Как да използвате циклонна скоростна кутия

Често циклоидна скоростна кутия се използва, за да се постигне предаване на въртящ момент от двигател или помпа. Този тип скоростна кутия е често срещан избор, тъй като има редица предимства пред обикновената скоростна кутия. Основното ѝ предимство е, че е лесна за изработка, което означава, че може да се използва в различни приложения. Ако обаче искате да използвате циклоидна скоростна кутия, има няколко неща, които трябва да знаете. Те включват принципа на действие, структурата и динамичните и инерционни ефекти, които са свързани с нея.

Динамични и инерционни ефекти

Проведени са няколко изследвания върху статичните и динамичните свойства на циклоидните зъбни колела. Изучаването на тези ефекти е полезно за подпомагане на оптималното проектиране на циклоидни редуктори на скоростта.
В тази статия са изследвани динамичните и инерционни ефекти на двустепенен циклоиден редуктор на скоростта, използвайки програмния пакет CZPT. Освен това е разработен нов модел за циклоидни редуктори, базиран на нелинейна контактна динамика. Новият модел има за цел да предскаже няколко работни условия.
Нормалната контактна сила на възбуждане за циклоидните дискове на първия и втория етап е много сходна. Общата деформация в точката на контакт обаче е различна. Този ефект се дължи главно на собствените трептения на системата. Циклоидните дискове на втория етап се въртят около ролката на зъбния венец под ъгъл от 180 градуса. Този ъгъл е значителен фактор за въртящите моменти. Общата контактна сила на възбуждане върху циклоидните дискове на първия и втория етап е съответно 1848 N и 2068,7 N.
За да се анализира контактното напрежение, бяха изследвани различни профили на зъбни колела. Плътността на мрежата беше разглеждана като важен критерий за проектиране. Установено е, че по-големият отвор намалява материалното съдържание на циклоидния диск и води до повече напрежения.
Освен това е възможно да се намалят контактните сили по по-ефективен начин чрез промяна на геометричните параметри. Това може да се постигне чрез прецизиране на мрежата по ширината на диска. Циклоидният диск има най-голямо влияние върху изходните резултати.
Ефективността на циклоидното задвижване се увеличава с увеличаване на натоварването. Ефективността на циклоидния редуктор зависи и от ексцентричността на входния вал и циклоидната плоча. Кривата на ефективност при малки товари е линейна. При по-големи товари обаче кривата на ефективност става по-нелинейна. Това е така, защото твърдостта на циклоидния редуктор се увеличава с увеличаване на натоварването.

Структура

Въпреки факта, че изглежда като сложен инженерен пъзел, конструкцията на циклоидна скоростна кутия всъщност е доста проста. Ключовите елементи са основата, товарната плоча и аксиалният лагер. Всички тези елементи работят заедно, за да създадат стабилна и компактна скоростна кутия.
Основата е кръгло сечение с няколко цилиндрични щифта около външния му ръб. Щифтовете са закрепени върху фиксиран пръстен, който ги държи по кръгова траектория. Пръстенът служи като референтен кръг. Размерът на кръга е приблизително 5 мм в диаметър.
Натоварващата плоча представлява поредица от резбовани отвори за винтове. Те са разположени на 15 мм от центъра. Използват се за закрепване на външни конструкции. Натоварващата плоча трябва да се завърта около оста X и Y.
Аксиалният лагер е поставен върху товарната плоча. Лагерът е с вътрешен диаметър 35 мм и външен диаметър 52 мм. Той се използва, за да позволи въртене около оста Z.
Циклоидният диск е централната част на циклоидната скоростна кутия. Дискът има отвори за щифтовете, които задвижват изходния вал. Отворите са по-големи от тези, използвани в ролковите щифтове на изходните ролкови щифтове. Дискът също така има намалена ексцентричност.
Щифтовете са закрепени към циклоидния диск чрез търкалящи щифтове. Щифтовете са изработени от материал, който осигурява механична опора за задвижването по време на ситуации с висок въртящ момент. Щифтовете имат външен диаметър 9 мм. Дискът има няколко лобчета и се завърта с един лоб на оборот на вала.
Циклоидната скоростна кутия има и горен капак, който помага да се задържат компонентите заедно. Капакът има джоб за инструменти. Горният капак също има резби, които се завинтват в корпуса.

