Kuidas kasutada tsüklonkäigukasti

Sageli kasutatakse tsükloidset käigukasti mootorilt või pumbalt pöördemomendi ülekandmiseks. Seda tüüpi käigukast on sageli levinud valik, kuna sellel on tavalise käigukasti ees mitmeid eeliseid. Selle peamine eelis on see, et seda on lihtne valmistada, mis tähendab, et seda saab kasutada mitmesugustes rakendustes. Kui aga soovite tsükloidset käigukasti kasutada, on vaja teada mõnda asja. Nende hulka kuuluvad tööpõhimõte, struktuur ning sellega kaasnevad dünaamilised ja inertsiaalsed efektid.

Dünaamilised ja inertsiaalsed efektid

Tsükloidülekannete staatiliste ja dünaamiliste omaduste kohta on läbi viidud mitmeid uuringuid. Nende mõjude uurimine on kasulik tsükloidsete kiirusereduktorite optimaalse disaini väljatöötamisel.
Selles artiklis uuriti kaheastmelise tsükloidse kiirusereduktori dünaamilisi ja inertsiaalseid efekte, kasutades CZPT programmipaketti. Lisaks on välja töötatud uus tsükloidsete reduktorite mudel, mis põhineb mittelineaarsel kontaktdünaamikal. Uue mudeli eesmärk on ennustada mitmeid töötingimusi.
Esimese ja teise astme tsükloidketaste normaalne ergastuskontaktjõud on väga sarnane. Kuid kokkupuutepunktis on kogudeformatsioon erinev. See efekt tuleneb peamiselt süsteemi enda võnkumistest. Teise astme tsükloidkettad pöörlevad ümber hammasratta 180-kraadise nurga all. See nurk mõjutab oluliselt pöördemomendi koormusi. Esimese ja teise astme tsükloidketastele mõjuv koguergastusjõud on vastavalt 1848 N ja 2068,7 N.
Kontaktpingete analüüsimiseks uuriti erinevaid hammasratta profiile. Võrgusilma tihedust peeti oluliseks projekteerimiskriteeriumiks. Leiti, et suurem auk vähendab tsükloidketta materjalisisaldust ja põhjustab suuremaid pingeid.
Lisaks on võimalik kontaktjõude efektiivsemalt vähendada geomeetriliste parameetrite muutmise teel. Seda saab teha võrgusilma peenendamisega piki ketta laiust. Tsükloidkettal on väljundtulemustele suurim mõju.
Tsükloidajami efektiivsus suureneb koormuse suurenemisega. Tsükloidreduktori efektiivsus sõltub ka sisendvõlli ja tsükloidplaadi ekstsentrilisusest. Väikeste koormuste korral on efektiivsuskõver lineaarne. Suuremate koormuste korral muutub efektiivsuskõver aga mittelineaarsemaks. Selle põhjuseks on tsükloidreduktori jäikuse suurenemine koormuse suurenedes.

Struktuur

Kuigi tsükloidkäigukast tundub keerulise inseneripuslena, on selle konstruktsioon tegelikult üsna lihtne. Põhielemendid on alus, koormusplaat ja tõukelaager. Kõik need elemendid töötavad koos, et luua stabiilne ja kompaktne käigukast.
Alus on ümmargune osa, mille välisserva ümber on mitu silindrilist tihvti. Tihvtid on kinnitatud rõnga külge, mis hoiab neid ringikujuliselt liikumas. Rõngas toimib võrdlusringina. Ringi läbimõõt on umbes 5 mm.
Koormusplaat on keermestatud kruviaukude seeria. Need asuvad keskpunktist 15 mm kaugusel. Neid kasutatakse väliskonstruktsioonide ankurdamiseks. Koormusplaati tuleb pöörata X- ja Y-telje ümber.
Tõukelaager asetatakse koormusplaadi peale. Laagri siseläbimõõt on 35 mm ja välisläbimõõt 52 mm. Seda kasutatakse pöörlemise võimaldamiseks ümber Z-telje.
Tsükloidketas on tsükloidkäigukasti keskne osa. Kettas on augud väljundvõlli ajavate tihvtide jaoks. Need augud on suuremad kui väljundrullikute tihvtidel kasutatavad. Kettal on ka vähendatud ekstsentrilisus.
Tihvtid on tsükloidketta külge kinnitatud rull-tihvtide abil. Tihvtid on valmistatud materjalist, mis pakub ajamile mehaanilist tuge suure pöördemomendi korral. Tihvtide välisläbimõõt on 9 mm. Kettal on mitu laba ja see pöörleb ühe laba võrra võlli pöörde kohta.
Tsükloidkäigukastil on ka ülemine kate, mis aitab komponente koos hoida. Kaanel on tööriistade tasku. Ülemisel kattel on ka keermed, mis keeratakse korpusesse.

