Παρακολούθηση κατάστασης κιβωτίων ταχυτήτων Cyclone

Είτε σκέφτεστε να χρησιμοποιήσετε ένα κυκλικό κιβώτιο ταχυτήτων στο σπίτι, το γραφείο ή το γκαράζ σας, θα πρέπει να βεβαιωθείτε ότι είναι κατασκευασμένο από ποιοτικό υλικό. Θέλετε επίσης να βεβαιωθείτε ότι έχει σχεδιαστεί σωστά, ώστε να μην υποστεί ζημιά από κραδασμούς.

Πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων

Σε σύγκριση με τα κυκλικά κιβώτια ταχυτήτων, τα πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων είναι ελαφρύτερα και πιο συμπαγή, αλλά δεν έχουν την ακρίβεια και την ανθεκτικότητα των πρώτων. Είναι πιο κατάλληλα για εφαρμογές με υψηλές απαιτήσεις ροπής ή ταχύτητας. Για αυτόν τον λόγο, χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές ρομποτικής. Ωστόσο, τα κυκλικά κιβώτια ταχυτήτων εξακολουθούν να είναι καλύτερα για ορισμένες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που περιλαμβάνουν κρουστικά φορτία.
Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση των κιβωτίων ταχυτήτων κατά την παραγωγή. Ένας από αυτούς είναι ο αριθμός των δοντιών. Στην περίπτωση των πλανητικών κιβωτίων ταχυτήτων, ο αριθμός των δοντιών αυξάνεται με τον αριθμό των πλανητών. Ο αριθμός των δοντιών μειώνεται στα κυκλικά κιβώτια ταχυτήτων, με αποτέλεσμα υψηλότερες σχέσεις μετάδοσης. Αυτά τα κιβώτια ταχυτήτων έχουν επίσης χαμηλότερες ροπές αποσύνδεσης, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να ελεγχθούν πιο εύκολα από τον χρήστη.
Ένα κυκλοειδές κιβώτιο ταχυτήτων αποτελείται από τρία κύρια μέρη: τον δακτύλιο οδοντωτών τροχών, τον ηλιακό οδοντωτό τροχό και τον άξονα εισόδου. Ο δακτύλιος οδοντωτών τροχών είναι στερεωμένος στο κιβώτιο ταχυτήτων, ενώ ο ηλιακός οδοντωτός τροχός μεταδίδει την περιστροφή στους πλανητικούς οδοντωτούς τροχούς. Ο άξονας εισόδου μεταφέρει την κίνηση στον ηλιακό οδοντωτό τροχό, ο οποίος με τη σειρά του τη μεταδίδει στον άξονα εξόδου. Ο άξονας εξόδου έχει μεγαλύτερη ροπή από τον άξονα εισόδου.
Τα κυκλοειδή γρανάζια έχουν καλύτερη στρεπτική ακαμψία, χαμηλότερη φθορά και χαμηλότερη ερτζιανή τάση επαφής. Ωστόσο, είναι επίσης μεγαλύτερα σε μέγεθος και απαιτούν εξαιρετικά ακριβή κατασκευή. Τα κυκλοειδή γρανάζια μπορεί να είναι πιο δύσκολα στην κατασκευή από τα ενελικοειδή γρανάζια, τα οποία απαιτούν μεγάλη ακρίβεια.
Τα κυκλοειδή γρανάζια μπορούν να προσφέρουν σχέσεις μετάδοσης έως και 300:1, και αυτό γίνεται με μικρό κόστος. Έχουν επίσης χαμηλότερη φθορά και τριβή, γεγονός που τα καθιστά ιδανικά για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή σχέση μετάδοσης.
Τα κυκλοειδή κιβώτια ταχυτήτων είναι συνήθως εξοπλισμένα με οπισθοδρόμηση περίπου ενός γωνιακού λεπτού. Αυτή η οπισθοδρόμηση παρέχει την ακρίβεια και τον έλεγχο που απαιτούνται για ακριβή κίνηση. Παρέχουν επίσης χαμηλή ικανότητα φθοράς και κραδασμών.
Τα πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων διατίθενται σε μονοβάθμια και διβάθμια σχέδια, τα οποία αυξάνονται σε μήκος καθώς προστίθενται βαθμίδες. Εκτός από τις δύο βαθμίδες, μπορούν να εξοπλιστούν με ένα προαιρετικό ρουλεμάν εξόδου, το οποίο καταλαμβάνει χώρο τοποθέτησης. Σε ορισμένες εφαρμογές, διατίθεται και ένα τρίτο βαθμίδα.

