Jak používat cyklónovou převodovku

Často se k přenosu točivého momentu z motoru nebo čerpadla používá cykloidní převodovka. Tento typ převodovky je často běžnou volbou, protože má oproti běžné převodovce řadu výhod. Její hlavní výhodou je snadná výroba, což znamená, že ji lze začlenit do různých aplikací. Pokud však chcete použít cykloidní převodovku, je třeba znát několik věcí. Patří mezi ně princip činnosti, struktura a dynamické a setrvačné jevy, které s ní souvisejí.

Dynamické a setrvačné účinky

Bylo provedeno několik studií statických a dynamických vlastností cykloidních převodů. Studium těchto vlivů je přínosné pro optimální návrh cykloidních reduktorů rychlosti.
V tomto článku byly zkoumány dynamické a setrvačné účinky dvoustupňového cykloidního reduktoru rychlosti pomocí programového balíčku CZPT. Dále byl vyvinut nový model pro cykloidní reduktory založený na nelineární kontaktní dynamice. Nový model si klade za cíl predikovat několik provozních podmínek.
Normální budicí kontaktní síla pro cykloidní kotouče prvního a druhého stupně je velmi podobná. Celková deformace v kontaktním bodě je však odlišná. Tento efekt je způsoben především vlastními kmity systému. Cykloidní kotouče druhého stupně se otáčejí kolem válečku ozubeného věnce pod úhlem 180 stupňů. Tento úhel významně přispívá k momentovému zatížení. Celková budicí síla na cykloidní kotouče prvního a druhého stupně je 1848 N, respektive 2068,7 N.
Pro analýzu kontaktního napětí byly zkoumány různé profily ozubených kol. Hustota sítě byla považována za důležité konstrukční kritérium. Bylo zjištěno, že větší otvor snižuje obsah materiálu v cykloidním disku a vede k většímu napětí.
Navíc je možné efektivněji snížit kontaktní síly změnou geometrických parametrů. Toho lze dosáhnout zjemněním sítě podél šířky disku. Cykloidní disk má největší vliv na výstupní výsledky.
Účinnost cykloidního pohonu se zvyšuje se zvyšujícím se zatížením. Účinnost cykloidního reduktoru závisí také na excentricitě vstupního hřídele a cykloidního kotouče. Křivka účinnosti pro malé zatížení je lineární. Pro větší zatížení se však křivka účinnosti stává méně lineární. Je to proto, že tuhost cykloidního reduktoru se zvyšuje se zvyšujícím se zatížením.

Struktura

Přestože to vypadá jako složitá inženýrská skládačka, konstrukce cykloidní převodovky je ve skutečnosti poměrně jednoduchá. Klíčovými prvky jsou základna, nosná deska a axiální ložisko. Všechny tyto prvky spolupracují a vytvářejí stabilní a kompaktní převodovku.
Základna je kruhový průřez s několika válcovými kolíky po vnějším okraji. Kolíky jsou upevněny na pevném kroužku, který je drží v kruhové dráze. Kroužek slouží jako referenční kružnice. Průměr kružnice je přibližně 5 mm.
Zatěžovací deska je tvořena řadou závitových otvorů pro šrouby. Ty jsou uspořádány 15 mm od středu. Slouží k ukotvení vnějších konstrukcí. Zatěžovací deska musí být otočena kolem os X a Y.
Axiální ložisko je umístěno na horní straně nosné desky. Ložisko má vnitřní průměr 35 mm a vnější průměr 52 mm. Slouží k umožnění otáčení kolem osy Z.
Cykloidní kotouč je středovým dílem cykloidní převodovky. Kotouč má otvory pro čepy, které pohánějí výstupní hřídel. Otvory jsou větší než otvory používané ve výstupních válečkových čepech. Kotouč má také sníženou excentricitu.
Čepy jsou k cykloidnímu disku připevněny válečkovými čepy. Čepy jsou vyrobeny z materiálu, který poskytuje mechanickou oporu pohonu v situacích s vysokým točivým momentem. Čepy mají vnější průměr 9 mm. Kotouč má několik výstupků a na jednu otáčku hřídele se otočí o jeden výstupek.
Cykloidní převodovka má také horní kryt, který pomáhá držet komponenty pohromadě. Kryt má kapsu na nářadí. Horní kryt má také závity, které se šroubují do skříně.

