Ciklonski mjenjač u odnosu na evolventni mjenjač

Bez obzira da li za svoju primjenu koristite cikloidni ili evolventni mjenjač, ​​postoji nekoliko stvari koje biste trebali znati. Ovaj članak će istaknuti neke od tih stvari, uključujući: cikloidni mjenjač u odnosu na evolventni mjenjač, ​​težinu, silu kompresije, preciznost i gustoću obrtnog momenta.

Kompresivna sila

Provedeno je nekoliko studija za analizu statičkih karakteristika zupčanika. U ovom članku autori istražuju strukturne i kinematičke principe cikloidnog mjenjača. Cikloidni mjenjač je mjenjač koji koristi ekscentrični ležaj unutar rotirajućeg okvira. Nema zajednički par zupčanika i zupčanika, te je stoga idealan za visok prijenosni omjer.
Svrha ovog rada je istraživanje raspodjele napona na cikloidnom disku. Ispituju se različiti profili zupčanika kako bi se proučila raspodjela opterećenja i dinamički efekti.
Cikloidni mjenjači su podložni kompresiji i povratnom hodu, što zahtijeva upotrebu odgovarajućih omjera za brzinu ležaja i TSA. Rad se također fokusira na kinematičke principe reduktora. Osim toga, autori koriste standardne tehnike analize za osovinu/zupčanik i cikloidni disk.
Autori su prethodno radili na dinamičkoj simulaciji krutog tijela cikloidnog reduktora. Analiza je koristila trohoidni profil na periferiji cikloidnog diska. Trohoidni profil je dobijen iz proizvodnog crteža i uzima u obzir tolerancije.
Gustoća mreže u cikloidnom disku obuhvata tačnu geometriju dijelova. Omogućava precizne kontaktne napone.
Cikloidni disk se sastoji od devet režnjeva, koji se pomiču za jedan režanj po okretu pogonskog vratila. Međutim, kada se disk okreće oko klinova, cikloidni disk se ne pomiče oko centra gravitacije. Stoga, cikloidni disk dijeli obrtni moment sa pet vanjskih valjaka.
Nizak omjer redukcije u cikloidnom mjenjaču rezultira većim induciranim naponom u cikloidnom disku. To je zbog većeg otvora dizajniranog za smanjenje materijala unutar diska.

Gustoća obrtnog momenta

Proučeno je nekoliko vrsta magnetskih mjenjača. Neki magnetski mjenjači imaju veću gustoću obrtnog momenta od drugih, ali i dalje nisu u stanju da se takmiče sa mehaničkim mjenjačima.
Razvijen je i testiran novi cikloidni magnetni mjenjač s visokom gustoćom momenta koji koristi Halbach rotore. Dizajn je validiran izgradnjom prototipa CPCyMG. Rezultati su pokazali da je simulirani moment klizanja usporediv s eksperimentalnim momentom klizanja. Izmjereni vršni moment bio je prostorni harmonik p3 = 14 i odgovara gustoći momenta aktivnog područja od 261,4 N*m/L.
Ovaj cikloidni mjenjač također ima visok prijenosni omjer. Testiran je na postizanje vršnog obrtnog momenta od 147,8 Nm, što je više nego dvostruko veće od gustoće obrtnog momenta tradicionalnog cikloidnog mjenjača. Dizajn uključuje feromagnetni oslonac koji pruža mehaničku podršku pri izradi.
Ovaj cikloidni mjenjač također pokazuje kako mali promjer može postići visoku gustoću obrtnog momenta. Dizajniran je s aksijalnom dužinom od 50 mm. Radijalne sile otklona nisu ozbiljne na ovoj dužini. Dizajn koristi mali zračni raspor za smanjenje radijalnih sila otklona, ​​ali to nije jedina opcija dizajna.
Kompromisni dizajn također ima visoku volumetrijsku gustoću obrtnog momenta. Ima manji zračni raspor i veću masenu gustoću obrtnog momenta. Izvodljiv je za izradu i mehanički je čvrst. Dizajn je također jedan od najefikasnijih u svojoj klasi.
Dizajn spiralnog zupčanika je novija tehnologija koja donosi veći nivo preciznosti cikloidnom mjenjaču. Omogućava servomotoru da podnese veliko opterećenje pri visokim brzinama ciklusa. Također je koristan u primjenama koje zahtijevaju manje dizajnerske okvire.

