Kuidas arvutada tsükloidse käigukasti ülekandearvu

Tsükloidkäigukasti kasutamine võib olla väga kasulik väga erinevates olukordades. Enne rakendamist on aga oluline mõista, kuidas seda õigesti kasutada. See artikkel käsitleb tsükloidkäigukasti kasutamise eeliseid, ülekandearvu arvutamist ja dünaamiliste ja inertsiaalsete jõudude mõju käigukastile.

Dünaamilised ja inertsiaalsed efektid

Tsükloidsete käigukastide dünaamiliste ja inertsiaalsete efektide uurimiseks on tehtud mitmesuguseid uuringuid. Need uuringud on läbi viidud numbriliste, analüütiliste ja eksperimentaalsete meetodite abil. Sõltuvalt koormuse iseloomust ja selle jaotusest mööda hammasratast on välja töötatud mitmesuguseid mudeleid. Need mudelid kasutavad täpsete kontaktpingete määramiseks lõplike elementide meetodit. Mõned neist mudelitest on välja töötatud kontaktide mittelineaarse elastsuse käsitlemiseks.
Tsükloidkäigukasti inertsiaalne tasakaalustamatus põhjustab vibratsiooni ja võib mõjutada seadme efektiivsust. See võib suurendada mehaanilisi kadusid ja kulumist. Seadme efektiivsus sõltub ka tsükloidkettale rakendatavast pöördemomendist. Seadme efektiivsus suureneb koormuse suurenedes. Samamoodi on efektiivsuse suurenemisega seotud ka mittelineaarne kontaktdünaamika.
Mitmete töötingimuste mõjude ennustamiseks on välja töötatud uus tsükloidaalse reduktori mudel. Mudel põhineb jäiga keha dünaamikal ja kasutab mittelineaarset jäikuskoefitsienti. Mudelit on valideeritud numbriliste ja analüütiliste meetodite abil. Mudel pakub arvutuskulude drastilist vähenemist. Mudel võimaldab mitmete töötingimuste kiiret analüüsi.
Artikli peamine panus on tsükloidketta koormuse jaotuse uurimine. Selle aspekti uurimine on oluline, kuna see võimaldab analüüsida pöörlevaid osi ja pingeid. See annab ka ülevaate sellest, millised hammasratta profiilid sobivad kõige paremini pöördemomendi ülekande optimeerimiseks. Uuring on läbi viidud mitmesuguste tsükloidkäigukastidega ja see on kasulik erinevat tüüpi tsükloidkäigukastide jõudluse määramisel.
Tsükloidketta koormuse jaotuse uurimiseks uurisid autorid kontaktjõu, tsükloidsete käigukastide ja erinevate hammasrattaprofiilide vahelist seost. Nad leidsid, et mittelineaarsel kontaktdünaamikal on suur mõju tsükloidse käigukasti efektiivsusele. Tsükloidne käigukast on ideaalne lahendus rakenduste jaoks, mis hõlmavad väga dünaamilisi servomootoreid. Seda saab kasutada ka tööpinkides ja toiduainetetööstuses.
Uuringus leiti, et tsükloidaalsete reduktorite puhul on kolm üldist projekteerimispõhimõtet. Need on kontaktjõu jaotus, kiiruse vähendamine ja tsükloidketta trohoidaalne profiil. Trohoidaalne profiil tuleb hoolikalt määratleda, et tagada pöörlevate osade õige sobivus. Trohoidaalne profiil annab märku, millised hammasratta profiilid sobivad kõige paremini pöördemomendi ülekande optimeerimiseks. Kontaktjõu jaotust saab parandada, täiustades võrgusilma piki ketta laiust.
Sisendkiiruse suurenedes suureneb reduktori efektiivsus. See on tingitud asjaolust, et kontaktjõud muutuvad pidevalt nii suuruse kui ka suuna poolest. Ühe hambavahega tsükloidreduktor suudab sisendkiirust ühe etapi jooksul vähendada kuni 87:1. Samuti on see võimeline hakkama saama suure tsükliga liikumistega ilma tagasilöögita.

