Предимствата на използването на циклонна скоростна кутия

Използването на циклоидна скоростна кутия за задвижване на входящия вал е много ефективен начин за намаляване на скоростта на машината. Това се постига чрез намаляване на скоростта на входящия вал с предварително определено съотношение. Тя е способна да постигне много високи предавателни числа при относително малки размери.

Предавателно число

Независимо дали изграждате система за корабно задвижване или помпа за нефтената и газовата промишленост, има определени предимства при използването на циклоидни скоростни кутии. В сравнение с други видове скоростни кутии, те са по-къси и имат по-добра плътност на въртящия момент. Тези скоростни кутии предлагат и най-добра точност на тегло и позициониране.
Основната конструкция на циклоидната скоростна кутия е подобна на тази на планетарната скоростна кутия. Основната разлика е в профила на зъбите на зъбното колело.
Циклоидните зъбни колела имат по-малко износване на зъбните страни и по-ниско контактно напрежение по Херц. Те също така имат по-ниско триене и торсионна твърдост. Тези предимства ги правят идеални за приложения, които включват тежки товари или високоскоростни задвижвания. Те са подходящи и за високи предавателни числа.
В циклоидна скоростна кутия, входящият вал задвижва ексцентричен лагер, докато изходящият вал задвижва циклоидния диск. Циклоидният диск се върти около неподвижен пръстен, а щифтовете на зъбния венец се зацепват с отворите в диска. След това щифтовете задвижват изходящия вал, докато дискът се върти.
Циклоидните зъбни колела са идеални за приложения, които изискват високи предавателни числа и ниско триене. Те са подходящи и за приложения, които изискват висока торсионна твърдост и устойчивост на ударни натоварвания. Подходящи са и за приложения, които изискват компактен дизайн и нисък хлабинен ход.
Предавателното число на циклоидната скоростна кутия се определя от броя на лобовете на циклоидния диск. Конструкцията n=n на циклоидния диск премества един лоб на оборот на входящия вал.
Циклоидните зъбни колела могат да бъдат произведени за намаляване на предавателното число от 30:1 до 300:1. Тези зъбни колела са подходящи за приложения от висок клас, особено в автоматизираната индустрия. Те също така предлагат най-добра точност на позициониране и хлабина. Те обаче изискват специални производствени процеси и нестандартни характеристики.

Натискна сила

В сравнение с конвенционалните скоростни кутии, циклоидната скоростна кутия има уникален набор от кинематика. Тя има ексцентричен лагер във въртяща се рамка, който задвижва циклоидния диск. Характеризира се с нисък хлабинен ход и торсионна твърдост, което позволява зъбно движение.
В това проучване са изследвани ефектите от конструктивните параметри, за да се разработи оптималният дизайн на циклоидален редуктор. Изследвани са три основни търкалящи възела: циклоиден диск, външна обвивка и входен вал. Те са използвани за анализ на динамичните сили, свързани с движението, които могат да се използват за изчисляване на напрежения и деформации. Честотата на зацепване на зъбните колела е изчислена с помощта на формула, която включва корекционен коефициент за въртящата се рамка на външната обвивка.
Проведено е триизмерно изследване с метод на крайни елементи (FEA) за оценка на циклоидния диск. Изследвани са ефектите от размера на отворите върху индуцираните напрежения в диска. Проучването разглежда и пулсациите на въртящия момент на циклоидно задвижване.
Авторите на това изследване са изследвали и разпределението на луфта в изходния механизъм, като са взели предвид отклоненията при обработката, структурата и геометрията на изходния механизъм. Изследването е разгледало и относителната ефективност на циклоидален редуктор, базиран на еднодисков циклоидален редуктор с разлика от един зъб.
Авторите на това изследване успяха да изведат контактното напрежение на циклоидния диск, което се изчислява с помощта на контактната твърдост, базирана на материала. Това може да се използва за определяне на точни контактни напрежения в циклоидна скоростна кутия.
Важно е да се знаят съотношенията, необходими за изчисляване на коефициента на носеща способност. Това може да се изчисли по формулата f = k (S x R), където S е обемът на елемента, R е масата, k е контактната твърдост и f е векторът на силата.

