Tsüklonkäigukasti kasutamise eelised

Tsükloidkäigukasti kasutamine sisendvõlli ajamiseks on väga tõhus viis masina kiiruse vähendamiseks. See saavutatakse sisendvõlli kiiruse vähendamise teel etteantud suhte võrra. See on võimeline saavutama väga suuri suhteid suhteliselt väikeste mõõtmetega.

Ülekandearv

Olenemata sellest, kas ehitate laeva jõuallikat või pumpa nafta- ja gaasitööstusele, on tsükloidaalsete käigukastide kasutamisel teatud eelised. Võrreldes teiste käigukasti tüüpidega on need lühemad ja neil on parem pöördemomendi tihedus. Need käigukastid pakuvad ka parimat kaalu ja positsioneerimistäpsust.
Tsükloidkäigukasti põhikonstruktsioon sarnaneb planetaarkäigukasti omaga. Peamine erinevus seisneb hammasrataste profiilis.
Tsükloidhammasratastel on väiksem hambakülje kulumine ja madalam hertsi kontaktpinge. Neil on ka väiksem hõõrdumine ja väändejäikus. Need eelised muudavad need ideaalseks rakenduste jaoks, mis hõlmavad suuri koormusi või kiireid ajameid. Need sobivad hästi ka suurte ülekandearvude korral.
Tsükloidkäigukastis ajab sisendvõll ekstsentrilist laagrit, väljundvõll aga tsükloidketast. Tsükloidketas pöörleb ümber fikseeritud rõnga ja hammasratta tihvtid haakuvad ketta aukudega. Seejärel ajavad tihvtid ketta pöörlemisel väljundvõlli.
Tsükloidsed hammasrattad sobivad ideaalselt rakenduste jaoks, mis nõuavad suurt ülekandearvu ja väikest hõõrdumist. Need sobivad hästi ka rakenduste jaoks, mis nõuavad suurt väändejäikust ja löögikoormuskindlust. Need sobivad ka rakenduste jaoks, mis nõuavad kompaktset disaini ja väikest lõtku.
Tsükloidkäigukasti ülekandearv määratakse tsükloidkettal olevate labade arvu järgi. Tsükloidketta n=n-konstruktsiooni korral liigub üks laba sisendvõlli iga pöörde kohta.
Tsükloidhammasrattaid saab toota nii, et ülekandearv väheneb 30:1-lt 300:1-le. Need hammasrattad sobivad tipptasemel rakendusteks, eriti automatiseerimistööstuses. Samuti pakuvad need parimat positsioneerimistäpsust ja lõtku. Siiski vajavad need spetsiaalseid tootmisprotsesse ja mittestandardseid omadusi.

Survejõud

Võrreldes tavapäraste käigukastidega on tsükloidkäigukastil ainulaadne kinemaatika. Sellel on pöörlevas raamis ekstsentriline laager, mis paneb tsükloidketast käima. Seda iseloomustab väike lõtk ja väändejäikus, mis võimaldab hammasrattal liikumist.
Selles uuringus uuriti konstruktsiooniparameetrite mõju tsükloidreduktori optimaalse konstruktsiooni väljatöötamiseks. Uuriti kolme peamist veeremissõlme: tsükloidketast, välimist rattavõru ja sisendvõlli. Neid kasutati liikumisega seotud dünaamiliste jõudude analüüsimiseks, mida saab kasutada pingete ja deformatsioonide arvutamiseks. Hammasratta hambumissagedus arvutati valemi abil, mis sisaldas välimise rattavõru pöörleva raami parandustegurit.
Tsükloidketta hindamiseks viidi läbi kolmemõõtmeline lõplike elementide analüüs (FEA). Uuriti aukude suuruse mõju ketta indutseeritud pingetele. Uuringus vaadeldi ka tsükloidajami pöördemomendi pulsatsiooni.
Käesoleva uuringu autorid uurisid ka väljundmehhanismi lõtkujaotust, võttes arvesse töötlemishälbeid ning väljundmehhanismi struktuuri ja geomeetriat. Uuringus vaadeldi ka tsükloidreduktori suhtelist efektiivsust, mis põhines ühekettalisel tsükloidreduktoril, millel on ühe hamba vahe.
Selle uuringu autorid suutsid tuletada tsükloidketta kontaktpinge, mis arvutatakse materjalipõhise kontaktjäikuse abil. Seda saab kasutada tsükloidkäigukasti täpsete kontaktpingete määramiseks.
Kandevõime arvutamiseks on oluline teada suhteid. Selle saab arvutada valemi f = k (S x R) abil, kus S on elemendi ruumala, R on mass, k on kontaktjäikus ja f on jõuvektor.

