علبة تروس إعصارية مقابل علبة تروس حلزونية

سواء كنت تستخدم علبة تروس حلقية أو علبة تروس متداخلة لتطبيقك، فهناك بعض الأمور التي يجب أن تعرفها. ستسلط هذه المقالة الضوء على بعض هذه الأمور، بما في ذلك: الفرق بين علبة التروس الحلقية وعلبة التروس المتداخلة، والوزن، وقوة الضغط، والدقة، وكثافة عزم الدوران.

قوة الضغط

أُجريت العديد من الدراسات لتحليل الخصائص الثابتة للتروس. في هذه المقالة، يبحث المؤلفون في المبادئ الهيكلية والحركية لعلبة تروس حلقية. علبة التروس الحلقية هي علبة تروس تستخدم محملًا لا مركزيًا داخل إطار دوار. لا تحتوي على زوج تروس مشترك، ولذلك فهي مثالية لنسبة تخفيض عالية.
تهدف هذه الورقة البحثية إلى دراسة توزيع الإجهاد على قرص حلقي. وقد تم فحص أشكال مختلفة للتروس بهدف دراسة توزيع الحمل والتأثيرات الديناميكية.
تتعرض علب التروس الحلقية للضغط والارتداد، مما يستلزم استخدام نسب مناسبة لمعدل التحميل ومساحة سطح الحركة. كما تركز هذه الورقة على المبادئ الحركية للمخفض. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم المؤلفون تقنيات تحليل قياسية للعمود/الترس والقرص الحلقي.
سبق للمؤلفين العمل على محاكاة ديناميكية لجسم صلب لمخفض سرعة حلقي. استخدم التحليل شكلاً حلقياً على محيط القرص الحلقي. تم الحصول على الشكل الحلقي من رسم تصنيعي، مع مراعاة التفاوتات المسموح بها.
تُجسّد كثافة الشبكة في القرص الحلقي الشكل الهندسي الدقيق للأجزاء، مما يوفر إجهادات تلامس دقيقة.
يتكون القرص الحلقي من تسعة فصوص، يتحرك كل فص بمقدار فص واحد مع كل دورة لعمود الدوران. ومع ذلك، عندما يدور القرص حول المحاور، فإنه لا يدور حول مركز ثقله. لذلك، يتشارك القرص الحلقي في عزم الدوران مع خمس بكرات خارجية.
تؤدي نسبة التخفيض المنخفضة في علبة التروس الحلقية إلى زيادة الإجهاد المستحث في القرص الحلقي. ويعود ذلك إلى الثقب الأكبر المصمم لتقليل كمية المادة داخل القرص.

كثافة عزم الدوران

تمت دراسة أنواع عديدة من علب التروس المغناطيسية. تتميز بعض علب التروس المغناطيسية بكثافة عزم دوران أعلى من غيرها، لكنها لا تزال غير قادرة على منافسة علب التروس الميكانيكية.
تم تطوير علبة تروس مغناطيسية حلقية جديدة ذات كثافة عزم دوران عالية باستخدام دوارات هالباخ، وهي قيد الاختبار حاليًا. وقد تم التحقق من صحة التصميم من خلال بناء نموذج أولي لعلبة التروس المغناطيسية الحلقية. وأظهرت النتائج أن عزم الانزلاق المُحاكى كان مماثلاً لعزم الانزلاق التجريبي. وكان عزم الدوران الأقصى المُقاس هو التوافقي المكاني p3 = 14، وهو ما يُعادل كثافة عزم الدوران في المنطقة الفعالة البالغة 261.4 نيوتن متر/لتر.
تتميز علبة التروس الحلقية هذه بنسبة تروس عالية. وقد تم اختبارها لتحقيق عزم دوران أقصى يبلغ 147.8 نيوتن متر، أي أكثر من ضعف كثافة عزم الدوران في علبة التروس الحلقية التقليدية. ويتضمن التصميم دعامة خلفية مغناطيسية حديدية توفر دعماً ميكانيكياً أثناء التصنيع.
يُظهر هذا الصندوق ذو التروس الحلقية كيف يمكن لقطر صغير أن يحقق كثافة عزم دوران عالية. صُمم بطول محوري يبلغ 50 مم، حيث لا تُشكل قوى الانحراف القطري مشكلة كبيرة عند هذا الطول. يستخدم التصميم فجوة هوائية صغيرة لتقليل قوى الانحراف القطري، ولكنه ليس الخيار التصميمي الوحيد.
يتميز هذا التصميم المتوازن بكثافة عزم دوران حجمية عالية، وفجوة هوائية أصغر، وكثافة عزم دوران كتلي أعلى. كما أنه سهل التصنيع وقوي ميكانيكيًا، ويُعد من بين أكثر التصاميم كفاءة في فئته.
يُعد تصميم التروس الحلزونية تقنية حديثة تُضفي دقةً أعلى على علبة التروس الحلقية. فهي تُمكّن المحرك المؤازر من التعامل مع أحمال ثقيلة بترددات عالية. كما أنها مفيدة في التطبيقات التي تتطلب تصميمات أصغر حجماً.

