonują ruch mimośrodowy wokół wału wejściowego. Z drugiej strony, obudowa igiełkowa zawiera równomiernie rozmieszczone w odstępach igiełki, z jedną dodatkową rolką na każde koło cykloidalne. Gdy wał korbowy wykonuje jeden pełny obrót, koła cykloidalne zazębiają się z igiełkami, wykonując ruch mimośrodowy. Podczas tego procesu wyjściowy jarzmo planetarne obraca się o odległość jednego zęba w kierunku przeciwnym do obrotu wału korbowego. Ten obrót jest następnie przekazywany na wał drugiego stopnia zespołu redukcyjnego (redukcja drugiego stopnia). Całkowity przełożenie jest iloczynem przełożeń z pierwszego i drugiego stopnia. Sytuacja przemysłu precyzyjnych reduktorów w Chinach 2.1 Kolejne wprowadzanie strategii krajowych i polityk przemysłowych napędzało szybki rozwój krajowych precyzyjnych reduktorów. W ostatnich latach polityka przemysłowa zapewniła silne wsparcie dla przełomów technologicznych i przyspieszonego rozwoju robotów przemysłowych i precyzyjnych reduktorów. Rząd wskazał robotykę i zaawansowane obrabiarki CNC jako jeden z dziesięciu kluczowych obszarów priorytetowych wymagających intensywnej promocji, ze szczególnymi wymaganiami dotyczącymi osiągnięcia przełomów inżynieryjnych i industrializacji inteligentnych komponentów rdzeniowych, takich jak reduktory. 14. Plan Pięcioletni i plany go wspierające określają strategie pogłębiania strategii mocy produkcyjnych, optymalizacji i modernizacji sektora produkcyjnego, tworzenia klastrów zaawansowanej produkcji oraz stymulowania innowacji w branżach takich jak robotyka. Plan kładzie nacisk na rozwój inteligentnego sprzętu produkcyjnego, eliminując słabości w zakresie percepcji, kontroli, podejmowania decyzji i realizacji poprzez współpracę przemysłu, środowiska akademickiego i badań. Kluczowe cele obejmują przezwyciężenie krytycznych wąskich gardeł w podstawowych komponentach i urządzeniach, a także rozwój zaawansowanych sterowników, precyzyjnych systemów serwonapędów oraz wysokowydajnych i niezawodnych reduktorów. Na przykład „14. Pięcioletni Plan Rozwoju Przemysłu Robotyki” zakłada, że w obliczu nowych okoliczności i wymagań, najbliższe pięć lat i kolejne będą okresem strategicznych możliwości dla chińskiego przemysłu robotyki, umożliwiającym osiągnięcie samowystarczalności, innowacji i skokowego rozwoju. Podkreśla on wykorzystywanie szans, stawianie czoła wyzwaniom i przyspieszanie rozwiązywania problemów, takich jak niewystarczająca akumulacja technologiczna, słabe fundamenty przemysłowe i brak podaży wysokiej klasy, napędzając w ten sposób przemysł robotyki w kierunku rozwoju klasy średniej i wysokiej. Plan promuje rozwój wysokiej klasy i inteligentny, ukierunkowany na transformację przemysłu i wzrost konsumpcji. Kluczowe priorytety obejmują przełamywanie kluczowych technologii, konsolidację fundamentów przemysłowych, zwiększanie efektywności podaży, rozszerzanie zastosowań rynkowych, poprawę stabilności i konkurencyjności łańcucha dostaw, ciągłe doskonalenie ekosystemu przemysłowego oraz stymulowanie wysokiej jakości wzrostu w sektorze robotyki. Cele rozwoju określone w planie to: Do 2025 roku Chiny dążą do stania się globalnym centrum innowacji w dziedzinie robotyki, klastrem produkcji wysokiej klasy i nową granicą dla zintegrowanych zastosowań. Przełomy zostaną osiągnięte w podstawowych technologiach robotyki i produktach premium, a ogólne wskaźniki wydajności osiągną międzynarodowy poziom zaawansowania, a kluczowe komponenty będą dorównywać niezawodnością globalnym odpowiednikom. Roczne tempo wzrostu przychodów branży robotyki przekroczy rok 20%, wspierając grupę międzynarodowych, wiodących przedsiębiorstw i liczne innowacyjne, szybko rozwijające się wyspecjalizowane „małe giganty”. Powstaną od trzech do pięciu globalnie wpływowych klastrów przemysłowych. Gęstość robotów produkcyjnych podwoi się. Do 2035 roku chiński przemysł robotyki osiągnie wiodącą na świecie wszechstronną siłę, a roboty staną się integralnymi elementami rozwoju gospodarczego, źródeł utrzymania ludzi i ładu społecznego. Plan określa kluczowe cele: wzmocnienie fundamentów przemysłowych, poprawę funkcjonalności, wydajności i niezawodności krytycznych komponentów robotów oraz rozwój zaawansowanych technologii produkcyjnych dla wysokowydajnych reduktorów, w tym reduktorów RV i reduktorów harmonicznych. Działania te poprawią zachowanie precyzji (dłuższą żywotność), niezawodność i redukcję hałasu, torując drogę do masowej produkcji. Kolejne wdrażanie polityk krajowych i przemysłowych zapewniło silne wsparcie dla szybkiego rozwoju krajowych reduktorów precyzyjnych. 2.2 Korzystając z rosnącego popytu na roboty przemysłowe, rynek reduktorów robotów przemysłowych, w tym reduktorów RV, szybko się rozwija. Według danych GGII, całkowity popyt Chin na reduktory robotów przemysłowych wzrósł z 931 100 sztuk do 1 366 000 sztuk w latach 2021–2024, przy średniorocznej stopie wzrostu (CAGR) wynoszącej 13,631111111111. Dodatni popyt wzrósł z 824 100 sztuk do 1 154 500 sztuk, osiągając CAGR na poziomie 11,891111111111. Wraz z przyspieszeniem digitalizacji, automatyzacja pracy ludzkiej przyniesie znaczące korzyści. Jako główny element napędzający automatyzację przemysłową, wspierający modernizację przemysłu i inteligentną produkcję, reduktory są gotowe na długoterminowy wzrost. Rozdział 4 2.3 Rozwój marek krajowych w dziedzinie robotów przemysłowych i reduktorów RV W ostatnich latach, napędzany rosnącym popytem na produkty niższego szczebla, rozszerzającymi się polami zastosowań oraz wspierany polityką przemysłową i wspólnymi działaniami rządu, przemysłu, środowiska akademickiego, instytucji badawczych i użytkowników końcowych, chiński sektor robotyki przemysłowej priorytetowo traktował przełomy w kluczowych technologiach. Krajowi producenci konsekwentnie pokonywali przeszkody techniczne w zakresie kluczowych komponentów, takich jak przekładnie, stale zwiększając swoją sprawność technologiczną i przewagę konkurencyjną. Różnica w wydajności między produktami chińskimi a światowymi liderami stale się zmniejsza. Na chińskim rynku robotów przemysłowych marki krajowe dynamicznie rosną, a proces substytucji importu przyspiesza. Dzięki przełomom w kluczowych technologiach, poprawie wydajności robotów krajowych i optymalizacji systemu łańcucha dostaw, krajowi producenci robotów przemysłowych wykorzystali szanse rynkowe, aby osiągnąć szybki wzrost w ostatnich latach. Tymczasem chiński przemysł reduktorów robotów przemysłowych, w tym reduktorów RV, wszedł w fazę szybkiego wzrostu. Wraz ze wzrostem potencjału technicznego i wydajności produktów krajowych producentów reduktorów RV, stopniowym zwiększaniem mocy produkcyjnych i uzyskiwaniem coraz bardziej widocznych korzyści cenowych i kosztowo-efektywnych, wiodący krajowi producenci robotów przemysłowych szybko zwiększają tempo lokalizacji reduktorów RV w zamówieniach. Trend ten jest napędzany przez takie czynniki, jak bezpieczeństwo i stabilność łańcucha dostaw, koszty i cykle zaopatrzenia. Krajowy rynek reduktorów do robotów przemysłowych charakteryzuje się znacznym potencjałem wzrostu i ogromną przestrzenią rynkową. Poziom techniczny i charakterystyka branży Branża reduktorów RV charakteryzuje się wysokim poziomem trudności technicznych, wysokim progiem inwestycyjnym i wysokimi barierami przemysłowymi. Wymaga znacznych nakładów kapitału i talentów w zakresie projektowania badawczo-rozwojowego, kontroli jakości, testowania produktów, montażu i weryfikacji próbnej. Proces produkcyjny nakłada surowe wymagania dotyczące materiałów, sprzętu produkcyjnego i precyzji procesu. Branża ta jest sektorem technologicznie intensywnym, kapitałochłonnym i wymagającym talentów. Kluczowe parametry techniczne reduktorów RV do robotów przemysłowych obejmują sztywność skrętną, moment rozruchowy, dokładność przekładni, luz, luz, błąd przekładni, sprawność przekładni i hałas. Projektowanie, rozwój i produkcja reduktorów RV wymagają wielokrotnych testów i regulacji materiałów, konstrukcji podzespołów i profili przekładni, co stanowi proces wymagający 5-6 lat wiedzy technicznej i doświadczenia. Wymagania dotyczące precyzji reduktorów RV determinują ich wysoki poziom techniczny w procesie produkcji. Do głównych wyzwań technicznych należy dwustopniowa konstrukcja reduktora, w której nawet drobne błędy na początku produkcji są wzmacniane na wyjściu, wpływając na precyzję produktu. Ponadto, aby zapewnić przenoszenie wysokiego momentu obrotowego, odporność na znaczne przeciążenia i utrzymać oczekiwaną żywotność, reduktory RV wykorzystują w swojej konstrukcji struktury nadpozycjonujące. Wymaga to precyzyjnej obróbki i stwarza znaczne trudności w procesie obróbki. Szczególnie w produkcji masowej osiągnięcie stabilności, niezawodności i spójności działania oraz jakości produktu staje się jeszcze trudniejsze. W ostatnich latach, wspierane przez politykę przemysłową i wspólne wysiłki rządu, przemysłu, środowiska akademickiego, instytucji badawczych i użytkowników, chińskie badania i rozwój w dziedzinie robotyki priorytetowo traktują przełomowe osiągnięcia w kluczowych technologiach. Przez lata niezależnej innowacji i absorpcji technologii, niektóre krajowe przedsiębiorstwa z powodzeniem pokonały wyzwania techniczne w kluczowych komponentach, takich jak reduktory, stale zwiększając swoje możliwości technologiczne i podstawową konkurencyjność. Ich produkty spełniają obecnie międzynarodowe, zaawansowane standardy w zakresie specyfikacji technicznych i wydajności. Szczególnie w robotyce przemysłowej producenci, tacy jak Huan Dong Technology, wiodący producent reduktorów RV, wypełnili lukę między podażą a popytem na kluczowe komponenty w chińskim sektorze robotyki przemysłowej dzięki stałym, niezależnym badaniom i inwestycjom. Główne bariery wejścia do branży 4.1 Bariery dla zaawansowanych technologii produkcyjnych Branża reduktorów RV to sektor intensywnie wykorzystujący technologie, napędzany badaniami i rozwojem, w którym rozwój produktów i innowacje wymagają solidnych możliwości technicznych i dedykowanych zasobów badawczo-rozwojowych. Cały cykl życia reduktora RV — od projektu i rozwoju do produkcji masowej — wymaga lat iteracyjnych testów, udoskonaleń i gromadzenia wiedzy technicznej. Biorąc pod uwagę szeroki zakres zastosowań w branży, wiodący gracze rozwinęli zaawansowane możliwości badawczo-rozwojowe i projektowania procesów, wraz z rozległą wiedzą techniczną i doświadczeniem. Potrafią precyzyjnie identyfikować trendy branżowe, wyprzedzać postęp technologiczny i skutecznie odpowiadać na potrzeby iteracji produktów. Nowi uczestnicy rynku często mają jednak trudności ze sprostaniem wymaganiom rynku w takich obszarach jak wiedza techniczna i rozwój talentów, co utrudnia im szybkie osiągnięcie znaczących przełomów i stawia ich w niekorzystnej sytuacji konkurencyjnej. 4.2 Bariery dostępu klientów W przypadku klientów z branży downstream wydajność i jakość reduktorów RV bezpośrednio wpływają na jakość i inne cechy produktów. Wybierając producentów reduktorów RV, klienci z branży downstream stosują rygorystyczny system kwalifikacji dostawców. Producenci z branży muszą nie tylko uzyskać międzynarodowe certyfikaty systemów jakości, ale także spełniać kryteria oceny ustalone przez poszczególnych klientów. Proces wyboru dostawcy zazwyczaj obejmuje długie okresy rygorystycznych audytów i ocen wydajności produktu. Klienci zazwyczaj testują produkty dostawców pod kątem wielu parametrów wydajności, w tym precyzji, przełożeń, nośności, sprawności przekładni, żywotności i stabilności, a niektórzy klienci przeprowadzają testy trwające dziesiątki tysięcy godzin. Z tymi klientami, po wejściu dostawcy do ich sieci, zazwyczaj nawiązywane są stabilne partnerstwa. W związku z tym, branża reduktorów RV napotyka na pewne bariery wejścia klientów. 4.3 Bariery inwestycji kapitałowych i produkcji na dużą skalę. Reduktory RV wymagają wysokich standardów wydajności i zaawansowanych procesów produkcyjnych, obejmujących wiele etapów produkcji, zróżnicowane wymagania surowcowe oraz znaczne zapotrzebowanie na materiały o wysokiej wydajności. Wymagają one również kompleksowych zestawów akcesoriów. Jednocześnie klienci coraz częściej oczekują dłuższych cykli dostaw i rozszerzonej gamy produktów, aby sprostać zróżnicowanym scenariuszom zastosowań. Aby sprostać tym potrzebom, producenci reduktorów RV muszą rozwijać wielowariantowe, wielkoskalowe możliwości produkcyjne. Wymaga to znacznych inwestycji kapitałowych, wiedzy technicznej i doświadczenia operacyjnego w zakresie zaopatrzenia w sprzęt, skalowania produkcji i kontroli procesów, aby uzyskać przewagę konkurencyjną. Z jednej strony firmy muszą inwestować w precyzyjny sprzęt do obróbki i testowania, co wymaga wysokiej klasy maszyn, często importowanych lub wykonywanych na zamówienie. Systemy te charakteryzują się wydłużonymi okresami dostawy i instalacji oraz kosztowną konserwacją. Z drugiej strony, zapewnienie niezawodności i stabilności produktu wymaga standaryzowanych protokołów produkcyjnych, monitorowania w czasie rzeczywistym i wieloetapowych kontroli jakości. W związku z tym nowi gracze na rynku mają trudności z osiągnięciem zdolności produkcyjnych na masową skalę w krótkim czasie. Trendy w branży 5.1 Przyspieszenie substytucji importu, krajowi producenci z zadowoleniem przyjmują możliwości szybkiego rozwoju Obecnie na globalnym rynku reduktorów RV nadal dominują główne międzynarodowe marki, charakteryzujące się wysokimi cenami sprzedaży i wysokimi kosztami obsługi posprzedażowej. Sytuacja ta w pewnym stopniu utrudnia rozwój krajowych producentów robotów. Dzięki wdrożeniu polityk zachęt przemysłowych, takich jak „14. Pięcioletni Plan Rozwoju Inteligentnej Produkcji” i „14. Pięcioletni Plan Rozwoju Przemysłu Robotyki”, produkcja inteligentnych, kluczowych komponentów stała się kluczową branżą dla krajowych przełomów technologicznych. Tymczasem, dzięki przełomom technologicznym i udoskonaleniom procesów, niektóre krajowe przedsiębiorstwa osiągnęły wiodące na świecie standardy wydajności i stabilności. Dzięki wyższej opłacalności i lokalnym korzyściom w zakresie usług, krajowe marki nadal zwiększają swój udział w rynku, przyspieszając jednocześnie substytucję importu. Patrząc w przyszłość, wraz z postępem Chin w badaniach teoretycznych, produkcji i rozwoju sprzętu testowego oraz zdobywaniem wiedzy technicznej w zakresie materiałów, precyzyjnej obróbki kluczowych komponentów i kompletnych procesów montażu, krajowe marki będą zyskiwać coraz większe uznanie wśród klientów z niższego szczebla. 