Ένα μαθηματικό μοντέλο ενός κυκλοειδούς κιβωτίου ταχυτήτων

Ένα κιβώτιο ταχυτήτων με κυκλικό ρότορα είναι ιδανικό για ένα αυτοκίνητο ή οποιοδήποτε άλλο όχημα, καθώς ο κυκλικός σχεδιασμός μπορεί να μειώσει το πλάτος των κραδασμών, το οποίο αποτελεί βασικό στοιχείο για την απόδοση του αυτοκινήτου. Η χρήση ενός κυκλικού κιβωτίου ταχυτήτων είναι επίσης ένας πολύ καλός τρόπος για να μειωθεί η τριβή μεταξύ των γραναζιών στο κιβώτιο ταχυτήτων, κάτι που μπορεί να βοηθήσει στη μείωση του θορύβου και της φθοράς. Ένα κυκλικό κιβώτιο ταχυτήτων είναι επίσης ένας πολύ αποτελεσματικός σχεδιασμός για ένα όχημα που πρέπει να λειτουργεί υπό υψηλά φορτία, καθώς το κιβώτιο ταχυτήτων μπορεί να είναι πολύ ανθεκτικό σε κραδασμούς.

Βασικές αρχές σχεδιασμού

Τα κυκλοειδή κιβώτια ταχυτήτων χρησιμοποιούνται για εφαρμογές ακριβείας σε γρανάζια. Τα κυκλοειδή κιβώτια ταχυτήτων είναι συμπαγή και στιβαρά και προσφέρουν χαμηλότερη αντίστροφη κίνηση, στρεπτική ακαμψία και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Είναι επίσης κατάλληλα για εφαρμογές που περιλαμβάνουν βαριά φορτία.
Οι κυκλοειδείς κινητήρες έχουν μικρό μέγεθος και παρέχουν πολύ υψηλούς λόγους μείωσης. Είναι επίσης πολύ στιβαροί και μπορούν να αντέξουν φορτία κραδασμών. Οι κυκλοειδείς κινητήρες είναι ιδανικοί για ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών κίνησης. Οι κυκλοειδείς οδοντωτοί τροχοί έχουν εξαιρετική στρεπτική ακαμψία και μπορούν να παρέχουν λόγο μετάδοσης 300:1. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές όπου δεν είναι επιθυμητή η στοίβαξη πολλαπλών σταδίων γραναζιών.
Για να επιτευχθεί υψηλός λόγος μείωσης, τα κυκλοειδή γρανάζια πρέπει να κατασκευάζονται με εξαιρετική ακρίβεια. Τα κυκλοειδή γρανάζια έχουν καμπύλο προφίλ δοντιού που αφαιρεί τις διατμητικές δυνάμεις σε οποιοδήποτε σημείο επαφής. Αυτό παρέχει θετική εφαρμογή για τον δίσκο του γραναζιού. Αυτό το προφίλ μπορεί να παρέχεται σε ξεχωριστό εξωτερικό δακτύλιο ή ως εσωτερικό ένθετο προφίλ γραναζιού.
Οι κυκλοειδείς κινητήρες χρησιμοποιούνται σε συστήματα θαλάσσιας πρόωσης, όπου η πλάκα φόρτωσης περιστρέφεται γύρω από τους άξονες Χ και Υ. Η πλάκα αγκυρώνεται από μια οπή με σπείρωμα που βρίσκεται σε απόσταση 15 mm από το κέντρο.
Ένα δευτερεύον σώμα φορέα χρησιμοποιείται σε ένα κυκλικό κιβώτιο ταχυτήτων για τη στήριξη της πλάκας φορτίου. Το δευτερεύον σώμα φορέα αποτελείται από ένα σώμα φορέα στήριξης και έναν δευτερεύοντα δίσκο φορέα.

