Разработване на математически модел на скоростна кутия на циклон

В сравнение с планетарните скоростни кутии, циклоидните скоростни кутии често се разглеждат като идеалния избор за широк спектър от приложения. Те се отличават с компактни конструкции, които често са с ниско триене и високи предавателни числа.

Ниско триене

Разработването на математически модел на циклоидна скоростна кутия беше предизвикателство. Моделът успя да покаже влиянието на различни геометрични параметри върху контактните напрежения. Той успя да моделира сцеплението във всички квадранти. Той успя да покаже ясна корелация между резултатите от симулацията и реалните измервания.
Моделът е базиран на нов подход, който позволява моделиране на сцепление във всички квадранти на скоростната кутия. Той е способен да показва и ненулев ток в покой. В комбинация с добър алгоритъм за симулация, моделът може да се използва за подобряване на динамичното поведение на управлявана система.
Циклоидната скоростна кутия е компактен задвижващ механизъм, използван за индустриална автоматизация. Този тип скоростна кутия осигурява високи предавателни числа, ниско износване и добра торсионна якост. Освен това, тя има добра устойчивост на ударни натоварвания.
Моделът е базиран на циклоидни дискове, които се зацепват с щифтове на неподвижно зъбно колело. Получената функция на триене възниква, когато роторът започне да се върти. Тя възниква и когато роторът обърне въртенето си. Моделът има две криви, едната за двигателен, а другата за генераторен режим.
Трохоидалният профил по периферията на циклоидния диск е необходим за правилното съединяване на въртящите се части. Освен това профилът трябва да бъде точно дефиниран. Това ще позволи равномерно разпределение на контактните сили.
Моделът е използван за сравняване на относителната производителност на циклоидна скоростна кутия с тази на еволвентна скоростна кутия. Това сравнение показва, че циклоидната скоростна кутия може да издържи на по-голямо натоварване от еволвентната скоростна кутия. Тя е и по-дълготрайна. Освен това е способна да произвежда високи предавателни числа в малко пространство.
Използваният модел е способен да улови точната геометрия на частите. Той може също така да позволи по-добър анализ на напреженията.

Компактен

За разлика от спиралните зъбни колела, компактните циклоидни скоростни кутии могат да осигурят по-високи предавателни числа. Те са по-компактни и по-леки. Освен това осигуряват по-добра точност на позициониране.
Циклоидните задвижвания осигуряват висок въртящ момент и товароносимост. Те са също така много ефективни и здрави. Идеални са за приложения с големи товари или ударни натоварвания. Те също така се отличават с нисък хлабинен ход и висока торсионна якост. Циклоидните скоростни кутии се предлагат в различни конструкции.
Циклоидните дискове са монтирани на ексцентричен входен вал, който ги задвижва около неподвижно зъбно колело. Зъбното колело се състои от много щифтове, а циклоидният диск се движи с един лоб за всяко завъртане на входния вал. Изходният вал съдържа ролкови щифтове, които се въртят около отвори в циклоидния диск.
Циклоидните задвижвания са идеално пригодени за тежки товари и ударни натоварвания. Те имат висока торсионна твърдост и високи предавателни числа, което ги прави много ефективни. Циклоидните скоростни кутии имат нисък луфт, висок въртящ момент и са много компактни.
Циклоидните скоростни кутии се използват за голямо разнообразие от приложения, включително морски задвижващи системи, CNC обработващи центрове, медицински технологии и манипулационни роботи. Те са особено полезни в приложения с критична точност на позициониране, като например хирургически системи за позициониране. Циклоидните скоростни кутии се характеризират с изключително ниска загуба на хистерезис и нисък хлабинен ход при продължителни периоди на употреба.
Циклоидните дискове обикновено са проектирани с намален диаметър на циклоида, за да се минимизират силите на дисбаланс при високи скорости. Циклоидните задвижвания също така се характеризират с минимален хлабинен ход, високо предавателно число и отлична точност на позициониране. Циклоидните скоростни кутии също имат дълъг експлоатационен живот в сравнение с други зъбни задвижвания. Циклоидните задвижвания са много здрави и предлагат по-високи предавателни числа от спиралните зъбни задвижвания.
Циклоидните скоростни кутии са с ниска цена и са лесни за печат. CZPT скоростните кутии се предлагат в широка гама от размери и могат да генерират висок въртящ момент на изходната ос.