5.2 Tempo rozwoju standardów branżowych przyspieszyło, a poziom technologii produktów uległ znacznej poprawie. Normy branżowe pełnią funkcję ram regulacyjnych, które standaryzują praktyki, napędzają innowacje i kierują rozwojem sektora. Poprzez ciągłe udoskonalanie procesów standaryzacyjnych i przyspieszanie opracowywania zaktualizowanych specyfikacji, normy te zwiększają wydajność operacyjną w branży. Rynek reduktorów charakteryzuje się zróżnicowanymi specyfikacjami, jednak obecne normy branżowe charakteryzują się opóźnionymi aktualizacjami i niepełnym zakresem zastosowania. Szczególnie w przypadku precyzyjnych reduktorów RV o wysokiej precyzji, istniejące normy pozostają niezsynchronizowane z globalnymi punktami odniesienia, co hamuje szybki rozwój branży. Wraz z przyspieszeniem inteligentnej transformacji, rozwój norm branżowych będzie coraz bardziej zgodny z postępem technologicznym, innowacjami produktowymi i procesami produkcyjnymi. W przyszłości normy branżowe będą przyjmować holistyczne podejście obejmujące cały łańcuch dostaw reduktorów. Ta kompleksowa strategia pomoże producentom reduktorów RV osiągnąć wyższe i bardziej spójne standardy techniczne, co ostatecznie poprawi precyzję mechaniczną, żywotność, stabilność operacyjną i niezawodność w sektorze reduktorów RV. 5.3 Zastosowania downstream są rozległe, a długoterminowe pozytywne trendy branżowe. Reduktory RV charakteryzują się rozległymi zastosowaniami downstream, a automatyka przemysłowa jest kluczowym sektorem obok robotyki. Wraz z ciągłym wzrostem postępu technologicznego i poziomu automatyzacji przemysłowej, reduktory te są gotowe do rozszerzenia swoich zastosowań w większej liczbie dziedzin, napędzając zróżnicowany popyt w segmencie downstream. Ponadto, napędzane przez stabilny wzrost gospodarczy kraju i wspierającą politykę przemysłową, inwestycje w środki trwałe w Chinach wykazują stały, roczny wzrost. Wiele sektorów downstream odnotowuje obiecujące perspektywy rozwoju, napędzane ekspansją gospodarczą i inwestycjami przemysłowymi. Prognozuje się, że popyt rynkowy i skala branży na reduktory RV utrzymają pozytywną długoterminową trajektorię wzrostu. Szanse i zagrożenia dla rozwoju przemysłu 6.1 Szanse stojące przed przemysłem 6.1.1 Silne wsparcie i wskazówki ze strony polityki przemysłowej Przemysł reduktorów RV jest kluczowym sektorem w chińskim sektorze zaawansowanej produkcji, wspieranym przez krajową politykę przemysłową. Odpowiednie organy wdrożyły szereg planów rozwoju, w tym „Opinie wdrożeniowe dotyczące zwiększenia niezawodności produkcji”, „14. pięcioletni plan dla przemysłu podzespołów maszyn ogólnych”, „14. pięcioletni plan dla inteligentnej produkcji”, „14. pięcioletni plan dla rozwoju przemysłu robotyki”, „Krajowy przewodnik po budowie systemu inteligentnych norm produkcji (wydanie z 2021 r.)” oraz „Opinie przewodnie dotyczące promowania rozwoju przemysłu robotyki”. Inicjatywy te stworzyły sprzyjające środowisko dla rozwoju branży. Jako kluczowy element precyzyjnych reduktorów i robotów przemysłowych, reduktory RV nadal otrzymują stałe wsparcie polityczne. Na przykład „14. pięcioletni plan dla rozwoju przemysłu robotyki”, wydany wspólnie przez Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych (MIIT) oraz 15 innych departamentów, proponuje „opracowanie zaawansowanych technologii i procesów produkcyjnych dla reduktorów RV i reduktorów harmonicznych, zwiększając ich precyzję (żywotność), niezawodność i redukcję hałasu w produkcji masowej”. Podobnie, „14. Pięcioletni Plan Rozwoju Inteligentnej Produkcji” opublikowany przez MIIT i siedem innych departamentów wymienia „wysokowydajne, niezawodne reduktory” jako krytyczną kategorię wymagającą przełomu w zakresie podstawowych komponentów i urządzeń stanowiących wąskie gardła. W 2023 r. Narodowa Komisja Rozwoju i Reform (NDRC) opublikowała „Katalog wytycznych dotyczących dostosowania struktury przemysłowej (wydanie z 2024 r.)”, który w swojej promowanej kategorii uwzględnił „wysokowydajne reduktory do robotów przemysłowych” oraz „wysokowydajne reduktory do robotów”. Wprowadzenie szeregu polityk zachęcających i wspierających przez państwo stworzyło solidne podstawy polityczne dla rozwoju tej branży i zapewniło szeroką przestrzeń dla polityki przemysłowej oraz możliwości dla zrównoważonego i szybkiego rozwoju branży. 6.1.2 Przemysł downstream nadal się rozwija. Reduktory RV są szeroko wykorzystywane w precyzyjnych zastosowaniach sterowania, takich jak robotyka i automatyka przemysłowa. Chiny stały się największym na świecie rynkiem robotów przemysłowych, odpowiadając za około 50% globalnego popytu, co stało się potężnym motorem wzrostu dla branży. Rząd będzie nadal napędzać transformację inteligentnej produkcji, pogłębiać integrację industrializacji i informatyzacji oraz zwiększać możliwości automatyzacji przemysłowej, aby przyspieszyć rozwój robotów przemysłowych, szczególnie w trzech głównych komponentach: reduktory, sterowniki i systemy serwomechanizmów. Tymczasem rozwijające się sektory zastosowań i wzrost rynku dodatkowo zwiększą potencjał rynkowy branży reduktorów RV. Średnio- i długoterminowe perspektywy dla tego sektora pozostają pozytywne, prezentując znaczące możliwości rozwoju. 6.1.3 Wymagania dotyczące udomowienia kluczowych komponentów Jako kluczowe komponenty w sprzęcie wysokiej klasy, takim jak roboty i obrabiarki CNC, reduktory RV są niezbędne w automatyzacji przemysłowej i inteligentyzacji, odgrywając kluczową rolę w transformacji i modernizacji produkcji. Wraz z rosnącym popytem na reduktory RV w robotach przemysłowych, Chiny borykają się z ciągłymi niedoborami kluczowych komponentów. Branża w dużej mierze polegała kiedyś na importowanych międzynarodowych markach w produkcji reduktorów RV, co poważnie ograniczało ekspansję mocy produkcyjnych krajowych producentów z niższego szczebla. Aby przyspieszyć rozwój branży downstream, konieczne jest rozwijanie technologii reduktorów RV, łagodzenie ograniczeń produkcyjnych producentów robotów i kładzenie podwalin pod inteligentną produkcję, która napędza wzrost gospodarczy i transformację przemysłową. Obecnie niektóre krajowe przedsiębiorstwa produkujące reduktor RV pokonały techniczne wąskie gardła i osiągnęły przełom. Dla krajowych producentów z niższego szczebla, dojrzewanie tych kluczowych komponentów nie tylko obniża koszty produkcji, ale także uwalnia nowe moce produkcyjne. 6.2 Zagrożenia stojące przed branżą 6.2.1 Możliwości techniczne i technologiczne krajowych przedsiębiorstw są nadal niewystarczające. Międzynarodowi producenci utrzymują wyraźną przewagę pierwszego gracza. Przez dekady chińska technologia reduktorów RV pozostawała w tyle za krajami rozwiniętymi, a globalną dominację na rynku mają marki zagraniczne. Japońska firma Nabtesco pozostaje czołowym producentem krajowym, podczas gdy Chiny nadal w dużej mierze polegają na importowanych kluczowych komponentach robotów przemysłowych. W ostatnich latach krajowi producenci, tacy jak ta firma, osiągnęli przełom dzięki ciągłym wysiłkom badawczo-rozwojowym. Ich produkty zyskują obecnie uznanie w branżach downstream, przełamując technologiczny monopol zagranicznych marek. Jednak krajowe reduktory RV nadal nie dorównują importowanym odpowiednikom pod względem precyzji, trwałości, stabilności i spójności. Typowe problemy obejmują ograniczoną różnorodność produktów i niewystarczające opcje rozmiarów. Aby konkurować, krajowi producenci muszą zwiększyć inwestycje w celu opracowania ulepszonych modeli do różnych zastosowań. Rozwój branży wymaga od chińskich marek zwiększenia możliwości badawczo-rozwojowych, udoskonalenia procesów produkcyjnych i rozszerzenia portfolio produktów. Budując zaufanie poprzez niezawodną wydajność, konkurencyjne ceny i lokalne usługi, krajowe reduktory RV mogą zapewnić sobie silniejszą pozycję rynkową. 6.2.2 Ograniczone zdolności produkcyjne na dużą skalę W porównaniu z międzynarodowymi gigantami reduktorów RV, krajowi producenci zazwyczaj działają na mniejszą skalę i mają słabszą siłę finansową, co utrudnia długoterminowy rozwój. Chociaż wsparcie polityczne doprowadziło w ostatnich latach do pojawienia się krajowych przedsiębiorstw z możliwościami produkcji masowej, luka w stosunku do światowych liderów branży pozostaje znaczna. Większość krajowych producentów reduktorów RV nadal boryka się z ograniczeniami wynikającymi z ograniczonych zdolności produkcyjnych. Rosnący popyt rynkowy ze strony branż downstream stanowi obiektywną podstawę szybkiej ekspansji, ale jednocześnie nakłada wyższe wymagania dotyczące skali produkcji i siły finansowej. Krajowi producenci stoją obecnie przed bezprecedensowymi wyzwaniami w zakresie zwiększania zdolności produkcyjnych. Cykliczne, regionalne lub sezonowe cechy branży Branża reduktorów RV nie wykazuje wyraźnych wzorców cyklicznych ani sezonowych, napędzanych głównie przez politykę makroekonomiczną i popyt rynkowy downstream. Krajowi gracze mają siedzibę głównie we wschodnich i północnych Chinach, obsługując klientów w tych regionach, podczas gdy międzynarodowi konkurenci koncentrują się głównie w Japonii. Pozycja i rola branży w łańcuchu przemysłowym Branża reduktorów RV znajduje się w środkowym biegu łańcucha przemysłowego. Jej upstream obejmuje dostawców surowców i sprzętu produkcyjnego, w tym łożysk, półfabrykatów, stali, narzędzi skrawających i przyrządów pomiarowych. Downstream dotyczy przede wszystkim zaawansowanych sektorów produkcyjnych, takich jak robotyka i automatyka przemysłowa. Zdolności produkcyjne, jakość dostaw i standardy technologiczne branży upstream bezpośrednio wpływają na jakość i skalę dostaw surowców dla sektora reduktorów RV. W miarę jak producenci reduktorów RV podnoszą jakość produktów i procesy produkcyjne, rygorystyczna selekcja, ocena i weryfikacja materiałów dostawców wstępnych również napędzają i wspierają postęp technologiczny wśród tych dostawców. Sektor downstream, dziedzina produkcji wysokiej klasy, priorytetowo traktowana przez krajowe polityki przemysłowe dotyczące inteligentnego i zautomatyzowanego rozwoju, odnotował w ostatnich latach znaczny wzrost popytu. Jako kluczowy element produktów downstream, takich jak roboty przemysłowe, reduktor RV, dzięki swojej wydajności, precyzji i stabilności jakości, ma kluczowy wpływ na funkcjonalność produktów końcowych, co czyni go kluczowym czynnikiem rozwoju branż downstream. Znaczenie między branżą a jej sektorami upstream i downstream 9.1 Znaczenie dla branży upstream Podstawowe surowce do reduktorów RV obejmują komponenty pozyskiwane ze źródeł zewnętrznych, takie jak łożyska, półfabrykaty, stal i narzędzia skrawające. Łańcuchy dostaw łożysk, półfabrykatów i stali w górnym biegu łańcucha dostaw pochodzą głównie z przemysłu stalowego, gdzie podaż na rynku pozostaje duża, a konkurencja jest ostra. Zarówno jakość produktu, jak i warunki dostaw spełniają wymagania branży. W ostatnich latach ceny stali pozostawały względnie stabilne dzięki reformom po stronie podaży i działaniom mającym na celu redukcję nadwyżek mocy produkcyjnych w sektorze stalowym. Jednak wahania cen stali – napędzane czynnikami takimi jak trendy na międzynarodowym rynku towarowym – mogą wpływać na koszty surowców i marże zysku produktów redukcyjnych. W perspektywie długoterminowej, obfite dostawy stali w Chinach prawdopodobnie nie wpłyną negatywnie na branżę reduktorów RV. 9.2 Znaczenie dla sektorów downstream Jako niezbędny element urządzeń o wysokiej precyzji, reduktory RV są szeroko wykorzystywane w zaawansowanych sektorach produkcyjnych, takich jak robotyka i automatyka przemysłowa. Jakość, niezawodność i żywotność ich produktów bezpośrednio determinują wydajność systemów nadrzędnych, podczas gdy skala i trendy rozwojowe branży są napędzane przez wymagania rynku downstream. W ostatnich latach, wraz z wprowadzeniem polityk wspierających, takich jak „14. Pięcioletni Plan dla Przemysłu Części Maszyn Ogólnego” i „14. Pięcioletni Plan Rozwoju Przemysłu Robotyki”, produkcja wysokiej klasy sprzętu — reprezentowana przez roboty przemysłowe i wysokiej klasy obrabiarki CNC — stała się kluczowym celem rozwoju narodowego w celu osiągnięcia przełomów. Tymczasem przyspieszona restrukturyzacja i modernizacja przemysłu pobudziły ciągły postęp w automatyzacji przemysłowej i inteligentyzacji. Korzystając z dynamiki przemysłu downstream, sektor reduktorów RV jest gotowy do wejścia w nową fazę szybkiego wzrostu. Krajobraz konkurencji w branży W kontekście Przemysłu 4.0, kraje rozwinięte reprezentowane przez Japonię nadały priorytet rozwojowi przemysłu robotyki. Osiągnęły one całkowitą samowystarczalność w zakresie podstawowych komponentów, takich jak reduktory RV, i zapewniły sobie znaczący udział w rynku dzięki wiodącej pozycji technologicznej. Branża reduktorów RV charakteryzuje się wysoką złożonością techniczną, znacznymi progami inwestycyjnymi i surowymi barierami branżowymi. Wymaga znacznych inwestycji kapitałowych i talentów w badania i rozwój, kontrolę jakości i testowanie produktów. Procesy produkcyjne wymagają rygorystycznych wymagań dotyczących materiałów, sprzętu produkcyjnego i precyzji procesu, co utrudnia produkcję na dużą skalę. Na świecie niewielu producentów jest w stanie niezawodnie dostarczać masowo produkowane reduktory RV o niezawodnej wydajności. Wykorzystując swoją długą historię, silną bazę kapitałową i rozległą wiedzę techniczną, japońskie firmy dominują na globalnym rynku reduktorów robotów przemysłowych. Do znaczących przedstawicieli należy Nabtesco, które zdobyło wiodącą pozycję dzięki najnowocześniejszym możliwościom badawczo-rozwojowym, dużym możliwościom produkcyjnym, stałej jakości produktów i długotrwałej współpracy z międzynarodowymi liderami branży, takimi jak FANUC i KUKA. Ze względu na późny start chińskiego przemysłu reduktorów RV, ogólny poziom techniczny przedsiębiorstw w branży nadal pozostaje w tyle za wiodącymi firmami na świecie. Na krajowym rynku reduktorów RV, w miarę jak krajowi producenci nieustannie pokonują wyzwania techniczne, ich możliwości techniczne i konkurencyjność stale rosną, zmniejszając lukę między wydajnością produktów a wiodącymi poziomami za granicą. Według raportu „China Robot Industry Development Report (2022)” autorstwa China Electronics Society, kluczowa konkurencyjność kluczowych komponentów chińskich robotów przemysłowych stale rośnie. Biorąc reduktory za przykład, grupa wybitnych przedsiębiorstw, takich jak Lüde Harmonic (koncentrująca się głównie na reduktorach harmonicznych) i Huandong Technology (koncentrująca się głównie na reduktorach RV) stały się pionierami w przewodzeniu rozwojowi krajowego rynku reduktorów, dzięki stałym inwestycjom w badania i rozwój, możliwościom precyzyjnej produkcji, ścisłej kontroli jakości i ciągłemu ulepszaniu systemów produktów. Główne firmy w branży Globalnie Nabtesco jest liderem rynku w branży reduktorów RV. Na chińskim rynku reduktorów RV, oprócz Nabtesco, Huandong Technology zdobyła wiodącą pozycję z udziałem w rynku zbliżającym się do 20%1, podczas gdy inne firmy są stosunkowo mniejsze. Podstawowa sytuacja jest następująca: nazwa firmy Lokalizacja siedziby Główne operacje biznesowe i pozycja rynkowa Nabtesco Japan Jako twórca reduktorów RV i wiodące przedsiębiorstwo w dziedzinie sterowania ruchem, jest największym na świecie producentem robotycznych reduktorów RV. Według statystyk GGII, udział firmy w chińskim rynku reduktorów RV do robotów wynosił odpowiednio 50,87%, 40,17% i 33,791111111111 w latach 2022, 2023 i 2024. Głównym produktem firmy Circulation Technology China, reduktorem RV, był w zasadzie czołowy krajowy klient w dziedzinie robotów, z dużymi możliwościami produkcyjnymi i przetwórczymi, cieszący się wysoką rozpoznawalnością marki w branży. Firma stała się profesjonalnym producentem reduktorów RV do robotów przemysłowych, wiodącym producentem krajowym pod względem wielkości produkcji i sprzedaży. Według statystyk GGII, jego udział w rynku chińskich reduktorów RV robotów wynosił 13,65%, 18,89% i 24,981111111111 odpowiednio w latach 2022, 2023 i 2024. Źródło: publicznie dostępne dane, GGII W ostatnich latach Shuanghuan Technology osiągnął szybką ekspansję rynkową i ugruntował swoją pozycję dominującą w chińskim sektorze robotyki dzięki swoim reduktorom RV. W 2020 r. Nabtesco zdominowało krajowy rynek reduktorów RV z udziałem 54,80%, podczas gdy Sumitomo Heavy Industries miało 6,60%, a Shuanghuan Technology tylko 5,25%. W latach 2021–2024 udział rynkowy Shuanghuan Technology stale wzrastał do 10,1,13,65%,18,89%1, a następnie 24,98%, plasując się konsekwentnie na drugim miejscu po Nabtesco. W tym samym okresie udział rynkowy Nabtesco spadł do 51,77%, 50,87%, 40,17% i 33,791111111111, podczas gdy udział Sumitomo Heavy Industries spadł do 5,06%, 4,701111111111, 3,9% i 3,58%. Ten stały spadek udziału rynkowego międzynarodowych konkurentów podkreśla rolę Shuanghuan Technology jako wiodącej krajowej alternatywy dla produktów Nabtesco. Stopniowo zastępując importowane komponenty Nabtesco, Shuanghuan Technology umocnił swoją pozycję lidera na chińskim rynku reduktorów RV do robotyki.图片5 [Zastrzeżenie] Niniejszy fragment pochodzi z prospektu Shuanghuan Technology. Wszelkie prawa zastrzeżone przez autora. Wyłącznie do celów wymiany wiedzy i komunikacji, nie do użytku komercyjnego. Zachowujemy neutralność wobec wszystkich wyrażonych w nim poglądów. W przypadku zauważenia jakichkolwiek rozbieżności między cytowanymi źródłami a faktami lub w przypadku problemów związanych z prawami autorskimi, prosimy o powiadomienie nas w celu niezwłocznego poprawienia lub usunięcia.  