Ülekandearvu arvutamine

Tsükloidkäigukasti õige ülekandearvu arvutamiseks on vaja head arusaamist sellest, mis on käigukast ja millise toote jaoks seda kasutatakse. Õige ülekandearv arvutatakse väljundkäigu väljundkiiruse jagamisel sisendkäigu sisendkiirusega. Tavaliselt tehakse seda stopperi abil. Mõnel juhul võib vaja minna kataloogi või tootespetsifikatsiooni. Õige ülekandearv määratakse mitmete tegurite kombinatsiooni abil, näiteks mehhanismile rakendatava pöördemomendi suuruse ja kaasatud hammasrataste suuruse põhjal.
Tsükloidne hammasratas on hammasratta hambaprofiili tüüp, mida saab kujutada splaini abil. Samuti on võimalik hammasratast modelleerida tsükloidse profiiliga, kasutades splaini punktide ühendamiseks koordinaatsüsteemi alguspunktiga. See on oluline hammasratta disaini ja funktsionaalsuse seisukohast.
Masinates ja seadmetes kasutatakse palju erinevaid hammasrattaid. Nende hulka kuuluvad kalasabahammasratas, spiraalhammasratas ja spiraalne koonushammasratas. Parimad ülekandearvud saavutatakse tavaliselt tsükloidkäigukastiga. Lisaks positsioneerimistäpsuse tagamisele pakub tsükloidkäigukast suurepärast lõtku. Tsükloidkäikudel on kõrge mehaaniline efektiivsus, väike hõõrdumine ja minimaalne inertsimoment.
Tsükloidset käigukasti nimetatakse sageli planetaarkäigukastiks, kuigi tehniliselt on see üheastmeline käigukast. Lisaks hammasrattale on käigukastil ekstsentriline laager, mis paneb tsükloidset ketast ekstsentrilises pöörlemises pöörlema. See teeb tsükloidsest käigukastist hea valiku kompaktsete konstruktsioonide puhul, kus on suured ülekandearvud.
Tsükloidketas on tsükloidkäigukasti põhielement. Tsükloidkettal on n = 9 laba ja iga ketta laba liigub iga veovõlli pöörde kohta ühe laba võrra. Tsükloidketas on seejärel ühendatud statsionaarse hammasvööga. Tsükloidketta labad toimivad statsionaarsel hammasvööl nagu hambad.
Hammaste profiili järgi liigitatakse palju erinevaid hammasrattaid. Kõige levinumad hammasrattad on evolvent- ja kaldhammasrattad. Enamik liikumisjuhtimisega hammasrattaid on kaldhammasrattaga. Siiski on ka palju muud tüüpi hammasrattaid, mida kasutatakse erinevates rakendustes. Tsükloidhammasratas on üks keerulisema konstruktsiooniga hammasrattaid. Tsükloidketta kontuuri saab kujutada markerite või siledate joonte abil, kuigi sobib ka hajuvusdiagramm.
Tsükloidketta labad pöörlevad mööda tihvtide moodustatud võrdlusringjoont. Need tihvtid pöörlevad veovõlli ekstsentrilise pöörlemise ajal 40 kraadi. Tihvtid pöörlevad ümber ketta, et saavutada väljundvõlli ühtlane pöörlemine.
Tsükloidketta teine ​​ilmne ja võib-olla isegi olulisem omadus on „maagiline“ tihvtide arv. See on ketta pinnast läbi ulatuvate tihvtide arv. Kettal on augud, mis on tihvtidest suuremad. See võimaldab tihvtidel läbi ketta ulatuda ja väljundvõlli külge kinnituda.