Ενελικτικά γρανάζια

Γενικά, τα ενελισσόμενα γρανάζια είναι πιο περίπλοκα στην κατασκευή από τα κυκλοειδή γρανάζια. Για παράδειγμα, ένα προφίλ δοντιού ενελισσόμενου γραναζιού έχει μία μόνο καμπύλη, ενώ ένα προφίλ δοντιού κυκλοειδούς γραναζιού έχει δύο καμπύλες. Επιπλέον, η ενελισσόμενη καμπύλη δεν βρίσκεται εντός του βασικού κύκλου.
Η καμπύλη της ενέλιξης είναι ένα πολύ σημαντικό συστατικό ενός δοντιού γραναζιού και μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την ποιότητα της επαφής μεταξύ των δοντιών. Έχουν γίνει διάφορες εργασίες πάνω στο θέμα, με επίκεντρο κυρίως τις αρχές λειτουργίας. Επιπλέον, το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του κυκλοειδούς συστήματος κίνησης διπλής περιβάλλουσας κίνησης είναι οι διπλές γραμμές επαφής μεταξύ των ζευγών δοντιών που εμπλέκονται.
Τα κυκλοειδή γρανάζια είναι πιο ισχυρά, λιγότερο θορυβώδη και διαρκούν περισσότερο από τα ενελισσόμενα γρανάζια. Απαιτούν επίσης λιγότερες κατασκευαστικές εργασίες κατά την παραγωγή. Ωστόσο, τα κυκλοειδή γρανάζια είναι πιο ακριβά από τα ενελισσόμενα γρανάζια. Τα ενελισσόμενα γρανάζια χρησιμοποιούνται συχνότερα σε γραμμικές κινήσεις, ενώ τα κυκλοειδή γρανάζια χρησιμοποιούνται για περιστροφικές κινήσεις.
Αν και τα κυκλοειδή γρανάζια είναι πιο προηγμένα τεχνικά, τα ενέλικτα γρανάζια έχουν ανώτερη ποιότητα και είναι πιο αισθητικά ευχάριστα. Τα κυκλοειδή γρανάζια χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές, όπως αντλίες και συμπιεστές. Χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως στη βιομηχανία ρολογιών. Παρ' όλα αυτά, τα ενέλικτα γρανάζια δεν έχουν ακόμη αντικαταστήσει τα κυκλοειδή γρανάζια στη βιομηχανία ρολογιών.
Ο κυκλοειδής δίσκος έχει έναν αριθμό ακίδων γύρω από την εξωτερική του άκρη, ενώ ένας ενέλικτος οδοντωτός τροχός έχει μόνο μία καμπύλη για τα δόντια. Επιπλέον, οι κυκλικοί οδοντωτοί τροχοί έχουν πιο στιβαρό και αξιόπιστο σχεδιασμό. Οι ενέλικτοι οδοντωτοί τροχοί, από την άλλη πλευρά, έχουν φθηνότερο κόφτη οδοντωτής ράγας και λιγότερο ακριβά ενέλικτα δόντια.
Η ακρίβεια μετάδοσης του κυκλοειδούς δίσκου είναι περίπου 98,5%, ενώ η ακρίβεια μετάδοσης του δακτυλιοειδούς γραναζιού είναι περίπου 96%. Η ταχύτητα περιστροφής του κυκλοειδούς δίσκου έχει μέγεθος 3 rad/s. Μια μικρή αλλαγή στην κεντρική απόσταση δεν επηρεάζει την ακρίβεια μετάδοσης. Ωστόσο, η διακύμανση της ταχύτητας περιστροφής μπορεί να επηρεάσει την ακρίβεια μετάδοσης.
Τα κυκλοειδή γρανάζια έχουν επίσης την ίδια ταχύτητα περιστροφής με τον κυκλοειδή δίσκο γραναζιού. Ο δίσκος έχει N λοβούς. Ωστόσο, η ακρίβεια μετάδοσης του κυκλοειδούς δίσκου γραναζιού δεν είναι ακόμη τέλεια. Αυτό οφείλεται στις μεγάλες γωνίες περιστροφής μεταξύ των λοβών. Αυτό δυσχεραίνει επίσης την κατασκευή του.

