Osnove dizajniranja ciklonskog mjenjača

U poređenju sa konvencionalnim mjenjačima, cikloidni mjenjač nudi niz prednosti, uključujući veći prijenosni omjer, otpornost na udarna opterećenja i veću tačnost pozicioniranja. Međutim, projektovanje cikloidnog mjenjača može biti komplikovano. Ovaj članak će razmotriti neke od osnovnih principa projektovanja. Pored toga, obuhvatit će teme kao što su veličina, tačnost položaja i prijenosni omjeri.

Osnovni principi dizajna

Za razliku od konvencionalnog prstenastog mjenjača, cikloidni mjenjač koristi cikloidni disk za multiplikaciju obrtnog momenta. Izlazni smjer cikloidnog diska zupčanika je suprotan smjeru rotacije ulaznog vratila. To omogućava kompaktniju konstrukciju zupčanika. Također omogućava povećanu nosivost.
Kinematika cikloidnog pogona može izgledati složeno, ali je zapravo prilično jednostavna. Umjesto rotacije oko težišta kao konvencionalni zupčanici, cikloidni disk se rotira oko fiksnih klinova. To omogućava veći omjer redukcije.
Za smanjenje vibracija i buke koriste se višestruki cikloidni diskovi. To omogućava ravnomjernu raspodjelu sila na uređaje nosača klinova. To također osigurava bolju rotacijsku ravnotežu. Osim toga, višestruki cikloidni diskovi smanjuju aksijalni moment uređaja nosača klinova.
Cikloidni zupčani disk je oslonjen na zaseban ležaj zupčanog diska. Ovaj dizajn omogućava mali broj komponenti i smanjuje habanje. Ova vrsta kinematike može se koristiti i u elektromotoru sa visokom gustinom snage.
Cikloidni disk zupčanika pruža visok prijenosni omjer, što omogućava kompaktnu konstrukciju. Za razliku od prstenastog zupčanika, cikloidni disk ima manje zuba. Također pruža veći prijenosni omjer, što je prednost za primjene s visokim ulaznim brzinama rotacije.
Cikloidni zupčani diskovi imaju cilindrične rupe, koje omogućavaju da uređaji s nosećim klinovima proviruju kroz njih. Ovo je korisno jer se uređaji s nosećim klinovima mogu kotrljati duž unutrašnjeg zida cilindričnog otvora u zupčanom disku.
Ploča za opterećenje se također koristi za pričvršćivanje vanjskih konstrukcija. Ova ploča sadrži navojne rupe za vijke raspoređene 15 mm od centra. Ima vanjski promjer od 9 mm i prolaznu rupu od 3 mm.

Prijenosni omjeri do 300:1

Cikloidni mjenjači se koriste u širokom spektru primjena, od alatnih mašina do uređaja za medicinsko snimanje. U poređenju sa planetarnim mjenjačima, nude superiorniju tačnost pozicioniranja, torzionu krutost, otpornost na zamor i otpornost na zamor.
Cikloidni mjenjači su također sposobni prenijeti veći obrtni moment od planetarnih zupčanika. Osim toga, imaju niže Hertzovo kontaktno naprezanje i veću zaštitu od preopterećenja. Cikloidni mjenjači su u stanju osigurati prijenosne omjere do 300:1 u malom pakiranju.
Cikloidni zupčanici također imaju manji zazor tokom dužih perioda, što ih čini idealnim izborom za primjene s kritičnom tačnošću pozicioniranja. Cikloidni mjenjači također imaju dobru otpornost na habanje, kao i nisko trenje. Cikloidni zupčanici su lagani i imaju dobru torzijsku krutost, što ih čini idealnim za primjene s velikim opterećenjima.
Cikloidni mjenjači imaju nekoliko različitih dizajna. Mogu osigurati prijenosne omjere do 300:1 bez potrebe za dodatnim predfazama. Cikloidni zupčanici također zahtijevaju preciznije proizvodne procese od evolventnih zupčanika. Cikloidni mjenjači se također mogu koristiti za primjene koje zahtijevaju veliku potrošnju energije i mogu izdržati udarna opterećenja.
Cikloidni zupčanici mogu se prilagoditi većini uobičajenih servomotora. Imaju modularni dizajn, svestranu zaštitu od korozije i jednostavnu ugradnju. Cikloidni zupčanici imaju radijalni stezni prsten, koji smanjuje inerciju do 39%.
CZPT Precision Europe GmbH, podružnica CZPT Grupe, razvila je inovativni online konfigurator kako bi pojednostavila konfiguraciju mjenjača. CZPT cikloidni zupčanici su precizno izrađeni, robusni i pouzdani. Imaju dvostepeni princip redukcije, koji minimizira vibracije i omogućava ravnomjernu raspodjelu sile.
Cikloidni zupčanici mogu osigurati prijenosne omjere od 30:1 do 300:1. Cikloidni mjenjači mogu postići visoke prijenosne omjere jer zahtijevaju manje pokretnih dijelova i imaju mali zazor.

