Syklonivaihteiston käyttö

Sykloidista vaihteistoa käytetään usein vääntömomentin siirtoon moottorista tai pumpusta. Tämän tyyppinen vaihteisto on usein yleinen valinta, koska sillä on useita etuja tavalliseen vaihteistoon verrattuna. Sen tärkein etu on, että se on helppo valmistaa, mikä tarkoittaa, että se voidaan sisällyttää monenlaisiin sovelluksiin. Jos kuitenkin haluat käyttää sykloidista vaihteistoa, on muutamia asioita, jotka sinun on tiedettävä. Näitä ovat toimintaperiaate, rakenne sekä siihen liittyvät dynaamiset ja inertiavaikutukset.

Dynaamiset ja inertiavaikutukset

Sykloidisten vaihteiden staattisista ja dynaamisista ominaisuuksista on tehty useita tutkimuksia. Näiden vaikutusten tutkiminen on hyödyllistä sykloidivaihteiden optimaalisen suunnittelun kannalta.
Tässä artikkelissa on tutkittu kaksivaiheisen sykloidisen nopeudenalennusvaihteen dynaamisia ja inertiavaikutuksia CZPT-ohjelmapaketin avulla. Lisäksi on kehitetty uusi sykloidisille alennusvaihteille malli, joka perustuu epälineaariseen kosketusdynamiikkaan. Uuden mallin tavoitteena on ennustaa useita käyttöolosuhteita.
Ensimmäisen ja toisen vaiheen sykloidilevyjen normaali herätekosketusvoima on hyvin samanlainen. Kokonaismuodonmuutos kosketuspisteessä on kuitenkin erilainen. Tämä vaikutus johtuu pääasiassa järjestelmän omista värähtelyistä. Toisen vaiheen sykloidilevyt pyörivät kehäpyörän telan ympäri 180 asteen kulmassa. Tämä kulma on merkittävä tekijä vääntömomenttikuormissa. Ensimmäisen ja toisen vaiheen sykloidilevyihin kohdistuva kokonaisherätevoima on vastaavasti 1848 N ja 2068,7 N.
Kosketusjännityksen analysoimiseksi tutkittiin erilaisia ​​hammaspyöräprofiileja. Verkkotiheyttä pidettiin tärkeänä suunnittelukriteerinä. Havaittiin, että suurempi reikä vähentää sykloidilevyn materiaalipitoisuutta ja johtaa suurempiin jännityksiin.
Lisäksi kosketusvoimia voidaan vähentää tehokkaammin muuttamalla geometrisia parametreja. Tämä voidaan tehdä hienosäätämällä verkkoa kiekon leveyden suuntaisesti. Sykloidisella kiekolla on suurin vaikutus lähtötuloksiin.
Sykloidikäytön hyötysuhde kasvaa kuormituksen kasvaessa. Sykloidialennusvaihteen hyötysuhde riippuu myös tuloakselin ja sykloidilevyn epäkeskisyydestä. Pienten kuormien hyötysuhdekäyrä on lineaarinen. Suuremmilla kuormilla hyötysuhdekäyrä muuttuu kuitenkin epälineaarisemmaksi. Tämä johtuu siitä, että sykloidialennusvaihteen jäykkyys kasvaa kuormituksen kasvaessa.

Rakenne

Vaikka sykloidivaihteisto näyttää monimutkaiselta tekniseltä palapeliltä, ​​sen rakenne on itse asiassa melko yksinkertainen. Keskeiset elementit ovat jalusta, kuormalevy ja työntölaakeri. Kaikki nämä elementit toimivat yhdessä luoden vakaan ja kompaktin vaihteiston.
Pohja on pyöreä osa, jonka ulkoreunassa on useita lieriömäisiä tappeja. Tapit on kiinnitetty kiinteään renkaaseen, joka pitää ne ympyränmuotoisella radalla. Rengas toimii vertailuympyränä. Ympyrän halkaisija on noin 5 mm.
Kuormituslevy koostuu sarjasta kierteitettyjä ruuvinreikiä. Nämä on järjestetty 15 mm:n päähän keskipisteestä. Näitä käytetään ulkoisten rakenteiden ankkuroimiseen. Kuormituslevyä on käännettävä X- ja Y-akselien ympäri.
Työntölaakeri on sijoitettu kuormituslevyn päälle. Laakerilla on sisähalkaisija 35 mm ja ulkohalkaisija 52 mm. Sitä käytetään pyörimisen mahdollistamiseen Z-akselin ympäri.
Sykloidinen kiekko on sykloidivaihteiston keskikappale. Kiekossa on reiät ulostuloakselia pyörittäville tapeille. Reiät ovat suurempia kuin ulostulorullien tapeissa käytettävät reiät. Kiekolla on myös pienempi epäkeskisyys.
Tapit on kiinnitetty sykloidilevyyn vierintätapeilla. Tapit on valmistettu materiaalista, joka tarjoaa mekaanista tukea käyttölaitteelle suuren vääntömomentin tilanteissa. Tappien ulkohalkaisija on 9 mm. Levyssä on useita ulokkeita ja sitä pyöritetään yhden ulokkeen verran akselin kierrosta kohden.
Sykloidisessa vaihteistossa on myös yläkansi, joka auttaa pitämään komponentit yhdessä. Kannessa on tasku työkaluille. Yläkannessa on myös kierteet, jotka ruuvataan koteloon.