Δονήσεις

Χρησιμοποιώντας σύγχρονες τεχνικές για τη διάγνωση κραδασμών και μεθόδους που βασίζονται σε δεδομένα, το παρόν άρθρο παρουσιάζει μια νέα προσέγγιση στην παρακολούθηση της κατάστασης των κυκλικών κιβωτίων ταχυτήτων. Αυτή η προσέγγιση εστιάζει στην ανίχνευση της βασικής αιτίας της βλάβης του κιβωτίου ταχυτήτων. Το άρθρο στοχεύει να παρέχει μια ενοποιημένη προσέγγιση στους σχεδιαστές γραναζιών.
Ένα κυκλοειδές κιβώτιο ταχυτήτων είναι ένα κιβώτιο ταχυτήτων υψηλής ακρίβειας που χρησιμοποιείται σε μηχανήματα βαρέως τύπου. Έχει μεγάλο λόγο μείωσης, γεγονός που καθιστά απαραίτητη την ύπαρξη πολύ μεγάλης ταχύτητας εισόδου. Τα κυκλοειδή γρανάζια έχουν υψηλή ακρίβεια, αλλά είναι ευαίσθητα σε προβλήματα κραδασμών. Σε αυτό το άρθρο, οι συγγραφείς περιγράφουν πώς λειτουργεί ένα κυκλοειδές κιβώτιο ταχυτήτων και πώς μετρώνται οι κραδασμοί. Δείχνουν επίσης πώς αυτό το κιβώτιο ταχυτήτων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση σφαλμάτων.
Το κιβώτιο ταχυτήτων χρησιμοποιείται σε ρυθμιστές θέσης, ρομπότ πολλαπλών αξόνων και μηχανήματα βαρέως τύπου. Τα κύρια χαρακτηριστικά αυτού του κιβωτίου ταχυτήτων είναι η υψηλή ακρίβεια, η ικανότητα υπερφόρτωσης και ο μεγάλος λόγος μείωσης.
Υπάρχει ελάχιστη τεκμηρίωση σχετικά με τους κραδασμούς και την παρακολούθηση της κατάστασης των κυκλικών κιβωτίων ταχυτήτων. Οι συγγραφείς περιγράφουν την προσέγγισή τους στο πρόβλημα, χρησιμοποιώντας ένα κυκλικό κιβώτιο ταχυτήτων και έναν πάγκο δοκιμών. Η προσέγγισή τους περιλαμβάνει τη μέτρηση της συχνότητας του κιβωτίου ταχυτήτων με διαφορετικές ταχύτητες εισόδου.
Τα αποτελέσματα δείχνουν έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ των υγιών και των κατεστραμμένων καταστάσεων. Οι συχνότητες σφαλμάτων εμφανίζονται στις χαμηλότερες τάξεις συχνοτήτων. Τα σφάλματα μπορούν να ανιχνευθούν χρησιμοποιώντας την ανάλυση ομαδοποίησης (binning), η οποία εξαλείφει την ανάγκη για στροφόμετρο. Επιπλέον, η ανάλυση ομαδοποίησης (binning) συνδυάζεται με την Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών για τον προσδιορισμό της κατάστασης του κιβωτίου ταχυτήτων.
Αυτή η μέθοδος συγκρίνεται με τις παραδοσιακές τεχνικές. Επιπλέον, τα αποτελέσματα δείχνουν πώς η μέθοδος binning μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των συχνοτήτων ελαττωμάτων των ρουλεμάν. Χρησιμοποιείται επίσης για τον προσδιορισμό των συχνοτήτων των εξαρτημάτων.
Τα σήματα από τον πάγκο δοκιμών λαμβάνονται χρησιμοποιώντας τέσσερις αισθητήρες. Αυτοί οι αισθητήρες είναι επιταχυνσιόμετρα μέσης ευαισθησίας 100 mV/g. Τα σήματα στη συνέχεια υποβάλλονται σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνικές επεξεργασίας σήματος. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα σήματα δόνησης συσχετίζονται με την εσωτερική κίνηση του κιβωτίου ταχυτήτων. Αυτές οι πληροφορίες χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της εσωτερικής συχνότητας του κιβωτίου ταχυτήτων.
Η ανάλυση συχνότητας των σημάτων δόνησης πραγματοποιείται σε κυκλοστατικές και μη κυκλοστατικές συνθήκες. Στη συνέχεια, τα σήματα αναλύονται για να προσδιοριστεί το μέγεθος της συχνότητας εμπλοκής του γραναζιού.

