Monitorování stavu převodovek cyklonů

Ať už uvažujete o použití cykloidní převodovky doma, v kanceláři nebo v garáži, měli byste se ujistit, že je vyrobena z kvalitního materiálu. Také se chcete ujistit, že je správně navržena, aby nebyla poškozena vibracemi.

Planetové převodovky

Ve srovnání s cykloidními převodovkami jsou planetové převodovky lehčí a kompaktnější, ale postrádají přesnost a odolnost první třídy. Jsou vhodnější pro aplikace s vysokými požadavky na točivý moment nebo rychlost. Z tohoto důvodu se obvykle používají v robotických aplikacích. Cykloidní převodovky jsou však stále lepší pro některé aplikace, včetně těch, které zahrnují rázové zatížení.
Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují výkon převodovek během výroby. Jedním z nich je počet zubů. U planetových převodovek se počet zubů zvyšuje s počtem planet. U cykloidních převodovek je počet zubů snížen, což má za následek vyšší převodové poměry. Tyto převodovky mají také nižší momenty rozběhu, což znamená, že je uživatel může snáze ovládat.
Cykloidní převodovka se skládá ze tří hlavních částí: korunového kola, centrálního kola a vstupního hřídele. Korunní kolo je v převodovce pevně upevněno, zatímco centrální kolo přenáší rotaci na planetová kola. Vstupní hřídel přenáší pohyb na centrální kolo, které jej následně přenáší na výstupní hřídel. Výstupní hřídel má větší točivý moment než vstupní hřídel.
Cykloidní ozubená kola mají lepší torzní tuhost, nižší opotřebení a nižší Hertzovo kontaktní napětí. Jsou však také větší a vyžadují vysoce přesnou výrobu. Cykloidní ozubená kola mohou být obtížněji vyrobitelná než evolventní ozubená kola, která vyžadují velkou přesnost.
Cykloidní ozubená kola mohou nabídnout převodové poměry až 300:1, a to v malém provedení. Mají také nižší opotřebení a tření, což je činí ideálními pro aplikace, které vyžadují vysoký převodový poměr.
Cykloidní převodovky jsou obvykle vybaveny vůlí přibližně jedné úhlové minuty. Tato vůle poskytuje přesnost a ovládání nezbytné pro přesný pohyb. Také poskytují nízké opotřebení a odolnost proti rázovému zatížení.
Planetové převodovky jsou k dispozici v jednostupňovém a dvoustupňovém provedení, jejichž délka se s přidáváním stupňů zvětšuje. Kromě dvou stupňů mohou být vybaveny volitelným výstupním ložiskem, které zabírá montážní prostor. V některých aplikacích je k dispozici i třetí stupeň.

Evolventní ozubená kola

Evolventní ozubená kola jsou obecně složitější na výrobu než cykloidní ozubená kola. Například profil zubu evolventního ozubeného kola má jednu křivku, zatímco profil zubu cykloidního ozubeného kola má dvě křivky. Evolventní křivka navíc neleží uvnitř základní kružnice.
Evolventní křivka je velmi důležitou součástí zubu ozubeného kola a může významně ovlivnit kvalitu kontaktního záběru mezi zuby. Na toto téma byla provedena řada prací, zaměřených především na principy fungování. Nejdůležitější charakteristikou dvojitě obalujícího cykloidního pohonu jsou navíc jeho dvojité kontaktní linie mezi zabírajícími páry zubů.
Cykloidní ozubená kola jsou výkonnější, méně hlučná a vydrží déle než evolventní ozubená kola. Jejich výroba také vyžaduje méně výrobních operací. Cykloidní ozubená kola jsou však dražší než evolventní ozubená kola. Evolventní ozubená kola se častěji používají pro lineární pohyby, zatímco cykloidní ozubená kola se používají pro rotační pohyby.
Přestože jsou cykloidní ozubená kola technicky vyspělejší, evolventní ozubená kola mají lepší kvalitu a jsou esteticky příjemnější. Cykloidní ozubená kola se používají v různých průmyslových aplikacích, jako jsou čerpadla a kompresory. Široce se používají také v hodinářském průmyslu. Nicméně evolventní ozubená kola dosud v hodinářském průmyslu cykloidní ozubená kola nenahradila.
Cykloidní kotouč má kolem svého vnějšího okraje řadu čepů, zatímco evolventní ozubené kolo má pouze jedno zakřivení zubů. Cykloidní ozubená kola mají navíc robustnější a spolehlivější konstrukci. Evolventní ozubená kola mají naopak levnější ozubený hřeben a levnější evolventní zuby.
Přesnost přenosu cykloidního kotouče je přibližně 98,51 TP3T, zatímco přesnost přenosu ozubeného věnce je přibližně 961 TP3T. Rychlost otáčení cykloidního kotouče má velikost 3 rad/s. Malá změna osové vzdálenosti neovlivňuje přesnost přenosu. Kolísání rychlosti otáčení však může přesnost přenosu ovlivnit.
Cykloidní ozubená kola mají také rotační rychlost cykloidního ozubeného kotouče. Kotouč má N výstupků. Přesnost přenosu cykloidního ozubeného kotouče však stále není dokonalá. Je to kvůli velkým úhlům natočení mezi výstupky. To také ztěžuje jeho výrobu.

