Prednosti korištenja ciklonskog mjenjača

Korištenje cikloidnog mjenjača za pogon ulaznog vratila je vrlo efikasan način smanjenja brzine mašine. To se postiže smanjenjem brzine ulaznog vratila za unaprijed određeni omjer. Sposoban je za vrlo visoke omjere u relativno malim veličinama.

Prijenosni omjer

Bez obzira da li gradite brodski pogonski sistem ili pumpu za naftnu i gasnu industriju, postoje određene prednosti korištenja cikloidnih mjenjača. U poređenju s drugim tipovima mjenjača, oni su kraći i imaju bolju gustinu obrtnog momenta. Ovi mjenjači također nude najbolju težinu i tačnost pozicioniranja.
Osnovni dizajn cikloidnog mjenjača sličan je dizajnu planetarnog mjenjača. Glavna razlika je u profilu zuba zupčanika.
Cikloidni zupčanici imaju manje trošenje bočnih strana zuba i niže Hertzovo kontaktno naprezanje. Također imaju niže trenje i torzijsku krutost. Ove prednosti ih čine idealnim za primjene koje uključuju velika opterećenja ili pogone velikim brzinama. Također su dobri za visoke prijenosne omjere.
U cikloidnom mjenjaču, ulazno vratilo pokreće ekscentrični ležaj, dok izlazno vratilo pokreće cikloidni disk. Cikloidni disk se okreće oko fiksnog prstena, a klinovi zupčanog prstena ulaze u rupe na disku. Klinovi zatim pokreću izlazno vratilo dok se disk okreće.
Cikloidni zupčanici su idealni za primjene koje zahtijevaju visoke prijenosne omjere i nisko trenje. Također su dobri za primjene koje zahtijevaju visoku torzijsku krutost i otpornost na udarna opterećenja. Također su pogodni za primjene koje zahtijevaju kompaktan dizajn i nizak zazor.
Prijenosni omjer cikloidnog mjenjača određen je brojem režnjeva na cikloidnom disku. n=n dizajn cikloidnog diska pomiče jedan režanj po okretu ulaznog vratila.
Cikloidni zupčanici mogu se proizvesti tako da se smanji prijenosni omjer sa 30:1 na 300:1. Ovi zupčanici su pogodni za visokokvalitetne primjene, posebno u industriji automatizacije. Također nude najbolju tačnost pozicioniranja i zazor. Međutim, zahtijevaju posebne proizvodne procese i nestandardne karakteristike.

Kompresivna sila

U poređenju sa konvencionalnim mjenjačima, cikloidni mjenjač ima jedinstven skup kinematike. Ima ekscentrični ležaj u rotirajućem okviru, koji pokreće cikloidni disk. Karakteriše ga mali zazor i torzijska krutost, što omogućava zupčasto kretanje.
U ovoj studiji istraženi su efekti parametara dizajna kako bi se razvio optimalni dizajn cikloidnog reduktora. Proučavana su tri glavna kotrljajuća čvora: cikloidni disk, vanjski prsten i ulazno vratilo. Oni su korišteni za analizu dinamičkih sila povezanih s kretanjem, koje se mogu koristiti za izračunavanje napona i deformacija. Frekvencija zahvata zupčanika izračunata je pomoću formule koja je uključivala faktor korekcije za rotirajući okvir vanjskog prstena.
Za procjenu cikloidnog diska provedena je trodimenzionalna studija metodom konačnih elemenata (FEA). Istraženi su utjecaji veličine rupa na inducirana naprezanja diska. Studija je također proučavala valovitost momenta cikloidnog pogona.
Autori ove studije su također istražili raspodjelu zazora u izlaznom mehanizmu, uzimajući u obzir odstupanja obrade te strukturu i geometriju izlaznog mehanizma. Studija je također ispitala relativnu efikasnost cikloidnog reduktora, koji je bio zasnovan na cikloidnom reduktoru s jednim diskom i razlikom od jednog zuba.
Autori ove studije uspjeli su odrediti kontaktni napon cikloidnog diska, koji se izračunava korištenjem kontaktne krutosti zasnovane na materijalu. Ovo se može koristiti za određivanje tačnih kontaktnih napona u cikloidnom mjenjaču.
Važno je znati omjere potrebne za izračunavanje brzine nosivosti. To se može izračunati pomoću formule f = k (S x R) gdje je S volumen elementa, R je masa, k je kontaktna krutost, a f je vektor sile.