Težina

U poređenju sa planetarnim mjenjačima, težina cikloidnih mjenjača nije toliko značajna. Međutim, oni pružaju neke prednosti. Jedna od najznačajnijih karakteristika je njihov rad bez zazora, što im pomaže da ostvare glatko i precizno kretanje.
Osim toga, pružaju visoku efikasnost, što znači da servo motori mogu raditi većim brzinama. Najbolje od svega je što ih nije potrebno slagati jedan na drugi kako bi se postigao visok omjer.
Još jedna prednost cikloidnih mjenjača je ta što su obično jeftiniji od planetarnih mjenjača. To znači da su pogodni za proizvodnu industriju i robotiku. Također su pogodni za teške robote kojima je potreban robustan mjenjač.
Također pružaju bolji prijenosni omjer. Cikloidni zupčanici mogu postići prijenosne omjere od 30:1 do 300:1, što je ogromno poboljšanje u odnosu na planetarne zupčanike. Međutim, dostupno je malo modela koji pružaju prijenosni omjer ispod 30:1.
Cikloidni zupčanici također nude veću otpornost na habanje, što znači da mogu trajati duže od planetarnih zupčanika. Također su kompaktniji, što im pomaže da postignu visoke prijenosne omjere u manjem prostoru. Dizajn cikloidnih zupčanika također ih čini manje sklonima povratnom hodu, što je jedan od glavnih nedostataka planetarnih mjenjača.
Osim toga, cikloidni zupčanici mogu pružiti i bolju tačnost pozicioniranja. U stvari, ovo je jedan od glavnih razloga za odabir cikloidnih zupčanika u odnosu na planetarne zupčanike. To je zato što se cikloidni disk okreće oko ležaja nezavisno od ulaznog vratila.
U poređenju sa planetarnim mjenjačima, cikloidni zupčanici su takođe mnogo kraći. To znači da pružaju najbolju tačnost pozicioniranja. Takođe su lakši 50%, što znači da imaju manji prečnik.

Preciznost

Nekoliko stručnjaka proučavalo je cikloidni mjenjač u preciznim reduktorima. Njihova istraživanja se uglavnom fokusiraju na matematički model i metodu za procjenu preciznosti cikloidnih zupčanika.
Tradicionalni modifikacijski dizajn cikloidnih zupčanika uglavnom se ostvaruje podešavanjem različitih parametara obrade i središnjeg položaja brusnog točka. Međutim, ima i neke nedostatke zbog nestabilne tačnosti zahvata i nekontroliranog oblika krivulje profila zuba.
U ovoj studiji predložena je nova metoda modifikacije dizajna cikloidnih zupčanika. Ova metoda se zasniva na proračunu zazora u zahvatu i raspodjele ugla pritiska. Ona može efikasno unaprijed kontrolirati tačnost prijenosa cikloidnog zupčanika sa klinovima. Također može osigurati dobre karakteristike zahvata.
Predložena metoda se može primijeniti u proizvodnji rotacijskih vektorskih reduktora. Također je primjenjiva u preciznim reduktorima za robote.
Matematički model za cikloidne zupčanike može se uspostaviti s uglom pritiska a kao zavisnom varijablom. Moguće je izračunati raspodjelu ugla pritiska i ugao profilnog pritiska. Također se može izraziti kao DL=f(a). Može se primijeniti u projektovanju preciznih reduktora.
Studija također uzima u obzir zazor korijena, zazor zuba zupčanika i ugao profila. Ovi faktori imaju direktan utjecaj na performanse prijenosa cikloidnog zupčanika. To također ukazuje na veću tačnost kretanja i manji zazor. Modificirani profil također može odražavati manju grešku prijenosa.
Pored toga, predložena metoda se zasniva i na proračunu gubitka hoda. Ona određuje ugao prvog kontakta zuba. Ovaj ugao je važan faktor koji utiče na kvalitet modifikacije. Greška prenosa nakon druge cikloidne metode je najmanja.
Konačno, prikazana je studija slučaja zupčaničkog para CZPT RV-35N kako bi se dokazala predložena metoda.

Evolventni zupčanici u odnosu na cikloidne zupčanike

U poređenju sa evolventnim zupčanicima, cikloidni zupčanici imaju nižu buku, manje trenja i traju duže. Međutim, oni su skuplji. Cikloidne zupčanike može biti teže proizvesti. Mogu biti manje pogodni za određene primjene, uključujući svemirske manipulatore i robotske zglobove.
Najčešći profil zupčanika je evolventna krivulja kruga. Ova krivulja se formira krajnjom tačkom zamišljene zategnute strune koja se odmotava iz kruga.
Druga krivulja je epicikloidna krivulja. Ova krivulja se formira tako što se tačka čvrsto vezana za krug kotrlja preko drugog kruga. Ovu krivulju je teško proizvesti i mnogo je skuplja za proizvodnju od evolventne krivulje.
Cikloidna krivulja kruga je također primjer multi-kursora. Ova krivulja je generirana lokusom tačke na obimu kruga.
Cikloidna krivulja ima isti promjer kao i evolventna krivulja, ali se tangencijalno zakrivljuje duž promjera kruga. Ova krivulja se također klasificira kao obična. Ima nekoliko drugih funkcija. Metoda konačnih elemenata (FE) korištena je za analizu stanja naprezanja cikloidnih reduktora brzine.
Postoje mnoge druge krive, ali evolventna krivulja je najčešće korišteni profil zupčanika. Evolventna krivulja kruga je spiralna krivulja koju prati krajnja tačka zamišljene zategnute strune.
Evolventni zupčanici su veoma slični setu Lego kockica. Veoma je zabavno igrati se s njima. Imaju i mnogo prednosti. Na primjer, bolje se nose sa centralnim sijanjem od cikloidnih zupčanika. Također ih je mnogo lakše proizvesti, tako da je cijena evolventnih zuba niža. Međutim, oni su zastarjeli.
Cikloidni zupčanici su također teži za proizvodnju od evolventnih zupčanika. Imaju konveksnu površinu, što dovodi do većeg habanja. Također imaju jednostavniji oblik od evolventnih zupčanika. Također imaju manje zuba. Koriste se kod rotacijskih kretanja, kao što su rotori vijčanih kompresora.

editor by CX 2023-05-31