Високо съотношение на редукция

Сред наличните видове скоростни кутии, циклоидната скоростна кутия с високо предавателно число е популярен избор в областта на автоматизацията. Тази скоростна кутия се използва в приложения, изискващи прецизна производителност и висока ефективност.
Циклоидните зъбни колела могат да осигурят висок въртящ момент и да го предават добре. Те имат ниско триене и малък хлабинен ход. Те се използват широко в роботизирани съединения. Въпреки това, за производството им са необходими специални инструменти. Някои дори са били отпечатани на 3D принтер.
Циклоидната скоростна кутия обикновено е тристепенна структура, която включва входна главина, изходна главина и две циклоидни зъбни колела, които се въртят едно около друго. Входната главина монтира подвижни щифтове и ролки, докато изходната главина монтира неподвижно зъбно колело.
Входният вал се задвижва от ексцентричен лагер. След това дискът се притиска към зъбния венец, което го кара да се върти около лагера. Докато дискът се върти, щифтовете на зъбния венец задвижват щифтовете на изходния вал.
Входният вал се завърта максимум девет оборота, докато изходният вал се завърта три оборота. Това означава, че входният вал трябва да се завърти над единадесет милиона пъти, преди изходният вал да може да се завърти. Изходният вал също се върти в обратна посока на входния вал.
В двустепенен диференциален циклоиден редуктор на скоростта, входният вал използва конструкция на колянов вал. Коляновият вал свързва първата и втората циклоидна предавка и ги задейства едновременно.
Първият етап е циклоиден диск, който представлява профил на зъб на зъбно колело. Той има n=7 лобчета по обиколката си. Всеки лоб се движи около референтна делителна окръжност от щифтове. След това дискът се придвижва на стъпки от 360 градуса.
Вторият етап е циклоиден диск, известен още като „шлифовъчно зъбно колело“. Зъбите на външното зъбно колело са по-малко от зъбите на вътрешното зъбно колело. Това позволява предавката на зъбното колело да се намалява въз основа на броя на зъбите.

Кинематика

Различни учени са изучавали кинематиката на циклоидните скоростни кутии. Те са разработили различни подходи за модифициране на профила на зъбите на циклоидните зъбни колела. Някои от тези подходи включват промяна на формата на циклоидния диск и промяна на позицията на центъра на шлифовъчния диск.
Тази статия описва нов подход към модификацията на профила на циклоидни зъбни колела. Той е базиран на математически модел и включва няколко важни параметъра, като ъгъл на натиск, хлабина и хлабина в основата. Изследването предлага нов начин за модификация на дизайна на циклоидни зъбни колела в прецизни редуктори за роботи.
Ъгълът на натиск на профила на зъба е ъгъл на пресичане между нормалната посока и посоката на скоростта в точката на зацепване. Разпределението на ъгъла на натиск е важно за определяне на ефективността на предаване на сила на зъбите на зъбното колело в зацепване. Тенденцията на разпределение може да се получи чрез изчисляване на уравнение (5).
Математическият модел за модификация на профила на зъба може да се получи чрез установяване на връзката между разпределението на ъгъла на натиск и функцията на модификация. Зависимата променлива е модификацията DL, а независимата променлива е ъгълът на натиск a.
Позицията на референтната точка А е основно съображение при проектирането на модификацията. Тя гарантира оптимално предаване на силата на зацепващия сегмент. Определя се от най-малкия ъгъл на профилно налягане. Позицията зависи и от вида на зъбното колело, което се модифицира. Тя се влияе и от хлабината на зъбците.
Математическият модел, управляващ разпределението на ъгъла на налягане, е разработен с DL=f(a). Това е частична функция, която определя разпределението на ъгъла на налягане на профила на зъба. Може да се изрази и като DL=ph.
Ъгълът на натиск на зъба е също ъгъл между общата нормална посока в точката на зацепване и посоката на скоростта на въртене на циклоидното зъбно колело.

Планетарни скоростни кутии срещу циклоидни скоростни кутии

Обикновено има два вида скоростни кутии, които се използват за приложения за управление на движението: циклоидна скоростна кутия и планетарна скоростна кутия. Циклоидните скоростни кутии се използват за високочестотни движения, докато планетарните скоростни кутии са подходящи за нискоскоростни приложения. И двете са високоточни и прецизни скоростни кутии, които са способни да обработват тежки товари при високи цикли. Но те имат различни предимства и недостатъци. Така че, инженерите трябва да определят кой тип скоростна кутия е най-подходящ за тяхното приложение.
Циклоидните скоростни кутии се използват често в индустриалната автоматизация. Те осигуряват отлична производителност с предавателни числа до 10:1. Те ​​предлагат по-компактен дизайн, по-висока плътност на въртящия момент и по-добра защита от претоварване. Те също така изискват по-малко място и са по-евтини от планетарните скоростни кутии.
От друга страна, планетарните скоростни кутии са леки и предлагат по-висока плътност на въртящия момент. Те също така са способни да обработват по-високи предавателни числа. Те имат по-дълъг живот и са по-прецизни и издръжливи. Могат да бъдат намерени в различни стилове, включително с квадратна, кръгла и двойна рамка. Те предлагат широк диапазон от възможности за въртящ момент и скорост и се използват за множество приложения.
Циклоидните скоростни кутии могат да бъдат произведени с различни видове циклоидни гърбици, включително единични или комбинирани циклоидни гърбици. Циклоидните гърбици са цилиндрични елементи, които имат гърбични следи, въртящи се ексцентрично. Гърбичните следи действат като зъби върху вътрешното зъбно колело. Циклоидните гърбици са проста концепция, но имат многобройни предимства. Те имат нисък хлабинен ход за продължителни периоди от време, което позволява по-точно позициониране. Те също така имат вътрешни компресионни напрежения и коефициент на припокриване между търкалящите елементи.
Планетарните скоростни кутии се характеризират с три основни елемента за предаване на сила: зъбен венец, слънчево зъбно колело и планетарно зъбно колело. Те обикновено са двустепенни скоростни кутии. Слънчевото зъбно колело е прикрепено към входния вал, който от своя страна е прикрепен към сервомотора. Зъбният венец завърта слънчевото зъбно колело, а планетарното зъбно колело завърта изходния вал.

editor by CX 2023-05-15