Κυκλωνικό κιβώτιο ταχυτήτων εναντίον κιβωτίου ταχυτήτων με εναλλαγή

Είτε χρησιμοποιείτε κυκλικό κιβώτιο ταχυτήτων είτε ενελισσόμενο κιβώτιο ταχυτήτων για την εφαρμογή σας, υπάρχουν μερικά πράγματα που πρέπει να γνωρίζετε. Αυτό το άρθρο θα επισημάνει ορισμένα από αυτά τα πράγματα, όπως: κυκλικό κιβώτιο ταχυτήτων έναντι ενελισσόμενου κιβωτίου ταχυτήτων, βάρος, δύναμη συμπίεσης, ακρίβεια και πυκνότητα ροπής.

Συμπιεστική δύναμη

Έχουν διεξαχθεί αρκετές μελέτες για την ανάλυση των στατικών χαρακτηριστικών των γραναζιών. Σε αυτό το άρθρο, οι συγγραφείς διερευνούν τις δομικές και κινηματικές αρχές ενός κυκλοειδούς κιβωτίου ταχυτήτων. Το κυκλοειδές κιβώτιο ταχυτήτων είναι ένα κιβώτιο ταχυτήτων που χρησιμοποιεί ένα έκκεντρο ρουλεμάν μέσα σε ένα περιστρεφόμενο πλαίσιο. Δεν έχει κοινό ζεύγος γραναζιού-γρανάζι και επομένως είναι ιδανικό για υψηλό λόγο μείωσης.
Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση της κατανομής τάσεων σε έναν κυκλοειδή δίσκο. Διερευνώνται διάφορα προφίλ γραναζιών με σκοπό τη μελέτη της κατανομής φορτίου και των δυναμικών επιδράσεων.
Τα κυκλοειδή κιβώτια ταχυτήτων υπόκεινται σε συμπίεση και αντίστροφη κίνηση, οι οποίες απαιτούν τη χρήση κατάλληλων αναλογιών για τον ρυθμό ρουλεμάν και την TSA. Η εργασία εστιάζει επίσης στις κινηματικές αρχές του μειωτήρα. Επιπλέον, οι συγγραφείς χρησιμοποιούν τυπικές τεχνικές ανάλυσης για τον άξονα/γρανάζι και τον κυκλοειδή δίσκο.
Οι συγγραφείς εργάστηκαν προηγουμένως σε μια δυναμική προσομοίωση άκαμπτου σώματος ενός κυκλοειδούς μειωτήρα. Η ανάλυση χρησιμοποίησε ένα τροχοειδές προφίλ στην περιφέρεια του κυκλοειδούς δίσκου. Το τροχοειδές προφίλ λαμβάνεται από ένα σχέδιο κατασκευής και λαμβάνει υπόψη τις ανοχές.
Η πυκνότητα πλέγματος στον κυκλοειδή δίσκο αποτυπώνει την ακριβή γεωμετρία των εξαρτημάτων. Παρέχει ακριβείς τάσεις επαφής.
Ο κυκλοειδής δίσκος αποτελείται από εννέα λοβούς, οι οποίοι κινούνται κατά έναν λοβό ανά περιστροφή του κινητήριου άξονα. Ωστόσο, όταν ο δίσκος περιστρέφεται γύρω από τους πείρους, ο κυκλοειδής δίσκος δεν κινείται γύρω από το κέντρο βάρους. Επομένως, ο κυκλοειδής δίσκος μοιράζεται το φορτίο ροπής με πέντε εξωτερικούς κυλίνδρους.
Ένας χαμηλός λόγος μείωσης σε ένα κυκλικό κιβώτιο ταχυτήτων έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερη επαγόμενη τάση στον κυκλικό δίσκο. Αυτό οφείλεται στη μεγαλύτερη οπή που έχει σχεδιαστεί για να μειώνει το υλικό μέσα στον δίσκο.