Jako kluczowy element układów przekładniowych, reduktory odgrywają kluczową rolę w redukcji prędkości obrotowej i zwiększaniu momentu obrotowego. Ich parametry techniczne bezpośrednio determinują dokładność operacyjną i stabilność urządzeń końcowych. W sektorze robotyki humanoidalnej reduktory precyzyjne należą do kluczowych komponentów, stanowiąc około 16% struktury kosztów. Dokładność przekładni i niezawodność tych reduktorów bezpośrednio wpływają na elastyczność ruchów robotów humanoidalnych i ich zdolność adaptacji do różnych scenariuszy. Analiza popytu rynkowego wskazuje na przyspieszoną globalną industrializację robotów humanoidalnych, z prognozowanym wzrostem rynku o 10 miliardów juanów do 2030 roku. Wraz ze wzrostem wsparcia polityki krajowej dla przemysłu robotyki, zbliżająca się masowa produkcja robotów humanoidalnych stwarza okno eksplozywnego wzrostu dla reduktorów precyzyjnych. Z technicznego punktu widzenia rynek reduktorów precyzyjnych od dawna jest zdominowany przez przedsiębiorstwa zagraniczne: reduktory harmoniczne są prowadzone przez Harmonic Drive z globalnym udziałem w rynku przekraczającym 80%; W sektorze reduktorów RV japońska firma Nabtesco ma ponad 40% udziału w rynku w Chinach; na rynku precyzyjnych reduktorów planetarnych dominują przede wszystkim producenci japońscy i niemieccy. Taka sytuacja nie tylko podkreśla pilną potrzebę krajowej substytucji, ale także wyznacza punkt odniesienia dla krajowych producentów w zakresie osiągania przełomów technologicznych. Z perspektywy krajowej substytucji, krajowi producenci osiągnęli kluczowe przełomy w technologii i na rynku do 2025 r.: wielkość krajowego rynku reduktorów harmonicznych osiągnęła 2,49 mld juanów w 2023 r., przy średniorocznej stopie wzrostu (CAGR) wynoszącej 16,541111111111 od 2019 do 2023 r.; oczekuje się, że wielkość rynku reduktorów RV w Chinach osiągnie 6 mld juanów do 2025 r., a krajowi producenci, tacy jak Huan Dong Technology, stale zbliżają się do międzynarodowych zaawansowanych poziomów możliwości technicznych; Globalna wielkość rynku precyzyjnych reduktorów planetarnych wzrosła z 929 milionów juanów do 1,376 miliarda juanów w latach 2020–2024, przy średniorocznym tempie wzrostu (CAGR) na poziomie 10,32%. Krajowe produkty wysokiej klasy osiągnęły międzynarodowe poziomy zaawansowania w kluczowych wskaźnikach, takich jak dokładność transmisji, wydajność i poziom hałasu, osiągając substytucję importu w niektórych dziedzinach, a wskaźnik lokalizacji stopniowo rośnie. W tym przełomowym momencie dla branży, rosnące zapotrzebowanie na roboty humanoidalne i przełomowe osiągnięcia w krajowej technologii reduktorów stworzyły efekt synergii, napędzając krajowy proces substytucji do krytycznej fazy wdrażania i zbiorów. W tym kontekście niniejszy raport zawiera dogłębną analizę czynników napędzających wzrost, ścieżek technologicznych i postępów w krajowej substytucji w sektorze reduktorów, oferując niezbędne informacje dla badań przemysłowych i decyzji inwestycyjnych. Reduktor: Kluczowe elementy w dziedzinie przekładni, stale rosnący rozmiar rynku 1.1 Reduktor spełnia podwójną funkcję redukcji prędkości i zwiększenia momentu obrotowego, z szerokim zastosowaniem w dalszych etapach. Jako kluczowy element łączący źródła zasilania z mechanizmami napędowymi, reduktory zębate działają poprzez wielostopniowe zazębienie, aby zmniejszyć prędkość wejściową, jednocześnie zwiększając moment obrotowy wyjściowy, co czyni je niezbędnymi w mechanicznych układach przeniesienia napędu. Biorąc pod uwagę, że większość maszyn przemysłowych pracuje w warunkach dużego obciążenia i niskiej prędkości, gdzie bezpośredni napęd głównego napędu jest niepraktyczny, reduktory zębate są niezbędne do osiągnięcia dopasowania prędkości do momentu obrotowego. Dzięki precyzyjnej konstrukcji przełożeń proporcjonalnie zmniejszają prędkość wejściową, jednocześnie proporcjonalnie zwiększając moment obrotowy wyjściowy, zapewniając optymalne dopasowanie między parametrami mocy a wymaganiami obciążenia. Jako kluczowy element nowoczesnych przekładni mechanicznych, reduktory zębate bezpośrednio decydują o sprawności przekładni, dokładności działania i niezawodności urządzeń w systemach energetycznych. To czyni je niezastąpionymi w krytycznych zastosowaniach, takich jak sprzęt zautomatyzowany, maszyny budowlane i systemy transportowe. Wielkość rynku chińskiego przemysłu reduktorów wykazuje stały trend wzrostowy, a długoterminowa stopa wzrostu utrzymuje się na poziomie około 5%. Według danych Rui Guan Consulting, wielkość rynku chińskiego przemysłu reduktorów osiągnęła 144,7 mld juanów w 2024 roku, a tempo wzrostu w ostatnich latach utrzymywało się w okolicach 5%. Pod wpływem redukcji krajowej siły roboczej i pogłębiającego się starzenia się społeczeństwa, przedsiębiorstwa produkcyjne przyspieszają przejście na automatyzację produkcji, aby obniżyć koszty pracy i poprawić wydajność produkcji, co bezpośrednio napędza wzrost popytu na kluczowe komponenty automatyki przemysłowej, takie jak reduktory. Tymczasem krajowi producenci reduktorów stale zwiększają konkurencyjność rynkową produkowanych w kraju reduktorów, wprowadzając, przyswajając, absorbując i wprowadzając innowacje w zaawansowanych technologiach zagranicznych, promując proces lokalizacji i substytucji produktów oraz stopniowo zmniejszając zależność od technologii zagranicznych. Zastosowania reduktorów w dalszym ciągu obejmują wiele branż i odgrywają kluczową rolę. Dzięki doskonałej nośności, niezawodności, trwałości i precyzyjnej kontroli prędkości i momentu obrotowego, reduktory odgrywają kluczową rolę w zwiększaniu wydajności całych systemów produkcyjnych w różnych gałęziach przemysłu. Ich dalsze zastosowania obejmują przede wszystkim podnoszenie i transport, cement i materiały budowlane, robotykę, ciężkie górnictwo, hutnictwo i wytwarzanie energii, a także inne sektory gospodarki narodowej i przemysłu obronnego. Spośród nich podnoszenie i transport, cement i materiały budowlane oraz robotyka stanowią najważniejsze obszary zastosowań reduktorów. Dzięki stałemu wzrostowi gospodarczemu Chin i pogłębiającej się automatyzacji przemysłowej, produkt krajowy brutto i inwestycje w środki trwałe rosną z roku na rok. Jako kluczowy, podstawowy element wyposażenia przemysłowego, popyt rynkowy na reduktory również stale rośnie. 1.2 Reduktory można podzielić na trzy kategorie: ogólnego przeznaczenia, specjalnego przeznaczenia i precyzyjne. Reduktory dzielą się na trzy główne typy: reduktory ogólnego przeznaczenia, reduktory specjalistyczne i reduktory precyzyjne. Ogólnie rzecz biorąc, reduktory ogólnego przeznaczenia mają szerokie zastosowanie, reduktory specjalistyczne są projektowane na zamówienie, a reduktory precyzyjne koncentrują się na zapewnieniu precyzyjnego sterowania ruchem i pozycjonowania. Reduktory ogólnego przeznaczenia to standardowe urządzenia przekładniowe przeznaczone głównie do zastosowań średniej i małej skali. Szeroko stosowane w przekładniach przemysłowych, systemach przenośników i pokrewnych sektorach, oferują ograniczoną precyzję sterowania, zaspokajając jedynie podstawowe potrzeby większości maszyn w zakresie przenoszenia mocy. Do czołowych producentów należą SEW, Siemens, Guomao Co., Ltd., Ningbo Dongli, Jiangsu Tailong i Zhongda Lide. Specjalistyczne reduktory: Dostosowane urządzenia redukcji prędkości opracowane zgodnie ze szczególnymi potrzebami przemysłowymi, zazwyczaj w dużych lub bardzo dużych specyfikacjach, mogą być optymalizowane pod kątem konkretnych scenariuszy zastosowań lub wymagań przemysłowych, aby spełniać wyższe standardy wydajności i specjalne potrzeby funkcjonalne, takie jak przekładnie do elektrowni wiatrowych, przekładnie metalurgiczne itp. Przedstawicielskie firmy to China High-Speed Transmission, Hangchi Forward, Weili Transmission, Zhongchi, Jinlei Co., Ltd. itp. Precyzyjne reduktory, charakteryzujące się niskim luzem, wysoką dokładnością, długą żywotnością i wyjątkową niezawodnością, są preferowanym wyborem w przypadku zastosowań wymagających precyzji, takich jak robotyka i zaawansowane obrabiarki. Wiodący producenci to HAMERNAK, Nabtesco, Lüde Harmonic i Zhongda Lide. wykres 4 Rysunek 4: Reduktory są klasyfikowane na typy ogólnego przeznaczenia, specjalistyczne i precyzyjne. charakterystyka poziomu w imieniu firmy ogólny reduktor Zaprojektowane głównie do małych i średnich zastosowań, te modułowe i seryjne jednostki są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. SEW, Siemens, Guomao Co., Ltd., Ningbo Dongli, Jiangsu Tailong, Zhongda Lide i inne specjalne specyfikacje reduktory są przede wszystkim duże i bardzo duże, głównie niestandardowe i branżowe. Chiny informują o szybkich przekładniach, Hangchi Forward, Weili Transmission, Heavy Teeth, Jinlei Shares precyzyjne urządzenie redukujące prędkość Dzięki niskiemu luzowi powrotnemu, wysokiej precyzji, długiej żywotności i niezawodnej stabilności jest szeroko stosowane w zaawansowanych dziedzinach, takich jak robotyka i obrabiarki CNC. Hamernak, Nabotsk, Green Harmonics, Zhongda Lide itp. Źródło: prospekt emisyjny Guomao Co., Ltd., Wanlian Securities Research Institute W zależności od struktury i metod transmisji, precyzyjne reduktory można sklasyfikować na reduktory harmonicznych, reduktory RV i precyzyjne reduktory planetarne. ① Reduktor harmonicznych: Składa się z generatora fal, elastycznego koła zębatego i sztywnego koła zębatego. Dzięki takim zaletom jak kompaktowe rozmiary, lekka konstrukcja, wysoka dokładność przekładni, płynna praca i duży współczynnik przełożenia, przekładnia ta jest szczególnie odpowiednia do robotów przemysłowych i humanoidalnych w branżach takich jak 3C, półprzewodniki i urządzenia medyczne. Jest ona stosowana głównie w komponentach takich jak ramiona robotów, nadgarstki i dłonie. Jej wady obejmują jednak niski moment obrotowy, nieefektywne przenoszenie mocy i ograniczoną żywotność. ② Reduktor RV: Ten dwustopniowy mechanizm łączy przekładnię planetarną ewolwentową z cykloidalną przekładnią planetarną. Charakteryzując się wysoką sprawnością przekładni, płynną pracą, dużą nośnością, doskonałą sztywnością i doskonałą odpornością na przeciążenia, jest szeroko stosowana w komponentach robotów przemysłowych o dużym obciążeniu, takich jak podstawy, ramiona i barki. Jej wady obejmują jednak złożoną konstrukcję, wysoki poziom trudności produkcji i wysokie koszty. ③ Precyzyjna przekładnia planetarna: kompaktowa, składająca się z kół planetarnych, koła słonecznego i wewnętrznego pierścienia zębatego, o zwartej konstrukcji, wysokim momencie obrotowym, wysokiej sprawności przekładni jednostopniowej, niewielkiej wadze, długiej żywotności i bezobsługowości itp. Jest najczęściej stosowana w połączeniach obrotowych korpusu robotów o niskich wymaganiach dotyczących precyzji. Jej ograniczeniem jest mały zakres przełożenia przekładni jednostopniowej. Rysunek 5: Porównanie trzech precyzyjnych reduktorów kategoria reduktorów cecha konstrukcyjna zaleta wada obszar zastosowania schematyczny szkic reduktora harmonicznych Głównymi elementami są generator fal, elastyczna kabina i sztywna kabina. Podczas pracy reduktora generator fal ulega kontrolowanemu odkształceniu, a moc jest przenoszona przez zazębienie elastycznej i sztywnej kabiny. Wysoka dokładność przekładni, niewielka waga i objętość, płynna praca, duży przełożenie Przenoszenie momentu obrotowego jest stosunkowo niewielkie, sprawność przekładni jest niska, a żywotność jest ograniczona Połączenia w robotach o mniejszych obciążeniach, takich jak przedramię, nadgarstek i dłoń, są stosowane w takich dziedzinach jak przemysł lotniczy i kosmiczny, sprzęt do precyzyjnej obróbki i urządzenia medyczne. Zwalniacz RV. Składa się głównie z dwóch rodzajów przekładni: ewolwentowej przekładni planetarnej i cykloidalnej przekładni planetarnej z kołem zębatym. Przekładnia charakteryzuje się wysoką precyzją, wydajnością, stabilnością, wytrzymałością, dobrą sztywnością i odpornością na przeciążenia. Złożona konstrukcja, trudna w produkcji, wysoka cena i ograniczona żywotność. Robot ma ciężkie podstawy, duże połączenia, takie jak ramię i bark. Precyzyjny reduktor planetarny. Kompaktowa konstrukcja obejmuje głównie przekładnie planetarne, koła słoneczne i wewnętrzne pierścienie zębate. Precyzyjne reduktory planetarne zazwyczaj mają jednostopniowy współczynnik redukcji wynoszący 10 lub mniej, przy czym liczba stopni redukcji zazwyczaj nie przekracza trzech. Jednostopniowa przekładnia o sprawności 97%, lekkiej konstrukcji i żywotności do 20 000 godzin — bezobsługowa. Jednostopniowa przekładnia ma wąski zakres przełożeń. Precyzyjne układy przekładniowe dla robotów mobilnych, nowego sprzętu energetycznego, zaawansowanych obrabiarek i inteligentnego transportu Źródło: prospekt emisyjny Kefeng Intelligence IPO, Wanlian Securities Research Institute Rysunek 6: Porównanie parametrów trzech precyzyjnych reduktorów Kluczowe wskaźniki reduktor harmoniczny opóźniacz RV precyzyjny reduktor planetarny sprawność przekładni ＞70% ＞80% ＞95% dokładność przekładni （”） ≤60 ≤60 ≤180 współczynnik przekładni 30-160 30-192,4 3-512 projektowana żywotność （h） ＞8000 ＞6000 ＞20000 sztywność skrętna （N·m/min łuku） 1,34-54,09 20-1176 10-370 znamionowy moment wyjściowy (N·m) 6,6-921 101-6135 40-1200 hałas (db) ≤60 ≤70 ≤65 wzrost temperatury (℃) ≤40 ≤45 ≤30 Źródło: prospekt emisyjny Kefeng Intelligence, Wanlian Securities Research Institute Reduktory precyzyjne są szeroko stosowane w robotach i stanowią dużą część. Reduktory precyzyjne są podstawowymi komponentami robotów, stanowiąc znaczną część struktury kosztów zarówno robotów przemysłowych, jak i humanoidalnych. Ich wydajność bezpośrednio determinuje ogólną wydajność robota, co sprawia, że jakość i wydajność są głównymi czynnikami branymi pod uwagę podczas wyboru. Reduktory stanowią znaczną część całkowitego kosztu robota. Według danych China Business Industry Research Institute stanowią one 35% kosztów robotów przemysłowych, co czyni je najdroższym elementem. Dane Zhiyan Consulting pokazują, że stanowią one 16%1 kosztów robotów humanoidalnych, ustępując jedynie bezramowym silnikom momentu obrotowego, co plasuje je jako kluczowy element robotów humanoidalnych. Pomimo spadkowego trendu cen reduktorów, napędzanego postępem technologicznym i zaostrzoną konkurencją rynkową, pozostają one kluczową częścią kosztów robotów. Globalni producenci reduktorów stale dążą do redukcji kosztów poprzez innowacje technologiczne i skalowaną produkcję. 2.1 Reduktor harmonicznych: Robot jest kluczowym rynkiem przyrostowym, Green Harmonic osiąga przełom. Reduktor harmonicznych składa się z trzech kluczowych komponentów: generatora fal, elastycznego koła i sztywnego koła. Dzięki ich skoordynowanemu działaniu urządzenie to osiąga wysokie współczynniki redukcji i moment obrotowy w kompaktowej konstrukcji. Generator fal napędza obrót sztywnego koła poprzez sprężyste odkształcenie elastycznego koła, skutecznie zmniejszając prędkość przy jednoczesnym zwiększeniu momentu obrotowego. Taka konstrukcja sprawia, że jest on szczególnie odpowiedni do precyzyjnych zastosowań sterujących i Środowiska o ograniczonej przestrzeni. Chiński rynek reduktorów harmonicznych dynamicznie się rozwija. Te precyzyjnie napędzane komponenty są szeroko stosowane w precyzyjnych systemach przekładniowych, a ich zastosowania obejmują obecnie robotykę, zaawansowane obrabiarki CNC, produkcję półprzewodników i sprzęt medyczny. Dane China Business Industry Research Institute pokazują, że wielkość rynku wzrosła z 1,35 miliarda juanów w 2019 roku do 2,49 miliarda juanów w 2023 roku, osiągając solidny skumulowany roczny wskaźnik wzrostu (CAGR) na poziomie 16,54%. Przewiduje się, że do 2025 roku rynek osiągnie wartość 3,32 miliarda juanów, ze wskaźnikiem CAGR na poziomie 15,47% w latach 2023-2025. Globalny rynek reduktorów harmonicznych charakteryzuje się strukturą „dominującego lidera”, a firma Lüde Harmonic osiąga przełomy w produkcji krajowej. Konkurencja pozostaje silnie skoncentrowana, a japoński producent Harmonic Drive zajmując wiodącą pozycję z ponad 80% udziałem w globalnym rynku sprzedaży. Na chińskim rynku reduktorów harmonicznych w 2023 roku, Harmonic Drive i Lüde Harmonic zajęły pierwsze miejsce, zdobywając odpowiednio 38,7%1 i 14,5% udziału w rynku sprzedaży. Firmy takie jak Lai Fu Harmonic, Tongchuan Technology i japońska Shinboshi Technology utworzyły drugą kategorię, posiadając 9,2%, 7,3% i 6,7% udziałów w rynku. Technologicznie Harmonic Drive utrzymuje pozycję lidera w branży, podczas gdy krajowi producenci, tacy jak Lüde Harmonic, osiągnęli międzynarodowy poziom zaawansowania dzięki przełomom technologicznym i ulepszeniom procesów produkcyjnych w zakresie przełożeń, momentu obrotowego, sprawności przekładni i precyzji. Ten postęp przełamał technologiczny monopol zagranicznych producentów w reduktory harmonicznych najwyższej klasy, stopniowo zastępujące importowane marki. Wykres 13: Podstawowe informacje o głównych krajowych i zagranicznych producentach reduktorów harmonicznych Nazwa firmy Miejsce rejestracji Główna lokalizacja rejestracji Główne kategorie produktów Obszary zastosowań Harmonic Drive Systems Inc. (HDSI) Japonia Reduktory harmoniczne, reduktory planetarne, siłowniki, serwonapędy itp. Robotyka przemysłowa (reprezentowana przez roboty wieloprzegubowe), sprzęt medyczny, optyczne przyrządy pomiarowe, sprzęt komunikacyjny, sprzęt drukarski, a także roboty głębinowe, rozwój lotnictwa i kosmonautyki itp. NIDEC (Japonia) Japonia Silniki, wentylatory, dmuchawy, sterowniki silników, reduktory, przenośniki, sprzęt optyczny, czujniki, urządzenia elektroniczne, osprzęt, sprzęt produkcyjny itp. Motoryzacja, sprzęt AGD, elektronika użytkowa, roboty, logistyka, medycyna i opieka zdrowotna, obiekty użyteczności publicznej (transport, energetyka, ICT), handel, rozrywka, przemysł itp. Green Harmonic Suzhou, Jiangsu (Chiny) Reduktory harmoniczne i elementy metalowe, produkty zintegrowane z silnikami, produkty hydrauliczne Zaawansowane dziedziny produkcji, takie jak roboty przemysłowe, roboty usługowe, obrabiarki CNC, urządzenia medyczne, sprzęt do produkcji półprzewodników, sprzęt do nowych źródeł energii itp. Laifubo Shaoxing, Zhejiang (Chiny) Reduktory harmonicznych Roboty przemysłowe, roboty usługowe, sprzęt medyczny, precyzyjny sprzęt automatyki itp. 2.2 Reduktor RV: Japońskie firmy przodują na rynku, ogromny potencjał substytucji w kraju. Reduktor RV wykorzystuje dwustopniowy mechanizm redukcji, łączący ewolwentową przekładnię planetarną pierwszego stopnia z cykloidalną przekładnią planetarną drugiego stopnia. Ta konstrukcja zapewnia wyjątkowe korzyści, w tym szeroki zakres przełożeń i wysoką sprawność. Charakteryzując się solidną nośnością i doskonałą sztywnością, stanowi idealny, wysokowydajny układ napędowy, szczególnie odpowiedni do robotów przemysłowych, obrabiarek CNC i medycznego sprzętu diagnostycznego, gdzie sprawność przekładni, nośność i precyzja są kluczowymi wymaganiami. Rynek reduktorów RV stale się rozwija, a tempo wzrostu w Chinach przekracza średnią światową. Zarówno globalny, jak i chiński rynek reduktorów RV wykazuje stabilną tendencję. wzrost, napędzany głównie przez szybki rozwój automatyki przemysłowej i inteligentnej produkcji, zwłaszcza powszechne zastosowanie w dziedzinie robotów przemysłowych. Według danych QY Research, globalna wielkość rynku reduktorów RV wzrosła z 3,43 miliarda juanów do 7,51 miliarda juanów od 2018 do 2023 roku, ze średniorocznym wskaźnikiem wzrostu (CAGR) wynoszącym 16,971111111111. Według danych Huajing Industry Research Institute, wielkość chińskiego rynku reduktorów RV wzrosła z 1,082 miliarda juanów do 4,295 miliarda juanów od 2014 do 2021 roku, ze średniorocznym wskaźnikiem wzrostu (CAGR) wynoszącym 21,771111111111, przewyższając średnią światową stopę wzrostu. Przewiduje się, że wielkość rynku osiągnie 6 miliardów juanów do 2025 roku. Spośród nich, wysoki wskaźnik wzrostu chińskiego rynku reduktorów RV od 2014 do 2017 roku przypisano głównie do szybkiego wzrostu instalacji robotów przemysłowych w dół rzeki; spowolnienie wzrostu instalacji robotów przemysłowych w latach 2018-2019 doprowadziło do stagnacji wzrostu wielkości rynku reduktorów RV; a ponowne przyspieszenie instalacji robotów przemysłowych w latach 2020-2021 spowodowało znaczny wzrost popytu na reduktory RV. Nabtesco utrzymuje dominującą pozycję na rynku reduktorów RV, a krajowe wysiłki na rzecz substytucji nabierają znacznego rozpędu. W globalnym sektorze reduktorów RV japoński producent Nabtesco konsekwentnie utrzymuje pozycję lidera w branży. Na rynku krajowym Nabtesco zdominowało rynek w 2020 r. z absolutnym udziałem w rynku wynoszącym 54,80%, a następnie Sumitomo Heavy Industries (6,60%1) i Zhongda Lide (6,16%). W latach 2021-2023 krajobraz rynkowy uległ znaczącym zmianom, ponieważ Huandong Technology wykazał silny wzrost, zwiększając swój udział w rynku z 5,25% w 2020 r. do 18,89% w 2023 r., zabezpieczając swoją pozycję drugiego co do wielkości gracza w Chinach. Tymczasem międzynarodowi producenci odnotowali spadek swoich udziałów w rynku, a udział Nabtesco spadł z 54,80% do 40,171111111111. W miarę jak Huandong Technology stopniowo zastępuje import Nabtesco, dodatkowo umacnia swoją pozycję lidera na chińskim rynku reduktorów robotycznych RV. 2.3 Precyzyjny reduktor planetarny: rynek Azji i Pacyfiku jako główny rynek, przedsiębiorstwa krajowe przyspieszają nadrabianie zaległości Precyzyjne reduktory planetarne, składające się z kół zębatych słonecznych, kół zębatych planetarnych, kół zębatych wewnętrznych i wałów wyjściowych, to rodzaj reduktora charakteryzującego się wysoką precyzją, wysokim momentem obrotowym, kompaktowymi rozmiarami i lekką konstrukcją. Te reduktory wyróżniają się przenoszeniem wysokiego momentu obrotowego i Cicha praca, co czyni je niezbędnymi w zastosowaniach przemysłowych wymagających dużej prędkości, precyzji i dużych obciążeń. Są szeroko stosowane w takich dziedzinach jak produkcja obrabiarek, przemysł lotniczy i kosmiczny, maszyny rolnicze oraz inteligentna robotyka, stanowiąc kluczowy element nowoczesnego przemysłu. Globalny rynek precyzyjnych reduktorów planetarnych stale się rozwija, a wzrost na rynku krajowym ma przyspieszyć. Napędzany popytem w automatyce przemysłowej, robotyce, przemyśle lotniczym i produkcji precyzyjnej, sektor