Основи на проектирането на циклонна скоростна кутия

В сравнение с конвенционалните скоростни кутии, циклоидната скоростна кутия предлага редица предимства, включително по-високо предавателно число, устойчивост на ударни натоварвания и по-голяма точност на позициониране. Проектирането на циклоидна скоростна кутия обаче може да бъде сложно. Тази статия ще обсъди някои от основните принципи на проектиране. Освен това ще разгледа теми като размер, точност на позициониране и предавателни числа.

Основни принципи на дизайна

За разлика от конвенционалната зъбна венец, циклоидната скоростна кутия използва циклоиден диск за умножаване на въртящия момент. Изходната посока на циклоидния зъбен диск е противоположна на въртенето на входящия вал. Това позволява по-компактна конструкция на зъбното колело. Също така позволява увеличена товароносимост.
Кинематиката на циклоидното задвижване може да изглежда сложна, но всъщност е доста проста. Вместо да се върти около центъра на тежестта като конвенционалните зъбни колела, циклоидният диск се върти около фиксирани щифтове. Това осигурява по-високо предавателно число.
За намаляване на вибрациите и шума се използват множество циклоидни дискове. Това позволява равномерно разпределение на силите върху устройствата с носещи болтове. Това също така осигурява по-добър ротационен баланс. Освен това, множеството циклоидни дискове намаляват аксиалния момент на устройствата с носещи болтове.
Циклоидният зъбен диск се поддържа от отделен лагер на зъбния диск. Тази конструкция осигурява нисък брой компоненти и намалява износването. Този тип кинематика може да се използва и в електрически двигател с висока плътност на мощността.
Циклоидният зъбен диск осигурява високо предавателно число, което позволява компактна конструкция. За разлика от зъбния венец, циклоидният диск има по-малко зъби. Той също така осигурява по-високо предавателно число, което е предимство за приложения с висока входна скорост на въртене.
Циклоидните зъбни дискове имат цилиндрични отвори, които позволяват на носещите щифтове да стърчат през тях. Това е полезно, защото носещите щифтове могат да се търкалят по вътрешната стена на цилиндричния отвор в зъбния диск.
Натоварваща плоча се използва и за осигуряване на закрепване на външни конструкции. Тази плоча съдържа резбовани отвори за винтове, разположени на 15 мм от центъра. Тя има външен диаметър 9 мм и проходен отвор 3 мм.

Предавателни числа до 300:1

Циклоидните скоростни кутии се използват в широк спектър от приложения, от машинни инструменти до устройства за медицинско изобразяване. В сравнение с планетарните скоростни кутии, те предлагат превъзходна точност на позициониране, торсионна твърдост, хлабина и устойчивост на умора.
Циклоидните скоростни кутии са способни да предават по-голям въртящ момент от планетарните. Освен това, те имат по-ниско херцово контактно напрежение и по-висока защита от претоварване. Циклоидните скоростни кутии са способни да осигурят предавателни отношения до 300:1 в малък корпус.
Циклоидните зъбни колела също така имат по-нисък хлабинен ход за продължителни периоди, което ги прави идеален избор за приложения с критична точност на позициониране. Циклоидните скоростни кутии също така имат добра износоустойчивост, както и ниско триене. Циклоидните зъбни колела са леки и имат добра торсионна якост, което ги прави идеални за приложения с големи товари.
Циклоидните скоростни кутии имат няколко различни дизайна. Те могат да осигурят предавателни отношения до 300:1 без необходимост от допълнителни предварителни степени. Циклоидните зъбни колела също изискват по-точни производствени процеси от еволвентните зъбни колела. Циклоидните скоростни кутии могат да се използват и за приложения, които изискват висока консумация на енергия, и могат да издържат на ударни натоварвания.
Циклоидните скоростни кутии могат да бъдат адаптирани към повечето разпространени сервомотори. Те имат модулен дизайн, цялостна защита от корозия и лесен монтаж. Циклоидните зъбни колела имат радиален затегателен пръстен, който намалява инерцията с до 39%.
CZPT Precision Europe GmbH, дъщерно дружество на CZPT Group, разработи иновативен онлайн конфигуратор за опростяване на конфигурацията на скоростни кутии. Циклоидните зъбни колела CZPT са прецизно изработени, здрави и надеждни. Те имат двустепенен принцип на редукция, който минимизира вибрациите и осигурява равномерно разпределение на силата.
Циклоидните зъбни колела са способни да осигурят предавателни отношения от 30:1 до 300:1. Циклоидните скоростни кутии могат да постигнат високи предавателни отношения, защото изискват по-малко движещи се части и имат нисък луфт.