Princip fungování

Mezi mnoha typy ozubených převodů se cykloidní převodovky používají v těžkých strojích a víceosých robotech. Jsou vysoce účinné, kompaktní a schopné vysokých převodových poměrů. Kromě toho mají odolnost proti přetížení.
Cykloidní kotouče jsou poháněny excentrickými hřídeli, které se otáčejí kolem pevných kruhových čepů. Válečkové čepy čepového kotouče zabírají do otvorů v cykloidním kotouči. Tyto válečkové čepy pohánějí čepový kotouč a čepový kotouč přenáší pohyb na výstupní hřídel.
Na rozdíl od konvenčních ozubených pohonů mají cykloidní pohony nízkou vůli a vysokou torzní tuhost. Jsou ideální pro vysoká zatížení a všechny technologie pohonů. Nižší hmotnost a kompaktní konstrukce cykloidního disku také přispívá k jeho vysoké účinnosti a přesnosti polohování.
Cykloidní kotouč hraje ústřední roli v kinematice převodovky. Otáčí se kolem pevného kroužku v kruhu. Když je kotouč tlačen proti ozubenému věnci, čepy se dostanou do záběru s kotoučem a válečkové čepy se otáčejí kolem čepů. Tento rotační pohyb generuje vibrace, které se šíří hnanými hřídeli.
Cykloidní kotouče jsou obvykle navrženy s krátkou cykloidou, aby se minimalizovala excentricita. To snižuje síly nevyváženosti při vysokých rychlostech. V ideálním případě je počet laloků na cykloidě menší než počet okolních čepů. To snižuje množství Hertzova kontaktního napětí.
Na rozdíl od planetových převodů mají cykloidní převody vysokou přesnost a jsou schopny odolávat rázovému zatížení. Vyznačují se také nízkým třením a menším opotřebením boků zubů. Mají také vyšší účinnost a nosnost.
Cykloidní ozubená kola se obecně vyrábějí obtížněji než evolventní ozubená kola. Cykloidní ozubená kola nejsou vhodná pro stohování převodových stupňů. Vyžadují extrémní přesnost výroby. Jejich menší rozměry a nízká vůle, vysoká torzní tuhost a nízké vibrace je však předurčují pro použití v těžkých strojích.

Profil zubu evolventního ozubeného kola

Téměř všechna ozubená kola se vyrábějí s evolventním profilem zubu. S tímto profilem se vyrábějí i cykloidní ozubená kola. Ve srovnání s evolventními ozubenými koly jsou cykloidní ozubená kola pevnější a mohou přenášet větší výkon. Jejich výroba však může být také obtížnější. To je činí dražšími.
Profil zubu evolventního ozubeného kola je hladká křivka. Je odvozen z evolventní křivky kružnice. Tečna k základní kružnici je normálou v libovolném bodě evolventy.
Tato křivka má vlastnosti, které umožňují evolventním ozubením přenášet pohyb v kolmém směru. Je to také dráha, kterou sleduje konec struny odvíjející se z válce.
Evolventní profil má výhodu v tom, že se snadno vyrábí. Umožňuje také plynulé zapojení i přes nesouosost osové vzdálenosti. Tento profil je také výhodnější než cykloidní profil zubu, ale není v každém ohledu nejlepší.
Zuby cykloidních kol jsou také vyrobeny ze dvou křivek. Na rozdíl od evolventních zubů mají zuby cykloidních kol stálý poloměr. Cykloidní kola méně často vydávají hluk. Jejich výroba je však také dražší.
Evolventní zuby se vyrábějí snadněji, protože mají pouze jednu křivku. Cykloidní ozubená kola lze také vyrobit pomocí ozubené frézy. Díky tomu jsou levnější na výrobu. Vyžadují však odborný návrh. Lze je také vyrobit pomocí obrážečky ozubených kol, která obsahuje pastorkovou frézu.
Profily zubů, které splňují zákon působení ozubeného kola na zub, se někdy nazývají konjugované profily. Evolventní profil je z nich nejběžnější. Umožňuje přenos konstantního krouticího momentu.

Vůle

Cykloidní pohony obvykle poskytují vysoký převodový poměr bez vůle. Je to proto, že cykloidní kotouč je poháněn excentrickou hřídelí. Během otáčení se cykloidní kotouč otáčí kolem pevného kroužku. Tento kroužek se také otáčí nezávisle na těžišti.
Cykloidní kotouč se obvykle zkracuje, aby se snížila excentricita. To pomáhá minimalizovat nevyvážené síly, které se mohou vyskytnout při vysokých rychlostech. Cykloida také nabízí větší převodový poměr než tradiční ozubená kola. To poskytuje lepší přesnost polohování.
Cykloidní pohony mají také vysokou torzní tuhost. To zajišťuje větší torzní odolnost a odolnost proti rázovému zatížení. To je důležité z řady důvodů, například v aplikacích s vysokou zátěží.
Cykloidní pohony mají také nižší hmotnost. Díky těmto výhodám jsou ideální pro všechny technologie pohonů. Konstrukce také umožňuje vyšší torzní tuhost a životnost. Tyto pohony mají také mnohem menší profil.
Cykloidní pohony se také používají ke snížení rychlosti. Díky vysoké torzní tuhosti cykloidy mají také vysokou přesnost polohování.
Cykloidní pohony se dobře hodí pro řadu aplikací, včetně elektromotorů, generátorů a motorů čerpadel. Jsou také vysoce odolné vůči rázovému zatížení, což je důležité v celé řadě aplikací. Tato konstrukce je ideální pro aplikace, které vyžadují velký převodový poměr v kompaktním provedení.
Cykloidní pohony mají také výhodu minimalizace vůle mezi spojovacími součástmi. To pomáhá eliminovat interference a zajišťuje přesné uložení. To je obzvláště důležité u převodovek. Umožňuje to také použití snímače zatížení a potenciometru k určení vůle převodovky.

editor by CX 2023-04-18