Χαμηλή τριβή

Έχουν διεξαχθεί αρκετές μελέτες για την κατανόηση των στατικών προβλημάτων των γραναζιών. Σε αυτή την εργασία, συζητάμε ένα μαθηματικό μοντέλο ενός κυκλοειδούς κιβωτίου ταχυτήτων χαμηλής τριβής. Αυτό το μοντέλο έχει σχεδιαστεί για να υπολογίζει διάφορες παραμέτρους που επηρεάζουν την απόδοση του κιβωτίου ταχυτήτων κατά την παραγωγή.
Το μοντέλο βασίζεται σε μια νέα προσέγγιση που περιλαμβάνει το φαινόμενο της τριβής και το χαρακτηριστικό της μη γραμμικής τριβής. Αυτές οι παράμετροι δεν καλύπτονται από τον συμβατικό εμπειρικό κανόνα.
Το φαινόμενο έλξης υπάρχει όταν αλλάζει η κατεύθυνση της ταχύτητας. Κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου, η ροπή εισόδου πρέπει να υπερισχύσει του φαινομένου έλξης για να δημιουργηθεί κίνηση. Το μοντέλο μας επιτρέπει επίσης να υπολογίσουμε το μέγεθος του φαινομένου έλξης και την ταχύτητα αποσύνδεσής του.
Το πιο σημαντικό είναι ότι το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της δυναμικής συμπεριφοράς ενός ελεγχόμενου συστήματος. Από αυτή την άποψη, το μοντέλο έχει υψηλό βαθμό ακρίβειας. Το μοντέλο δοκιμάζεται σε διάφορα τεταρτημόρια του κιβωτίου ταχυτήτων για να βρεθεί η βέλτιστη ταχύτητα αποκόλλησης της πρόσφυσης. Τα αποτελέσματα προσομοίωσης του μοντέλου δείχνουν ότι αυτό το μοντέλο είναι αποτελεσματικό στην πρόβλεψη της απόδοσης ενός κυκλοειδούς κιβωτίου ταχυτήτων χαμηλής τριβής.
Εκτός από το μοντέλο πρόσφυσης, μελετήσαμε επίσης την απόδοση ενός κυκλοειδούς μειωτήρα χαμηλής τριβής. Ο λόγος μείωσης αυτού του κιβωτίου ταχυτήτων υπολογίστηκε από τον τύπο. Διαπιστώθηκε ότι ο λόγος πλησιάζει το αρνητικό άπειρο όταν η ροπή του κινητήρα είναι κοντά στο μηδέν Nm.

Συμπαγής

Σε αντίθεση με τα τυπικά πλανητικά γρανάζια, τα κυκλοειδή κιβώτια ταχυτήτων είναι συμπαγή, χαμηλής τριβής και διαθέτουν ουσιαστικά μηδενική αντίστροφη κίνηση. Προσφέρουν επίσης υψηλούς λόγους μείωσης, υψηλή ικανότητα φορτίου και υψηλή απόδοση. Αυτά τα χαρακτηριστικά τα καθιστούν μια βιώσιμη επιλογή για μια ποικιλία εφαρμογών.
Οι κυκλοειδείς δίσκοι κινούνται από έναν έκκεντρο άξονα εισόδου. Στη συνέχεια, κινούνται από έναν σταθερό δακτυλιοειδή οδοντωτό τροχό. Ο δακτυλιοειδής οδοντωτός τροχός περιστρέφει τον κυκλοειδή δίσκο με υψηλότερο ρυθμό. Ο άξονας εισόδου περιστρέφεται εννέα φορές για να ολοκληρώσει μια πλήρη περιστροφή. Ο δακτυλιοειδής οδοντωτός τροχός έχει σχεδιαστεί για να διορθώνει τη δυναμική ανισορροπία.
Οι κυκλοειδείς γραναζωτές κεφαλές CZPT έχουν σχεδιαστεί για ακριβή και σταθερή λειτουργία. Αυτοί οι μειωτήρες είναι στιβαροί και μπορούν να χειριστούν μεγάλες μετατοπίσεις. Προσφέρουν επίσης υψηλή προστασία από υπερφόρτωση. Είναι κατάλληλοι για θεραπεία κρουστικών κυμάτων. Οι γραναζωτές κεφαλές CZPT είναι επίσης κατάλληλες για εφαρμογές με κρίσιμη ακρίβεια τοποθέτησης. Απαιτούν επίσης χαμηλό κόστος συναρμολόγησης και σχεδιασμού. Είναι σχεδιασμένοι για μεγάλη διάρκεια ζωής και χαμηλή απώλεια υστέρησης.
Οι κυκλοειδείς μειωτήρες CZPT χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία βιομηχανικών εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων κέντρων κατεργασίας CNC, ρομποτικών τοποθετητών και χειριστών. Προσφέρουν έναν μοναδικό σχεδιασμό που μπορεί να χειριστεί υψηλές δυνάμεις στον άξονα εξόδου και είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για μεγάλες μετατοπίσεις. Αυτές οι κεφαλές γραναζιών είναι εξαιρετικά αποδοτικές, μειώνοντας το κόστος και διατίθενται σε μια ποικιλία μεγεθών. Είναι ιδανικοί για εφαρμογές που απαιτούν ακρίβεια χιλιοστών.

