Tilstandsovervågning af cyklongearkasser

Uanset om du overvejer at bruge en cykloidal gearkasse i dit hjem, kontor eller garage, skal du sørge for, at den er lavet af kvalitetsmaterialer. Du skal også sørge for, at den er designet korrekt, så den ikke bliver beskadiget af vibrationer.

Planetgearkasser

Sammenlignet med cykloidale gearkasser er planetgearkasser lettere og mere kompakte, men de mangler den samme præcision og holdbarhed som førstnævnte. De er bedre egnede til applikationer med høje drejningsmoment- eller hastighedskrav. Af denne grund bruges de normalt i robotapplikationer. Men cykloidale gearkasser er stadig bedre til nogle applikationer, herunder dem, der involverer stødbelastninger.
Der er mange faktorer, der påvirker gearkassers ydeevne under produktionen. En af disse er antallet af tænder. I tilfælde af planetgear øges antallet af tænder med antallet af planetgear. Antallet af tænder reduceres i cykloidale gearkasser, hvilket resulterer i højere udvekslingsforhold. Disse gearkasser har også lavere løsrivelsesmomenter, hvilket betyder, at de lettere kan styres af brugeren.
En cykloidgearkasse består af tre hoveddele: ringhjulet, solhjulet og indgangsakslen. Ringhjulet er fastgjort i gearkassen, mens solhjulet overfører rotationen til planethjulene. Indgangsakslen overfører bevægelsen til solhjulet, som igen overfører den til udgangsakslen. Udgangsakslen har et større drejningsmoment end indgangsakslen.
Cykloidgear har bedre torsionsstivhed, lavere slid og lavere Hertz-kontaktspænding. De er dog også større i størrelse og kræver meget præcis fremstilling. Cykloidgear kan være vanskeligere at fremstille end evolvente gear, som kræver stor præcision.
Cykloidgear kan tilbyde transmissionsforhold på op til 300:1, og de kan gøre dette i en lille pakke. De har også lavere slid og friktion, hvilket gør dem ideelle til applikationer, der kræver et højt transmissionsforhold.
Cykloide gearkasser er normalt udstyret med et slør på omkring et vinkelminut. Dette slør giver den præcision og kontrol, der er nødvendig for præcis bevægelse. De giver også lav slidstyrke og stødbelastningskapacitet.
Planetgear fås i enkelt- og totrinsudførelser, som øges i længden, efterhånden som der tilføjes trin. Ud over de to trin kan de udstyres med et valgfrit udgangsleje, som optager monteringsplads. I nogle applikationer er et tredje trin også tilgængeligt.

Evolvente gear

Generelt er evolvente tandhjul mere komplekse at fremstille end cykloidale tandhjul. For eksempel har en evolvent tandprofil en enkelt kurve, mens en cykloidal tandprofil har to kurver. Derudover er den evolvente kurve ikke inden for basiscirklen.
Den evolvente kurve er en meget vigtig komponent i en tand, og den kan have betydelig indflydelse på kvaliteten af ​​kontaktindgrebet mellem tænderne. Der er udført forskellige arbejder om emnet, primært med fokus på driftsprincipperne. Derudover er den vigtigste egenskab ved det dobbelt-omsluttende cycloide drev dets dobbelte kontaktlinjer mellem de indgribende tandpar.
Cykloidgear er kraftigere, mindre støjende og holder længere end evolventgear. De kræver også færre fremstillingsprocesser under produktionen. Cykloidgear er dog dyrere end evolventgear. Evolventgear bruges mere almindeligt i lineære bevægelser, mens cykloidgear bruges til roterende bevægelser.
Selvom cykloidgear er mere teknisk avancerede, har evolventgear en bedre kvalitet og er mere æstetisk tiltalende. Cykloidgear bruges i forskellige industrielle applikationer såsom pumper og kompressorer. De bruges også i vid udstrækning i urindustrien. Ikke desto mindre har evolventgear endnu ikke erstattet cykloidgear i urindustrien.
Den cykloide skive har et antal stifter omkring sin yderkant, mens et evolvent gear kun har en enkelt kurve for tænderne. Derudover har cykloide gear et mere robust og pålideligt design. Evolvente gear har derimod en billigere tandstangskærer og billigere evolvente tænder.
Cycloidskivens transmissionsnøjagtighed er omkring 98,5%, mens ringhjulets transmissionsnøjagtighed er omkring 96%. Cycloidskivens rotationshastighed har en størrelsesorden på 3 rad/s. En lille ændring i centerafstanden påvirker ikke transmissionsnøjagtigheden. Udsving i rotationshastigheden kan dog påvirke transmissionsnøjagtigheden.
Cykloide tandhjul har også den cykloide tandhjulsskives rotationshastighed. Skiven har N lapper. Imidlertid er den cykloide tandhjulsskives transmissionsnøjagtighed stadig ikke perfekt. Dette skyldes de store rotationsvinkler mellem lapperne. Dette gør den også vanskelig at fremstille.