Smjer rotacije

Za razliku od konvencionalnog prstenastog mjenjača koji ima jednu osu rotacije, cikloidni mjenjač ima tri rotacijske ose koje su paralelne i nalaze se u jednoj ravni. Cikloidni mjenjač ima odličnu torzijsku krutost i otpornost na udarna opterećenja. Također osigurava konstantnu kutnu brzinu i koristi se u primjenama mjenjača velikih brzina.
Cikloidni mjenjač se sastoji od ulaznog vratila, pogonskog člana i cikloidnog diska. Disk se okreće u jednom smjeru, dok se ulazno vratilo okreće u suprotnom smjeru. Ulazno vratilo je ekscentrično postavljeno na pogonski član. Cikloidni disk se spaja s kućištem zupčanog prstena, a rotaciono kretanje cikloidnog diska se prenosi na izlazno vratilo.
Da bi se izračunao smjer rotacije cikloidnog mjenjača, cikloida mora imati ispravnu ugaonu orijentaciju, a središnja linija cikloide treba biti poravnata sa središtem izlaznog otvora. Najkraća dužina cikloide treba biti jednaka poluprečniku kružnice klina. Najveći poluprečnik cikloide treba biti jednak veličini vanjskog prečnika ležaja.
Jednostepeni zupčanik neće imati puno prostora za rad, pa će vam trebati višestepeni zupčanik kako biste maksimalno iskoristili prostor. To je ujedno i razlog zašto se cikloidni zupčanici obično dizajniraju sa skraćenom cikloidom.
Za izračunavanje najefikasnijeg profila zuba za cikloidni zupčanik, osmišljena je nova metoda. Ova metoda koristi matematički model koji koristi smjer rotacije cikloide i nekoliko drugih geometrijskih parametara. Korištenjem segmentne funkcije povezane s raspodjelom kuta tlaka, određuje se najefikasniji profil cikloide. Zatim se superponira na teorijski profil. Nova metoda je mnogo fleksibilnija od konvencionalne metode i može se prilagoditi promjenjivim trendovima cikloidnog profila.

Dizajn

Razvijeno je nekoliko dizajna cikloidnih mjenjača. Ovi mjenjači imaju veliki prijenosni omjer u jednom stepenu. Uglavnom se koriste za teške mašine. Pružaju dobru torzijsku krutost i otpornost na udarna opterećenja. Međutim, također imaju vibracije pri visokim okretajima. Provedeno je nekoliko studija kako bi se pronašlo rješenje za ovaj problem.
Cikloidni mjenjač se projektuje izračunavanjem redukcionog omjera mehanizma. Ovaj omjer se dobija veličinom ulazne brzine. To se zatim množi s redukcionim omjerom profila zupčanika.
Najvažniji faktor u dizajnu cikloidnog mjenjača je raspodjela opterećenja duž širine zupčanika. Koristeći ovo kao kriterij dizajna, amplituda vibracija može se smanjiti. To će osigurati da mjenjač radi ispravno. Da bi se stvorili odgovarajući uslovi spajanja, trohoidni profil na periferiji cikloidnog diska mora biti precizno definisan.
Jedan od najčešćih oblika cikloidnih zupčanika je kružno-lučno nazubljenje. Ovo je najčešći tip nazubljenja koji se danas koristi.
Drugi oblik zupčanika je hipocikloida. Ovaj oblik zahtijeva da prečnik kruga kotrljanja bude jednak polovini prečnika osnovnog kruga. Drugi poseban slučaj je oblik špicastog zuba. Ovaj oblik se naziva i satno nazubljeno zupčanik.
Da bi ovaj profil zupčanika funkcionisao, početna tačka kontakta mora ostati fiksirana na ivici kotrljajućeg diska. To će generirati hipocikloidnu krivulju. Kriva se prati od ove početne tačke.
Za istraživanje ovog profila zupčanika, autori su koristili 3D analizu konačnih elemenata. Koristili su matematički model proizvodnje zupčanika koji je uključivao kinematičke parametre, proračune izlaznih momenata i korake obrade. Rezultirajući dizajn eliminirao je povratni udar.

Određivanje veličine i odabir

Odabir mjenjača može biti složen zadatak. Postoji mnogo faktora koje treba uzeti u obzir. Potrebno je odrediti vrstu primjene, potrebnu brzinu, opterećenje i prijenosni omjer mjenjača. Prikupljanjem ovih informacija možete pronaći rješenje koje vam najbolje odgovara.
Prvo što trebate učiniti je pronaći odgovarajuću veličinu. Postoji nekoliko programa za dimenzioniranje koji će vam pomoći da odredite najbolji mjenjač za vašu primjenu. Možete početi crtanjem cikloidnog zupčanika kako biste lakše kreirali dio.
Prilikom dimenzioniranja, važno je uzeti u obzir okolinu. Udarna opterećenja, uslovi okoline i temperature okoline mogu povećati habanje zuba zupčanika. Temperatura također ima značajan utjecaj na viskoznost maziva i materijale zaptivki.
Također morate uzeti u obzir ulaznu i izlaznu brzinu. To je zato što će ulazna brzina promijeniti proračune omjera mjenjača. Ako prekoračite ulaznu brzinu, možete oštetiti zaptivke i uzrokovati prerano trošenje ležajeva vratila.
Još jedan važan aspekt dimenzioniranja je faktor rada. Ovaj faktor određuje količinu obrtnog momenta koju mjenjač može podnijeti. Faktor rada može biti i do 1,4, što je dovoljno za većinu industrijskih primjena. Međutim, velika udarna opterećenja zahtijevat će veće faktore rada. Neuključivanje ovih faktora u izračun može dovesti do loma osovina i oštećenja ležajeva.
Izlazni stil je također važan. Morate utvrditi želite li šuplji otvor bez ključa ili s ključem, kao i trebate li izlaznu prirubnicu. Ako odaberete šuplji otvor bez ključa, morat ćete odabrati materijal zaptivke koji može izdržati više temperature.

editor by CX 2023-06-02