Πυκνότητα ροπής

Έχουν μελετηθεί διάφοροι τύποι μαγνητικών κιβωτίων ταχυτήτων. Ορισμένα μαγνητικά κιβώτια ταχυτήτων έχουν υψηλότερη πυκνότητα ροπής από άλλα, αλλά εξακολουθούν να μην είναι σε θέση να ανταγωνιστούν τα μηχανικά κιβώτια ταχυτήτων.
Ένα νέο κυκλοειδές μαγνητικό κιβώτιο ταχυτήτων υψηλής πυκνότητας ροπής που χρησιμοποιεί ρότορες Halbach έχει αναπτυχθεί και δοκιμάζεται. Ο σχεδιασμός επικυρώθηκε με την κατασκευή ενός πρωτοτύπου CPCyMG. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η προσομοιωμένη ροπή ολίσθησης ήταν συγκρίσιμη με την πειραματική ροπή ολίσθησης. Η μέγιστη ροπή που μετρήθηκε ήταν μια χωρική αρμονική p3 = 14 και αντιστοιχεί στην πυκνότητα ροπής ενεργού περιοχής 261,4 N*m/L.
Αυτό το κυκλοειδές κιβώτιο ταχυτήτων έχει επίσης υψηλή σχέση μετάδοσης. Έχει δοκιμαστεί για να επιτύχει μέγιστη ροπή 147,8 Nm, η οποία είναι περισσότερο από το διπλάσιο της πυκνότητας ροπής του παραδοσιακού κυκλοειδούς κιβωτίου ταχυτήτων. Ο σχεδιασμός ενσωματώνει μια σιδηρομαγνητική πλάτη που παρέχει μηχανική στήριξη κατασκευής.
Αυτό το κυκλοειδές κιβώτιο ταχυτήτων δείχνει επίσης πώς ένα κιβώτιο μικρής διαμέτρου μπορεί να επιτύχει υψηλή πυκνότητα ροπής. Έχει σχεδιαστεί με αξονικό μήκος 50 mm. Οι δυνάμεις ακτινικής εκτροπής δεν είναι σοβαρές σε αυτό το μήκος. Ο σχεδιασμός χρησιμοποιεί ένα μικρό διάκενο αέρα για τη μείωση των δυνάμεων ακτινικής εκτροπής, αλλά δεν είναι η μόνη επιλογή σχεδιασμού.
Ο σχεδιασμός αντιστάθμισης έχει επίσης υψηλή ογκομετρική πυκνότητα ροπής. Έχει μικρότερο διάκενο αέρα και υψηλότερη πυκνότητα ροπής μάζας. Είναι εφικτό να κατασκευαστεί και μηχανικά ανθεκτικό. Ο σχεδιασμός είναι επίσης ένας από τους πιο αποδοτικούς στην κατηγορία του.
Ο σχεδιασμός ελικοειδούς γραναζιού είναι μια νεότερη τεχνολογία που προσφέρει υψηλότερο επίπεδο ακρίβειας σε ένα κυκλικό κιβώτιο ταχυτήτων. Επιτρέπει σε έναν σερβοκινητήρα να χειρίζεται ένα βαρύ φορτίο σε υψηλούς ρυθμούς κύκλου. Είναι επίσης χρήσιμο σε εφαρμογές που απαιτούν μικρότερα περιβλήματα σχεδιασμού.

