Tsüklonkäigukasti projekteerimise põhitõed

Võrreldes tavapäraste käigukastidega pakub tsükloidkäigukast mitmeid eeliseid, sealhulgas suuremat ülekandearvu, vastupidavust löökkoormustele ja suuremat positsioneerimistäpsust. Tsükloidkäigukasti projekteerimine võib aga olla keeruline. See artikkel käsitleb mõningaid põhilisi projekteerimispõhimõtteid. Lisaks hõlmab see selliseid teemasid nagu suurus, asukoha täpsus ja ülekandearvud.

Põhilised disainipõhimõtted

Erinevalt tavapärasest hammasrattast kasutab tsükloidkäigukast pöördemomendi mitmekordistamiseks tsükloidketast. Tsükloidketta väljundsuund on sisendvõlli pöörlemisele vastupidine. See võimaldab kompaktsemat käigukasti konstruktsiooni. See võimaldab ka suuremat kandevõimet.
Tsükloidajami kinemaatika võib tunduda keeruline, kuid tegelikult on see üsna lihtne. Tavapäraste hammasrataste kombel raskuskeskme ümber pöörlemise asemel pöörleb tsükloidketas fikseeritud tihvtide ümber. See tagab suurema ülekandearvu.
Vibratsiooni ja müra vähendamiseks kasutatakse mitut tsükloidketast. See võimaldab kandetihvtidega seadmetele jõude ühtlaselt jaotada. See tagab ka parema pöörlemistasakaalu. Lisaks vähendavad mitu tsükloidketast kandetihvtidega seadmete aksiaalset momenti.
Tsükloidset hammasratast toetab eraldi hammasratta laager. See konstruktsioon tagab väikese komponentide arvu ja vähendab kulumist. Seda tüüpi kinemaatikat saab kasutada ka suure võimsustihedusega elektrimootorites.
Tsükloidhammaskettal on kõrge ülekandearv, mis võimaldab kompaktset konstruktsiooni. Erinevalt rõngashammasrattast on tsükloidkettal vähem hambaid. Samuti on sellel kõrgem ülekandearv, mis on eeliseks suure pöörlemiskiirusega rakenduste puhul.
Tsükloidsetel hammasratastel on silindrilised augud, mis võimaldavad kandetihvtide seadmetel neist läbi ulatuda. See on kasulik, kuna kandetihvtide seadmed saavad veereda mööda hammasratta silindrilise augu sisemist seina.
Koormusplaati kasutatakse ka väliskonstruktsioonide kinnitamiseks. Sellel plaadil on keermestatud kruviaugud, mis asuvad keskpunktist 15 mm kaugusel. Selle välisläbimõõt on 9 mm ja läbiva ava läbimõõt 3 mm.

Ülekandearvud kuni 300:1

Tsükloidseid käigukaste kasutatakse väga erinevates rakendustes, alates tööpinkidest kuni meditsiiniliste pildistusseadmeteni. Võrreldes planetaarkäigukastidega pakuvad need paremat positsioneerimistäpsust, väändejäikust, lõtku ja väsimuskindlust.
Tsükloidkäigukastid on võimelised edastama ka suuremat pöördemomenti kui planetaarkäigukastid. Lisaks on neil madalam hertsi kontaktpinge ja parem ülekoormuskaitse. Tsükloidkäigukastid suudavad väikeses korpuses pakkuda kuni 300:1 ülekandearvu.
Tsükloidülekannetel on ka pikema aja jooksul väiksem lõtk, mis teeb neist ideaalse valiku rakenduste jaoks, kus positsioneerimistäpsus on oluline. Tsükloidkäigukastidel on ka hea kulumiskindlus ja madal hõõrdumine. Tsükloidülekanded on kerged ja neil on hea väändejäikus, mis teeb neist ideaalsed rakendused raskete koormustega.
Tsükloidkäigukastidel on mitu erinevat konstruktsiooni. Need võivad pakkuda kuni 300:1 ülekandearvu ilma täiendavate eelastmeteta. Tsükloidkäigukastid vajavad ka täpsemaid tootmisprotsesse kui evolventkäigukastid. Tsükloidkäigukaste saab kasutada ka rakendustes, mis nõuavad suurt energiatarbimist, ning need taluvad löökkoormusi.
Tsükloidkäigukastid sobivad enamikule tavalistele servomootoritele. Neil on modulaarne disain, igakülgne korrosioonikaitse ja lihtne paigaldus. Tsükloidkäigukastidel on radiaalne kinnitusrõngas, mis vähendab inertsist kuni 39% võrra.
CZPT Grupi tütarettevõte CZPT Precision Europe GmbH on välja töötanud uuendusliku veebikonfiguraatori käigukastide konfigureerimise lihtsustamiseks. CZPT tsükloidaalsed käigukastid on täppisvalmistatud, vastupidavad ja töökindlad. Neil on kaheastmeline reduktsioonipõhimõte, mis minimeerib vibratsiooni ja tagab ühtlase jõujaotuse.
Tsükloidkäigukastid on võimelised pakkuma ülekandearvusid vahemikus 30:1 kuni 300:1. Tsükloidkäigukastid suudavad saavutada kõrgeid ülekandearvusid, kuna need vajavad vähem liikuvaid osi ja neil on väike lõtk.