Принцип на действие

Сред многото видове зъбни трансмисии, циклоидните скоростни кутии се използват в тежки машини и многоосни роботи. Те са високоефективни, компактни и способни на високи предавателни числа. Освен това, те имат капацитет за претоварване.
Циклоидните дискове се задвижват от ексцентрични валове, които се въртят около фиксирани пръстеновидни щифтове. Ролковите щифтове на щифтовия диск се зацепват с отвори в циклоидния диск. Тези ролкови щифтове задвижват щифтовия диск, а щифтовият диск предава движението към изходния вал.
За разлика от конвенционалните зъбни задвижвания, циклоидните задвижвания имат нисък хлабинен ход и висока торсионна якост. Те са идеално подходящи за големи натоварвания и всички технологии на задвижване. По-ниската маса и компактният дизайн на циклоидния диск също допринасят за високата му ефективност и точност на позициониране.
Циклоидният диск играе централна роля в кинематиката на скоростната кутия. Той се върти около неподвижен ринг в кръг. Когато дискът се притисне към зъбния венец, щифтовете се зацепват с диска и ролковите щифтове се въртят около щифтовете. Това въртеливо движение генерира вибрации, които се разпространяват през задвижваните валове.
Циклоидните дискове обикновено са проектирани с къс циклоид, така че ексцентричността да се сведе до минимум. Това намалява силите на дисбаланс при високи скорости. В идеалния случай броят на лобовете на циклоидата е по-малък от броя на околните щифтове. Това намалява количеството на Херцовото контактно напрежение.
За разлика от планетарните зъбни колела, циклоидните зъбни колела имат висока точност и са способни да издържат на ударни натоварвания. Те също така имат ниско триене и по-малко износване по страничните повърхности на зъбите. Те също така имат по-висока ефективност и товароносимост.
Циклоидните зъбни колела обикновено са по-трудни за производство от еволвентните. Циклоидните зъбни колела не са подходящи за подреждане на степени на зъбни колела. Те изискват изключителна точност при производство. Въпреки това, по-малкият им размер и ниският хлабинен ход, високата торсионна якост и ниските вибрации ги правят идеални за използване в тежки машини.

Профил на зъба на еволвентното зъбно колело

Почти всички зъбни колела се произвеждат с еволвентен профил на зъбите. Циклоидните зъбни колела също се произвеждат с този профил. В сравнение с еволвентните зъбни колела, циклоидните зъбни колела са по-здрави и могат да предават повече мощност. Те обаче могат да бъдат и по-трудни за производство. Това ги прави по-скъпи.
Профилът на зъба на еволвентното зъбно колело е гладка крива. Тя се извлича от еволвентната крива на окръжност. Допирателна към основната окръжност е нормалата във всяка точка на еволвентата.
Тази крива има свойства, които позволяват на еволвентните зъби да предават движение в перпендикулярна посока. Това е и пътят, който следва краят на нишката, развиваща се от цилиндър.
Еволвентният профил има предимството, че е лесен за производство. Той също така позволява плавно зацепване въпреки несъответствието между централното разстояние. Този профил е за предпочитане пред циклоидния профил на зъба, но не е най-добрият във всяко отношение.
Зъбите на циклоидните зъбни колела също са направени от две извивки. За разлика от еволвентните зъби, зъбите на циклоидните зъбни колела имат постоянен радиус. Циклоидните зъбни колела са по-малко склонни да произвеждат шум. Но те са и по-скъпи за производство.
Еволвентните зъби са по-лесни за производство, защото имат само една извивка. Циклоидните зъбни колела могат да се изработват и с режещ инструмент тип „рейка“. Това ги прави по-евтини за производство. Те обаче изискват експертен дизайн. Могат да се произвеждат и с фреза за оформяне на зъбни колела, която включва режещ инструмент за пиньон.
Профилите на зъбите, които удовлетворяват закона за действието зъбно колело-зъб, понякога се наричат ​​спрегнати профили. Еволвентният профил е най-разпространеният от тях. Той позволява постоянно предаване на въртящ момент.

Негативна реакция

Обикновено циклоидните задвижвания осигуряват високо предавателно число без луфт. Това е така, защото циклоидният диск се задвижва от ексцентричен вал. По време на въртене циклоидният диск се върти около фиксиран пръстен. Този пръстен също се върти независимо от центъра на тежестта.
Циклоидният диск обикновено се скъсява, за да се намали ексцентричността. Това помага да се минимизират силите на дисбаланс, които могат да възникнат при високи скорости. Циклоидният диск предлага и по-голямо предавателно число от традиционните зъбни колела. Това осигурява по-добра точност на позициониране.
Циклоидните задвижвания също имат висока торсионна твърдост. Това осигурява по-голяма устойчивост на торсионно натоварване и възможности за ударно натоварване. Това е важно по редица причини, например при тежки приложения.
Циклоидните задвижвания също имат по-ниска маса. Тези предимства ги правят идеално подходящи за всички технологии на задвижване. Дизайнът им позволява също така по-висока торсионна якост и експлоатационен живот. Тези задвижвания също така имат много по-малък профил.
Циклоидните задвижвания се използват и за намаляване на скоростта. Поради високата торсионна твърдост на циклоидата, те имат и висока точност на позициониране.
Циклоидните задвижвания са подходящи за различни приложения, включително електродвигатели, генератори и помпени двигатели. Те са също така силно устойчиви на ударни натоварвания, което е важно в различни приложения. Този дизайн е идеален за приложения, които изискват голямо предавателно число в компактен дизайн.
Циклоидните задвижвания също имат предимството да минимизират хлабината между свързващите компоненти. Това помага за елиминиране на смущенията и осигуряване на плътно прилягане. Това е особено важно при скоростните кутии. Също така позволява използването на тензодатчик и потенциометър за определяне на хлабината на скоростната кутия.

редактор от CX 2023-11-13