Descripción de la mercancía

Reductor de velocidad de engranajes cicloidales planetarios de secuencia JWB-X del fabricante chino a la venta 

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Cómo calcular la relación de transmisión para una caja de cambios cicloidal

El uso de una caja de engranajes cicloidales puede ser muy útil en diversas situaciones. Sin embargo, es importante comprender su correcto funcionamiento antes de implementarla. Este artículo analiza las ventajas de usar una caja de engranajes cicloidales, cómo calcular la relación de transmisión y cómo determinar los efectos de las fuerzas dinámicas e inerciales sobre la caja de engranajes.

Efectos dinámicos e inerciales

Se han realizado diversos estudios para analizar los efectos dinámicos e inerciales de las cajas de engranajes cicloidales. Estos estudios se han llevado a cabo mediante métodos numéricos, analíticos y experimentales. En función de la naturaleza de la carga y su distribución a lo largo del engranaje, se han desarrollado diversos modelos. Estos modelos utilizan el método de elementos finitos para determinar con precisión las tensiones de contacto. Algunos de estos modelos se han desarrollado para abordar la elasticidad no lineal de los contactos.
El desequilibrio inercial en una caja de engranajes cicloidales provoca vibraciones y puede afectar la eficiencia del dispositivo. Esto puede incrementar las pérdidas mecánicas y el desgaste. La eficiencia del dispositivo también depende del par aplicado al disco cicloidal. La efectividad del dispositivo aumenta con la carga. De igual manera, la dinámica de contacto no lineal también se asocia con un aumento de la eficiencia.
Se ha desarrollado un nuevo modelo de reductor cicloidal para predecir los efectos de diversas condiciones de operación. El modelo se basa en la dinámica de cuerpos rígidos y utiliza un coeficiente de rigidez no lineal. Ha sido validado mediante métodos numéricos y analíticos, lo que permite una drástica reducción en los costos computacionales y un análisis rápido de diversas condiciones de operación.
La principal contribución de este trabajo radica en la investigación de la distribución de carga en el disco cicloidal. El estudio de este aspecto es importante, ya que permite analizar las partes giratorias y las tensiones. Asimismo, proporciona una indicación de qué perfiles de engranajes son los más adecuados para optimizar la transmisión de par. El estudio se ha realizado con diversos reductores cicloidales y resulta útil para determinar el rendimiento de diferentes tipos de reductores cicloidales.
Para estudiar la distribución de carga en el disco cicloidal, los autores investigaron la relación entre la fuerza de contacto, las cajas de engranajes cicloidales y diferentes perfiles de engranaje. Descubrieron que la dinámica de contacto no lineal tiene un gran impacto en la eficiencia de una caja de engranajes cicloidales. La caja de engranajes cicloidales es una solución ideal para aplicaciones que involucran servomotores altamente dinámicos. También puede utilizarse en máquinas herramienta y en la industria alimentaria.
El estudio reveló tres principios de diseño comunes para los reductores cicloidales: la distribución de la fuerza de contacto, la reducción de velocidad y el perfil trocoidal del disco. Este perfil debe definirse cuidadosamente para asegurar el correcto acoplamiento de las piezas giratorias. El perfil trocoidal permite determinar qué perfiles de engranajes son los más adecuados para optimizar la transmisión de par. La distribución de la fuerza de contacto puede mejorarse refinando el engranaje a lo largo del ancho del disco.
A medida que aumenta la velocidad de entrada, aumenta la eficiencia del reductor. Esto se debe a que las fuerzas de contacto varían constantemente en magnitud y orientación. Un reductor cicloidal con una diferencia de un diente puede reducir la velocidad de entrada hasta en una relación de 87:1 en una sola etapa. Además, tiene la capacidad de manejar movimientos de alta frecuencia sin holgura.