Otpornost na udarna opterećenja

Za razliku od konvencionalnih mjenjača koji se lako oštećuju udarnim opterećenjima, cikloidni mjenjač je izuzetno robustan. To je svestrano rješenje koje je idealno za opremu za rukovanje, proizvodnju hrane i alatne mašine.
Mehanička konstrukcija cikloidnog mjenjača sastoji se od nekoliko mehaničkih komponenti. To uključuje cikloidne kotače, ležajeve, transformatorske elemente i igle. Osim toga, ima visoku torzijsku krutost i moment naginjanja. Također je praćena visoko nelinearnom karakteristikom trenja.
Kako bi se procijenila robusnost cikloidnog mjenjača na udarna opterećenja, razvijen je matematički model. Model je korišten za izračunavanje raspodjele napona na cikloidnom disku. Ovaj model se može koristiti kao osnova za složenije mehaničke modele.
Model je zasnovan na novom pristupu, koji omogućava modeliranje prianjanja u svim kvadrantima cikloidnog zupčanika. Osim toga, može se primijeniti i na upravljanje aktuatorima.
Matematički model je predstavljen zajedno s postupkom mjerenja kontaktnog napona. Rezultati su upoređeni s mjerenjem izvršenim u stvarnom sistemu. Utvrđeno je da su model i mjerenje vrlo bliski jedno drugom.
Model također omogućava analizu različitih profila zupčanika za raspodjelu opterećenja. Osim toga, moguće je analizirati kontaktna naprezanja s različitim geometrijskim parametrima. Profinjenost mreže duž širine diska pomaže u osiguravanju ravnomjerne raspodjele kontaktnih sila.
Brzina prekida lepljenja se izračunava na strani motora. Struja različita od nule se zatim izvodi na ulaznu stranu mjenjača. Pored toga, modelira se mala stacionarna faza tokom promjene smjera brzine. Rezultati simulacije se upoređuju sa mjerenjem. Rezultati pokazuju da je model izuzetno tačan.

Tačnost pozicioniranja

Postizanje ispravne tačnosti pozicioniranja iz cikloidnog mjenjača nije mali podvig. To je zato što su zupčanici kompaktni, a zazori relativno mali. To znači da možete očekivati ​​veliki obrtni moment od izlaznog vratila. Međutim, ovo je samo dio slike. Druge brige, kao što su zazor, kinematička greška i opterećenje, sve su važne stvari koje treba uzeti u obzir.
Dobijanje najbolje moguće tačnosti pozicioniranja od cikloidnog mjenjača znači odabir reduktora koji je dobro napravljen i pravilno konfigurisan. Pravilno odabran reduktor će eliminisati ponovljive netačnosti i obezbediti apsolutnu tačnost pozicioniranja u svakom trenutku. Pored toga, ova vrsta mjenjača nudi nekoliko prednosti u odnosu na konvencionalne mjenjače. To uključuje visoku efikasnost, mali zazor i visoku zaštitu od preopterećenja.
Dobijanje ispravne tačnosti pozicioniranja od mjenjača također uključuje odabir dobavljača koji zna šta radi. Najbolji dobavljači su oni koji imaju iskustva s proizvodom, nude širok asortiman i pružaju podršku i servis kako bi osigurali da je proizvod ispravno instaliran i održavan. Još jedno razmatranje je garancija proizvođača. Ugledni proizvođač će ponuditi garancije za mjenjač. Gore navedeni faktori će osigurati da se vaša investicija u cikloidni mjenjač isplati godinama koje dolaze.
Postizanje ispravne tačnosti pozicioniranja vašeg cikloidnog mjenjača zahtijeva odabir proizvođača koji je specijaliziran za ovu vrstu proizvoda. Ovo posebno vrijedi ako se bavite robotikom, automatiziranim farbanjem ili bilo kojim drugim industrijskim procesom koji zahtijeva najveću moguću tačnost. Dobar proizvođač će ponuditi najnoviju tehnologiju i imati stručnost da vam pomogne pronaći najbolje rješenje za vašu primjenu. Ovo će osigurati uspjeh vašeg proizvoda od početka do kraja.

Veličina

Odabir prave veličine cikloidnog mjenjača važan je za njegov efikasan rad. Međutim, to nije jednostavan zadatak. Proces uključuje složenu mašinsku obradu i zahtijeva izradu mnogih dijelova. Postoje različite veličine cikloidnih mjenjača, a nekoliko osnovnih pravila može vam pomoći da odaberete pravu veličinu.
Prvo pravilo za odabir prave veličine cikloidnog mjenjača je korištenje mjenjača istog promjera kao i ulazno vratilo. To znači da mjenjač mora biti debljine najmanje 5 mm. Cikloidu će također trebati baza i ležaj za držanje pogonskog vratila na mjestu. Baza treba biti dovoljno velika da primi klinove. Ležaj mora biti iste veličine kao i ulazno vratilo.
Sljedeće pravilo je da se u cikloidi mora imati otvor za izlazno vratilo. Na taj način, izlaz će imati povratni pogon i mali zazor. Trebalo bi biti najmanje četiri do šest izlaznih otvora. Veličina otvora treba biti takva da središnja linija cikloide bude jednaka veličini središta ležaja.
Koristeći Desmos graf, možete kreirati parametre zupčanika. Broj klinova treba biti jednak broju zuba u cikloidnom zupčaniku, a veličina klinova treba biti dvostruko veća od veličine zupčanika. Poluprečnik klinova treba biti jednak vrijednosti C iz Desmosa, a veličina kruga klinova treba biti jednaka vrijednosti R.
Konačno pravilo je osigurati da cikloida nema oštre ivice ili diskontinuitete. Također bi trebala imati glatku liniju.

editor by CX 2023-04-24