Υψηλοί λόγοι μείωσης

Σε σύγκριση με άλλα κιβώτια ταχυτήτων, τα κυκλοειδή κιβώτια ταχυτήτων προσφέρουν υψηλούς λόγους μείωσης και μικρό τζόγο. Είναι επίσης λιγότερο ακριβά. Τα κυκλοειδή κιβώτια ταχυτήτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μια ποικιλία βιομηχανιών. Είναι κατάλληλα για ρομποτικές εφαρμογές. Έχουν επίσης υψηλή απόδοση και ικανότητα φορτίου.
Ένα κυκλικό κιβώτιο ταχυτήτων λειτουργεί περιστρέφοντας έναν κυκλικό δίσκο. Αυτός ο δίσκος περιέχει οπές που είναι μεγαλύτερες από τις ακίδες στον άξονα εξόδου. Όταν περιστρέφεται ο δίσκος, οι ακίδες εξόδου κινούνται στις οπές για να δημιουργήσουν μια σταθερή περιστροφή του άξονα εξόδου. Αυτός ο τύπος κιβωτίου ταχυτήτων δεν απαιτεί στάδια στοίβαξης.
Τα κυκλοειδή κιβώτια ταχυτήτων είναι συνήθως μικρότερα από τα πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων. Επιπλέον, είναι πιο στιβαρά και μπορούν να μεταδώσουν υψηλότερες ροπές.
Τα κυκλοειδή κιβώτια ταχυτήτων έχουν ένα έκκεντρο έκκεντρο που κινεί τον κυκλοειδή δίσκο. Ο κυκλοειδής δίσκος προχωρά σε βήματα 360 μοιρών/περιστροφής/κυλίνδρου. Περιστρέφεται επίσης με έκκεντρο μοτίβο. Εμπλέκεται με το περίβλημα του δακτυλιοειδούς γραναζιού. Επίσης, εμπλέκεται με τα εσωτερικά δόντια του περιβλήματος του δακτυλιοειδούς γραναζιού.
Ο αριθμός των λοβών στον κυκλοειδή δίσκο δεν επαρκεί για να δημιουργήσει μια καλή σχέση μετάδοσης. Στην πραγματικότητα, ο αριθμός των λοβών πρέπει να είναι μικρότερος από τον αριθμό των ακίδων που περιβάλλουν τον κυκλοειδή δίσκο.
Ο κυκλοειδής δίσκος περιστρέφεται από ένα έκκεντρο έκκεντρο που εκτείνεται από τον άξονα βάσης. Το έκκεντρο περιστρέφεται επίσης μέσα στον κυκλοειδή δίσκο. Η έκκεντρη κίνηση του έκκεντρου βοηθά τον κυκλοειδή δίσκο να περιστρέφεται γύρω από τους πείρους του περιβλήματος του δακτυλιοειδούς γραναζιού.

Μείωση του πλάτους της δόνησης

Έχουν μελετηθεί διάφορες προσεγγίσεις για τη μείωση του πλάτους της δόνησης σε ένα κυκλικό κιβώτιο ταχυτήτων. Αυτές οι προσεγγίσεις βασίζονται στην κινηματική ανάλυση του κιβωτίου ταχυτήτων.
Ένα κυκλικό κιβώτιο ταχυτήτων είναι ένα κιβώτιο ταχυτήτων που αποτελείται από ρουλεμάν, γρανάζια και ένα έκκεντρο ρουλεμάν που κινεί έναν κυκλικό δίσκο. Αυτό το κιβώτιο ταχυτήτων έχει υψηλό λόγο μείωσης, ο οποίος επιτυγχάνεται από μια σειρά ακίδων άξονα εξόδου που κινούν τον άξονα εξόδου καθώς περιστρέφεται ο δίσκος.
Ο πάγκος δοκιμών που χρησιμοποιήθηκε στις μελέτες διαθέτει τέσσερις αισθητήρες. Κάθε αισθητήρας λαμβάνει σήματα με διαφορετικές τεχνικές επεξεργασίας σήματος. Επιπλέον, υπάρχει ένα στροφόμετρο που λαμβάνει διακυμάνσεις στην ταχύτητα περιστροφής στην πλευρά εισόδου.
Η κινηματική μελέτη του ρομποτικού κιβωτίου ταχυτήτων πραγματοποιήθηκε για να κατανοηθεί η συχνότητα των κραδασμών και να διαπιστωθεί εάν το κιβώτιο ταχυτήτων είναι ελαττωματικό. Διαπιστώθηκε ότι το κιβώτιο ταχυτήτων λειτουργεί σωστά όταν το πλάτος των x και y είναι χαμηλό. Ωστόσο, όταν το πλάτος είναι υψηλό, υποδηλώνει δυσλειτουργία ενός στοιχείου.
Η ανάλυση συχνότητας των σημάτων δόνησης πραγματοποιείται τόσο για κυκλοστατικές όσο και για μη κυκλοστατικές συνθήκες. Οι συχνότητες που επιλέγονται είναι αυτές που εμφανίζονται και στους δύο τύπους συνθηκών.