وزن

بالمقارنة مع علب التروس الكوكبية، فإن وزن علب التروس الحلقية ليس كبيرًا. ومع ذلك، فهي توفر بعض المزايا. من أبرزها تشغيلها الخالي من رد الفعل العكسي، مما يساعدها على توفير حركة سلسة ودقيقة.
إضافةً إلى ذلك، تتميز هذه المحركات بكفاءة عالية، مما يسمح لها بالعمل بسرعات أعلى. والأفضل من ذلك، أنها لا تحتاج إلى تكديسها لتحقيق نسبة عالية.
من مزايا علب التروس الحلقية أنها عادةً ما تكون أقل تكلفة من علب التروس الكوكبية. وهذا يجعلها مناسبة للصناعات التحويلية والروبوتات، كما أنها مناسبة للروبوتات الثقيلة التي تتطلب علبة تروس متينة.
كما أنها توفر نسبة تخفيض أفضل. إذ يمكن للتروس الحلقية أن تحقق نسب تخفيض تتراوح من 30:1 إلى 300:1، وهو تحسن كبير مقارنةً بالتروس الكوكبية. مع ذلك، لا تتوفر سوى نماذج قليلة توفر نسبة تخفيض أقل من 30:1.
تتميز التروس الحلقية بمقاومة أعلى للتآكل، مما يعني أنها تدوم لفترة أطول من التروس الكوكبية. كما أنها أكثر إحكامًا، مما يُتيح لها تحقيق نسب نقل عالية في حيز أصغر. ويجعل تصميم التروس الحلقية منها أقل عرضةً للارتداد، وهو أحد أبرز عيوب علب التروس الكوكبية.
بالإضافة إلى ذلك، توفر التروس الحلقية دقةً أفضل في تحديد المواقع. في الواقع، يُعد هذا أحد الأسباب الرئيسية لاختيار التروس الحلقية على التروس الكوكبية، وذلك لأن القرص الحلقي يدور حول المحمل بشكل مستقل عن عمود الإدخال.
بالمقارنة مع علب التروس الكوكبية، فإن التروس الحلقية أقصر بكثير، مما يعني أنها توفر دقة تحديد المواقع الأفضل. كما أنها أخف وزنًا، مما يعني أن قطرها أصغر.