ten utrzymuje stały wzrost w ostatnich latach. Według QY Research, globalny rynek ma wzrosnąć z $929 milionów w 2020 roku do $1,376 miliarda w 2024 roku, przy średniorocznej stopie wzrostu (CAGR) wynoszącej 10,321111111111. Oczekuje się, że do 2025 roku rynek osiągnie $1,471 miliarda. Krajowe precyzyjne reduktory planetarne mają znaczny potencjał substytucyjny. Globalnie, precyzyjne reduktory planetarne Produkty reduktory z krajów takich jak Niemcy i Japonia są znane ze swojej wysokiej wydajności i jakości, będąc liderami w branży pod względem materiałów, standardów projektowych, kontroli jakości, precyzji, niezawodności i żywotności. Są szeroko stosowane w zaawansowanych dziedzinach, takich jak automatyka, robotyka i precyzyjne obrabiarki. Głównymi producentami są japońskie firmy Shinbaku, Newcat i Wittenstein. Producenci krajowi są reprezentowani głównie przez Kefeng Intelligent i Newcat. W 2023 roku pięciu największych producentów na rynku precyzyjnych reduktorów planetarnych w Chinach to Shinbaku (Japonia), Hubei Kefeng (Chiny), Newcat (Chiny), Jingrui Technology (Tajwan, Chiny) i Liming (Tajwan, Chiny), z udziałami w rynku odpowiednio 20%1,12%,9%,7%1 i 5%, osiągając CR5 na poziomie 53%. Obecnie krajowe, wysokiej klasy, precyzyjne reduktory planetarne, reprezentowane przez Kefeng Intelligent, zbliżyły się lub osiągnęły wiodące na świecie poziomy pod względem kluczowych wskaźników wydajności, takich jak dokładność przekładni, sprawność przekładni i redukcja hałasu, osiągając substytucję importu w niektórych scenariuszach zastosowań i wykazując przewagę konkurencyjną w zakresie lokalizacji. Jednak w porównaniu z międzynarodowymi standardami najwyższej klasy, produkty krajowe nadal mają luki w zakresie żywotności i spójności produkcji, co wymaga ciągłych wysiłków w zakresie badań i rozwoju technologicznego oraz optymalizacji procesów, aby zapewnić kompleksową poprawę wydajności. Wielkość popytu i przełom technologiczny – krajowy reduktory precyzyjne wkraczają w krytyczny okres rozwoju 3.1. Zbliża się masowa produkcja robotów humanoidalnych, otwierając dodatkową przestrzeń rynkową dla reduktory precyzyjne. Roboty humanoidalne są gotowe na znaczący wzrost, a rynek ma się dynamicznie rozwijać. Ich ogromny potencjał jest napędzany postępem technologicznym, redukcją kosztów i rosnącym popytem społecznym, umożliwiając szerokie zastosowanie w różnych branżach – od produkcji przemysłowej i usług domowych po opiekę nad osobami starszymi, pomoc medyczną i rozrywkę edukacyjną. Roboty te będą odgrywać coraz ważniejszą rolę w świadczeniu usług wsparcia i podnoszeniu jakości. Życie. Według China Business Industry Research Institute, globalny rynek robotów humanoidalnych ma przekroczyć $20 miliardów do 2028 roku, ze średnioroczną stopą wzrostu (CAGR) wynoszącą 56,99% w latach 2023-2028. Wraz ze wzrostem inteligencji tych robotów, ich długoterminowy potencjał rynkowy będzie nadal rósł wykładniczo. Robotyka humanoidalna Tesli rozwija się dynamicznie, a masowa produkcja i komercjalizacja wchodzą w fazę planowania. Robot Optimus firmy wykazał się wyjątkową szybkością iteracji: od ogłoszenia projektu w sierpniu 2021 roku, przez prezentację prototypu pierwszej generacji we wrześniu 2022 roku, aż po premierę drugiej generacji Optimus-Gen2 w grudniu 2023 roku. Wprowadzono ulepszenia sprzętowe, ze znacznymi ulepszeniami w projektowaniu głównych połączeń, inżynierii komponentów i ogólnej kontroli koordynacji. Te ulepszenia znacząco zwiększyły elastyczność i możliwości operacyjne robota, prezentując szybką iterację produktu, która… Umożliwia szybszą poprawę wydajności i redukcję kosztów w robotyce humanoidalnej. Optimus jest przeznaczony zarówno do zastosowań przemysłowych, jak i domowych, a jego ostatecznym celem jest osiągnięcie masowej produkcji do 2026 roku i świadczenie usług innym firmom. Prognozy branżowe sugerują, że Optimus wejdzie do masowej produkcji i sprzedaży zewnętrznej do 2026 roku, znajdując zastosowanie w wielu sektorach. Figure AI pozyskało finansowanie od wielu liderów branży i inwestorów, co świadczy o silnym wzroście zarówno pod względem technologii, jak i potencjału rynkowego. Na początku marca 2024 roku firma ogłosiła, że pozyskała około $675 milionów dolarów od gigantów technologicznych, w tym założyciela Amazona, Jeffa Bezosa, NVIDIA, OpenAI i Microsoftu, a jej wycena osiągnęła $2,6 miliarda dolarów. Wśród inwestorów znajdują się również fundusz venture capital Intela, ILG Innotek, Samsung Investment Group, Parkway Venture Capital, Align Ventures oraz fundusz ARK firmy Moutoujie. Inwestycje te nie tylko zapewniają wsparcie finansowe, ale także stanowią silne poparcie dla rozwoju technologicznego i ekspansji rynkowej Figure AI. Figure 02, Wprowadzony na rynek w sierpniu 2024 roku, rozwija funkcjonalność i estetykę swojego poprzednika, jednocześnie znacząco zwiększając wydajność robota. Dzięki przeprojektowanej konstrukcji egzoszkieletu, produkt charakteryzuje się bardziej wyrafinowanym i spójnym wyglądem o łagodniejszych krzywiznach. Odsłonięte przewody i akumulatory zostały ukryte za metalowymi panelami, a moc obliczeniowa przetwarzania brzegowego została znacznie zwiększona, umożliwiając robotowi autonomiczne wykonywanie różnych zadań w warunkach rzeczywistych. Krajowi producenci zróżnicowali swoje projekty, wprowadzając charakterystyczne cechy produktów. W ostatnich latach, a zwłaszcza od 2023 roku, uczestnicy z różnych środowisk przyspieszyli wejście na rynek robotów humanoidalnych. Uniwersytety, centra innowacji i różne przedsiębiorstwa podjęły strategiczne kroki, co doprowadziło do wysokiej częstotliwości wprowadzania na rynek nowych robotów humanoidalnych. Producenci robotów, tacy jak Ubtech, Yushu i Fourier, centra innowacji, takie jak Beijing Humanoid Robot Innovation Center i Zhejiang Humanoid Robot Innovation Center, uniwersytety, takie jak Robotics Laboratory of China University of Science and Technology oraz Institute of Automation of the Chinese Academy of Sciences, a także producenci samochodów. Firmy takie jak XPeng i Chery, a także firmy wspierane przez internet, takie jak Xiaomi i Zhiyuan, wprowadziły na rynek roboty humanoidalne. Obecnie krajowe roboty humanoidalne charakteryzują się unikalnymi cechami, wykazując silną konkurencyjność w kluczowych cechach, takich jak inteligencja i sterowanie ruchem, oraz szybko rozwijając proces produkcji masowej. Do 2025 roku branża robotów humanoidalnych wejdzie w nową fazę rozwoju, charakteryzującą się finalizacją rozwiązań i wdrożeniem produkcji na małą skalę. Finalizacja rozwiązań wskazuje na stabilizację konstrukcji i funkcjonalności produktu, przygotowując go do produkcji na dużą skalę, podczas gdy produkcja na małą skalę oznacza przejście robotów humanoidalnych z laboratoriów do szerszych zastosowań komercyjnych, zaspokajając potrzeby rynku i osiągając przełomy w przemyśle. Masowa produkcja robotów humanoidalnych jest nieuchronna, z różnymi strategiami doboru precyzyjnych reduktorów w ich zastosowaniach. Robot humanoidalny Optimus firmy Tesla wykorzystuje system redukcji harmonicznych, podczas gdy niektórzy krajowi producenci stosują albo reduktory harmonicznych, albo precyzyjne reduktory planetarne. Reduktory harmoniczne oferują kompaktowe rozmiary i wysoką precyzję, ale wiążą się z wyższymi kosztami. Rozwiązanie hybrydowe łączy Reduktory harmoniczne i precyzyjne reduktory planetarne zapewniają doskonałą sztywność i opłacalność, choć wiążą się z większymi wymiarami i wagą. Koszty sprzętu pozostają kluczowym czynnikiem w komercjalizacji robotów humanoidalnych, gdzie podejście hybrydowe wykazuje przewagę kosztową. Analiza rynku precyzyjnych reduktorów robotów humanoidalnych wskazuje, że ten rozwijający się sektor może generować setki miliardów dolarów dodatkowych przychodów. Obecni producenci stosują zróżnicowane podejścia techniczne: Tesla wykorzystuje 14 reduktorów harmonicznych, Fourier 32 reduktory planetarne, a model Yuanzheng A2 łączy reduktory planetarne i harmoniczne, nie podając dokładnych liczb. Wraz z wejściem robotów humanoidalnych do masowej produkcji, oczekuje się, że korzyści skali doprowadzą do obniżek cen precyzyjnych reduktorów. Na podstawie konfiguracji Optimusa Tesli i krajowych robotów humanoidalnych, pojedynczy robot humanoidalny zazwyczaj wymaga 30 precyzyjnych reduktorów. Reduktory harmoniczne są priorytetowo traktowane w obszarach wymagających wysokiej precyzji, takich jak ramiona i nadgarstki, przy czym reduktory planetarne dominują w stawach talii i bioder, stanowiąc około 60%1 całkowitej liczby. Prognozy dla Dostawy w 2030 r. w scenariuszach konserwatywnym (500 000 sztuk), neutralnym (1 milion sztuk) i optymistycznym (1,5 miliona sztuk) sugerują przyrostowy wzrost rynku o 12,6-28,8 miliardów juanów dla reduktory precyzyjne, przy czym reduktory harmoniczne wnoszą odpowiednio 9-21,6 miliarda juanów, a reduktory planetarne 3,6-7,2 miliarda juanów. Tabela 29: Prognoza wielkości rynku globalnego w 2030 r. dla reduktory precyzyjne w robotach humanoidalnych Kategoria Konserwatywny Neutralny Optymistyczny Dostawy robotów humanoidalnych (10 tys. sztuk) 50 100 150 Popyt na reduktory harmoniczne na jednostkę (szt./szt.) 18 18 18 Całkowity popyt na reduktory harmoniczne (10 tys. sztuk) 900 1800 2700 Cena reduktory harmoniczne (juan/szt.) 1000 900 800 Wielkość rynku reduktory harmoniczne (100 milionów juanów) 90 162 216 Popyt na precyzyjne reduktory planetarne na jednostkę (szt./szt.) 12 12 12 Całkowity popyt na precyzyjne reduktory planetarne (10 tys. szt.) 600 1200 1800 Cena precyzyjnego reduktora planetarnego (jun/szt.) 600 500 400 Wielkość rynku precyzyjnych reduktorów planetarnych (100 milionów juanów) 36 60 72 Całkowita wielkość rynku precyzyjnych reduktorów dla robotów humanoidalnych (100 milionów juanów) 126 222 288 Źródła danych: prospekt emisyjny Harmonic Drive, prospekt emisyjny STAR Market, Wanlian Securities Research Institute 3.2 Rozwój robotów przemysłowych napędza wzrost popytu na reduktory, przy czym wolumen instalacji w Chinach stanowi znaczącą część Popyt na aplikacje robotów przemysłowych na rynku downstream stale rośnie, napędzając wzrost reduktorów harmonicznych i reduktorów RV w górnym biegu rzeki. W ostatnich latach, Globalny rynek robotów przemysłowych wykazał pozytywne trendy rozwojowe pod względem wolumenu instalacji, innowacji technologicznych, ekspansji zastosowań i oczekiwań rynku. Według danych IFR, globalny wolumen instalacji robotów przemysłowych w 2024 r. wyniósł 542 000 sztuk, przy średniorocznej stopie wzrostu (CAGR) wynoszącej 4,44% w latach 2017–2024. W 2021 r. tempo wzrostu wolumenu instalacji było szczególnie wysokie ze względu na szybki rozwój branży pojazdów napędzanych nowymi źródłami energii i elektroniki użytkowej. Pięć największych regionów pod względem globalnych instalacji robotów przemysłowych w 2024 r. to Chiny, Japonia, Stany Zjednoczone, Korea Południowa i Niemcy. Jako największy na świecie rynek robotów przemysłowych, Chiny odegrały znaczącą rolę w napędzaniu globalnego przemysłu robotyki. Dzięki ciągłemu rozwojowi produkcji high-end, trend „maszyny zastępującej człowieka” będzie nadal korzystny, a pewność wzrostu na rynku reduktorów ma się jeszcze bardziej wzmocnić w nadchodzących latach. Chiny, jako największy na świecie rynek robotów przemysłowych, zapewniły silny impuls do krajowej substytucji reduktorów. Przemysł motoryzacyjny i elektroniczny to główne sektory popytu na roboty przemysłowe. Chiny są nie tylko największym na świecie rynkiem motoryzacyjnym i bazą produkcyjną, ale także zajmują kluczową pozycję w głównych dziedzinach produkcji, takich jak sprzęt elektroniczny, baterie, półprzewodniki i mikroprocesory, co przyczynia się do tego, że Chiny stają się największym na świecie rynkiem robotów przemysłowych. Napędzane ciągłym wprowadzaniem polityk wsparcia przemysłowego i rosnącym popytem rynkowym, wolumen instalacji robotów przemysłowych w Chinach staje się coraz bardziej znaczący na świecie. Według statystyk IFR, wolumen instalacji robotów przemysłowych w Chinach wzrósł z 15 000 jednostek w 2010 r. do 295 000 jednostek w 2024 r., przy średniorocznej stopie wzrostu (CAGR) wynoszącej 23,7%1 od 2010 do 2024 r.; Udział wolumenu instalacji wzrósł również z 12,4% w 2010 r. do 54,431111111111 w 2023 r. Obecnie roczna wolumen instalacji robotów przemysłowych w Chinach przekroczyła sumę wszystkich innych krajów, co czyni je największym rynkiem robotów przemysłowych na świecie. Ta pozycja rynkowa przyspieszyła krajowy proces substytucji reduktorów. 3.3 Krajowi producenci precyzyjnych reduktorów dokonują ciągłych przełomów technologicznych, przyspieszając proces krajowej substytucji. Zagraniczne przedsiębiorstwa zajmujące się precyzyjnymi reduktorami od dawna dominują na rynku, co stwarza pilne zapotrzebowanie na krajowe alternatywy. Od lat międzynarodowe firmy, takie jak Harmonic Drive i Nabtesco, ugruntowały wiodącą pozycję na rynku precyzyjnych reduktorów wysokiej klasy, w szczególności w dziedzinie reduktorów harmonicznych i reduktorów RV, dzięki długoterminowej akumulacji technologicznej i stabilnej jakości produktów. Jednocześnie zbudowali długoterminowe i stabilne partnerstwa z głównymi światowymi producentami robotów przemysłowych, takimi jak ABB, Fanuc, KUKA i Yaskawa, umacniając swoją pozycję lidera w branży. Z kolei chiński przemysł precyzyjnych reduktorów rozpoczął działalność później i stoi przed podwójnym wyzwaniem: dominującą pozycją rynkową marek zagranicznych oraz zacofaną technologią produkcji. Jednak wysokie ceny i długie cykle dostaw zagranicznych reduktorów precyzyjnych stały się istotnymi ograniczeniami dla rozwoju chińskiego przemysłu robotyki przemysłowej. Dlatego też promowanie lokalizacji reduktorów precyzyjnych i przełamywanie zagranicznych monopoli technologicznych stały się pilnymi zadaniami dla rozwoju chińskiego przemysłu produkcji sprzętu wysokiej klasy. Dzięki ciągłemu doskonaleniu niezależnych możliwości badawczo-rozwojowych i produkcyjnych krajowych przedsiębiorstw, oczekuje się, że produkowane w kraju reduktory precyzyjne będą stopniowo zwiększać swój udział w rynku, skutecznie obniżać koszty i skracać cykle dostaw, zapewniając silne wsparcie dla ogólnego rozwoju chińskiego przemysłu robotyki przemysłowej. Polityka wsparcia przemysłowego została wdrożona w sposób kompleksowy, a proces lokalizacji stale postępuje. Rozwój reduktorów jest ściśle powiązany z przemysłem produkcji wysokiej klasy. Aby promować modernizację i unowocześnianie przemysłu Chin, państwo i odpowiednie władze wydały szereg polityk wspierających i doradczych, mających na celu zwiększenie precyzji, wydajności i efektywności energetycznej technologii reduktorów, zachęcając do substytucji krajowych produktów i zmniejszając zależność od produktów importowanych. W ostatnich latach władze wprowadziły szereg polityk przemysłowych, aby wspierać rozwój branży reduktorów precyzyjnych, takich jak „14. Pięcioletni Plan Rozwoju Inteligentnej Produkcji” oraz „Opinie Wdrożeniowe w sprawie Zwiększenia Niezawodności Produkcji”. Polityki te zachęcają przedsiębiorstwa do poprawy jakości i zdolności produkcyjnych reduktorów precyzyjnych, pokonywania wyzwań technicznych, a tym samym do podniesienia poziomu inteligentnej produkcji sprzętu krajowego. Dzięki ogłoszeniu i wdrożeniu szeregu polityk zachęt przemysłowych, Chiny uznały przełom w dziedzinie podstawowych technologii robotycznych za jedną z kluczowych strategii krajowego rozwoju naukowego i technologicznego, a wsparcie dla branży reduktorów precyzyjnych stale rośnie. W przyszłości, napędzany wsparciem politycznym i ciągłymi przełomami technologicznymi w krajowych precyzyjnych reduktorach, stopień lokalizacji przyspieszy i oczekuje się, że ukształtuje krajobraz rynkowy, w którym krajowe reduktory markowe będą mogły konkurować z markami międzynarodowymi. Wykres 34: Istotne polityki w chińskim przemyśle reduktorów w ostatnich latach czas Wydawca Nazwa polityki główne pokrycie Grudzień 2021 Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych oraz siedem innych departamentów Czternasty Pięcioletni Plan Rozwoju Inteligentnej Produkcji Będziemy energicznie rozwijać inteligentny sprzęt produkcyjny, w tym mikro/nano czujniki przemieszczenia, elastyczne czujniki dotykowe, czujniki wizyjne o wysokiej rozdzielczości, instrumenty do wykrywania komponentów online, zaawansowane kontrolery, wysoce precyzyjne systemy serwonapędów, wysokowydajne i niezawodne reduktory, przenośne urządzenia do interakcji człowiek-maszyna, przemysłowy sprzęt pozycjonujący w terenie i inteligentne systemy CNC. Czerwiec 2023 Pięć departamentów, w tym Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych, wydało opinie dotyczące poprawy niezawodności przemysłu wytwórczego. Poprawiono niezawodność kluczowych, specjalistycznych komponentów podstawowych, takich jak precyzyjny reduktor, inteligentny sterownik, elementy sterowania instrumentami, czujnik, części źródłowe, detektor, preprocesor próbek, wysokiej klasy łożyska, precyzyjna przekładnia, wytrzymałe elementy złączne i wysokowydajne uszczelnienia robotów przemysłowych, a także ogólne części podstawowe. Sierpień 2023 Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych oraz trzy inne departamenty opracowały plan wdrożenia nowego pilotażowego projektu normalizacji przemysłowej (2023–2035). W systemie kluczowych komponentów opracowano standardy dotyczące sterownika silnika, zespołu reduktora i innych układów silników napędowych. Wrzesień 2023 r. Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych oraz sześć innych departamentów Plan Pracy na rzecz Stałego Rozwoju Przemysłu Maszynowego (2023–2024) Przyspieszymy realizację głównych projektów określonych w 14. Planie Pięcioletnim, w tym inteligentnej produkcji i robotyki, dużego wyposażenia technicznego, pojazdów o nowych źródłach energii i inteligentnych pojazdów połączonych, maszyn rolniczych, zaawansowanego sprzętu medycznego i innowacyjnych leków, jednocześnie stale zwiększając popyt na maszyny przemysłowe, instrumenty, sprzęt farmaceutyczny i roboty przemysłowe. Grudzień 2023 r. Katalog Narodowej Komisji Rozwoju i Reform dotyczący kierowania restrukturyzacją przemysłu (wydanie z 2024 r.) Katalog składa się z trzech kategorii: promowanych, ograniczonych i wyeliminowanych. W kategorii promowanych proponuje się promowanie rozwoju kluczowych części przekładni, takich jak piece obrotowe, łożyska kulkowe, młyny pionowe, prasy walcowe i inne specjalistyczne reduktory dla przemysłu cementowego, a także reduktory o wysokiej precyzji do robotów przemysłowych. Źródło: strona internetowa rządu chińskiego, Instytut Badań Papierów Wartościowych Wanlian 3.4 Rekomendacje inwestycyjne i rozwojowe Reduktory precyzyjne, jako podstawowe komponenty robotyki, mają szansę odblokować rynek wart wiele miliardów dolarów do 2030 roku, gdy roboty humanoidalne firm Tesla, Figure, Yushu Technology i Zhiyuan Robotics wejdą do masowej produkcji. Segment reduktorów harmonicznych wyróżnia się jako najbardziej obiecujący, z najsilniejszą dynamiką wzrostu. Tymczasem krajowi producenci dokonują przełomów w technologii reduktorów precyzyjnych, przyspieszając substytucję produktów zagranicznych. Wiodące chińskie firmy w tej dziedzinie są dobrze przygotowane do wykorzystania tych możliwości. Inwestorzy powinni skupić się na czołowych krajowych graczach specjalizujących się w reduktorach harmonicznych i precyzyjnych reduktorach planetarnych, którzy są gotowi zintegrować się z głównymi łańcuchami dostaw robotów humanoidalnych. Ponadto, aby rozwijać produkcję krajową, musimy priorytetowo traktować przełomy w technologiach bazowych i pokonywać krytyczne wyzwania związane z wąskimi gardłami. Aby wzmocnić fundamentalne inwestycje w badania i rozwój, zachęcamy przedsiębiorstwa, uniwersytety i instytucje badawcze do wspólnego tworzenia platform badawczo-rozwojowych. Nacisk zostanie położony na udoskonalenie kluczowych technologii, takich jak zaawansowane materiały (np. wysokiej klasy stal przekładniowa i materiały elastyczne), precyzyjne procesy obróbki (np. techniki formowania elastycznych kół reduktorów harmonicznych i techniki szlifowania cykloidalnych kół reduktorów RV) oraz projektowanie przekładni (np. konstrukcje o małej szczelinie powrotnej i wysokiej sprawności). Celem tej inicjatywy jest zmniejszenie dystansu do światowych liderów branży, takich jak Harmonic Drive i Nabtesco, pod względem precyzji, żywotności i niezawodności. Na przykład firmy takie jak Green Harmonic i Ring Motion Technology otrzymują wsparcie w zakresie utrzymania inwestycji w badania i rozwój, przesuwając granice wydajności reduktorów harmonicznych i RV. Aby sprostać nowym potrzebom, takim jak roboty humanoidalne, proaktywnie inwestujemy w lekkie i wysoce zintegrowane reduktory. Jednocześnie wzmacniamy portfele patentowe, aby ograniczyć ryzyko naruszeń międzynarodowych i budować bariery technologiczne poprzez niezależne innowacje. 3.5 Ostrzeżenie o ryzyku 1) Ryzyko zaostrzenia konkurencji rynkowej: Wraz z rozwojem rynku robotów humanoidalnych, branża precyzyjnych reduktorów może zyskać nowych uczestników. Tymczasem globalny lider branży, który zajmuje dominującą pozycję, może przyjąć agresywne strategie wobec konkurentów. Może to prowadzić do zaostrzenia konkurencji, potencjalnie zmniejszając rentowność przedsiębiorstwa z powodu wojen cenowych. 2) Ryzyko słabych wyników w robotyce humanoidalnej: Obecnie na wczesnym etapie rozwoju roboty humanoidalne stoją w obliczu znacznej niepewności. Jeśli przyszłe wyniki będą niższe od oczekiwań, może to niekorzystnie wpłynąć na ogólny popyt na reduktory precyzyjne, kluczowy element tych robotów. 3) Ryzyko słabych wyników w zakresie wzrostu popytu na roboty przemysłowe: Jeśli sektory downstream, takie jak motoryzacja i 3C (elektronika użytkowa), nie spełnią oczekiwanego wzrostu popytu, może to niekorzystnie wpłynąć na przyszłe wyniki producentów reduktorów precyzyjnych. 4) Ryzyko, że krajowa wymiana reduktorów precyzyjnych nie spełni oczekiwań: Obecnie chińscy producenci reduktorów precyzyjnych nadal znacznie odstają od zagranicznych liderów branży pod względem technologii. Bez przełomów technologicznych krajowy proces substytucji może nie spełnić oczekiwań, potencjalnie wpływając na wzrost wydajności krajowych przedsiębiorstw produkujących reduktory precyzyjne.  

