Как да изчислим предавателното число за циклоидна скоростна кутия

Използването на циклоидна скоростна кутия може да бъде много полезно в най-различни ситуации. Важно е обаче да се разбере как да се използва правилно, преди да се приложи. Тази статия обсъжда предимствата на използването на циклоидна скоростна кутия, как да се изчисли предавателното число и как да се определи влиянието на динамичните и инерционните сили върху скоростната кутия.

Динамични и инерционни ефекти

Проведени са различни изследвания за изучаване на динамичните и инерционните ефекти на циклоидните скоростни кутии. Тези изследвания са извършени с помощта на числени, аналитични и експериментални методи. В зависимост от естеството на натоварването и неговото разпределение по дължината на зъбното колело са разработени различни модели. Тези модели използват метода на крайните елементи за определяне на точни контактни напрежения. Някои от тези модели са разработени за справяне с нелинейната еластичност на контактите.
Инерционният дисбаланс в циклоидна скоростна кутия причинява вибрации и може да повлияе на ефективността на устройството. Това може да увеличи механичните загуби и да увеличи износването. Ефективността на устройството зависи и от въртящия момент, приложен към циклоидния диск. Ефективността на устройството се увеличава с увеличаване на натоварването. По подобен начин, нелинейната контактна динамика също е свързана с повишаване на ефективността.
Разработен е нов модел на циклоидален редуктор, който предвижда ефектите от няколко работни условия. Моделът е базиран на динамиката на твърдото тяло и използва нелинеен коефициент на коравина. Моделът е валидиран чрез числени и аналитични методи. Моделът предлага драстично намаляване на изчислителните разходи. Моделът позволява бърз анализ на няколко работни условия.
Основният принос на статията е изследването на разпределението на натоварването върху циклоидния диск. Изследването на този аспект е важно, защото позволява анализ на въртящите се части и напреженията. То също така дава индикация кои профили на зъбните колела са най-подходящи за оптимизиране на предаването на въртящ момент. Изследването е проведено с различни циклоидни скоростни кутии и е полезно при определяне на производителността на различни видове циклоидни скоростни кутии.
За да изследват разпределението на натоварването върху циклоидния диск, авторите изследват връзката между контактната сила, циклоидните скоростни кутии и различните профили на зъбните колела. Те установяват, че нелинейната контактна динамика има голямо влияние върху ефективността на циклоидната скоростна кутия. Циклоидната скоростна кутия е идеално решение за приложения, които включват високодинамични сервомотори. Тя може да се използва и в машиностроенето и хранително-вкусовата промишленост.
Проучването установи, че съществуват три общи принципа на проектиране на циклоидните редуктори. Това са разпределението на контактната сила, намаляването на скоростта и трохоидалният профил на циклоидния диск. Трохоидалният профил трябва да бъде внимателно дефиниран, за да се осигури правилно свързване на въртящите се части. Трохоидалният профил дава индикация кои профили на зъбните колела са най-подходящи за оптимизиране на предаването на въртящия момент. Разпределението на контактната сила може да се подобри чрез прецизиране на мрежата по ширината на диска.
С увеличаване на входната скорост, ефективността на редуктора се увеличава. Това е така, защото контактните сили постоянно се променят по величина и ориентация. Циклоиден редуктор с разлика от един зъб може да намали входната скорост с до 87:1 в един етап. Той също така има способността да се справя с движения с висок цикъл без луфт.