Vibrace

Tento článek představuje nový přístup k monitorování stavu cykloidních převodovek s využitím moderních technik vibrační diagnostiky a datově řízených metod. Tento přístup se zaměřuje na detekci hlavní příčiny selhání převodovky. Cílem článku je poskytnout jednotný přístup pro konstruktéry ozubených kol.
Cykloidní převodovka je vysoce přesná převodovka, která se používá v těžkých strojích. Má velký redukční poměr, což vyžaduje velmi vysokou vstupní rychlost. Cykloidní převodovky mají vysokou přesnost, ale jsou náchylné k vibracím. V tomto článku autoři popisují, jak cykloidní převodovka funguje a jak se měří vibrace. Ukazují také, jak lze tuto převodovku použít k detekci závad.
Převodovka se používá v polohovačích, víceosých robotech a těžkých strojích. Hlavními charakteristikami této převodovky jsou vysoká přesnost, přetížitelnost a velký redukční poměr.
Existuje jen málo dokumentace o vibracích a monitorování stavu cykloidních převodovek. Autoři popisují svůj přístup k problému s použitím cykloidní převodovky a zkušebního zařízení. Jejich přístup zahrnuje měření frekvence převodovky s různými vstupními otáčkami.
Výsledky ukazují dobré oddělení mezi zdravým a poškozeným stavem. Poruchové frekvence se projevují v nižších řádech frekvencí. Poruchy lze detekovat pomocí binningu, což eliminuje potřebu otáčkoměru. Kromě toho je binning kombinován s analýzou hlavních komponent pro určení stavu převodovky.
Tato metoda je porovnána s tradičními technikami. Výsledky navíc ukazují, jak lze binning použít k výpočtu frekvencí vad ložisek. Používá se také k určení frekvencí součástek.
Signály ze zkušebního zařízení jsou snímány pomocí čtyř senzorů. Tyto senzory jsou akcelerometry se střední citlivostí 100 mV/g. Signály jsou poté zpracovávány pomocí různých technik zpracování signálu. Výsledky ukazují, že vibrační signály korelují s vnitřním pohybem převodovky. Tato informace se používá k identifikaci vnitřní frekvence převodovky.
Frekvenční analýza vibračních signálů se provádí v cyklostacionárních a necyklostacionárních podmínkách. Signály jsou poté analyzovány za účelem určení velikosti frekvence záběru ozubených kol.

Design

Díky přesným převodovkám mohou servomotory nyní ovládat těžká břemena při vysokých rychlostech. Na rozdíl od vačkových indexovacích zařízení poskytují cykloidní převody extrémně přesné polohování a vysoký točivý moment. Poskytují také vynikající torzní tuhost a odolnost proti rázovému zatížení.
Cykloidní ozubená kola jsou speciálně navržena tak, aby minimalizovala vibrace při vysokých otáčkách. Na rozdíl od evolventních ozubených kol nejsou na sebe navrstvena, což snižuje tření a síly působící na každý zub. Cykloidní ozubená kola mají navíc nižší Hertzovo kontaktní napětí.
Cykloidní ozubená kola se často používají ve víceosých robotech pro polohovací zařízení. V kompaktním provedení mohou poskytovat převodové poměry až 300:1. Používají se také v prvních kloubech těžkých strojů. Vyžadují však extrémně přesnou výrobu. Jejich výroba je také obtížnější než evolventní ozubená kola.
Cykloidní převodovka je typ planetové převodovky. Cykloidní ozubená kola jsou speciálně navržena pro vysoké převodové poměry. Dokážou také zajistit velký redukční poměr v jednom stupni. Stále častěji se používají v prvních kloubech těžkých strojů. Stávají se také běžnějšími v robotice.
Aby se dosáhlo velkého redukčního poměru, musí být vstupní otáčky ozubeného kola velmi vysoké. Obecně se vstupní otáčky pohybují mezi 500 ot/min a 4500 ot/min. V některých případech však mohou být vstupní otáčky nižší.
Cykloida vzniká odvalováním kružnice po základní kružnici. Poměr mezi průměrem kružnice a průměrem základní kružnice určuje tvar cykloidy. Hypocykloida vzniká odvalováním primárně po vnitřní straně základní kružnice, zatímco epicykloida vzniká odvalováním primárně po vnější straně základní kružnice.
Cykloidní ozubená kola mají velmi malou vůli, což minimalizuje síly působící na každý zub. Tato ozubená kola mají také dobrou torzní tuhost, nízké tření a rázovou únosnost. Poskytují také nejlepší přesnost polohování.
Cykloidní převodovka byla navržena a vyrobena na Radomské univerzitě. Konstrukce byla založena na třech různých cykloidních ozubených kolech. První pár měl vnější profil v nominálním rozměru, zatímco druhý pár měl profil mínus toleranci. Zatěžovací deska měla závitové otvory pro šrouby uspořádané 15 mm od středu.

editor od CX 2023-06-01