Stan rozwoju i wyzwania związane z zespołem przekładni. Jako układ przeniesienia napędu w napędzie elektrycznym, reduktor może redukować prędkość i zwiększać moment obrotowy, aby sprostać normalnemu zapotrzebowaniu użytkowników na moc. Obejmuje on głównie układ przekładni, łożysko, mechanizm różnicowy, obudowę i inne akcesoria. Kluczowymi cechami i wymaganiami dotyczącymi wydajności są przestrzeń, masa, sprawność i NVH (hałas, drgania, wibracje, drgania). Obecne reduktory napędu elektrycznego charakteryzują się głównie jednobiegową, dwustopniową konstrukcją z równoległym wałem, która zapewnia prostą konstrukcję i wysoką opłacalność, czyniąc je niekwestionowanym rozwiązaniem powszechnego użytku. Jednak wraz ze wzrostem zapotrzebowania użytkowników na przestrzeń i zasięg pojazdów, presja na różne podsystemy znacznie rośnie. Jako kluczowy element, reduktory napędu elektrycznego stoją obecnie przed poważnymi wyzwaniami pod względem przestrzeni, masy i sprawności. Wiodący producenci OEM i międzynarodowi giganci układów napędowych aktywnie badają innowacyjne architektury, takie jak układy przekładni planetarnych. Obecnie modele z przekładniami planetarnymi produkowane masowo znajdują się głównie w pojazdach średniej i wysokiej klasy międzynarodowych marek, takich jak Audi e-tron, Jaguar Land Rover I-Pace i Lucid Air. W Chinach, od 2024 roku, technologia ta będzie stosowana tylko w marce Jike i wybranych modelach Geely. Tymczasem rynek dostaw przekładni planetarnych do samochodów osobowych jest niemal w całości zdominowany przez globalnych gigantów, takich jak Schaeffler i ZF. Krajowi producenci, tacy jak Xingqu, aktywnie zwiększają swoją obecność w tym obszarze. W przyszłości oczekuje się, że współosiowe przekładnie planetarne zyskają znaczącą popularność na rynku, szczególnie w segmentach pojazdów średniej i wysokiej klasy. Wymóg dużej zwartości układów napędowych ▶ obecna sytuacja Jako kluczowy element układu napędowego, napęd elektryczny ma znaczący wpływ na układ pojazdu. Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na przestrzeń wewnętrzną i bagażnik oraz platformizacją pojazdu i układu napędowego, układ napędowy musi charakteryzować się dużą elastycznością w dopasowaniu do układu pojazdu. W związku z tym wymagana jest większa przestrzeń i regularność napędu elektrycznego. Jak pokazano na poniższym rysunku, rozmiar układu napędowego bezpośrednio wpływa na kierunek X (kierunek wzdłużny pojazdu) napędu elektrycznego, a następnie na przestrzeń w samochodzie lub w bagażniku. Rysunek 1 Schematyczny diagram układu przekładni Źródło: Informacje publiczne Obecny układ przekładni wykorzystuje głównie konfiguracje wałów równoległych, gdzie wymiary osi X są bezpośrednio zależne od odległości między wałami wejściowym i wyjściowym. Standardy branżowe dla wymiarów osi X są generalnie takie, jak przedstawiono w poniższej tabeli. Chociaż przekładnie planetarne mają obecnie niewielki udział w rynku, przewiduje się, że popyt na nie znacznie wzrośnie w przyszłości. Firma Schaeffler, czołowy zwolennik przekładni planetarnych, opracowała modele z wymiarami osi X od 30% do 40% mniejszymi niż tradycyjne układy wałów równoległych. Tabela 1 Wymiary X w branży moment obrotowy wyjściowy <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Wymiar osi X <400 mm 400-600 mm 460-480 mm ▶ rzuć rękawicę Obecny układ przekładni kompresuje przestrzeń do granic możliwości. Po zmniejszeniu odległości między osiami, istnieje ryzyko zmniejszenia wytrzymałości wału do zębów oraz NVH (hałasu, wibracji i szorstkości). Zmniejszona odległość między osiami nakłada ograniczenia na makroskopowe parametry zębów kół zębatych, w tym ograniczenia modułu, ryzyko zginania nasady zęba oraz problemy z wytrzymałością styku powierzchni zęba. Ponadto, zwiększona reakcja momentu obrotowego i częste zapotrzebowanie na hamowanie odzyskowe w pojazdach o nowych źródłach energii nakładają surowsze wymagania wytrzymałościowe na zęby kół zębatych i mechanizmy różnicowe. Konieczna jest optymalizacja w doborze materiałów, procesach obróbki cieplnej i technikach wzmacniania powierzchni. Potrzeba lekkich układów przeniesienia napędu ▶ obecna sytuacja W przypadku pojazdów o nowych źródłach energii, a zwłaszcza modeli w pełni elektrycznych, zasięg jest kluczową kwestią dla użytkowników, podczas gdy masa znacząco wpływa na zasięg. Napęd elektryczny stanowi około 51111111111 całkowitej masy pojazdu, a układ przeniesienia napędu stanowi około 50% masy napędu elektrycznego. Ponieważ masa układu przeniesienia napędu bezpośrednio wpływa zarówno na koszt, jak i wymiary, niska masa jest również kluczowym wymogiem dla napędu elektrycznego. Obecnie na rynku dominują reduktory z wałami równoległymi, których masa jest skorelowana z momentem obrotowym, jak pokazano w poniższej tabeli. Seria Zhi Ji L7/L6 charakteryzuje się obudowami ze stopu magnezowo-aluminiowego, co pozwala na osiągnięcie o 30% niższej masy niż konwencjonalne obudowy ze stopów aluminium. Chociaż przekładnie planetarne zajmują obecnie niewielki udział w rynku, przewiduje się, że popyt na nie znacznie wzrośnie. Jako pionier w technologii reduktorów z wałami równoległymi, rozwiązania firmy Schaeffler pozwalają na redukcję masy o 30% do 40% w porównaniu z tradycyjnymi reduktorami z wałami równoległymi. Tabela 2 Relacja między masą a momentem wyjściowym pojedynczego reduktora moment wyjściowy <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Masa (masa sucha) <25 kg 25-30 kg 30-35 kg ▶ rzuć rękawicę Aby sprostać zapotrzebowaniu na lekkie układy przekładniowe, reduktory są zazwyczaj optymalizowane poprzez projektowanie konstrukcyjne i dobór materiałów. Optymalizacja konstrukcyjna bezpośrednio zmniejsza zużycie materiałów, ale takie podejście wprowadza również ryzyko wytrzymałości i niezawodności, a także problemy NVH (hałas, wibracje i szorstkość). Podczas gdy obudowy ze stopu magnezowo-aluminiowego są ekonomiczne, cierpią na pełzanie w wysokiej temperaturze i słabą sztywność, co dodatkowo zwiększa ryzyko NVH. Potrzeba wydajnej przekładni ▶ obecna sytuacja Innym krytycznym czynnikiem wpływającym na zasięg pojazdu jest wydajność napędu elektrycznego. Oprócz standardów CLTC (China's New Energy Vehicle Testing and Certification), wydajność przy dużej prędkości stałej stała się kluczowym problemem dla użytkowników. Typowe warunki jazdy z dużą prędkością, takie jak 100 km/h i 120 km/h, wymagają wysokowydajnych szybkich układów przekładniowych o niskim momencie obrotowym. Kluczowe kwestie obejmują architekturę przekładni, układ wału, wybór łożysk, precyzję przekładni, konstrukcję wnęki obudowy i wybór środka smarnego. Dzięki zastosowaniu przez producentów OEM aplikacji montażowych, udoskonalonych warunków operacyjnych i postępowi w technologiach komponentów, wydajność CLTC skrzyń biegów stale się poprawia. Przed rokiem 2020 wydajność CLTC wynosiła ogólnie około 97%, a niektórzy producenci osiągali 97,51111111111. Na przykład G9 firmy XPeng Motors (model z 2022 r.) wykazał zmierzoną wydajność CLTC przekraczającą 97,5%, podczas gdy G6 (model z 2023 r.) osiągnął 97,6%. ▶ Rzuć rękawicę Obecnie reduktor o wysokiej wydajności polega zasadniczo na zmniejszeniu utraty momentu obrotowego i prędkości. Zmniejszenie strat momentu obrotowego poprzez poprawę precyzji zazębienia, redukcję chropowatości powierzchni zębów i poślizgu oraz zastosowanie łożysk kulkowych o niskim oporze toczenia. Zmniejszenie strat prędkości: Sucha miska olejowa minimalizuje straty oleju spowodowane mieszaniem, a zalecane są środki smarne o niskiej lepkości. Wysoka precyzja zazębienia i niska chropowatość powierzchni zębów będą wiązać się z wyższymi wymaganiami dotyczącymi technologii obróbki wału zębatego i rytmu produkcji, a także wyższymi kosztami produkcji. Zdolność łożyska koła zębatego wału zębatego ulegnie zmniejszeniu w przypadku wyboru oleju smarnego o niskiej lepkości, co stawia większe wyzwanie dla niezawodności łożyska koła zębatego wału. Potrzeba cichej skrzyni biegów ▶ obecna sytuacja. Ponieważ konsumenci coraz bardziej priorytetowo traktują cichą pracę pojazdu, brak maskowania hałasu silnika w elektrycznych układach napędowych sprawia, że ​​hałas jest bardziej słyszalny. Co więcej, hałas z elektrycznych skrzyń biegów zazwyczaj mieści się w zakresie średnich i wysokich częstotliwości, które użytkownicy są w stanie łatwo usłyszeć. Dzięki ostatnim postępom w krajowych procesach produkcji pojazdów i jakości materiałów, ogólna jakość dźwięku pojazdów znacznie się poprawiła, co dodatkowo nasiliło gwizdy z elektrycznych układów napędowych. W nowoczesnych układach napędowych problemy NVH (hałas, wibracje i drgania) wykraczają poza pisk wału i zębów. Klienci teraz priorytetowo traktują komfort jazdy i jakość akustyczną, jednocześnie zauważając stuki i szarpane przejścia podczas zmian momentu obrotowego. Odzwierciedla to rosnącą złożoność wyzwań NVH w inżynierii motoryzacyjnej. W standardowych układach przekładni półwilgotna komora zazwyczaj wytwarza średni poziom hałasu 5 decybeli (dB) w odległości 1 metra i około 70 dB(A) w warunkach pełnego momentu obrotowego, przy czym niektórzy producenci osiągają poziom hałasu poniżej 65 dB(A). ▶ rzuć rękawicę W porównaniu z pojazdami konwencjonalnymi, nowe pojazdy energetyczne stoją przed większymi wyzwaniami w zakresie rozwoju NVH (hałas, wibracje i szorstkość) ze względu na brak efektu maskującego ze strony silników spalinowych i rosnące zapotrzebowanie użytkowników na ciszę w kabinie. Hałas układu przekładniowego w tych pojazdach obejmuje głównie dźwięki o średniej i wysokiej częstotliwości, które są szczególnie wrażliwe na ludzkie ucho. Ze względu na liczne elementy obrotowe i znaczne wyzwania związane z masową produkcją oraz stabilnością montażu, hałas przekładni stał się głównym źródłem skarg klientów. NVH (hałas, wibracje i szorstkość) to subiektywne odczucie ściśle związane z kosztami. Ponieważ oczekiwania użytkowników różnią się w zależności od segmentu pojazdu, ustalenie celów rozwoju NVH musi być najpierw dostosowane do pozycjonowania pojazdu i docelowej grupy demograficznej użytkowników. Rozwiązanie problemów NVH obejmuje cały cykl życia pojazdu. Po zidentyfikowaniu, proces obejmuje testy, analizę, symulacje obliczeniowe, kategorię problemów, sformułowanie rozwiązań i walidację. Oprócz solidnego procesu rozwoju, praktyczne doświadczenie odgrywa kluczową rolę w rozwiązywaniu tych problemów. W przypadku piszczenia układu przekładni, główną przyczyną jest wzbudzenie strukturalne, a kontrola ścieżki przenoszenia jest równie istotna. Strategie poprawy NVH, ukierunkowane zarówno na źródło, jak i ścieżkę przenoszenia, często kolidują z wymogami dotyczącymi redukcji masy, jednocześnie zwiększając koszty. Poza inherentną złożonością i ewoluującymi wymaganiami wyzwań NVH, osiągnięcie wielowymiarowej równowagi między środkami łagodzącymi NVH, lekkością i kontrolą kosztów stanowi poważne wyzwanie decyzyjne dla producentów OEM i dostawców na wszystkich poziomach. Stan rozwoju i wyzwanie przekładni 1. Wymagania dotyczące wysokich obrotów przekładni ▶ obecna sytuacja Przekładnie szybkoobrotowe zostały szeroko przyjęte w nowych pojazdach energetycznych, przede wszystkim ze względu na ich zdolność do stabilnego przenoszenia mocy przy dużych prędkościach. Ich zastosowanie obejmuje wiele aspektów, w tym dobór materiałów, projekt, produkcję i smarowanie. Prędkość obrotowa przekładni w nowych pojazdach energetycznych ewoluowała z 12 000 obr./min do ponad 20 000 obr./min i obecnie zmierza w kierunku 30 000 obr./min i więcej. Rozwój przekładni szybkoobrotowych podniósł wyższe wymagania dotyczące konstrukcji przekładni, doboru materiałów i produkcji, zwłaszcza w zakresie kontrolowania żywotności przekładni, smarowania, rozpraszania ciepła i NVH (hałasu, wibracji i szorstkości). ▶ rzuć rękawicę Niezawodność: Praca z dużą prędkością przyspiesza zmęczenie powierzchni zębów, zmęczenie cierne i koncentrację naprężeń, co prowadzi do przedwczesnej awarii przekładni. Obecnie do przekładni wybiera się materiały takie jak 20MnCr5, które oferują wyższą wytrzymałość, lepszą udarność oraz lepszą obróbkę cieplną i przetwarzalność. Smarowanie i odprowadzanie ciepła: Przy wysokich prędkościach obrotowych koła zębate charakteryzują się wyższymi prędkościami liniowymi, co powoduje zwiększone wytwarzanie ciepła podczas zazębiania i utrudnia tworzenie się filmu olejowego, zwiększając tym samym ryzyko awarii przekładni. Stanowi to również większe wyzwania w projektowaniu przekładni, wymagając bardziej rygorystycznych specyfikacji dotyczących właściwości przeciwzbrylających, współczynników poślizgu i prędkości liniowych. Dobrze zaprojektowany profil zęba jest szczególnie krytyczny, a dobór środków smarnych i proaktywne smarowanie przekładni są równie istotne. Wyważanie dynamiczne: Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej stopniowo nasila się wpływ czynników wyważania dynamicznego na NVH napędów elektrycznych, a wymagania dotyczące wyważania dynamicznego elementów wał-ząb stają się bardziej rygorystyczne. Obecnie wszystkie komponenty wał-ząb podlegają wymogom kontroli dynamicznego wyważania. NVH przekładni: Rozszerzone zakresy momentu obrotowego, prędkości i częstotliwości obrotowej przy wysokich prędkościach przekładni znacznie zwiększają złożoność kontroli NVH. Rodzi to wyzwania w zarządzaniu wzbudzeniem przekładni i ścieżkami przeniesienia napędu pojazdu, wymagając skoordynowanego projektowania zarówno pakietów akustycznych napędu elektrycznego, jak i pakietów akustycznych pojazdu, a także izolacji wibracji i hałasu dla ścieżek konstrukcyjnych. Przy wyższych prędkościach zakresy momentu obrotowego i prędkości znacznie się rozszerzają, a odpowiadający im zakres częstotliwości obrotowej prawie się podwaja, co znacznie komplikuje kontrolę NVH. W rezultacie pakiety akustyczne stały się standardem w elektrycznych układach napędowych. Produkcja przekładni: Wymagania dotyczące precyzji dla przekładni stają się coraz bardziej rygorystyczne. Obecnie branża przechodzi z krajowych norm klas 5-6 do klas 5 i wyższych, co utrudnia proces produkcji. Wymagania dotyczące wysokich przełożeń ▶ obecna sytuacja Wraz z rozwojem osiągów silników, prędkość szczytowa silnika jest stopniowo zwiększana, granica prędkości maksymalnej jest stopniowo poprawiana, a granica przełożenia jest stopniowo zwalniana. Biorąc pod uwagę przyspieszenie pojazdu i ekonomię napędu elektrycznego, zwiększenie przełożenia może szybko poprawić moment obrotowy na końcu koła pojazdu i zmniejszyć objętość silnika, aby osiągnąć wskaźnik ekonomiczny. Wraz ze zbliżaniem się szczytowej prędkości silnika do 20 000+, przełożenie również wykazuje stopniowy trend wzrostowy. Na przykład Huichuan ma projekty masowej produkcji z przełożeniem > 12, a Huawei ma projekty masowej produkcji z przełożeniem > 13. Projekty z przełożeniami powyżej 13 stopniowo stają się normą. ▶ rzuć rękawicę Zastosowanie przekładni o dużym przełożeniu zwiększyło trudność zarówno pod względem wydajności przekładni, jak i produkcji. Wydajność NVH: Przekładnie o dużym przełożeniu zazwyczaj generują więcej hałasu i wibracji, a ich konstrukcja, dobór materiałów i produkcja stanowią większe wyzwanie techniczne. Jeśli chodzi o niezawodność, przekładnie o dużym przełożeniu muszą przenosić większy moment obrotowy i prędkość, a prędkość liniowa zazębienia kół zębatych jest również większa, co stawia bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące wskaźnika niezawodności zginania i styku. Materiał: Wraz ze wzrostem prędkości i momentu obrotowego, wydajność materiału przekładni również musi być wyższa, co musi uwzględniać wytrzymałość i odporność na zużycie. Podczas produkcji, przekładnia o wysokim przełożeniu