Посока на въртене

За разлика от конвенционалната зъбна предавка с венец, която има една ос на въртене, циклоидната скоростна кутия има три оси на въртене, които са успоредни и са разположени в една равнина. Циклоидната скоростна кутия има отлична торсионна якост и капацитет на ударно натоварване. Тя също така осигурява постоянна ъглова скорост и се използва във високоскоростни скоростни кутии.
Циклоидната скоростна кутия се състои от входен вал, задвижващ елемент и циклоиден диск. Дискът се върти в една посока, докато входният вал се върти в обратна посока. Входният вал е ексцентрично монтиран към задвижващия елемент. Циклоидният диск се зацепва с корпуса на зъбния венец и въртеливото движение на циклоидния диск се предава на изходния вал.
За да се изчисли посоката на въртене на циклоидна скоростна кутия, циклоидът трябва да има правилната ъглова ориентация, а централната линия на циклоида трябва да е подравнена с центъра на изходния отвор. Най-късата дължина на циклоида трябва да е равна на радиуса на окръжността на болта. Най-големият радиус на циклоида трябва да е размерът на външния диаметър на лагера.
Едностепенна предавка няма да има много място за работа, така че ще ви е необходима многостепенна предавка, за да увеличите максимално пространството. Това е и причината циклоидните предавки обикновено да се проектират със скъсена циклоида.
За да се изчисли най-ефективният профил на зъба за циклоидно зъбно колело, е разработен нов метод. Този метод използва математически модел, който използва посоката на въртене на циклоидата и няколко други геометрични параметъра. С помощта на частична функция, свързана с разпределението на ъгъла на налягане, се определя най-ефективният профил на циклоидата. След това той се наслагва върху теоретичния профил. Новият метод е много по-гъвкав от конвенционалния и може да се адаптира към променящите се тенденции на циклоидния профил.

Дизайн

Разработени са няколко дизайна на циклоидни скоростни кутии. Тези скоростни кутии имат голямо предавателно число в една степен. Използват се главно за тежки машини. Те осигуряват добра торсионна твърдост и капацитет на ударно натоварване. Въпреки това, те също така имат вибрации при високи обороти. Проведени са няколко проучвания, за да се намери решение на този проблем.
Циклоидната скоростна кутия се проектира чрез изчисляване на предавателното число на механизма. Това съотношение се получава от размера на входната скорост. След това се умножава по предавателното число на профила на зъбното колело.
Най-важният фактор при проектирането на циклоидна скоростна кутия е разпределението на натоварването по ширината на зъбното колело. Използвайки това като критерий за проектиране, може да се намали амплитудата на вибрациите. Това ще гарантира правилната работа на скоростната кутия. За да се генерират подходящи условия за свързване, трохоидалният профил по периферията на циклоидния диск трябва да бъде точно дефиниран.
Една от най-разпространените форми на циклоидни зъбни колела е кръгло-дъговото назъбване. Това е най-разпространеният тип назъбване, използван днес.
Друга форма на зъбно колело е хипоциклоидното. Тази форма изисква диаметърът на търкалящия се кръг да е равен на половината от диаметъра на основния кръг. Друг специален случай е формата с острия зъб. Тази форма се нарича още часовниково зъбно колело.
За да работи този профил на зъбното колело, началната точка на контакт трябва да остане фиксирана към ръба на търкалящия се диск. Това ще генерира хипоциклоидната крива. Кривата се проследява от тази начална точка.
За да изследват този профил на зъбно колело, авторите са използвали 3D анализ с крайни елементи. Те са използвали математически модел за производство на зъбни колела, който е включвал кинематични параметри, изчисления на изходния момент и стъпки на обработка. Получената конструкция е елиминирала луфта.

Оразмеряване и избор

Изборът на скоростна кутия може да бъде сложна задача. Има много фактори, които трябва да се вземат предвид. Трябва да определите вида на приложението, необходимата скорост, натоварването и предавателното число на скоростната кутия. Чрез получаването на тази информация можете да намерите решение, което работи най-добре за вас.
Първото нещо, което трябва да направите, е да намерите правилния размер. Има няколко програми за оразмеряване, които ще ви помогнат да определите най-добрата скоростна кутия за вашето приложение. Можете да започнете с рисуване на циклоидно зъбно колело, което ще ви помогне да създадете детайла.
При определяне на размера е важно да се вземе предвид околната среда. Ударните натоварвания, условията на околната среда и околната температура могат да увеличат износването на зъбите на зъбните колела. Температурата също така оказва значително влияние върху вискозитета на смазката и материалите на уплътненията.
Трябва също да вземете предвид входната и изходната скорост. Това е така, защото входната скорост ще промени изчисленията за предавателното число на скоростната кутия. Ако превишите входната скорост, можете да повредите уплътненията и да причините преждевременно износване на лагерите на вала.
Друг важен аспект на оразмеряването е коефициентът на експлоатация. Този фактор определя въртящия момент, който скоростната кутия може да обработи. Коефициентът на експлоатация може да бъде едва 1,4, което е достатъчно за повечето промишлени приложения. Високите ударни натоварвания и натоварвания от удар обаче ще изискват по-високи коефициенти на експлоатация. Неотчитането на тези фактори може да доведе до счупване на валове и повреда на лагери.
Изходният тип също е важен. Трябва да определите дали искате кух отвор без ключ или с ключ, както и дали ви е необходим изходен фланец. Ако изберете кух отвор без ключ, ще трябва да изберете материал за уплътнение, който може да издържи на по-високи температури.

редактор от CX 2023-06-07