Ανθεκτικό σε κραδασμούς

Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά κιβώτια ταχυτήτων, τα κυκλοειδή κιβώτια ταχυτήτων έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα όσον αφορά τα κρουστικά φορτία. Αυτά περιλαμβάνουν υψηλή ικανότητα κρουστικού φορτίου, υψηλή απόδοση, μειωμένο κόστος, χαμηλότερο βάρος, χαμηλότερη τριβή και καλύτερη ακρίβεια τοποθέτησης.
Τα κυκλοειδή γρανάζια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αντικαταστήσουν τα παραδοσιακά πλανητικά γρανάζια σε εφαρμογές όπου η αδράνεια είναι σημαντική, όπως η μεταφορά βαρέων φορτίων. Έχουν ελαφρύτερο σχεδιασμό και μπορούν να κατασκευαστούν σε πιο συμπαγές μέγεθος, γεγονός που βοηθά στη μείωση του κόστους και των εξόδων εγκατάστασης. Τα κυκλοειδή γρανάζια είναι επίσης σε θέση να παρέχουν λόγους μετάδοσης έως και 300:1 σε μια μικρή συσκευασία.
Τα κυκλοειδή γρανάζια είναι επίσης κατάλληλα για εφαρμογές όπου η μεγάλη διάρκεια ζωής είναι απαραίτητη. Ο ακτινικός δακτύλιος σύσφιξης μειώνει την αδράνεια έως και 39%. Τα κυκλοειδή γρανάζια έχουν στρεπτική ακαμψία πέντε φορές υψηλότερη από αυτή των συμβατικών πλανητικών γραναζιών.
Τα κυκλοειδή κιβώτια ταχυτήτων μπορούν να προσφέρουν σημαντικές βελτιώσεις στους αναμικτήρες σκυροδέματος. Έχουν εξαιρετικά αποδοτικό σχεδιασμό, ο οποίος επιτρέπει σημαντικές καινοτομίες. Είναι επίσης ιδανικά για εφαρμογές σερβομηχανισμών, εργαλειομηχανές και ιατρική τεχνολογία. Διαθέτουν φιλικές προς το χρήστη βιδωτές συνδέσεις, αποτελεσματική προστασία από τη διάβρωση και αποτελεσματικό χειρισμό.
Τα κυκλοειδή γρανάζια είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για εφαρμογές με κρίσιμη ακρίβεια τοποθέτησης. Για παράδειγμα, στον έλεγχο μεγάλων παραβολικών κεραιών, απαιτείται υψηλή ικανότητα κραδασμών για τη διατήρηση της ακρίβειας. Τα κυκλοειδή γρανάζια μπορούν να αντέξουν φορτία κραδασμών έως και 500% της ονομαστικής ροπής τους.

Αδρανειακά φαινόμενα

Έχουν διεξαχθεί διάφορες μελέτες για τη διερεύνηση των στατικών προβλημάτων των γραναζιών. Ωστόσο, εξακολουθεί να υπάρχει ανάγκη για ένα κατάλληλο μοντέλο για τη διερεύνηση της δυναμικής συμπεριφοράς ενός ελεγχόμενου συστήματος. Για τον σκοπό αυτό, έχει αναπτυχθεί ένα μαθηματικό μοντέλο ενός κυκλοειδούς κιβωτίου ταχυτήτων. Το μοντέλο που παρουσιάζεται είναι ένα απλό μοντέλο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση για ένα πιο σύνθετο μηχανικό μοντέλο.
Το μαθηματικό μοντέλο βασίζεται στη μηχανική κατασκευή του κυκλοειδούς κιβωτίου ταχυτήτων και έχει ένα μη γραμμικό χαρακτηριστικό τριβής. Το μοντέλο είναι σε θέση να αναπαράγει τις κορυφές ρεύματος και τις θραύσεις σε στάση. Λαμβάνει επίσης υπόψη το φαινόμενο της τριβής. Ωστόσο, δεν καλύπτει την αντίστροφη κίνηση ή τη στρεπτική ακαμψία.
Αυτό το μοντέλο χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του ρεύματος παραγωγής ροπής και της αδράνειας του κινητήρα. Αυτές οι τιμές συγκρίνονται στη συνέχεια με την πραγματική μέτρηση του συστήματος. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα αποτελέσματα της προσομοίωσης είναι πολύ κοντά στην πραγματική μέτρηση του συστήματος.
Στο μοντέλο λαμβάνονται υπόψη αρκετές παράμετροι για τη βελτίωση της δυναμικής του συμπεριφοράς. Αυτές οι παράμετροι υπολογίζονται από την ανάλυση του αρμονικού συστήματος κίνησης. Αυτές είναι το ρεύμα παραγωγής ροπής, η αδράνεια και οι δυνάμεις επαφής των περιστρεφόμενων μερών.
Το μοντέλο έχει υψηλό επίπεδο ακρίβειας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο κινητήρα. Είναι επίσης σε θέση να αναπαράγει τη δυναμική συμπεριφορά ενός ελεγχόμενου συστήματος.

editor by CX 2023-05-19