jest bardziej wrażliwa na wzbudzenie zazębienia, co sprawia, że ​​przekładnia wymaga większej precyzji i spójności. Wysokie wymagania NVH dla przekładni ▶ obecna sytuacja W przeciwieństwie do silników spalinowych, nowe pojazdy energetyczne są bardziej wrażliwe na parametry NVH przekładni, co wymaga wyższych standardów NVH dla układów przekładniowych, szczególnie w zakresie płynności transmisji i redukcji hałasu. Przekładnie są kluczowym źródłem energii w elektrycznych układach napędowych. Biorąc pod uwagę ich długotrwałe procesy produkcyjne i wysoką złożoność sterowania, problemy NVH (hałas, wibracje i szorstkość) w przekładniach stanowią poważne wyzwanie dla branży. Statystyki branżowe wskazują, że 70-801111111111 problemów NVH na rynku wtórnym wynika z łożysk i przekładni, przy czym problemy związane z przekładniami stanowią 50-601111111111. Przekładnia NVH ma duży wpływ na ogólną wydajność NVH pojazdu. Wraz ze wzrostem popularności przekładni o dużej prędkości i wysokim przełożeniu, rozwiązywanie problemów NVH w przekładniach stało się najwyższym priorytetem branży. ▶ rzuć rękawicę Przekładnia NVH obejmuje wiele aspektów, takich jak przekładnie, napęd elektryczny, podwozie i cały pojazd. Jest to systematyczny wskaźnik kontroli o szerokim zakresie i dużych trudnościach w sterowaniu. Na początku projektowania należy zidentyfikować i kontrolować z wyprzedzeniem ryzyko na podstawie wymiarów konstrukcji i produkcji przekładni oraz ścieżki. W projektowaniu przekładni NVH przekładni wału obejmuje wiele obszarów, takich jak konstrukcja przekładni, obróbka skrawaniem, montaż, sztywność podparcia panewki, sztywność łożyska, tryb przekładni wału, tryb panewki, tryb napędu elektrycznego, tryb silnika, ścieżka przekładni, promieniowanie akustyczne itp. Rysunek 2: Punkty kontrolne pisku osi-zębów Źródło: Skompilowano z danych publicznych W produkcji przekładni wymagania dotyczące precyzji rosną. Chociaż branża obecnie przestrzega krajowych norm klasy 5-6, rosnące wymagania dotyczące NVH (hałasu, wibracji i szorstkości) wymagają obecnie, aby konkretne wskaźniki precyzji kół zębatych przekraczały klasę 4, co stanowi poważne wyzwanie zarówno dla zapewnienia dokładności, jak i powtarzalności. Biorąc pod uwagę długi cykl obróbki i wiele krytycznych etapów, rygorystyczna kontrola jest niezbędna na wszystkich etapach – od doboru materiałów i produkcji półfabrykatów, po obróbkę cieplną, wykańczanie i szlifowanie kół zębatych. Każdy proces wymaga precyzyjnej optymalizacji parametrów, co dodatkowo komplikuje produkcję. Kompleksowy monitoring jest niezbędny dla parametrów krytycznych dla NVH, takich jak orientacja profilu zęba, bicie skumulowane, chropowatość powierzchni, analiza Fouriera, falistość powierzchni zęba, profil trójwymiarowy, wyważenie dynamiczne i schematy szlifowania. Stan rozwoju i wyzwania łożysk Wymagania dotyczące wysokich prędkości obrotowych dla łożysk ▶ obecna sytuacja W 2024 r. wymagania branżowe dotyczące łożysk generalnie określają prędkości obrotowe pomiędzy 16 000 i 23 000 obr./min, przy czym niektórzy producenci OEM opracowują silniki ultrawysokiej prędkości na etapie wstępnych badań, które wymagają 30 000 obr./min. Z perspektywy wykorzystania łożysk przez producentów OEM, importowane marki dominują w zastosowaniach łożysk wysokoobrotowych, podczas gdy marki krajowe szybko nadrabiają zaległości zarówno pod względem rozwoju technologicznego, jak i weryfikacji instalacji. ▶ rzuć rękawicę Łożyska ultrawysokiej prędkości o niskim tarciu i wzroście temperatury, wykorzystujące specjalne kulki stalowe poddane obróbce cieplnej lub niedrogie kulki ceramiczne. Konstrukcja lekkiego koszyka o wysokiej prędkości w celu wyeliminowania „efektu parasola” w otworach kieszeniowych, wraz z badaniami i rozwojem oraz symulacją projektowania specjalistycznych materiałów koszyków. Łożyska szybkoobrotowe wymagają większej precyzji wewnętrznej, takiej jak okrągłość, falistość, chropowatość, profil, bicie itp. harmonogram 2015-2017 2018-2019 2020-2024 2025 2030 łożysko dmN 800 000 1 milion 1,5 miliona 180 000 2 miliony Przykładowa prędkość obrotowa łożyska (jednostka obr./min) 6208→13000 6208→16000 6208→25000 6208→30000 6208→33000 Tabela 3 Harmonogram masowej produkcji łożysk szybkoobrotowych napędzanych elektrycznie (dmN: parametr prędkości obrotowej mierzony w mm·r/min) Potrzeba wysokiej wydajności łożysk ▶ obecna sytuacja Obecne systemy napędów elektrycznych wykorzystują głównie łożyska o niskim tarciu. Na przykład platforma napędu elektrycznego XPeng XPower 800V wykorzystuje wiodące w branży konstrukcje łożysk o niskim tarciu. Aby zrównoważyć redundancję konstrukcji skrzyni biegów i względy kosztów, większość łożysk podporowych wału pośredniego i wyjściowego wykorzystuje kombinacje łożysk stożkowych. Aby uzyskać optymalną wydajność operacyjną, bardziej odpowiednie byłyby łożyska kulkowe głęboko rowkowe o niższym tarciu (DGBB) w połączeniu z łożyskami walcowymi (CRB) lub łożyskami kulkowymi dwurzędowymi (TBB). ▶ Rzuć rękawicę Łożyska stożkowe zapewniają niższe straty tarcia dzięki zoptymalizowanej konstrukcji wypukłości kołnierza, ultraprecyzyjnej produkcji i koszykowi nylonowemu. Łożysko charakteryzuje się miniaturyzacją i niestandardową konstrukcją, wykorzystując stal o wysokiej czystości ze specjalistyczną obróbką cieplną i technologiami wzmacniania powłoki. Wybierz optymalną kombinację wydajności łożysk w oparciu o rzeczywiste warunki pracy, takie jak DGBB+CRB, TRB lub TBB. Popyt rozwojowy łożysk izolacyjnych ▶ obecna sytuacja Wraz z powszechnym przyjęciem w branży platform wysokiego napięcia 800 V do napędów elektrycznych, moduły mocy w inwerterach przeszły z IGBT na SiC, co skutkuje szybszymi prędkościami przełączania. Wysoki dv/dt (stosunek napięcia do prądu) drastycznie zwiększył ryzyko korozji elektrycznej w łożyskach, co wymaga lepszej ochrony izolacyjnej. Podczas gdy hybrydowe ceramiczne łożyska kulkowe oferują obecnie najbardziej idealną izolację, ich wygórowane koszty produkcji pozostają głównym problemem branży. W międzyczasie aktywnie rozwijane są tanie izolowane łożyska tulejowe, a wiodącymi producentami są SKF, Ensk, Fuji Electric i Renben. ▶ rzuć rękawicę Rozwój tanich ceramicznych łożysk kulkowych i lokalizacja łańcucha dostaw proszku ceramicznego. Łożysko tulejowe izolacyjne jest opracowywane z docelową impedancją izolacji 800Ω@1~5MHz. Oś czasu 2018-2020 2021-2023 2024 2025 i dalej platforma napięciowa 800 000 1 milion 1,5 miliona 180 000 łożyska silnika łożysko kulkowe hybrydowe ceramiczne łożysko kulkowe Warstwa izolacji ma impedancję 400Ω (1-5MHz). Warstwa izolacji ma impedancję 800Ω (1-5MHz). Tabela 4 Platforma napięciowa i dobór łożysk Trendy Trendy i planowanie montażu układu przeniesienia napędu Układ napędowy elektryczny rozwija się w kierunku wielofunkcyjnym kompaktowych rozmiarów, niskiej wagi, wysokiej wydajności i niskiego poziomu hałasu, co zapewnia więcej miejsca, wyższą wytrzymałość i wygodniejsze środowisko jazdy dla pojazdu. ▶ Kierunek rozwoju: Technologia współosiowych przekładni planetarnych jest zgodna z celami rozwojowymi układów napędowych elektrycznych i staje się głównym trendem dla przyszłych układów napędowych elektrycznych, szczególnie w przypadku produktów z napędem elektrycznym o wysokim momencie obrotowym. Aby zapewnić użytkownikom wysokiej jakości doświadczenia, przekładnie planetarne będą stopniowo dominować na rynku. Zarówno krajowi producenci OEM, jak i producenci Tier1 aktywnie inwestują w tę technologię i ją rozwijają. Główne komponenty i procesy przekładni planetarnych, takie jak pierścienie zębate, mechanizmy przekładni planetarnych, tłoczenie jarzm przekładni planetarnych i spawanie, wykazują znaczny potencjał wzrostu. Aby sprostać wymaganiom użytkowników w zakresie optymalnej obsługi i wszechstronnego wykorzystania mocy wyjściowej w różnych scenariuszach, rozproszone elektryczne układy napędowe (w tym centralny zintegrowany rozproszony napęd, napęd od strony koła i silniki piasty) wraz z wielobiegowymi układami przekładniowymi są wdrażane w specjalistycznych aplikacjach, znacznie poprawiając komfort użytkowania w różnych warunkach pracy i środowiskach. Tymczasem większość elektrycznych układów napędowych o małym momencie obrotowym nadal wykorzystuje konfiguracje przekładni z równoległymi wałami, zapewniając optymalny stosunek ceny do wydajności dla użytkowników końcowych. ▶ Model łańcucha dostaw i współpracy: Ze względu na nacisk kraju na przemysł pojazdów elektrycznych o nowej energii, w porównaniu z tradycyjnym przemysłem przekładni, początkowy próg techniczny i próg inwestycji w industrializację dla elektrycznych układów napędowych są niższe, co dodatkowo sprzyja ciągłemu rozwojowi chińskiego przemysłu nowych elektrycznych układów napędowych. Od początkowej dominacji łańcucha dostaw, stopniowo ewoluował on w kierunku dwutorowego podejścia obejmującego łańcuch dostaw oraz systemy samodzielnie opracowane i produkowane przez producentów OEM. Wraz z zaostrzeniem konkurencji rynkowej i poprawą poziomu integracji elektrycznych układów napędowych, przyszły łańcuch dostaw będzie ściślej zintegrowany z producentami OEM, z wyraźnym podziałem pracy, aby zapewnić długoterminową stabilność rynku. Trendy i cele dla wysokosprawnych układów napędowych Wraz z ciągłym doskonaleniem celów wydajnościowych, technologie takie jak ultraprecyzyjne uzębienie wału, łożyska o niskim oporze toczenia, układy wałów o niskich stratach mieszania oleju, aktywne systemy smarowania z suchą miską olejową oraz środki smarne o ultraniskiej lepkości będą stopniowo wdrażane. W połączeniu z powszechnym stosowaniem współosiowych przekładni planetarnych, oczekuje się, że do 2024 roku docelowa wydajność CLTC dla układów napędowych przekroczy 98. Przyszły wzrost wydajności będzie wykraczał poza izolowane modernizacje komponentów lub podzespołów, koncentrując się na optymalizacji na poziomie systemu i zintegrowanych aplikacjach wielostrategicznych. Metryki efektywności staną się bardziej szczegółowe, a producenci samochodów będą teraz priorytetowo traktować rzeczywiste parametry wydajności, takie jak zasięg 100 km/h i 120 km/h w stanie ustalonym — poza konwencjonalnym punktem odniesienia CLTC (China Light-Duty Test Cycle) — aby lepiej dopasować się do codziennych potrzeb użytkowników w zakresie jazdy. Rysunek 3 Poziomy efektywności reduktorów branży napędów elektrycznych w ciągu ostatnich trzech lat Trend i cele lekkiej konstrukcji Oczekuje się, że w latach 2027–2030 zestawy przekładni planetarnych zostaną powszechnie przyjęte w elektrycznych układach napędowych o dużej mocy i wysokim momencie obrotowym, co spowoduje zmniejszenie masy o 30% do 40% w porównaniu z obecnymi standardami. Dzięki postępowi w zakresie nowych materiałów (np. obudów ze stopu magnezu i aluminium) i procesów produkcyjnych (takich jak spawanie śrub mechanizmu różnicowego zamiast śrub i tłoczenie odlewanych ciśnieniowo obudów mechanizmu różnicowego), przewiduje się, że masa układu napędowego zmniejszy się o dodatkowe 51111111111. czas 2027-2030 moment obrotowy <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Masa (masa sucha) <15 kg 15-18 kg 18-25 kg Tabela 5 Zależność między masą układu przeniesienia napędu a momentem obrotowym Trend i cel układu przeniesienia napędu o niskim poziomie hałasu Aby sprostać coraz bardziej rygorystycznym wymaganiom użytkowników w zakresie komfortu, układ przeniesienia napędu stopniowo zwiększał możliwości optymalizacji wzbudzenia i symulacji ścieżki, a cele dotyczące NVH były różne dla różnych klas pojazdów. Wraz z postępem w technikach symulacyjnych, badania nad NVH przesunęły się w kierunku warunków jazdy krytycznych dla użytkownika. Początkowy nacisk na rozwój przesunął się z momentu obrotowego 1001 na rzeczywiste scenariusze, takie jak lekkie otwarcie przepustnicy i jazda w stałym tempie. Problemy NVH są z natury wyzwaniami systemowymi. Wraz ze wzrostem wymagań użytkowników, rozwiązania problemów NVH w napędach elektrycznych ewoluują od pojedynczych poprawek do kompleksowych podejść systemowych, równoważąc opłacalność. Obejmuje to strategie takie jak maskowanie hałasu tła przekładni, lokalne obudowy akustyczne oraz optymalizacja materiałów akustycznych pod kątem częstotliwości. Dzięki ciągłemu postępowi w produkcji komponentów reduktorów przekładni, poziom hałasu w układach napędowych stopniowo spada. Standard hałasu w układzie przekładni wynosi średnio 1,5 m, a prognozowany trend docelowy przedstawiono w poniższej tabeli. Hałas na stanowisku badawczym przy połowie obciążenia i pełnym momencie obrotowym Warunki czasowe 2024-2027 2027-2030 Model podstawowy 70 dB（A） 68 dB（A） Modele samochodów klasy średniej i wyższej 65 dB（A） 60 dB（A） Tabela 6: Trendy średniego hałasu Trendy i cele wymiarów przestrzennych Aby sprostać zapotrzebowaniu na większą przestrzeń wewnętrzną i układ platformy układu napędowego, układ napędowy musi być kompaktowy i mieć regularny kształt, a skrzynia biegów stopniowo rozwija się od wału równoległego do układu współosiowego planetarnego. Układ planetarny zapewnia lepsze wymiary przestrzenne, szczególnie w kierunku osi X w porównaniu do konfiguracji z osiami równoległymi. Przy równoważnej wydajności konfiguracja osi X może zmniejszyć zapotrzebowanie na miejsce o około 401111111111. Trendy i cele przekładni osi Aby sprostać rozwojowi nowych pojazdów energetycznych, wymagania dotyczące wydajności przekładni stają się coraz bardziej rygorystyczne. ▶ Lekkość: Wraz z rozwojem nowych pojazdów energetycznych w kierunku lekkości, przekładnie i systemy przekładniowe są również optymalizowane pod kątem mniejszej objętości i lżejszej masy; innowacje konstrukcyjne, małe koła zębate o małej odległości między środkami i konfiguracje przekładni planetarnych stały się trendem w rozwoju branży. ▶ Wysokosprawna przekładnia: Aby poprawić zasięg i ogólną efektywność energetyczną nowych pojazdów energetycznych, wysokosprawne przekładnie i systemy przekładni są stale optymalizowane pod względem wydajności konwersji, przełożenia i gęstości momentu obrotowego. Przekładnie o dużej prędkości i wysokim przełożeniu stają się trendem. ▶ Wysokie wymagania dotyczące wydajności NVH: Kontrola hałasu ma kluczowe znaczenie dla komfortu jazdy nowych pojazdów energetycznych. Przekładnie o wysokiej wydajności NVH stały się kluczowym wskaźnikiem kontrolnym w rozwoju przekładni nowych pojazdów energetycznych. Wymiary konstrukcyjne są kontrolowane z wyprzedzeniem, co obejmuje wielowymiarową kontrolę projektu, taką jak struktura przekładni, obróbka, montaż, sztywność podparcia obudowy, sztywność łożyska, modalny stosunek wału do zęba, modalny stosunek obudowy, modalny stosunek napędu elektrycznego, modalny stosunek silnika, unikanie kolejności, ścieżka przekładni i promieniowanie akustyczne. ▶ Materiały i produkcja: Materiały o wysokiej wydajności, w tym stale o wysokiej wytrzymałości, zaawansowane stopy, materiały niemetaliczne i kompozyty, są stopniowo wdrażane. Wymagania dotyczące precyzji kół zębatych są coraz bardziej rygorystyczne, a normy krajowe wymagają precyzji klasy 5 lub wyższej, a niektóre parametry osiągają klasę 4 lub wyższą. Kompleksowy system sterowania integruje czynniki ludzkie, maszynowe, materiałowe, metodyczne i środowiskowe w produkcji kół zębatych. Ścisła koordynacja wszystkich procesów obróbki zapewnia pełną precyzję sekwencji. Wdrożenie nowych technologii, takich jak honowanie, szlifowanie ultrawykańczające i precyzyjna produkcja kół zębatych, zwiększa dokładność przy jednoczesnym zachowaniu spójności. ▶ Ze względu na tolerancję zębów, błąd obróbki, błąd montażu itp., koło zębate ma inną kolejność niż charakterystyczna, dlatego kontrola precyzji kół zębatych jest bardzo ważna.  