Изчисляване на предавателното число

За да се изчисли правилно предавателното число за циклоидна скоростна кутия, е необходимо добро разбиране на това какво представлява скоростната кутия, както и на продукта, за който се използва. Правилното число се изчислява чрез разделяне на изходната скорост на изходното зъбно колело на входната скорост на входното зъбно колело. Това обикновено се постига с помощта на хронометър. В някои случаи може да се изисква каталог или продуктова спецификация. Правилното число се определя от комбинация от фактори, като например количеството въртящ момент, приложен към механизма, както и размерът на участващите зъбни колела.
Циклоидно зъбно колело е вид профил на зъбно колело, който може да бъде представен с помощта на шлиц. Възможно е също така да се моделира зъбно колело с циклоиден профил, като се използва шлиц за свързване на точки спрямо началото на координатна система. Това е важно при проектирането и функционалността на зъбно колело.
В машините и устройствата се използват много различни зъбни колела. Те включват зъбно колело тип „рибена кост“, спирално зъбно колело и спирално конусно зъбно колело. Най-добрите предавателни числа обикновено се получават с циклоидна скоростна кутия. В допълнение към осигуряването на точност на позициониране, циклоидната скоростна кутия осигурява отличен хлабинен ход. Циклоидните зъбни колела имат висока степен на механична ефективност, ниско триене и минимален момент на инерция.
Циклоидната скоростна кутия често се нарича планетарна скоростна кутия, въпреки че технически е едностепенна скоростна кутия. В допълнение към зъбното колело, скоростната кутия има ексцентричен лагер, който задвижва циклоидния диск в ексцентрично въртене. Това прави циклоидната скоростна кутия добър избор за високи предавателни числа в компактни конструкции.
Циклоидният диск е ключовият елемент на циклоидната скоростна кутия. Циклоидният диск има n=9 лоба, като всеки лоб на диска се премества с един лоб за всяко завъртане на задвижващия вал. След това циклоидният диск е свързан към неподвижно зъбно колело. Лобовете на циклоидния диск действат като зъби върху неподвижното зъбно колело.
Съществуват много различни зъбни колела, които се класифицират по профила на зъбите им. Най-често срещаните зъбни колела са еволвентните и спиралните. Повечето зъбни колела за управление на движението включват цилиндрични конструкции. Съществуват обаче много други видове зъбни колела, които се използват в различни приложения. Циклоидното зъбно колело е едно от по-сложните за проектиране зъбни колела. Контурът на циклоидния диск може да бъде представен с помощта на маркери или гладки линии, въпреки че точкова диаграма също ще свърши работа.
Лобовете на циклоидния диск се въртят по референтна делителна окръжност от щифтове. Тези щифтове се завъртат на 40 градуса по време на ексцентричното въртене на задвижващия вал. Щифтовете се въртят около диска, за да се постигне равномерно въртене на изходния вал.
Другата очевидна и вероятно по-важна характеристика на циклоидния диск е „магическият“ брой щифтове. Това е броят щифтове, които стърчат през лицевата страна на диска. Дискът има отвори, които са по-големи от щифтовете. Това позволява на щифтовете да стърчат през диска и да се закрепят към изходния вал.

Приложение

Независимо дали изграждате роботно задвижване или просто търсите скоростна кутия, която да намали скоростта на вашето превозно средство, циклоидната скоростна кутия е чудесен начин да постигнете високо предавателно число. Циклоидните скоростни кутии са с ниско триене, лека конструкция и изключително стабилна трансмисия. Те са подходящи за промишлени роботи и могат да се използват в много приложения, включително позициониращи роботи.
Циклоидните скоростни кутии намаляват скоростта, като използват ексцентрично движение. Ексцентричното движение позволява на цялото вътрешно зъбно колело да се върти в колебателно циклоидално движение, което след това се превръща обратно в кръгово въртене. Това елиминира необходимостта от подреждане на степените на зъбните колела. Циклоидните скоростни кутии също така имат по-малко триене, по-висока якост и по-голяма издръжливост от конвенционалните скоростни кутии.
Циклоидната скоростна кутия се използва и в редица приложения, включително морски задвижващи системи и задвижвания на роботи. Циклоидните скоростни кутии намаляват вибрациите, като използват офсетно зъбно колело, за да ги елиминират.
Циклоидните зъбни колела имат по-ниско триене, по-висока якост и по-добра торсионна твърдост от еволвентните зъбни колела. Те също така имат намалено контактно напрежение по Херц, което ги прави по-добри от еволвентните зъбни колела за използване с ударни натоварвания. Те също така имат по-малък размер и тегло от конвенционалните скоростни кутии и имат по-високо предавателно число от еволвентните зъбни колела.
Циклоидните зъбни колела обикновено се използват за намаляване на скоростта на двигателите, но те предлагат и редица други предимства. Циклоидните скоростни кутии имат по-малък размер от другите скоростни кутии, което им позволява да се поберат в ограничени пространства. Те също така имат нисък луфт, което позволява прецизно движение. Циклоидните зъбни колела имат по-висока ефективност, което води до по-ниски изисквания за мощност и по-малко износване.
Циклоидният диск е един от най-важните компоненти на скоростната кутия. Циклоидните дискове обикновено са проектирани с къс циклоид, което минимизира ексцентричността на диска. Те също така са проектирани със скъсен ръб, което води до по-добра здравина и по-малка концентрация на напрежение. Циклоидните дискове обикновено са свързани към неподвижно зъбно колело. Циклоидът е проектиран да се търкаля около неподвижните зъбни щифтове, които натискат кръглите отвори в диска. Циклоидните скоростни кутии обикновено използват две степени на превключване.
Циклоидните задвижвания са идеални за приложения с големи натоварвания. Те също така имат висока торсионна якост, което ги прави изключително устойчиви на ударни натоварвания. Циклоидните задвижвания предлагат и високо предавателно число, което може да се постигне без необходимост от голям входен вал. Те са също така компактни и имат висок експлоатационен живот.
Изходният вал на циклоидна скоростна кутия винаги има две степени на преместване, което гарантира, че входният и изходният вал винаги се въртят с различна скорост. Изходният вал би бил корпус на щифт около задвижващите дискове, което би позволило и лесна поддръжка.
Циклоидните скоростни кутии са също много компактни и леки, така че са идеални за използване в промишлени роботи. Циклоидният редуктор е най-стабилният, нисковибрационен редуктор в промишлените роботи и има широк диапазон на предавателно число.

редактор от CX 2023-06-08