Taotlus

Olenemata sellest, kas ehitate robotajamit või otsite lihtsalt käigukasti oma sõiduki kiiruse vähendamiseks, on tsükloidkäigukast suurepärane viis kõrge ülekandearvu saavutamiseks. Tsükloidkäigukastid on väikese hõõrdumisega, kerge konstruktsiooniga ja äärmiselt stabiilse ülekandega. Need sobivad tööstusrobotite jaoks ja neid saab kasutada paljudes rakendustes, sealhulgas positsioneerimisrobotites.
Tsükloidsed käigukastid vähendavad kiirust ekstsentrilise liikumise abil. Ekstsentriline liikumine võimaldab kogu sisemisel hammasrattal pöörelda kõikuvas tsükloidses liikumises, mis seejärel teisendatakse tagasi ringliikumiseks. See välistab vajaduse hammasrataste astmete virnastamise järele. Tsükloidsetel käigukastidel on ka väiksem hõõrdumine, suurem tugevus ja suurem vastupidavus kui tavalistel käigukastidel.
Tsükloidset käigukasti kasutatakse ka mitmetes rakendustes, sealhulgas mere jõuseadmetes ja robotite ajamites. Tsükloidsed käigukastid vähendavad vibratsiooni, kasutades vibratsioonide summutamiseks nihkes hammasrattaid.
Tsükloidülekannetel on väiksem hõõrdumine, suurem tugevus ja parem väändejäikus kui evolventülekannetel. Neil on ka väiksem hertsi kontaktpinge, mis teeb neist paremad löögikoormuste korral kasutamiseks kui evolventülekanded. Samuti on neil tavapäraste käigukastidega võrreldes väiksem suurus ja kaal ning neil on suurem ülekandearv kui evolventülekannetel.
Tsükloidseid käike kasutatakse tavaliselt mootorite kiiruse vähendamiseks, kuid neil on ka mitmeid muid eeliseid. Tsükloidsetel käigukastidel on väiksem jalajälg kui teistel käigukastidel, mis võimaldab neil mahtuda kitsastesse ruumidesse. Neil on ka väike lõtk, mis võimaldab täpset liikumist. Tsükloidsetel käikudel on suurem efektiivsus, mille tulemuseks on väiksem energiatarve ja väiksem kulumine.
Tsükloidketas on käigukasti üks olulisemaid komponente. Tsükloidkettad on tavaliselt konstrueeritud lühikese tsükloidiga, mis minimeerib ketta ekstsentrilisust. Samuti on need konstrueeritud lühema küljega, mille tulemuseks on parem tugevus ja väiksem pingekontsentratsioon. Tsükloidkettad on tavaliselt ühendatud statsionaarse hammasrattaga. Tsükloid on konstrueeritud nii, et see veereb ümber statsionaarsete rõngaspoltide, mis suruvad vastu ketta ümmargusi auke. Tsükloidkäigukastides kasutatakse tavaliselt kahte nihkeastet.
Tsükloidajamid sobivad ideaalselt raskete koormuste rakenduste jaoks. Neil on ka suur väändejäikus, mis muudab nad väga vastupidavaks löökkoormustele. Tsükloidajamitel on ka kõrge ülekandearv, mida saab saavutada ilma suure sisendvõlli vajaduseta. Need on ka kompaktsed ja neil on pikk kasutusiga.
Tsükloidkäigukasti väljundvõllil on alati kaks nihkeastet, mis tagab sisend- ja väljundvõllide pöörlemise alati erineva kiirusega. Väljundvõll oleks ajamiketaste ümber olev tihvtkorpus, mis võimaldaks ka hõlpsat hooldust.
Tsükloidsed käigukastid on ka väga kompaktsed ja kerged, seega sobivad need ideaalselt tööstusrobotites kasutamiseks. Tsükloidne käigukasti reduktor on tööstusrobotites kõige stabiilsem ja madala vibratsiooniga reduktor ning sellel on lai ülekandearvu vahemik.

editor by CX 2023-06-13