Tööpõhimõte

Paljude hammasülekande tüüpide hulgas kasutatakse tsükloidseid käigukaste rasketes masinates ja mitmeteljelistes robotites. Need on väga tõhusad, kompaktsed ja võimelised suurtele ülekandearvudele. Lisaks on neil ülekoormusvõime.
Tsükloidkettaid ajavad ekstsentrilised võllid, mis pöörlevad fikseeritud rõngaspoltide ümber. Tihvtiketta rulltihvtid haakuvad tsükloidketta aukudega. Need rulltihvtid panevad tihvtiketta käima ja tihvtiketas kannab liikumise üle väljundvõllile.
Erinevalt tavapärastest hammasülekannetest on tsükloidajamitel väike tagasilöök ja suur väändejäikus. Need sobivad ideaalselt raskete koormuste ja kõigi ajamitehnoloogiate jaoks. Tsükloidketta väiksem mass ja kompaktne disain aitavad kaasa ka selle kõrgele efektiivsusele ja positsioneerimistäpsusele.
Tsükloidkettal on käigukasti kinemaatikas keskne roll. See pöörleb ringikujuliselt ümber fikseeritud rõnga. Kui ketast surutakse vastu hammasratast, haakuvad tihvtid kettaga ja rulltihvtid pöörlevad tihvtide ümber. See pöörlev liikumine tekitab vibratsiooni, mis levib läbi veetavate võllide.
Tsükloidkettad on tavaliselt konstrueeritud lühikese tsükloidina, et minimeerida ekstsentrilisust. See vähendab tasakaalustamatuse jõude suurtel kiirustel. Ideaalis on tsükloidi labade arv väiksem kui ümbritsevate tihvtide arv. See vähendab hertsi kontaktpinget.
Erinevalt planetaarülekannetest on tsükloidülekannetel suur täpsus ja nad taluvad löökkoormusi. Neil on ka väike hõõrdumine ja väiksem kulumine hambakülgedel. Samuti on neil suurem efektiivsus ja kandevõime.
Tsükloidhammasrattaid on üldiselt keerulisem valmistada kui evolventhammasrattaid. Tsükloidhammasrattad ei sobi hammasrataste astmete virnastamiseks. Nende tootmine nõuab äärmist täpsust. Kuid nende väiksem suurus ja väike lõtk, suur väändejäikus ja madal vibratsioon muudavad need ideaalseks kasutamiseks rasketes masinates.

Evolventne hammasratta hambaprofiil

Peaaegu kõik hammasrattad on valmistatud evolventhambaprofiiliga. Tsükloidhammasrattaid toodetakse samuti selle profiiliga. Võrreldes evolventhammasratastega on tsükloidhammasrattad tugevamad ja suudavad edastada rohkem võimsust. Samas võib neid olla ka keerulisem valmistada. See muudab need kallimaks.
Evolventne hammasratta profiil on sujuv kõver. See on tuletatud ringi evolventkõverast. Põhiringi puutuja on evolventne mis tahes punkti normaalne.
Sellel kõveral on omadused, mis võimaldavad evolventhammastel liikumist ristisuunas üle kanda. See on ka teekond, mida mööda nööri ots silindrilt lahti kerib.
Evolventprofiili eeliseks on selle lihtne valmistamine. See võimaldab ka sujuvat hambumist hoolimata keskpunktide kauguse ebaühtlusest. Seda profiili eelistatakse ka tsükloidsele hambaprofiilile, kuid see pole igas mõttes parim.
Tsükloidhammasratta hambad koosnevad samuti kahest kõverast osast. Erinevalt evolventhammastest on tsükloidhammasratta hammastel ühtlane raadius. Tsükloidhammasrattad tekitavad vähem müra. Kuid nende tootmine on ka kallim.
Evolventhambaid on lihtsam valmistada, kuna neil on ainult üks kõverus. Tsükloidseid hammasrattaid saab valmistada ka hammaslattlõikuriga. See muudab nende valmistamise odavamaks. Siiski vajavad need asjatundlikku disaini. Neid saab toota ka hammasrattalõikuriga.
Hammasprofiile, mis vastavad hammasratta ja hamba vahelise seose seadusele, nimetatakse mõnikord konjugeeritud profiilideks. Involuutne profiil on neist kõige levinum. See võimaldab konstantset pöördemomendi ülekannet.

Tagasilöök

Tavaliselt pakuvad tsükloidajamid suurt ülekandearvu ilma tagasilöögita. See on tingitud asjaolust, et tsükloidketast ajab ekstsentriline võll. Pöörlemise ajal pöörleb tsükloidketas ümber fikseeritud rõnga. See rõngas pöörleb ka raskuskeskmest sõltumatult.
Tsükloidketast lühendatakse tavaliselt ekstsentrilisuse vähendamiseks. See aitab minimeerida suurel kiirusel tekkida võivaid tasakaalustamatuse jõude. Tsükloidil on ka suurem ülekandearv kui traditsioonilistel hammasratastel. See tagab parema positsioonitäpsuse.
Tsükloidajamitel on ka suur väändejäikus. See tagab suurema väändekindluse ja löögikoormuse taluvuse. See on oluline mitmel põhjusel, näiteks rasketes rakendustes.
Tsükloidajamitel on ka väiksem mass. Need eelised muudavad need ideaalselt sobivaks kõikide ajamitehnoloogiate jaoks. Konstruktsioon võimaldab ka suuremat väändejäikust ja kasutusiga. Nendel ajamitel on ka palju väiksem profiil.
Tsükloidajamid aitavad vähendada kiirust. Tänu tsükloidi suurele väändejäikusele on neil ka kõrge positsioneerimistäpsus.
Tsükloidajamid sobivad hästi mitmesugusteks rakendusteks, sealhulgas elektrimootorite, generaatorite ja pumpmootorite jaoks. Samuti on need väga vastupidavad löökkoormustele, mis on oluline mitmesugustes rakendustes. See konstruktsioon sobib ideaalselt rakenduste jaoks, mis vajavad suurt ülekandearvu kompaktses disainis.
Tsükloidajamitel on ka eeliseks see, et vastastikuste komponentide vaheline lõtk on minimaalne. See aitab vältida häireid ja tagada positiivse sobivuse. See on eriti oluline käigukastides. See võimaldab ka koormusanduri ja potentsiomeetri kasutamist käigukasti lõtku määramiseks.

editor by CX 2023-04-18