Pöörlemissuund

Erinevalt tavapärasest hammasrattast, millel on üks pöörlemistelg, on tsükloidkäigukastil kolm paralleelset ja ühes tasapinnas paiknevat pöörlemistelge. Tsükloidkäigukastil on suurepärane väändejäikus ja löögikoormust taluv jõud. See tagab ka konstantse nurkkiiruse ja seda kasutatakse kiiretel käigukastidel.
Tsükloidkäigukast koosneb sisendvõllist, ajamist ja tsükloidkettast. Ketas pöörleb ühes suunas, sisendvõll aga vastassuunas. Sisendvõll on ekstsentriliselt kinnitatud ajami külge. Tsükloidketas haakub rõngaskäigukastiga ja tsükloidketta pöörlemisliikumine kandub üle väljundvõllile.
Tsükloidkäigukasti pöörlemissuuna arvutamiseks peab tsükloidil olema õige nurkasend ja tsükloidi keskjoon peaks olema joondatud väljundava keskpunktiga. Tsükloidi lühim pikkus peaks olema võrdne tihvti ringi raadiusega. Tsükloidi suurim raadius peaks olema laagri välisläbimõõdu suurus.
Üheastmelisel hammasrattal pole palju ruumi töötamiseks, seega vajate ruumi maksimeerimiseks mitmeastmelist hammasratast. See on ka põhjus, miks tsükloidhammasrattad on tavaliselt konstrueeritud lühema tsükloidiga.
Tsükloidhammasratta kõige efektiivsema hambaprofiili arvutamiseks töötati välja uus meetod. See meetod kasutab matemaatilist mudelit, mis arvestab tsükloidi pöörlemissuunda ja mõningaid muid geomeetrilisi parameetreid. Rõhunurga jaotusega seotud tükipõhist funktsiooni kasutades määratakse tsükloidi kõige efektiivsem profiil. Seejärel asetatakse see teoreetilisele profiilile. Uus meetod on palju paindlikum kui tavapärane meetod ja suudab kohaneda tsükloidprofiili muutuvate trendidega.

Disain

On välja töötatud mitu tsükloidsete käigukastide konstruktsiooni. Neil käigukastidel on ühes astmes suur ülekandearv. Neid kasutatakse peamiselt raskete masinate jaoks. Need pakuvad head väändejäikust ja löögikoormust. Samas esineb neil ka vibratsiooni suurtel pööretel. Selle probleemi lahenduse leidmiseks on läbi viidud mitmeid uuringuid.
Tsükloidkäigukast konstrueeritakse mehhanismi ülekandearvu arvutamise teel. See suhe saadakse sisendkiiruse suurusest. Seejärel korrutatakse see hammasratta profiili ülekandearvuga.
Tsükloidkäigukasti projekteerimisel on kõige olulisem tegur koormuse jaotus hammasratta laiuse ulatuses. Seda projekteerimiskriteeriumina kasutades saab vähendada vibratsiooni amplituudi. See tagab käigukasti nõuetekohase töö. Nõuetekohaste paaritustingimuste loomiseks tuleb tsükloidketta perimeetri trohoidne profiil täpselt määratleda.
Üks levinumaid tsükloidhammasrattaid on ringhammastus. See on tänapäeval kõige levinum hammastüüp.
Teine hammasratta vorm on hüpotsükloid. Selle vormi puhul peab veeremisringi läbimõõt olema võrdne poolega põhiringi läbimõõdust. Teine erijuhtum on teravikhambuline hammasratas. Seda vormi nimetatakse ka kellahambuliseks.
Selle hammasratta profiili toimimiseks peab algne kokkupuutepunkt jääma veereva ketta serva külge fikseerituks. See tekitab hüpotsükloidse kõvera. Kõver joonistatakse sellest algpunktist.
Selle hammasratta profiili uurimiseks kasutasid autorid 3D lõplike elementide analüüsi. Nad kasutasid hammasratta tootmise matemaatilist mudelit, mis hõlmas kinemaatilisi parameetreid, väljundmomentide arvutusi ja töötlemisetappe. Saadud konstruktsioon välistas lõtku.

Suuruse ja valiku

Käigukasti valimine võib olla keeruline ülesanne. Arvesse tuleb võtta palju tegureid. Peate kindlaks määrama rakenduse tüübi, vajaliku kiiruse, koormuse ja käigukasti ülekandearvu. Selle teabe abil saate leida endale sobivaima lahenduse.
Esimene asi, mida pead tegema, on leida õige suurus. Saadaval on mitu suurusprogrammi, mis aitavad sul oma rakenduse jaoks parima käigukasti leida. Võid alustada tsükloidse hammasratta joonistamisest, mis aitab sul detaili luua.
Suuruse valimisel on oluline arvestada keskkonnaga. Löögikoormused, keskkonnatingimused ja ümbritseva õhu temperatuur võivad suurendada hammasrataste kulumist. Temperatuuril on oluline mõju ka määrimisviskoossusele ja tihendimaterjalidele.
Samuti peate arvestama sisend- ja väljundkiirusega. Seda seetõttu, et sisendkiirus muudab teie käigukasti ülekandearvutusi. Sisendkiiruse ületamine võib kahjustada tihendeid ja põhjustada võlli laagrite enneaegset kulumist.
Teine oluline aspekt suuruse valimisel on teenindustegur. See tegur määrab pöördemomendi, mida käigukast talub. Teenustegur võib olla isegi 1,4, mis on enamiku tööstuslike rakenduste jaoks piisav. Suured löökkoormused ja löögikoormused nõuavad aga suuremaid teenindustegureid. Nende tegurite arvestamata jätmine võib põhjustada purunenud võlle ja kahjustatud laagreid.
Väljundmudel on samuti oluline. Peate kindlaks määrama, kas soovite võtmeta või võtmega õõnesavaga ühendust ja kas vajate väljundäärikut. Kui valite võtmeta õõnesavaga ühenduse, peate valima tihendimaterjali, mis talub kõrgemaid temperatuure.

toimetaja CX poolt 12.04.2023