W nowoczesnych systemach przemysłowych przekładnie pełnią funkcję krytycznych elementów mechanicznych, podobnie jak ludzkie stawy, które łączą i napędzają różne urządzenia. Od precyzyjnych obrabiarek po masywne silniki lotnicze, od codziennych pojazdów po złożone maszyny przemysłowe, przekładnie te są wszechobecne, zapewniając solidną podstawę dla wydajnego przenoszenia mocy i precyzyjnej kontroli. Globalna wielkość rynku Według danych GII, globalny rynek produkcji przekładni osiągnął wartość $260,8 miliarda w 2023 roku i przewiduje się, że wzrośnie do $385,6 miliarda do 2030 roku, ze średnioroczną stopą wzrostu (CAGR) wynoszącą 5,7%. Dane z autorytatywnych instytucji badań rynku ujawniają, że globalny rynek przekładni przekroczył próg 1,3112 biliona juanów w 2023 r., prognozuje się utrzymanie 3,8%1 skumulowanej rocznej stopy wzrostu (CAGR) i osiągnięcie 1,7077 biliona juanów do 2029 r. Ten stały wzrost odzwierciedla silny popyt na przekładnie w globalnym przemyśle. Wraz z rozwojem wschodzących gałęzi przemysłu i modernizacją tradycyjnych sektorów, rynek przekładni wykazuje ogromny potencjał rozwoju. Stały wzrost rynku chińskiego Chiński przemysł przekładniowy utrzymywał stałe tempo wzrostu w ostatnich latach. Od 2016 do 2022 r. roczna skumulowana stopa wzrostu wyniosła 5,9%, a wielkość rynku osiągnęła 330 miliardów juanów w 2022 r. i wzrosła do 346 miliardów juanów w 2023 r. Jako globalna potęga produkcyjna Chiny szczycą się kompletnym systemem przemysłowym. Gwałtowny rozwój branż takich jak motoryzacja, produkcja maszyn i lotnictwo, nieustannie ożywił rynek przekładni zębatych. Ponadto, dzięki optymalizacji i modernizacji krajowych struktur przemysłowych oraz przyspieszonemu rozwojowi produkcji wysokiej klasy, oczekuje się, że rynek przekładni zębatych osiągnie jeszcze szybszy wzrost. Główne obszary zastosowań przekładni zębatych Podstawowe wsparcie w dziedzinie maszyn przemysłowych W przemyśle obrabiarkowym przekładnie zębate są szeroko stosowane w układach napędowych wrzecion i mechanizmach posuwu różnych urządzeń, takich jak tokarki, frezarki i strugarki. Ich wysoka precyzja kontroli prędkości i momentu obrotowego zapewnia dokładność obróbki, stanowiąc podstawę precyzyjnej produkcji. W przypadku maszyn dźwigowych mechanizmy podnoszenia i jazdy wymagają wyjątkowego momentu obrotowego. Niezawodne przeniesienie mocy przekładni zębatej zapewnia stabilną pracę dźwigów pod dużym obciążeniem. W maszynach drukarskich przekładnia zębata napędza napędy bębnów i systemy transportu papieru, natomiast w maszynach tekstylnych umożliwia zsynchronizowany ruch i regulację prędkości podzespołów, takich jak przędzarki i maszyny tkackie. Wszystkie te zastosowania opierają się na wydajnej przekładni zębatej, aby utrzymać wysoką wydajność produkcji w różnych gałęziach przemysłu. Więź mocy w przemyśle motoryzacyjnym W silniku samochodowym kluczowe elementy, takie jak wałek rozrządu i wał korbowy, opierają się na przekładni zębatej, która zapewnia moc, a ich stabilna i niezawodna praca gwarantuje płynną pracę. Układ napędowy osiąga elastyczne przełożenia dzięki precyzyjnie zaprojektowanym kombinacjom kół zębatych, spełniając zróżnicowane wymagania dotyczące prędkości i momentu obrotowego podczas przyspieszania, jazdy ze stałą prędkością i w innych warunkach jazdy. Mechanizm różnicowy działa jak „mistrz równowagi” podczas skrętów, umożliwiając lewemu i prawemu kołu obracanie się z różną prędkością, zapewniając stabilność i sterowność. Ponadto, wraz z postępem elektryfikacji motoryzacji i inteligentnych technologii, precyzyjne przekładnie są niezbędne w przypadku najnowocześniejszych komponentów, takich jak EPS, układ kierowniczy sterowany linką i podwozie sterowane linką. Wysoka precyzja i zaawansowane wymagania w przemyśle lotniczym. Złożone i krytyczne układy przekładni w silnikach lotniczych w szerokim zakresie wykorzystują mechanizmy przekładniowe. Przekładnie te muszą charakteryzować się wyjątkowymi możliwościami, aby wytrzymać wysokie prędkości obrotowe i znaczny moment obrotowy, jednocześnie zapewniając precyzyjne i niezawodne dostarczanie mocy. Zapewnia to stabilną pracę silnika podczas lotów na dużych wysokościach. Podobnie, układy przekładni śmigłowców do wirników głównych i ogonowych wykorzystują mechanizmy napędowe. Ich efektywne przenoszenie mocy zapewnia kluczowe zabezpieczenia zarówno dla bezpieczeństwa operacji lotniczych, jak i zwinności manewrowej. Zastosowanie różnych robotów W sterowaniu ruchem robotów, precyzyjna konstrukcja przekładni zintegrowana z zaawansowanymi algorytmami sterowania umożliwia przekładniom zapewnienie czułej i dokładnej kontroli nad wszystkimi przegubami robota, gwarantując wyjątkową stabilność i precyzję podczas złożonych operacji. Na przykład, w ramionach robotów, regulacja przełożenia umożliwia precyzyjną kontrolę prędkości obrotowej i momentu obrotowego, spełniając zróżnicowane wymagania dotyczące chwytania, transportu i innych zadań. Co więcej, ponieważ roboty przenoszą zmienne obciążenia podczas różnych zadań, przekładnie dynamicznie dostosowują swój moment wyjściowy, aby dostosować się do konkretnych wymagań — takich jak zwiększenie momentu obrotowego podczas podnoszenia ciężkich ładunków w celu zwiększenia nośności. Różne rodzaje przekładni mają różne charakterystyki i scenariusze zastosowań. Przekładnie stożkowe służą do przenoszenia mocy między wałami równoległymi, podczas gdy przekładnie śrubowe redukują hałas i wibracje, poprawiając płynność transmisji. Przekładnie stożkowe zmieniają kierunek przenoszenia mocy w robotach. Mechanizmy przekładni ślimakowych osiągają wysokie przełożenia w ograniczonej przestrzeni z funkcją samoblokowania, co czyni je idealnymi do przegubów robotów i chwytaków ręcznych. Szerokie zastosowanie w innych dziedzinach. W dziedzinie precyzyjnego sprzętu medycznego precyzyjne pozycjonowanie i niski poziom hałasu przekładni zębatych ułatwiają automatyzację każdego etapu diagnostyki i leczenia. W maszynach rolniczych układy przeniesienia napędu ciągników, kombajnów i innych urządzeń wykorzystują przekładnie zębate, aby zapewnić racjonalny rozkład mocy i precyzyjną regulację prędkości, co poprawia wydajność i jakość produkcji rolnej. Maszyny górnicze, takie jak kruszarki i przenośniki, wymagają mocnego przeniesienia mocy. Przekładnia zębata spełnia wymagania eksploatacyjne kopalni w trudnych warunkach dzięki swojej wysokiej nośności. W energetyce wiatrowej przekładnia turbin wiatrowych przekształca obroty wirnika z niskiej prędkości na wysokie obroty za pomocą przekładni zębatej, umożliwiając wydajną produkcję czystej energii. Trudności w badaniach i produkcji przekładni zębatych. Rozwój i produkcja przekładni zębatych to wymagające zadanie inżynierii systemowej, które wiąże się z wieloma trudnościami technicznymi w zakresie materiałów, projektowania, przetwarzania i testowania. W doborze materiałów i kontroli jakości kluczowe jest zidentyfikowanie materiałów o wysokiej wytrzymałości, doskonałej odporności na zużycie, dobrej udarności i odporności na zmęczenie, przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiej stabilności jakości materiału, aby wyeliminować problemy, takie jak odchylenia składu i wady wewnętrzne. Aby sprostać temu wyzwaniu, firmy prowadzą dogłębne badania właściwości materiałów, ściśle dostosowując je do rzeczywistych warunków pracy przekładni, i dobierają najodpowiedniejsze materiały poprzez rygorystyczne testy. Ponadto nawiązują długoterminowe, stabilne partnerstwa z dostawcami wysokiej jakości materiałów oraz wzmacniają rygorystyczne procedury kontroli i akceptacji surowców. Co więcej, materiały poddawane są procesom obróbki wstępnej, takim jak odpuszczanie i normalizowanie, w celu optymalizacji ich mikrostruktury i wydajności. Precyzyjne projektowanie i optymalizacja stanowią równie duże wyzwanie, wymagając skrupulatnego obliczenia krytycznych parametrów przekładni, takich jak moduł, liczba zębów, kąt przyporu i szerokość zębów, aby spełnić rygorystyczne wymagania dotyczące sprawności przekładni, nośności i stabilności operacyjnej. Co więcej, inżynierowie muszą uwzględniać złożone czynniki rzeczywiste, takie jak odkształcenia termiczne i zużycie podczas kompleksowej optymalizacji. Firmy wykorzystują zaawansowane oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) i inżynierii wspomaganej komputerowo (CAE) do konstruowania precyzyjnych modeli przekładni, przeprowadzania wielofazowych analiz symulacyjnych i iteracyjnych optymalizacji. Dzięki metodom projektowania eksperymentów (DOE) w połączeniu z testami terenowymi, parametry projektowe podlegają wielokrotnej walidacji i precyzyjnemu dostrajaniu. W precyzyjnej obróbce skrawaniem i kontroli jakości powierzchni kluczowe jest minimalizowanie błędów profilu zęba, błędów kierunku zębów i błędów skoku skumulowanego, przy jednoczesnym zapewnieniu jednolitej chropowatości i twardości powierzchni oraz zapobieganiu powstawaniu defektów, takich jak ślady po narzędziach czy przypalenia. Firmy wykorzystują zaawansowany sprzęt, taki jak precyzyjne frezarki obwiedniowe do kół zębatych, frezarki obwiedniowe do kół zębatych i szlifierki do kół zębatych, z regularnymi kontrolami i konserwacją. Optymalizacja procesów obróbki, dobór odpowiednich narzędzi skrawających i parametrów oraz stosowanie obróbki wieloetapowej z powtarzalnymi korektami pomiarowymi, pozwala na zwiększenie dokładności obróbki. Dodatkowo, technologia inspekcji online wzmacnia kontrolę jakości podczas obróbki, umożliwiając terminowe wykrywanie i korygowanie błędów. Proces obróbki cieplnej wymaga precyzyjnej kontroli parametrów, takich jak temperatura, czas trwania i szybkość chłodzenia, aby uzyskać optymalną mikrostrukturę i właściwości, w tym twardość powierzchni zęba i wytrzymałość rdzenia. Kluczowe jest zapobieganie odkształceniom podczas obróbki cieplnej, aby zapewnić niezmienną precyzję koła zębatego. Firmy wykorzystują zaawansowany sprzęt, taki jak piece do hartowania próżniowego i piece do nawęglania, aby zwiększyć dokładność kontroli temperatury i atmosfery. Formułowane są naukowo opracowane specyfikacje obróbki cieplnej z indywidualnymi optymalizacjami opartymi na takich czynnikach, jak materiał, rozmiar i kształt. Procesy obróbki wstępnej, takie jak wyżarzanie odprężające, są przeprowadzane przed obróbką cieplną, po czym następuje niezbędne prostowanie i precyzyjne regulacje. System testowania i oceny wydajności produktów przekładniowych Aby zapewnić jakość i wydajność przekładni, potrzebny jest kompletny system testowania i oceny wydajności produktu. Dokładność profilu zęba i kierunku zęba jest mierzona za pomocą błędu profilu zęba, błędu kierunku zęba, skumulowanego błędu obwodu itd. Centrum pomiarowe kół zębatych i inny precyzyjny sprzęt pomiarowy są używane do pomiaru profilu zęba i kierunku zęba koła zębatego we wszystkich kierunkach, a następnie uzyskiwane są dane dotyczące błędów, na podstawie których oceniana jest klasa dokładności koła zębatego. Twardość powierzchni zęba musi spełniać wymagania projektowe, aby zapewnić odporność na zużycie i wytrzymałość styku, podczas gdy twardość rdzenia powinna mieć wystarczającą wytrzymałość, aby wytrzymać obciążenia udarowe. Twardościomierze służą do pomiaru zarówno powierzchni, jak i rdzenia, a pomiary wielopunktowe są uśredniane, a równomierność rozkładu twardości jest weryfikowana. Wytrzymałość zmęczeniowa kontaktowa i wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie są określane poprzez obliczenia i eksperymenty w celu ustalenia granicy zmęczenia kontaktowego i granicy zmęczenia na zginanie przekładni, oceniając jej odporność zmęczeniową pod długotrwałymi obciążeniami zmiennymi. Przeprowadzając testy zmęczeniowe przekładni, które symulują rzeczywiste warunki pracy obciążenia i prędkości obrotowej, przekładnia poddawana jest testom obciążeniowym. Rejestruje się liczbę cykli i trybów uszkodzeń zmęczeniowych, a następnie porównuje z normami projektowymi w celu przeprowadzenia analizy. Sprawność przekładni jest jednym z ważnych wskaźników pomiaru wydajności przekładni. Sprawność przekładni oblicza się, mierząc moc wejściową i wyjściową układu przekładni przy różnym obciążeniu i prędkości. Poziom hałasu jest bezpośrednio związany ze środowiskiem pracy i komfortem układu przekładni i jest również kluczowym czynnikiem w ocenie wydajności przekładni. W określonych środowiskach, takich jak komory półbezechowe, do pomiaru poziomu hałasu podczas pracy przekładni stosuje się urządzenia takie jak mierniki poziomu dźwięku, a także analizuje się składowe częstotliwości i źródła hałasu. Analiza struktury przedsiębiorstwa w dziedzinie przekładni zębatych Znane firmy zagraniczne Gleason (USA): Jako światowy lider w rozwiązaniach technologii przekładni zębatych, firma działa w zakresie projektowania przekładni, produkcji, sprzedaży oraz badań i rozwoju oraz produkcji powiązanego sprzętu, takiego jak maszyny do honowania. Dostarcza również oprogramowanie do projektowania przekładni i układów przeniesienia napędu, systemów pomiarowych i rozwiązań automatyzacyjnych. Przekładnie zębate Gleason charakteryzują się wyjątkową precyzją, doskonale spełniając wysokie wymagania sektorów high-end, takich jak przemysł lotniczy i motoryzacyjny. W zastosowaniach lotniczych przekładnie te wytrzymują wysokie obroty i duże obciążenia, a zakresy mocy są odpowiednie dla scenariuszy przekładni o dużej mocy, takich jak duże silniki samolotów pasażerskich. W sektorze motoryzacyjnym spełniają one potrzeby przenoszenia mocy pojazdów o wysokiej wydajności. KLINGELNBERG (Szwajcaria), światowy lider w branży przekładniowej, specjalizuje się w opracowywaniu i produkcji maszyn do obróbki kół zębatych, precyzyjnych centrów pomiarowych dla różnych osiowo symetrycznych elementów obrabianych oraz niestandardowych, wysoce precyzyjnych komponentów przekładniowych. Produkty firmy do przekładni zębatych słyną z wysokiej precyzji i wydajności, zwłaszcza przekładnie stożkowe i walcowe, które są szeroko stosowane w motoryzacji, marynarce wojennej i maszynach przemysłowych. Firma oferuje szeroki zakres mocy, od przekładni samochodowych średniej mocy po morskie systemy napędowe dużej mocy, z odpowiednimi produktami premium. Kohara (KHK, Japonia): Renomowany japoński producent przekładni, specjalizujący się zarówno w standardowych, jak i niestandardowych rozwiązaniach przekładniowych, w tym przekładniach walcowych, stożkowych, ślimakowych i innych. Znane ze swojej precyzji i niezmiennej jakości, produkty te są szeroko stosowane w maszynach przemysłowych, systemach automatyki i urządzeniach do przetwórstwa żywności. Moc wyjściowa różni się w zależności od rodzaju produktu, ale generalnie spełnia wymagania większości urządzeń przemysłowych i zautomatyzowanych linii produkcyjnych. Aisin (Japonia): Jako firma z listy Fortune Global 500, Aisin przoduje w przekładniach samochodowych, utrzymując wiodący udział w rynku globalnym. Jej przekładnie do automatycznych skrzyń biegów słyną z wysokiej precyzji i niezawodności, precyzyjnie spełniając potrzeby w zakresie przenoszenia mocy w różnych typach pojazdów. Zakres mocy obejmuje zarówno samochody ekonomiczne, jak i luksusowe. SEW-EURODRIVE (Niemcy): Globalnie uznany lider w technologii przekładni zębatych, z zakładami produkcyjnymi w 52 krajach. Produkty firmy, jako niezbędne komponenty przekładni zębatych, są szeroko stosowane w różnych zastosowaniach przemysłowych. Produkty te charakteryzują się wysoką wydajnością, trwałością i niskim poziomem hałasu, dostosowując się do zróżnicowanych, złożonych środowisk pracy i wymagań operacyjnych. Asortyment produktów obejmuje zarówno kompaktowe reduktory do automatyki przemysłowej, jak i wielkogabarytowe rozwiązania przekładniowe do ciężkich maszyn, zapewniając kompatybilność we wszystkich zastosowaniach energetycznych. Firma Flender (Niemcy), założona w 1899 roku, jest niemieckim liderem w dziedzinie mechanicznych układów przeniesienia napędu, dominując w szczególności w sektorze energetyki wiatrowej i przemysłu ciężkiego. Przejęta przez Siemens Electric w 2005 roku, firma oferuje znormalizowane linie produktów w różnych zakresach mocy, charakteryzujące się modułową konstrukcją, wysoką zamiennością i wyjątkową sprawnością przekładni. Produkty firmy zostały zaprojektowane specjalnie do zastosowań w energetyce wiatrowej i przemyśle ciężkim, zapewniając wysoką wytrzymałość i niezawodność, aby sprostać ogromnemu momentowi obrotowemu dużych turbin wiatrowych i dużym obciążeniom urządzeń przemysłowych. Asortyment produktów koncentruje się głównie na zastosowaniach dużej mocy w tych sektorach. HarmonicDrive (Japonia): Światowy lider w technologii sterowania ruchem, modułowe reduktory harmonicznych firmy Harmonic Drive charakteryzują się lekką konstrukcją, zerowym luzem przekładni i wyjątkową zdolnością przenoszenia momentu obrotowego. Te innowacje napędzają najnowocześniejsze aplikacje, takie jak robotyka przemysłowa i systemy produkcji półprzewodnikowych wyświetlaczy LCD. Chociaż koła zębate napędowe nie należą do najbardziej energochłonnych komponentów, ich kluczowa rola w reduktorach harmonicznych zapewnia niezrównaną precyzję w przekładniach o wysokiej precyzji, doskonale spełniając rygorystyczne wymagania dotyczące momentu obrotowego i dokładności robotów przemysłowych i innych urządzeń o precyzyjnym napędzie. Nabtesco (Japonia): Razem z Harmonic Drive posiada 75%1 globalny udział w rynku reduktorów precyzyjnych, odgrywając kluczową rolę w robotyce przemysłowej. Opatentowany dwustopniowy reduktor cykloidalny charakteryzuje się niemal zerowym luzem, minimalnym błędem przekładni i wyjątkową sztywnością skrętną. Przekładnie, zaprojektowane z wykorzystaniem unikalnej konstrukcji cykloidalnej, zapewniają wysoką zdolność przenoszenia momentu obrotowego. Zakres mocy jest dostosowany do wymagań robotów przemysłowych – zazwyczaj średniej mocy z rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi precyzji i niezawodności. Firma Bonfiglioli (Włochy), założona w 1956 roku, jest wiodącym producentem przekładni zębatych we Włoszech, specjalizującym się w silnikach zębatych, przekładniach planetarnych, silnikach elektrycznych i przetwornicach częstotliwości. Znana ze swojej niezawodności w systemach przenoszenia mocy i sterowania, firma może pochwalić się globalną siecią sprzedaży. Jej przekładnie zębate są przeznaczone do różnorodnych zastosowań przemysłowych, oferując szeroki zakres mocy – od kompaktowych urządzeń przemysłowych po ciężkie maszyny budowlane. Reduktor Rulisi (Rulisi, Włochy): renomowana europejska marka, 100%, produkowany lokalnie w Europie. Wyposażony w wielostronne mocowanie, wiele wałów wejściowych, standardowe kołnierze IEC, kompletną serię pośrednią i bezobsługową pracę, oferuje liczne zalety. Zaprojektowane specjalnie dla przemysłu mieszania i formowania wtryskowego, produkty firmy słyną z wyjątkowej jakości i niezawodności w ciężkich zastosowaniach przemysłowych. Przekładnie zębate są odporne na wysokie obciążenia