Βάρος

Σε σύγκριση με τα πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων, το βάρος των κυκλοειδών κιβωτίων ταχυτήτων δεν είναι τόσο σημαντικό. Ωστόσο, παρέχουν ορισμένα πλεονεκτήματα. Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά τους είναι η λειτουργία χωρίς ανωμαλίες, η οποία τους βοηθά να παρέχουν ομαλή και ακριβή κίνηση.
Επιπλέον, παρέχουν υψηλή απόδοση, πράγμα που σημαίνει ότι οι σερβοκινητήρες μπορούν να λειτουργούν σε υψηλότερες ταχύτητες. Το καλύτερο είναι ότι δεν χρειάζεται να στοιβάζονται ο ένας πάνω στον άλλον για να επιτευχθεί υψηλή σχέση μετάδοσης.
Ένα άλλο πλεονέκτημα των κυκλικών κιβωτίων ταχυτήτων είναι ότι είναι συνήθως λιγότερο ακριβά από τα πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων. Αυτό σημαίνει ότι είναι κατάλληλα για τη μεταποιητική βιομηχανία και τη ρομποτική. Είναι επίσης κατάλληλα για ρομπότ βαρέως τύπου που απαιτούν ένα ανθεκτικό κιβώτιο ταχυτήτων.
Παρέχουν επίσης καλύτερη αναλογία μείωσης. Τα κυκλοειδή γρανάζια μπορούν να επιτύχουν λόγους μείωσης από 30:1 έως 300:1, κάτι που αποτελεί τεράστια βελτίωση σε σχέση με τα πλανητικά γρανάζια. Ωστόσο, υπάρχουν λίγα διαθέσιμα μοντέλα που παρέχουν λόγο κάτω από 30:1.
Τα κυκλοειδή γρανάζια προσφέρουν επίσης μεγαλύτερη αντοχή στη φθορά, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να διαρκέσουν περισσότερο από τα πλανητικά γρανάζια. Είναι επίσης πιο συμπαγή, γεγονός που τα βοηθά να επιτυγχάνουν υψηλές σχέσεις σε μικρότερο χώρο. Ο σχεδιασμός των κυκλοειδών γραναζιών τα καθιστά επίσης λιγότερο επιρρεπή σε αντίστροφη κίνηση, η οποία είναι ένα από τα σημαντικότερα μειονεκτήματα των πλανητικών κιβωτίων ταχυτήτων.
Επιπλέον, τα κυκλοειδή γρανάζια μπορούν επίσης να παρέχουν καλύτερη ακρίβεια τοποθέτησης. Στην πραγματικότητα, αυτός είναι ένας από τους κύριους λόγους για την επιλογή κυκλοειδών γραναζιών έναντι πλανητικών γραναζιών. Αυτό συμβαίνει επειδή ο κυκλοειδής δίσκος περιστρέφεται γύρω από ένα ρουλεμάν ανεξάρτητα από τον άξονα εισόδου.
Σε σύγκριση με τα πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων, τα κυκλοειδή γρανάζια είναι επίσης πολύ πιο κοντά. Αυτό σημαίνει ότι παρέχουν την καλύτερη ακρίβεια τοποθέτησης. Είναι επίσης ελαφρύτερα κατά 50%, που σημαίνει ότι έχουν μικρότερη διάμετρο.

Ακρίβεια

Αρκετοί ειδικοί έχουν μελετήσει το κυκλοειδές κιβώτιο ταχυτήτων σε μειωτήρες ακριβείας. Η έρευνά τους επικεντρώνεται κυρίως στο μαθηματικό μοντέλο και στη μέθοδο για την ακριβή αξιολόγηση των κυκλοειδών γραναζιών.
Ο παραδοσιακός σχεδιασμός τροποποίησης των κυκλοειδών γραναζιών πραγματοποιείται κυρίως με τον καθορισμό διαφόρων παραμέτρων κατεργασίας και της κεντρικής θέσης του τροχού λείανσης. Ωστόσο, παρουσιάζει ορισμένα μειονεκτήματα λόγω της ασταθούς ακρίβειας εμπλοκής και του ανεξέλεγκτου σχήματος της καμπύλης του προφίλ των δοντιών.
Σε αυτήν τη μελέτη, προτείνεται μια νέα μέθοδος τροποποίησης σχεδιασμού κυκλοειδών γραναζιών. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στον υπολογισμό της αντίστροφης κίνησης εμπλοκής και της κατανομής της γωνίας πίεσης. Μπορεί να προελέγξει αποτελεσματικά την ακρίβεια μετάδοσης του γραναζιού με κυκλοειδή πείρο. Μπορεί επίσης να εξασφαλίσει καλά χαρακτηριστικά εμπλοκής.
Η προτεινόμενη μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί στην κατασκευή περιστροφικών μειωτήρων διανύσματος. Είναι επίσης εφαρμόσιμη στον μειωτήρα ακριβείας για ρομπότ.
Το μαθηματικό μοντέλο για κυκλοειδή γρανάζια μπορεί να δημιουργηθεί με τη γωνία πίεσης a ως εξαρτημένη μεταβλητή. Είναι δυνατό να υπολογιστεί η κατανομή της γωνίας πίεσης και η γωνία πίεσης προφίλ. Μπορεί επίσης να εκφραστεί ως DL=f(a). Μπορεί να εφαρμοστεί στο σχεδιασμό μειωτήρων ακριβείας.
Η μελέτη λαμβάνει επίσης υπόψη την απόσταση από τη ρίζα, την οπισθοδρόμηση των δοντιών του γραναζιού και τη γωνία του προφίλ. Αυτοί οι παράγοντες έχουν άμεση επίδραση στην απόδοση μετάδοσης του κυκλοειδούς γραναζιού. Υποδεικνύει επίσης την υψηλότερη ακρίβεια κίνησης και τη μικρότερη οπισθοδρόμηση. Το τροποποιημένο προφίλ μπορεί επίσης να αντικατοπτρίζει το μικρότερο σφάλμα μετάδοσης.
Επιπλέον, η προτεινόμενη μέθοδος βασίζεται επίσης στον υπολογισμό της χαμένης κίνησης. Προσδιορίζει τη γωνία επαφής του πρώτου δοντιού. Αυτή η γωνία είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την ποιότητα τροποποίησης. Το σφάλμα μετάδοσης μετά τη δεύτερη κυκλική μέθοδο είναι το ελάχιστο.
Τέλος, παρουσιάζεται μια μελέτη περίπτωσης στο ζεύγος γραναζιών CZPT RV-35N για να αποδειχθεί η προτεινόμενη μέθοδος.