Vibrationer

Ved hjælp af moderne teknikker til vibrationsdiagnostik og datadrevne metoder præsenterer denne artikel en ny tilgang til tilstandsovervågning af cykloidale gearkasser. Denne tilgang fokuserer på at detektere den grundlæggende årsag til gearkassefejl. Artiklen har til formål at give en samlet tilgang til geardesignere.
En cykloidgearkasse er en højpræcisionsgearkasse, der bruges i tunge maskiner. Den har et stort reduktionsforhold, hvilket gør det nødvendigt at have en meget høj indgangshastighed. Cykloide gear har høj nøjagtighed, men de er modtagelige for vibrationsproblemer. I denne artikel beskriver forfatterne, hvordan en cykloidgearkasse fungerer, og hvordan vibrationer måles. De viser også, hvordan denne gearkasse kan bruges til at detektere fejl.
Gearkassen bruges i positioneringsenheder, multiakse-robotter og tunge maskiner. Gearkassens vigtigste egenskaber er den høje nøjagtighed, overbelastningskapaciteten og det store reduktionsforhold.
Der er begrænset dokumentation om vibrationer og tilstandsovervågning af cykloidale gearkasser. Forfatterne beskriver deres tilgang til problemet ved hjælp af en cykloidal gearkasse og en testbænk. Deres tilgang involverer måling af gearkassens frekvens med forskellige indgangshastigheder.
Resultaterne viser en god adskillelse mellem den raske og den beskadigede tilstand. Fejlfrekvenser optræder i de lavere frekvensordener. Fejl kan detekteres ved hjælp af binning, hvilket eliminerer behovet for et omdrejningstæller. Derudover kombineres binning med Principal Component Analysis for at bestemme gearkassens tilstand.
Denne metode sammenlignes med traditionelle teknikker. Derudover viser resultaterne, hvordan binning kan bruges til at beregne lejernes defektfrekvenser. Den bruges også til at bestemme komponenternes frekvenser.
Signalerne fra testbænken indsamles ved hjælp af fire sensorer. Disse sensorer er accelerometre med medium følsomhed og en hastighed på 100 mV/g. Signalerne behandles derefter ved hjælp af forskellige signalbehandlingsteknikker. Resultaterne viser, at vibrationssignalerne er korreleret med gearkassens interne bevægelse. Denne information bruges til at identificere transmissionens interne frekvens.
Frekvensanalysen af ​​vibrationssignaler udføres under cyklostationære og ikke-cyklostationære forhold. Signalerne analyseres derefter for at bestemme størrelsen af ​​gearets indgrebsfrekvens.

Design

Ved hjælp af præcisionsgearkasser kan servomotorer nu styre tunge belastninger ved høj hastighed. I modsætning til knastindekseringsenheder giver cykloidale gear ekstremt præcis positionering og højt drejningsmoment. De giver også fremragende vridningsstivhed og stødbelastningskapacitet.
Cykloidgear er specielt designet til at minimere vibrationer ved høje omdrejninger. I modsætning til evolvente gear er de ikke stablet, hvilket reducerer friktion og de kræfter, som hver tand oplever. Derudover har cykloidgear lavere Hertz-kontaktspænding.
Cykloide tandhjul bruges ofte i fleraksede robotter til positioneringsudstyr. De kan levere transmissionsforhold på helt op til 300:1 i et kompakt hus. De bruges også i første samlinger i tunge maskiner. De kræver dog ekstremt præcis fremstilling. De er også vanskeligere at producere end evolvente tandhjul.
En cykloidgearkasse er en type planetgearkasse. Cykloidgear er specielt designet til høje udvekslingsforhold. De har også evnen til at give et stort reduktionsforhold i et enkelt trin. De bruges i stigende grad i første samlinger i tunge maskiner. De bliver også mere almindelige inden for robotteknologi.
For at opnå et stort reduktionsforhold skal gearets indgangshastighed være meget høj. Generelt er indgangshastigheden mellem 500 o/min og 4500 o/min. I nogle tilfælde kan indgangshastigheden dog være lavere.
En cykloid dannes ved at rulle en rullecirkel på en basiscirkel. Forholdet mellem rullecirklens diameter og basiscirklens diameter bestemmer cykloidens form. En hypocykloid dannes ved primært at rulle på indersiden af ​​basiscirklen, mens en epicykloid dannes ved primært at rulle på ydersiden af ​​basiscirklen.
Cykloidgear har et meget lille slør, hvilket minimerer de kræfter, som hver tand oplever. Disse gear har også en god vridningsstivhed, lav friktion og stødbelastningskapacitet. De giver også den bedste positioneringsnøjagtighed.
Den cykloide gearkasse blev designet og bygget på Radom Universitet. Designet var baseret på tre forskellige cykloide gear. Det første par havde den udvendige profil ved den nominelle dimension, mens det andet par havde profilen minus tolerance. Belastningspladen havde gevindskårne skruehuller arrangeret 15 mm fra midten.

redaktør af CX 2023-06-01