Σχέδιο

Χρησιμοποιώντας κιβώτια ταχυτήτων ακριβείας, οι σερβοκινητήρες μπορούν πλέον να ελέγχουν βαριά φορτία σε υψηλή ταχύτητα. Σε αντίθεση με τις συσκευές ευρετηρίασης εκκεντροφόρων, τα κυκλικά γρανάζια παρέχουν εξαιρετικά ακριβή τοποθέτηση και υψηλή ροπή. Παρέχουν επίσης εξαιρετική στρεπτική ακαμψία και ικανότητα φόρτισης κραδασμών.
Τα κυκλοειδή γρανάζια έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να ελαχιστοποιούν τους κραδασμούς σε υψηλές στροφές. Σε αντίθεση με τα ενέλικτα γρανάζια, δεν είναι στοιβαγμένα, γεγονός που μειώνει την τριβή και τις δυνάμεις που ασκούνται σε κάθε δόντι. Επιπλέον, τα κυκλοειδή γρανάζια έχουν χαμηλότερη τάση επαφής Hertzian.
Τα κυκλοειδή γρανάζια χρησιμοποιούνται συχνά σε πολυαξονικά ρομπότ για ρυθμιστές θέσης. Μπορούν να παρέχουν λόγους μετάδοσης έως και 300:1 σε ένα συμπαγές πακέτο. Χρησιμοποιούνται επίσης σε πρώτες αρθρώσεις σε βαριά μηχανήματα. Ωστόσο, απαιτούν εξαιρετικά ακριβή κατασκευή. Είναι επίσης πιο δύσκολο να παραχθούν από τα ενελισσόμενα γρανάζια.
Ένα κυκλοειδές κιβώτιο ταχυτήτων είναι ένας τύπος πλανητικού κιβωτίου ταχυτήτων. Τα κυκλοειδή γρανάζια είναι ειδικά σχεδιασμένα για υψηλές σχέσεις μετάδοσης. Έχουν επίσης την ικανότητα να παρέχουν μεγάλο λόγο μείωσης σε ένα μόνο στάδιο. Χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε πρώτες αρθρώσεις σε βαριά μηχανήματα. Γίνονται επίσης όλο και πιο συνηθισμένα στη ρομποτική.
Για να επιτευχθεί μεγάλος λόγος μείωσης, η ταχύτητα εισόδου του γραναζιού πρέπει να είναι πολύ υψηλή. Γενικά, η ταχύτητα εισόδου κυμαίνεται μεταξύ 500 σ.α.λ. και 4500 σ.α.λ. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, η ταχύτητα εισόδου μπορεί να είναι χαμηλότερη.
Ένα κυκλοειδές σχηματίζεται κυλώντας έναν κυλιόμενο κύκλο πάνω σε έναν βασικό κύκλο. Η αναλογία μεταξύ της διαμέτρου του κυλιόμενου κύκλου και της διαμέτρου του βασικού κύκλου καθορίζει το σχήμα του κυκλοειδούς. Ένα υποκυκλοειδές σχηματίζεται κυλώντας κυρίως στο εσωτερικό του βασικού κύκλου, ενώ ένα επικυκλοειδές σχηματίζεται κυλώντας κυρίως στο εξωτερικό του βασικού κύκλου.
Τα κυκλοειδή γρανάζια έχουν πολύ μικρή αντίστροφη κίνηση, η οποία ελαχιστοποιεί τις δυνάμεις που ασκούνται σε κάθε δόντι. Αυτά τα γρανάζια έχουν επίσης καλή στρεπτική ακαμψία, χαμηλή τριβή και ικανότητα φόρτισης κραδασμών. Παρέχουν επίσης την καλύτερη ακρίβεια τοποθέτησης.
Το κυκλοειδές κιβώτιο ταχυτήτων σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στο Πανεπιστήμιο Radom. Ο σχεδιασμός βασίστηκε σε τρία διαφορετικά κυκλοειδή γρανάζια. Το πρώτο ζεύγος είχε το εξωτερικό προφίλ στην ονομαστική διάσταση, ενώ το δεύτερο ζεύγος είχε το προφίλ μείον την ανοχή. Η πλάκα φορτίου είχε οπές με σπείρωμα για βίδες τοποθετημένες 15 mm μακριά από το κέντρο.

επιμελητής από τον CX 2023-06-01