دقة

قام العديد من الخبراء بدراسة علبة التروس الحلقية في المخفضات الدقيقة. ويركز بحثهم بشكل أساسي على النموذج الرياضي وطريقة تقييم دقة التروس الحلقية.
يعتمد التصميم التقليدي لتعديل التروس الحلقية بشكل أساسي على ضبط معايير التشغيل المختلفة وموضع مركز عجلة التجليخ. إلا أن هذا التصميم يعاني من بعض العيوب، منها عدم استقرار دقة التعشيق وعدم القدرة على التحكم في شكل منحنى شكل السن.
تقترح هذه الدراسة طريقة جديدة لتعديل تصميم التروس الحلقية. تعتمد هذه الطريقة على حساب خلوص التعشيق وتوزيع زاوية الضغط، مما يُمكّن من التحكم المسبق الفعال في دقة نقل الحركة للتروس الحلقية ذات الدبوس، ويضمن خصائص تعشيق جيدة.
يمكن تطبيق الطريقة المقترحة في تصنيع مخفضات السرعة الدورانية المتجهة. كما أنها قابلة للتطبيق في مخفضات السرعة الدقيقة للروبوتات.
يمكن وضع نموذج رياضي للتروس الحلقية باستخدام زاوية الضغط α كمتغير تابع. ومن الممكن حساب توزيع زاوية الضغط وزاوية ضغط المقطع الجانبي. ويمكن التعبير عنه أيضًا بالصيغة DL=f(α). ويمكن تطبيقه في تصميم مخفضات السرعة الدقيقة.
تتناول الدراسة أيضًا خلوص جذر السن، وخلوص أسنان الترس، وزاوية المقطع الجانبي. تؤثر هذه العوامل بشكل مباشر على أداء نقل الحركة في التروس الحلقية، مما يُشير إلى دقة حركة أعلى وخلوص أقل. كما يُمكن أن يُساهم المقطع الجانبي المُعدَّل في تقليل خطأ نقل الحركة.
بالإضافة إلى ذلك، تعتمد الطريقة المقترحة على حساب الحركة المفقودة، حيث تحدد زاوية تلامس الأسنان الأولى. وتُعد هذه الزاوية عاملاً مهماً يؤثر على جودة التعديل. ويُلاحظ أن خطأ النقل بعد تطبيق طريقة المنحنى الدائري الثاني هو الأدنى.
وأخيرًا، تم عرض دراسة حالة على زوج التروس CZPT RV-35N لإثبات الطريقة المقترحة.

التروس الحلزونية مقابل التروس الدائرية

بالمقارنة مع التروس الحلزونية، تتميز التروس الدائرية بانخفاض مستوى الضوضاء والاحتكاك، وعمر أطول. مع ذلك، فهي أغلى ثمناً. كما أن تصنيعها قد يكون أكثر صعوبة. وقد تكون أقل ملاءمة لبعض التطبيقات، بما في ذلك أجهزة التحكم الفضائية والمفاصل الروبوتية.
أكثر أشكال التروس شيوعاً هو المنحنى الحلزوني الدائري. يتشكل هذا المنحنى من نقطة نهاية وتر مشدود وهمي ينفك من الدائرة.
هناك منحنى آخر هو المنحنى الإبيسيكلويدي. يتشكل هذا المنحنى عندما تتدحرج نقطة متصلة بدائرة ثابتة فوق دائرة أخرى. يصعب إنتاج هذا المنحنى، كما أن تكلفة إنتاجه أعلى بكثير من تكلفة إنتاج المنحنى الحلزوني.
يُعدّ المنحنى الدائري (السايكلويد) للدائرة مثالاً آخر على المنحنى متعدد المؤشرات. وينشأ هذا المنحنى من المحل الهندسي للنقطة الواقعة على محيط الدائرة.
يتميز المنحنى الحلقي بنفس قطر المنحنى المتداخل، ولكنه ينحني بشكل مماس على طول قطر الدائرة. يُصنف هذا المنحنى أيضًا كمنحنى عادي. وله وظائف أخرى عديدة. استُخدمت طريقة العناصر المحدودة لتحليل حالة الإجهاد في مخفضات السرعة الحلقية.
توجد العديد من المنحنيات الأخرى، لكن منحنى التطور الحلزوني هو أكثر أشكال التروس استخدامًا. منحنى التطور الحلزوني للدائرة هو منحنى حلزوني يرسمه طرف وتر مشدود وهمي.
تُشبه التروس الحلزونية إلى حد كبير مكعبات الليغو، فهي ممتعة للغاية في اللعب بها، ولها العديد من المزايا. على سبيل المثال، تتحمل الانزياحات المركزية بشكل أفضل من التروس الدائرية. كما أنها أسهل بكثير في التصنيع، مما يُقلل من تكلفة أسنانها. مع ذلك، فقد أصبحت هذه التروس قديمة الطراز.
تُعدّ التروس الدائرية أكثر صعوبة في التصنيع من التروس الحلزونية. سطحها محدب، مما يؤدي إلى تآكل أكبر. كما أنها أبسط شكلاً من التروس الحلزونية، وتحتوي على عدد أقل من الأسنان. تُستخدم هذه التروس في الحركات الدورانية، كما هو الحال في دوارات ضواغط اللولب.

editor by CX 2023-05-31