Cálculo de la relación de transmisión

Para calcular correctamente la relación de transmisión de una caja de engranajes cicloidales, es fundamental comprender qué es una caja de engranajes y el producto para el que se utiliza. La relación correcta se calcula dividiendo la velocidad de salida del engranaje de salida entre la velocidad de entrada del engranaje de entrada. Esto se suele hacer con un cronómetro. En algunos casos, puede ser necesario consultar un catálogo o las especificaciones del producto. La relación correcta se determina mediante una combinación de factores, como el par motor aplicado al mecanismo y el tamaño de los engranajes.
Un engranaje cicloidal es un tipo de perfil de diente que se puede representar mediante una spline. También es posible modelar un engranaje con perfil cicloidal utilizando una spline para conectar puntos con el inicio de un sistema de coordenadas. Esto es importante para el diseño y la funcionalidad del engranaje.
En máquinas y dispositivos se utilizan diversos tipos de engranajes, como el engranaje de espiga, el engranaje helicoidal y el engranaje cónico espiral. Las mejores relaciones de transmisión se obtienen generalmente con una caja de engranajes cicloidales. Además de garantizar la precisión de posicionamiento, una caja de engranajes cicloidales proporciona una excelente holgura. Los engranajes cicloidales presentan una alta eficiencia mecánica, baja fricción y un mínimo momento de inercia.
Una caja de engranajes cicloidales, a menudo denominada caja de engranajes planetarios, aunque técnicamente es una caja de engranajes de una sola etapa, cuenta además con una corona dentada y un cojinete excéntrico que impulsa el disco cicloidal en rotación excéntrica. Esto la convierte en una excelente opción para relaciones de transmisión elevadas en diseños compactos.
El disco cicloidal es el elemento clave de una caja de engranajes cicloidales. Este disco tiene n=9 lóbulos, y cada lóbulo se desplaza un lóbulo por cada revolución del eje de transmisión. El disco cicloidal está acoplado a una corona dentada fija. Los lóbulos del disco cicloidal actúan como dientes de la corona dentada.
Existen muchos tipos de engranajes que se clasifican según el perfil de sus dientes. Los más comunes son los de perfil evolvente y helicoidal. La mayoría de los engranajes de control de movimiento son de dientes rectos. Sin embargo, existen muchos otros tipos de engranajes que se utilizan en diversas aplicaciones. El engranaje cicloidal es uno de los más complejos de diseñar. El contorno del disco cicloidal se puede representar mediante marcadores o líneas suaves, aunque también se puede usar un diagrama de dispersión.
Los lóbulos del disco cicloidal giran sobre un círculo de referencia formado por pasadores. Estos pasadores giran 40 grados durante la rotación excéntrica del eje de transmisión. Los pasadores giran alrededor del disco para lograr una rotación constante del eje de salida.
Otra característica evidente, y posiblemente más importante, del disco cicloidal es el número "mágico" de pasadores. Este número corresponde a la cantidad de pasadores que sobresalen de la superficie del disco. El disco tiene orificios más grandes que los pasadores, lo que permite que estos sobresalgan y se fijen al eje de salida.

Solicitud

Ya sea que esté diseñando un sistema de propulsión para robots o simplemente buscando una caja de engranajes para reducir la velocidad de su vehículo, una caja de engranajes cicloidales es una excelente opción para lograr una alta relación de reducción. Las cajas de engranajes cicloidales tienen un diseño ligero y de baja fricción que ofrece una transmisión extremadamente estable. Son ideales para robots industriales y se pueden usar en diversas aplicaciones, incluyendo robots de posicionamiento.
Las cajas de engranajes cicloidales reducen la velocidad mediante un movimiento excéntrico. Este movimiento permite que todo el engranaje interno gire con un movimiento cicloidal oscilante, que luego se transforma en una rotación circular. Esto elimina la necesidad de apilar etapas de engranajes. Además, las cajas de engranajes cicloidales presentan menor fricción, mayor resistencia y mayor durabilidad que las cajas de engranajes convencionales.
La caja de engranajes cicloidales también se utiliza en diversas aplicaciones, como sistemas de propulsión marina y accionamientos robóticos. Estas cajas reducen las vibraciones mediante engranajes descentrados que las compensan.
Los engranajes cicloidales presentan menor fricción, mayor resistencia y mejor rigidez torsional que los engranajes de perfil evolvente. Además, tienen una menor tensión de contacto de Hertz, lo que los hace más adecuados que los engranajes de perfil evolvente para su uso con cargas de impacto. También son más pequeños y ligeros que las cajas de engranajes convencionales, y ofrecen una mayor relación de reducción que los engranajes de perfil evolvente.
Los engranajes cicloidales se utilizan habitualmente para reducir la velocidad de los motores, pero también ofrecen otras ventajas. Las cajas de engranajes cicloidales ocupan menos espacio que otras, lo que permite instalarlas en espacios reducidos. Además, presentan una baja holgura, lo que garantiza un movimiento preciso. Los engranajes cicloidales ofrecen una mayor eficiencia, lo que se traduce en un menor consumo de energía y un menor desgaste.
El disco cicloidal es uno de los componentes más importantes de la caja de engranajes. Los discos cicloidales suelen diseñarse con una cicloide corta, lo que minimiza su excentricidad. También se diseñan con un flanco acortado, lo que resulta en mayor resistencia y menor concentración de tensiones. Los discos cicloidales se acoplan típicamente a una corona dentada fija. La cicloide está diseñada para rodar alrededor de los pasadores fijos de la corona, que presionan contra los orificios circulares del disco. Las cajas de engranajes cicloidales suelen emplear dos grados de desplazamiento.
Los reductores cicloidales son ideales para aplicaciones de carga pesada. Además, poseen una alta rigidez torsional, lo que los hace altamente resistentes a cargas de impacto. También ofrecen una elevada relación de reducción, que se logra sin necesidad de un eje de entrada de gran tamaño. Asimismo, son compactos y tienen una larga vida útil.
El eje de salida de una caja de engranajes cicloidales siempre tiene dos grados de desfase, lo que garantiza que los ejes de entrada y salida giren siempre a velocidades diferentes. El eje de salida estaría protegido por una carcasa con pasadores que rodea los discos de accionamiento, lo que también facilitaría el mantenimiento.
Las cajas de engranajes cicloidales son muy compactas y ligeras, por lo que resultan ideales para su uso en robots industriales. El reductor de engranajes cicloidales es el más estable y de baja vibración en robots industriales, y cuenta con un amplio rango de relación de transmisión.

Editor por czh 2023-01-21