Ενελικτικά γρανάζια έναντι κυκλοειδών γραναζιών

Σε σύγκριση με τα ενελισσόμενα γρανάζια, τα κυκλοειδή γρανάζια έχουν χαμηλότερο θόρυβο, λιγότερη τριβή και διαρκούν περισσότερο. Ωστόσο, είναι πιο ακριβά. Τα κυκλοειδή γρανάζια μπορεί να είναι πιο δύσκολο να κατασκευαστούν. Μπορεί να είναι λιγότερο κατάλληλα για ορισμένες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των χειριστών χώρου και των ρομποτικών συνδέσεων.
Το πιο συνηθισμένο προφίλ γραναζιού είναι η ενέλικτη καμπύλη ενός κύκλου. Αυτή η καμπύλη σχηματίζεται από το άκρο μιας φανταστικής τεντωμένης χορδής που ξετυλίγεται από τον κύκλο.
Μια άλλη καμπύλη είναι η επικυκλοειδής καμπύλη. Αυτή η καμπύλη σχηματίζεται από το σημείο που είναι σταθερά προσαρτημένο στον κύκλο και κυλάει πάνω από έναν άλλο κύκλο. Αυτή η καμπύλη είναι δύσκολο να παραχθεί και είναι πολύ πιο ακριβή στην παραγωγή της από την εξελιγμένη καμπύλη.
Η κυκλοειδής καμπύλη ενός κύκλου είναι επίσης ένα παράδειγμα πολυδρομέα. Αυτή η καμπύλη παράγεται από τον τόπο του σημείου στην περιφέρεια του κύκλου.
Η κυκλοειδής καμπύλη έχει την ίδια διάμετρο με την εξελιγμένη καμπύλη, αλλά καμπυλώνει εφαπτομενικά κατά μήκος της διαμέτρου του κύκλου. Αυτή η καμπύλη ταξινομείται επίσης ως συνηθισμένη. Έχει αρκετές άλλες λειτουργίες. Η μέθοδος FE χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση της κατάστασης παραμόρφωσης των κυκλοειδών μειωτήρων ταχύτητας.
Υπάρχουν πολλές άλλες καμπύλες, αλλά η καμπύλη της ενέλιξης είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο προφίλ γραναζιών. Η καμπύλη της ενέλιξης ενός κύκλου είναι μια σπειροειδής καμπύλη που χαράσσεται από το άκρο μιας φανταστικής τεντωμένης χορδής.
Τα ενελιγμένα γρανάζια μοιάζουν πολύ με ένα σετ από τουβλάκια Lego. Είναι πολύ διασκεδαστικά στο παιχνίδι. Έχουν επίσης πολλά πλεονεκτήματα. Για παράδειγμα, μπορούν να χειριστούν τα κεντρικά κόσκινα καλύτερα από τα κυκλοειδή γρανάζια. Είναι επίσης πολύ πιο εύκολα στην κατασκευή, επομένως το κόστος των ενελιγμένων δοντιών είναι χαμηλότερο. Ωστόσο, είναι ξεπερασμένα.
Τα κυκλοειδή γρανάζια είναι επίσης πιο δύσκολο να κατασκευαστούν από τα ενέλικτα γρανάζια. Έχουν κυρτή επιφάνεια, η οποία οδηγεί σε μεγαλύτερη φθορά. Έχουν επίσης απλούστερο σχήμα από τα ενέλικτα γρανάζια. Έχουν επίσης λιγότερα δόντια. Χρησιμοποιούνται σε περιστροφικές κινήσεις, όπως στους ρότορες των κοχλιοφόρων συμπιεστών.

editor by CX 2023-05-31