Vastupidavus löökkoormustele

Erinevalt tavalistest käigukastidest, mis löökkoormuste tõttu kergesti kahjustuvad, on tsükloidkäigukast äärmiselt vastupidav. See on mitmekülgne lahendus, mis sobib ideaalselt seadmete käsitsemiseks, toiduainetetööstuses ja tööpinkides.
Tsükloidkäigukasti mehaaniline konstruktsioon koosneb mitmest mehaanilisest komponendist. Nende hulka kuuluvad tsükloidrattad, laagrid, transformatsioonielemendid ja nõelad. Lisaks on sellel suur väändejäikus ja kaldemoment. Sellega kaasneb ka väga mittelineaarne hõõrdekarakteristik.
Tsükloidkäigukasti löökkoormuste vastupidavuse hindamiseks töötati välja matemaatiline mudel. Mudelit kasutati tsükloidketta pingejaotuse arvutamiseks. Seda mudelit saab kasutada keerukamate mehaaniliste mudelite alusena.
Mudel põhineb uuel lähenemisviisil, mis võimaldab modelleerida hõõrdumist tsükloidhammasratta kõigis kvadrantides. Lisaks saab seda rakendada ajami juhtimisel.
Matemaatiline mudel esitatakse koos kontaktpinge mõõtmise protseduuriga. Tulemusi võrreldakse reaalses süsteemis tehtud mõõtmisega. Selgub, et mudel ja mõõtmine on teineteisele väga lähedased.
Mudel võimaldab analüüsida ka erinevate hammasrataste profiile koormuse jaotuse osas. Lisaks on võimalik analüüsida kontaktpingeid erinevate geomeetriliste parameetritega. Võrgusilma peenhäälestus mööda ketta laiust aitab tagada kontaktjõudude ühtlase jaotumise.
Mootori poolel arvutatakse hõõrdumise eralduskiirus. Seejärel tuletatakse nullist erinev vool käigukasti sisendpoolele. Lisaks modelleeritakse kiiruse suuna ülemineku ajal väikest püsifaasi. Simulatsiooni tulemusi võrreldakse mõõtmisega. Tulemused näitavad, et mudel on äärmiselt täpne.

Positsioneerimistäpsus

Tsükloidkäigukasti õige positsioneerimistäpsuse saavutamine pole kerge ülesanne. Selle põhjuseks on kompaktsed hammasrattad ja suhteliselt väikesed lõtkud. See tähendab, et väljundvõllilt võib oodata suurt pöördemomenti. See on aga vaid osa pildist. Olulised on ka muud tegurid, nagu lõtk, kinemaatiline viga ja koormus.
Tsükloidkäigukasti parima võimaliku positsioneerimistäpsuse saavutamiseks tuleb valida hästi valmistatud ja õigesti konfigureeritud reduktor. Õigesti valitud reduktor välistab korduvad ebatäpsused ja tagab igal ajal absoluutse positsioneerimistäpsuse. Lisaks pakub seda tüüpi käigukast tavapäraste käigukastide ees mitmeid eeliseid. Nende hulka kuuluvad kõrge efektiivsus, väike tagasilöök ja kõrge ülekoormuskaitse.
Käigukasti õige positsioneerimistäpsuse saavutamiseks tuleb valida ka tarnija, kes teab, mida ta teeb. Parimad müüjad on need, kellel on tootega kogemusi, kes pakuvad laia valikut ning tuge ja teenindust, et tagada toote õige paigaldamine ja hooldamine. Teine kaalutlus on tootja garantii. Hea mainega tootja pakub käigukastile garantiid. Eelnevalt mainitud tegurid tagavad, et teie investeering tsükloidkäigukasti tasub end aastaid ära.
Tsükloidkäigukasti õige positsioneerimistäpsuse saavutamiseks tuleb valida tootja, kes on spetsialiseerunud seda tüüpi toodetele. See kehtib eriti juhul, kui tegutsete robootikas, automatiseeritud värvimises või mis tahes muus tööstusprotsessis, mis nõuab parimat võimalikku täpsust. Hea tootja pakub uusimat tehnoloogiat ja omab asjatundlikkust, et aidata teil leida oma rakendusele parim lahendus. See tagab teie toote edu algusest lõpuni.

Suurus

Tsükloidkäigukasti õige suuruse valimine on selle tõhusa töö jaoks oluline. See pole aga lihtne ülesanne. Protsess hõlmab keerukat töötlemist ja nõuab paljude osade loomist. Tsükloidkäigukaste on erineva suurusega ja mõned põhilised rusikareegelid aitavad teil valida õige suuruse.
Tsükloidkäigukasti õige suuruse valimise esimene rusikareegel on kasutada käigukasti, mille läbimõõt on sama kui sisendvõllil. See tähendab, et käigukast peab olema vähemalt 5 mm paksune. Tsükloid vajab ka alust ja laagrit, mis hoiavad veovõlli paigal. Alus peaks olema piisavalt suur, et mahutada tihvtid. Laager peab olema sama suur kui sisendvõll.
Järgmine rusikareegel on, et tsükloidis oleks väljundvõlli jaoks auk. Sel viisil on väljund tagasipööratav ja sellel on väike lõtk. Väljundavasid peaks olema vähemalt neli kuni kuus. Aukude suurus peaks olema selline, et tsükloidi keskjoon oleks võrdne laagri keskpunkti suurusega.
Desmose graafiku abil saate seejärel luua hammasratta parameetrid. Tihvtide arv peaks olema võrdne tsükloidse hammasratta hammaste arvuga ja tihvtide suurus peaks olema kaks korda suurem kui hammasratta suurus. Tihvtide raadius peaks olema võrdne Desmose C väärtusega ja tihvtide ringi suurus peaks olema võrdne R väärtusega.
Viimane rusikareegel on tagada, et tsükloidil ei oleks teravaid servi ega katkestusi. Samuti peaks sellel olema sujuv joon.

toimetaja CX poolt 22.11.2023