Устойчивост на ударни натоварвания

За разлика от конвенционалните скоростни кутии, които лесно се повреждат от ударни натоварвания, циклоидната скоростна кутия е изключително здрава. Тя е универсално решение, идеално подходящо за подемно-транспортно оборудване, производство на храни и машинни инструменти.
Механичната конструкция на циклоидната скоростна кутия се състои от няколко механични компонента. Те включват циклоидни колела, лагери, трансформационни елементи и игли. Освен това, тя има висока торсионна твърдост и накланящ момент. Съпътствана е и от силно нелинейна характеристика на триене.
За да се оцени устойчивостта на циклоидната скоростна кутия срещу ударни натоварвания, е разработен математически модел. Моделът е използван за изчисляване на разпределението на напреженията върху циклоидния диск. Този модел може да се използва като основа за по-сложни механични модели.
Моделът е базиран на нов подход, който позволява моделиране на сцеплението във всички квадранти на циклоидната предавка. Освен това, може да се приложи за управление на изпълнителни механизми.
Математическият модел е представен заедно с процедурата за измерване на контактното напрежение. Резултатите са сравнени с измерването, извършено в реалната система. Моделът и измерването се оказват много близки един до друг.
Моделът позволява и анализ на различни профили на зъбни колела за разпределение на натоварването. Освен това е възможно да се анализират контактни напрежения с различни геометрични параметри. Прецизирането на мрежата по ширината на диска помага да се осигури равномерно разпределение на контактните сили.
Скоростта на скъсване на сцеплението се изчислява от страната на двигателя. Ненулевият ток след това се извежда към входната страна на скоростната кутия. Освен това се моделира малка стационарна фаза по време на промяната на посоката на скоростта. Резултатите от симулацията се сравняват с измерването. Резултатите показват, че моделът е изключително точен.

Точност на позициониране

Постигането на правилната точност на позициониране от циклоидна скоростна кутия не е лесен подвиг. Това е така, защото зъбните колела са компактни, а хлабините са сравнително малки. Това означава, че можете да очаквате голям въртящ момент от изходния вал. Това обаче е само част от картината. Други съображения, като например хлабина, кинематична грешка и натоварване, са важни съображения.
Постигането на възможно най-добра точност на позициониране от циклоидна скоростна кутия означава избор на редуктор, който е добре изработен и правилно конфигуриран. Правилно избраният редуктор ще елиминира повтарящите се неточности и ще осигури абсолютна точност на позициониране по всяко време. Освен това, този тип скоростна кутия предлага няколко предимства пред конвенционалните скоростни кутии. Те включват висока ефективност, нисък луфт и висока защита от претоварване.
Постигането на правилната точност на позициониране от скоростна кутия включва и избор на доставчик, който знае какво прави. Най-добрите доставчици са тези, които имат опит с продукта, предлагат голямо разнообразие и предоставят поддръжка и сервиз, за ​​да гарантират, че продуктът е инсталиран и поддържан правилно. Друго съображение е гаранцията на производителя. Реномираният производител ще предложи гаранции за скоростната кутия. Гореспоменатите фактори ще гарантират, че инвестицията ви в циклоидна скоростна кутия ще се изплати за години напред.
Постигането на правилната точност на позициониране от вашата циклоидна скоростна кутия изисква избор на производител, специализиран в този тип продукти. Това е особено вярно, ако се занимавате с роботика, автоматизирано боядисване или друг индустриален процес, който изисква възможно най-добра точност. Добрият производител ще предложи най-новите технологии и ще има експертния опит, за да ви помогне да намерите най-доброто решение за вашето приложение. Това ще гарантира успеха на вашия продукт от началото до края.

Размер

Изборът на правилния размер на циклоидна скоростна кутия е важен за нейната ефективна работа. Това обаче не е проста задача. Процесът включва сложна машинна обработка и изисква създаването на много части. Има различни размери циклоидни скоростни кутии и няколко основни правила могат да ви помогнат да изберете правилния размер.
Първото емпирично правило за избор на правилния размер на циклоидни скоростни кутии е да се използва скоростна кутия със същия диаметър на входящия вал. Това означава, че скоростната кутия трябва да е с дебелина поне 5 мм. Циклоидната кутия ще се нуждае също от основа и лагер, за да държи задвижващия вал на място. Основата трябва да е достатъчно голяма, за да побере щифтовете. Лагерът трябва да е със същия размер като входящия вал.
Следващото емпирично правило е да има отвор в циклоидата за изходния вал. По този начин изходът ще може да се върти обратно и ще има нисък хлабинен ход. Трябва да има поне четири до шест изходни отвора. Размерът на отворите трябва да е такъв, че централната линия на циклоидата да е равна на размера на центъра на лагера.
Използвайки графика на Desmos, можете да създадете параметрите на зъбното колело. Броят на щифтовете трябва да е равен на броя на зъбите в циклоидното зъбно колело, а размерът на щифтовете трябва да е два пъти по-голям от размера на зъбното колело. Радиусът на щифтовете трябва да е равен на стойността на C от Desmos, а размерът на окръжността на щифтовете трябва да е равен на стойността на R.
Последното емпирично правило е да се уверите, че циклоидата няма остри ръбове или прекъсвания. Тя също така трябва да има гладка линия.

editor by CX 2023-04-25