i trudne warunki pracy, a zakresy mocy są przeznaczone głównie do dużych, ciężkich urządzeń przemysłowych, zazwyczaj oferując średnią lub wysoką moc wyjściową. IDC Industries, Inc. to amerykański, innowacyjny producent przekładni i dostawca usług w zakresie reduktorów, który płynnie integruje standardowe rozwiązania w zakresie przenoszenia mocy z dostosowaną do indywidualnych potrzeb obróbką skrawaniem, frezowaniem kół zębatych i usługami konserwacji przekładni. Produkty przekładniowe firmy są dostosowane do potrzeb klienta, obsługując różnorodne zastosowania przemysłowe w szerokim spektrum mocy, aby spełnić specyficzne wymagania. Bauer Reducer: Założona w 1927 roku, ta niemiecka firma stała się globalnym preferowanym dostawcą wysokiej jakości, niezawodnych motoreduktorów i liderem branży w zakresie innowacyjnych, energooszczędnych rozwiązań redukcyjnych. Produkty przekładniowe firmy są szeroko stosowane w takich sektorach jak przemysł lekki, maszyny budowlane, hutnictwo, elektrownie, górnictwo, papiernictwo, motoryzacja i porty, a ich zakres mocy w pełni zaspokaja potrzeby przekładniowe sprzętu ogólnego przeznaczenia w tych dziedzinach. ZF (Niemcy): Jako globalny lider w produkcji komponentów samochodowych, ZF szczyci się najnowocześniejszą wiedzą specjalistyczną w zakresie technologii przekładni zębatych. Dostarcza rozwiązania w zakresie układów przeniesienia napędu dla wielu marek samochodowych, oferując produkty obejmujące skrzynie biegów i skrzynie rozdzielcze, co zapewnia dominującą pozycję na rynku przekładni samochodowych. IMS Gear (IMS Gear SE & Co. KgaA, Niemcy): Założona w 1863 roku w niemieckim Schwarzwaldzie, firma początkowo działała jako podwykonawca dla lokalnego przemysłu zegarmistrzowskiego, produkując precyzyjne komponenty. Z czasem firma rozrosła się i rozszerzyła swoją działalność o sektor produkcji części samochodowych. Po ponad 150 latach rozwoju, IMS Gear przekształciła się z małej firmy skupionej na produkcji kół zębatych w renomowane przedsiębiorstwo w dziedzinie technologii przekładni i skrzyń biegów, oferujące wyjątkowe rozwiązania w zakresie komponentów, zespołów i przekładni. Posiadając dziewięć fabryk na całym świecie i zatrudniając około 3100 pracowników, firma posiada bazy produkcyjne i sprzedażowe w Stanach Zjednoczonych, Meksyku, Chinach, Japonii i Korei Południowej. Firma NORD (Niemcy), założona w 1965 roku, jest znana na całym świecie z profesjonalnej produkcji i sprzedaży wysokiej jakości reduktorów, silników, przetwornic częstotliwości i serwomechanizmów sterowania, zajmując wiodącą pozycję w międzynarodowym przemyśle przenoszenia mocy i sterowania. Sumitomo Transmission Technology (Japonia): Od momentu powstania w 1939 roku firma stała się synonimem wysokowydajnych i niezawodnych przekładni dzięki swoim innowacyjnym konstrukcjom. Asortyment firmy obejmuje zarówno małe silniki redukcyjne (o mocy rzędu watów), jak i duże przekładnie (dziesiątki kilowatów), uzupełnione zróżnicowanym portfolio obejmującym przetwornice częstotliwości i różne typy silników. Wiodące firmy krajowe: Nanjing High Precision Transmission Equipment Manufacturing Group Co., Ltd. (Nanjing High Precision Transmission Equipment) NGC: Założona w 1969 roku i notowana na giełdzie w Hongkongu w 2007 roku. Jako uznany lider w chińskim przemyśle przekładniowym, firma osiągnęła wiodący na świecie poziom w zakresie technologii, sprzętu i wydajności produktów. Firma posiada uznane przez państwo centrum technologiczne i realizuje wiele dużych krajowych projektów naukowo-technologicznych. Jej główne produkty to przekładnie do materiałów budowlanych, przekładnie do metalurgii, przekładnie do elektrowni wiatrowych oraz przekładnie do lokomotyw kolejowych, co zapewnia jej absolutną przewagę na krajowym rynku szybkoobrotowych przekładni do dużych obciążeń i przekładni do elektrowni wiatrowych. Hangzhou Qianjin Gearbox Group Co., Ltd., założona w 1960 roku, jest kluczowym przedsiębiorstwem high-tech w ramach chińskiego Narodowego Programu Torch. Firma oferuje szeroką gamę produktów, w tym przekładnie morskie, przekładnie do maszyn budowlanych, przekładnie samochodowe, przekładnie do elektrowni wiatrowych oraz ponad tysiąc odmian w dziesięciu głównych kategoriach. Produkty marki „Qianjin” cieszą się popularnością w ponad 30 prowincjach, gminach i regionach autonomicznych Chin i są eksportowane do ponad 40 krajów i regionów na całym świecie, ciesząc się ugruntowaną reputacją i znaczącym udziałem w rynku. China Shipbuilding Industry Corporation Chongqing Gearbox Co., Ltd. to duże państwowe przedsiębiorstwo wojskowe specjalizujące się w badaniach, rozwoju i produkcji wysokoobrotowych i wolnoobrotowych przekładni o dużej wytrzymałości, powiązane z China Shipbuilding Industry Corporation Limited. Firma może pochwalić się wieloletnim bogatym doświadczeniem w zakresie badań, rozwoju i produkcji, realizując liczne przełomowe projekty naukowo-techniczne na skalę kraju, i zgromadziła znaczną siłę i unikalne zalety w technologii przekładni zębatych dla przemysłu stoczniowego i wojskowego. Firma Zhuzhou Gear Co., Ltd., założona w 1958 roku, przejęła kontrolny pakiet udziałów w 2005 roku w wyniku fuzji Weichai Power i Xianghuoju. Od 2010 roku firma intensywnie inwestuje w budowę największej w Chinach bazy badawczo-rozwojowej i produkcyjnej przekładni osi napędowych o dużej wytrzymałości, która jest również czołowym ośrodkiem w Azji. Jej nowe układy przeniesienia napędu do pojazdów elektrycznych (NEV) mają obecnie ponad 25% udziałów w rynku, co daje jej pozycję lidera w branży. Firma Zhuzhi pokonała wiele wyzwań w zakresie projektowania, produkcji i testowania, aby pomyślnie opracować pełną gamę reduktorów do dźwigów gąsienicowych, od 800 Nm do 2 milionów Nm, osiągając całkowitą substytucję importu. W 2023 roku jej reduktory do dźwigów gąsienicowych zajęły pierwsze miejsce pod względem udziału w rynku globalnym. W 2022 roku reduktor kąta odchylenia od osi Zhuchai Company – kluczowy element energetyki wiatrowej – został wdrożony przez wiodących producentów energii wiatrowej. Przekładnia dwupierścieniowa: Od momentu powstania w 1980 roku firma zawsze koncentrowała się na badaniach, rozwoju, produkcji i sprzedaży podstawowych mechanicznych elementów przekładni – kół zębatych i ich zespołów. Stała się jednym z wiodących chińskich producentów i dostawców profesjonalnych przekładni. Produkty charakteryzują się wysoką precyzją i stabilną jakością, obejmując wiele obszarów zastosowań, takich jak samochody osobowe, pojazdy użytkowe, pojazdy z napędem na nowe źródła energii, transport szynowy, maszyny nieporuszające się po drogach, roboty przemysłowe, przekładnie powszechnego użytku i urządzenia energetyczne. Produkty obejmują szeroki zakres mocy, spełniając zróżnicowane potrzeby przekładni, od niskiej do wysokiej mocy. Jingduan Technology: Jako profesjonalny producent precyzyjnych odkuwek samochodowych w Chinach, firma zajmuje się głównie badaniami, rozwojem, produkcją i sprzedażą precyzyjnych odkuwek, takich jak półosie przekładni zębatych do mechanizmów różnicowych, przekładnie planetarne i zęby sprzęgieł. Produkowane przez nią mechanizmy różnicowe, w procesie precyzyjnego kucia, charakteryzują się wysoką wytrzymałością i precyzją. Zakres mocy produktów koncentruje się przede wszystkim na przedziałach mocy wymaganych przez samochodowe układy przeniesienia napędu, zazwyczaj od dziesiątek do setek kilowatów. Firma Guomao Co., Ltd. jest wiodącym krajowym producentem reduktorów przekładniowych, specjalizującym się w modelach ogólnego przeznaczenia i dużej mocy. Jej produkty przekładniowe, jako kluczowe komponenty reduktorów, są szeroko stosowane w różnych sektorach przemysłu. Reduktory oferują szeroki zakres mocy, obejmujący wszystko, od zastosowań o niskiej mocy w małych urządzeniach po wymagania dużej mocy w dużych maszynach przemysłowych. Zhongda Lide specjalizuje się w badaniach i rozwoju, produkcji, sprzedaży i serwisie kluczowych komponentów do mechanicznych układów przeniesienia napędu i sterowania. Jej główne produkty obejmują precyzyjne reduktory, silniki redukujące prędkość obrotową oraz inteligentne siłowniki, tworząc zintegrowaną architekturę produktów „reduktor + silnik + napęd”. Przekładnie firmy charakteryzują się wysoką precyzją i są wykorzystywane głównie w automatyce przemysłowej i inteligentnych urządzeniach produkcyjnych. Zakres mocy różni się w zależności od modelu produktu i scenariusza zastosowania, zazwyczaj pokrywając spektrum mocy powszechnie wymagane w urządzeniach przemysłowych. Zhongma Transmission specjalizuje się w badaniach i rozwoju, produkcji i sprzedaży przekładni samochodowych i przekładni samochodowych. Jej portfolio produktów obejmuje przekładnie manualne, automatyczne oraz przekładnie do pojazdów o nowych źródłach energii, wraz z odpowiednimi systemami przekładni. Oferta firmy zaspokaja zróżnicowane potrzeby w zakresie przenoszenia mocy w różnych typach pojazdów, oferując szerokie spektrum mocy, od sedanów o małej mocy do pojazdów użytkowych o dużej mocy. Lan Dai Technology specjalizuje się w badaniach i rozwoju, projektowaniu, rozwoju, produkcji i sprzedaży zespołów układów napędowych, komponentów przekładni i produktów odlewanych ciśnieniowo. Jej produkty przekładni obejmują przekładnie samochodowe i przekładnie silnikowe. Podsumowanie W dziedzinie przekładni nadal istnieje zauważalna luka między przedsiębiorstwami krajowymi i międzynarodowymi. Firmy zagraniczne, z ich długoletnią historią i znacznym doświadczeniem, inwestują znaczne środki w badania podstawowe. Dysponują kompleksowymi danymi podstawowymi i zaawansowanym specjalistycznym oprogramowaniem projektowym, będąc liderami w rozwoju i stosowaniu nowych materiałów, a także w projektowaniu i produkcji produktów wysokiej klasy. Na przykład w zastosowaniach przekładni o wysokiej precyzji, takich jak automatyczne skrzynie biegów samochodowe i jednostki napędowe kolei dużych prędkości, przedsiębiorstwa zagraniczne osiągnęły dojrzałość technologiczną i zajmują dominującą pozycję. Przedsiębiorstwa chińskie generalnie pozostają w tyle w zakresie badań podstawowych, a kluczowe technologie i produkty wysokiej klasy nadal w dużym stopniu zależą od importu. W procesach produkcyjnych firmy zagraniczne wykorzystują materiały przekładniowe o najwyższej czystości i jednorodności, zaawansowane techniki obróbki cieplnej, które skutecznie kontrolują odkształcenia i pęknięcia, a także precyzyjne narzędzia i urządzenia obróbcze. Jednak krajowi producenci nie spełniają oczekiwań w zakresie jakości materiałów przekładniowych, stabilności procesu obróbki cieplnej i zaawansowanego sprzętu, co skutkuje niższą precyzją, niezawodnością i żywotnością produktów w porównaniu z zagranicznymi odpowiednikami. Jednak dzięki silnemu przemysłowi krajowemu, który napędza łańcuch dostaw, krajowe przedsiębiorstwa poczyniły w ostatnich latach znaczne postępy i osiągnęły przełom w niektórych obszarach. W sektorze morskim, Hangzhou Gear Group opracowała najmocniejszą w Chinach przekładnię morską GWC85/100, pokonując kluczowe wyzwania, takie jak sprzęgła o wysokim momencie obrotowym, wytrzymałe łożyska ślizgowe i konstrukcja układu hydraulicznego o wysokim przepływie. Ta innowacja zapewnia znaczne oszczędności energii i redukcję emisji dwutlenku węgla w porównaniu z międzynarodową konkurencją, jednocześnie przewyższając oczekiwania klientów w zakresie kontroli kierunku i poziomu hałasu. Niezależnie opracowany, zintegrowany system napędowy grupy wykorzystuje najnowocześniejsze technologie, takie jak śruby napędowe o regulowanym skoku, zdalne sterowanie i automatyczna diagnostyka usterek, osiągając pełną automatyzację nawigacji statków i przełamując długotrwały zagraniczny monopol technologiczny. W dziedzinie kolei dużych prędkości, w 2014 roku „Urządzenie napędowe przekładni CRH380A” opracowane przez chińskie CRRC Qishuyan zostało włączone do Narodowego Planu Kluczowych Nowych Produktów. W tym samym roku Chongqing Kairui przyjął zaproszenie od producenta do rozpoczęcia opracowywania przekładni dla kolei dużych prędkości. W styczniu 2017 roku firma ukończyła certyfikację produktu CRCC, a jej przekładnia CW350 (D) zaczęła być dostarczana partiami do pociągów „Fuxing”. Od tego czasu krajowe przekładnie dla kolei dużych prędkości są stale modernizowane i udoskonalane, a zakres ich zastosowań rozszerza się, stopniowo osiągając pełne pokrycie krajowych linii kolei dużych prędkości. W branży maszyn budowlanych firma Zhuzhou Gear Co., Ltd. pokonała liczne wyzwania w zakresie projektowania, produkcji i testowania, aby z powodzeniem opracować pełną gamę reduktorów do dźwigów gąsienicowych, osiągając pełną substytucję importu. W 2023 roku firma utrzymała pozycję lidera na globalnym rynku reduktorów do dźwigów gąsienicowych. W dziedzinie małych, precyzyjnych reduktorów, krajowe firmy, takie jak Lüde Harmonic, Shuanghuan Transmission i Zhitong Technology, osiągnęły przełomowe wyniki. Patrząc w przyszłość, szybki rozwój branż takich jak pojazdy napędzane nowymi źródłami energii, przemysł lotniczy i robotyka niewątpliwie będzie motorem napędowym dla przedsiębiorstw produkujących precyzyjne przekładnie zębate, które będą nadrabiać zaległości i prześcigać konkurencję.

Od urządzeń gospodarstwa domowego do urządzeń medycznych: Konkurencyjny krajobraz i przełomowe strategie rynku przekładni z tworzyw sztucznych od 2025 do 2035 r. Napędzany popytem na lekkie komponenty, postępem w technologii polimerów i szybką transformacją w kierunku pojazdów elektrycznych (EV) i robotyki, globalny rynek przekładni z tworzyw sztucznych jest gotowy na ciągły wzrost do 2035 r. Według Future Market Insights (FMI) wartość rynku w 2025 r. wyceniono na $16,9 miliarda, a do 2035 r. przewiduje się, że osiągnie on $11,6 miliarda, co stanowi średnioroczną stopę wzrostu (CAGR) wynoszącą 5,41111111111. Według raportu FMI „Wielkość, udział i prognoza rynku przekładni z tworzyw sztucznych (2025-2035)” globalne przychody z rynku przekładni z tworzyw sztucznych wzrosną o $14,7 miliarda w ciągu następnej dekady, głównie napędzane rosnącym popytem na energooszczędne, ciche systemy przekładniowe w zastosowaniach motoryzacyjnych, elektronicznych i automatyzacyjnych.>>>> Dekada wzrostu skoncentrowana na innowacjach polimerowych i zastosowaniach w pojazdach elektrycznych Przejście od metalowych przekładni do wysokowydajnych przekładni z tworzyw sztucznych nieustannie zmienia krajobraz branży. Przewiduje się, że między 2025 a 2030 rokiem rynek przekładni z tworzyw sztucznych wzrośnie o 1 11112111112,1 miliarda, napędzany przez zmniejszanie masy pojazdów elektrycznych i miniaturyzację urządzeń konsumenckich. FMI przewiduje, że między 2030 a 2035 rokiem rynek wzrośnie o kolejne 1 11112111112,6 miliarda, odzwierciedlając głęboką integrację odpornych na zużycie polimerów, technologii precyzyjnego formowania i zrównoważonych materiałów nadających się do recyklingu w ekosystemie inteligentnej produkcji. „Przekładnie z tworzyw sztucznych stopniowo stają się alternatywą o dużym obciążeniu i niskich wymaganiach konserwacyjnych dla trudnych warunków”, powiedział Nikil Katewald, analityk ds. badań w FMI. „Poprawa stabilności termicznej, odporności na zmęczenie i precyzji formowania wtryskowego otwierają nowe scenariusze zastosowań dla pojazdów elektrycznych i robotyki”. >>>> Podsumowanie kluczowych danych na temat indeksu rynku przekładni z tworzyw sztucznychGlobalne dane prognostyczneWartość rynku w 2025 r.$6,9 miliardaPrognozowana wartość w 2035 r.$11,6 miliardaSkumulowana roczna stopa wzrostu5,4%Główne materiałyPoliamid66 (stanowiący 20,0% udziału w rynku)Główny typ rdzeniaRdzenie z tworzyw sztucznych (stanowiący 55,0% udziału w rynku)Główne typy produktówKoła zębate walcowe (stanowiące 30,0% udziału w rynku)>>>> Chiny: Najszybciej rozwijający się rynek przekładni z tworzyw sztucznychAnaliza poszczególnych krajów przeprowadzona przez FMI pokazuje, że Chiny są liderem w globalnej ekspansji rynkowej. Biorąc pod uwagę masową produkcję pojazdów elektrycznych, automatyzację przemysłową i rozwój branży produkcji elektroniki, przewiduje się, że rynek chiński będzie rósł ze średnioroczną stopą wzrostu (CAGR) wynoszącą 7,3%. W 2025 roku rynki japoński i południowokoreański wyceniono odpowiednio na $1349,8 mln i $204,3 mln, co podkreśla dominującą pozycję rynkową w Azji Wschodniej. Indie znalazły się tuż za nimi ze średnioroczną stopą wzrostu wynoszącą 6,81111111111, napędzaną lokalizacją części samochodowych, eksportem urządzeń elektrycznych i rosnącym popytem na małe, trwałe układy przekładni w sektorach przetwórstwa spożywczego i sprzętu medycznego. >>>>Pięć głównych sił napędzających ekspansję rynkuLekkość pojazdów elektrycznych: W porównaniu z przekładniami metalowymi, przekładnie plastikowe mogą zmniejszyć masę pojazdu nawet o 50%, a także zmniejszyć hałas i zwiększyć zasięg akumulatora.Postęp w technologii polimerów: Ulepszenia wypełniaczy i środków smarnych znacznie zwiększają wytrzymałość mechaniczną, odporność na zużycie i odporność na temperaturę.Boom na automatyzację przemysłową: roboty i systemy przenośników priorytetowo traktują stosowanie tworzyw sztucznych o niskiej bezwładności i tłumiących drgania komponenty. Skupienie się na zrównoważonym rozwoju: Wysokowydajne tworzywa sztuczne nadające się do recyklingu są zgodne z przepisami gospodarki o obiegu zamkniętym. Zalety w zakresie opłacalności: Formowanie wtryskowe umożliwia produkcję na dużą skalę i ma niższe koszty utrzymania niż koła zębate metalowe. >>>> Przegląd segmentacji rynku kół zębatych z tworzyw sztucznych Według rodzaju materiału: W 2025 r. poliamid 66 osiągnął 20,0% udział w przychodach, ponieważ jego zaletami są wyższa wytrzymałość, niskie tarcie i odporność na zmęczenie. Według rodzaju rdzenia: Rdzenie z tworzyw sztucznych stanowią 55,0%1 udziału w rynku, charakteryzując się redukcją masy, redukcją hałasu i kompatybilnością z precyzyjnymi materiałami kompozytowymi. Według rodzaju produktu: koła zębate walcowe stanowią 30,0%1 udziału w rynku i są szeroko stosowane w dziedzinach elektrycznych i mechanicznych ze względu na prostą konstrukcję i wysoką wydajność. Według branży docelowej: przemysł motoryzacyjny zajmuje pierwsze miejsce, a następnie sprzęt elektroniczny i elektryczny, sprzęt medyczny i maszyny do produkcji żywności. >>>> Przegląd rynku przekładni z tworzyw sztucznychAzja i Pacyfik: Najszybciej rozwijający się region na świecie – na czele z Chinami (7,3% CAGR), Indiami (6,8%), Japonią i Koreą Południową.Europa: Skumulowana roczna stopa wzrostu Niemiec wynosi 6,21111111111; Europa Zachodnia będzie odpowiadać za większość dochodów regionu w 2024 r.Ameryka Północna: Wartość rynku amerykańskiego w 2025 r. wyniesie $2,4 miliarda i będzie stale rosła ze średnioroczną stopą wzrostu (CAGR) wynoszącą 5,%.Ameryka Łacińska, Bliski Wschód i Afryka: Inwestycje w infrastrukturę w Brazylii (5,7% CAGR), Arabii Saudyjskiej i Republice Południowej Afryki będą napędzać wzrost rynku.