Toimintaperiaate

Monien hammaspyörävaihteistojen joukosta sykloidivaihteistoja käytetään raskaissa koneissa ja moniakselisissa roboteissa. Ne ovat erittäin tehokkaita, kompakteja ja kykenevät suuriin välityssuhteisiin. Lisäksi niillä on ylikuormituskyky.
Sykloidilevyjä käyttävät epäkeskoakselit, jotka pyörivät kiinteiden rengastappien ympäri. Tappilevyn rullatapit kytkeytyvät sykloidilevyn reikiin. Nämä rullatapit pyörittävät tappilevyä, ja tappilevy siirtää liikkeen ulostuloakselille.
Toisin kuin perinteisissä hammaspyöräkäytöissä, sykloidikäyttöisissä on pieni välys ja suuri vääntöjäykkyys. Ne sopivat ihanteellisesti raskaille kuormille ja kaikille käyttöteknologioille. Sykloidilevyn pienempi massa ja kompakti rakenne edistävät myös sen korkeaa hyötysuhdetta ja paikannustarkkuutta.
Sykloidisella kiekolla on keskeinen rooli vaihteiston kinematiikassa. Se pyörii ympyrää kiinteän renkaan ympäri. Kun kiekkoa painetaan kehäpyörää vasten, tapit koskettavat kiekkoa ja rullan tapit pyörivät tappien ympäri. Tämä pyörivä liike aiheuttaa värähtelyä, joka kulkee vetoakseleiden läpi.
Sykloidilevyissä on tyypillisesti lyhyt sykloidi, jotta epäkeskisyys minimoituu. Tämä vähentää epätasapainovoimia suurilla nopeuksilla. Ihannetapauksessa sykloidin lohkojen lukumäärä on pienempi kuin ympäröivien tappien lukumäärä. Tämä vähentää hertsiläistä kosketusjännitystä.
Toisin kuin planeettavaihteet, sykloidivaihteet ovat tarkkoja ja kestävät iskukuormia. Niillä on myös alhainen kitka ja vähemmän kulumista hammasreunoilla. Niillä on myös suurempi hyötysuhde ja kuormituskyky.
Sykloidivaihteiden valmistus on yleensä vaikeampaa kuin evolventtivaihteiden. Sykloidivaihteet eivät sovellu pinottavien hammaspyörävaiheiden valmistukseen. Niiden valmistus vaatii äärimmäistä tarkkuutta. Niiden pienempi koko ja pieni välys, suuri vääntöjäykkyys ja vähäinen tärinä tekevät niistä kuitenkin ihanteellisia käytettäväksi raskaissa koneissa.

Evolventtivaihteen hammasprofiili

Lähes kaikki rattaat valmistetaan evolventtisella hammasprofiililla. Myös sykloidirattaita valmistetaan tällä profiililla. Evolventteihin verrattuna sykloidirattaat ovat vahvempia ja voivat siirtää enemmän tehoa. Niiden valmistus voi kuitenkin olla myös vaikeampaa. Tämä tekee niistä kalliimpia.
Evolventin hammasprofiili on tasainen käyrä. Se on johdettu ympyrän evolventtikäyrästä. Perusympyrän tangentti on evolventin minkä tahansa pisteen normaali.
Tällä käyrällä on ominaisuuksia, jotka mahdollistavat evolventtipyörän hampaiden liikkeen siirtämisen kohtisuoraan suuntaan. Se on myös reitti, jonka jännepää kulkee purkautuessaan sylinteristä.
Evolventtiprofiilin etuna on sen helppo valmistus. Se mahdollistaa myös tasaisen kytkennän keskiövälin virheasennosta huolimatta. Tätä profiilia pidetään myös sykloidihammasprofiiliin verrattuna parempana, mutta se ei ole paras kaikilta osin.
Sykloidihammaspyörän hampaat koostuvat myös kahdesta käyrästä. Toisin kuin evolventtihampaissa, sykloidihammaspyörän hampailla on tasainen säde. Sykloidihammaspyörät tuottavat vähemmän melua. Mutta niiden valmistus on myös kalliimpaa.
Evolventtiset hampaat on helpompi valmistaa, koska niillä on vain yksi kaari. Sykloidivaihteita voidaan valmistaa myös hammastankotyyppisellä jyrsimellä. Tämä tekee niiden valmistuksesta halvempaa. Ne vaativat kuitenkin asiantuntevaa suunnittelua. Ne voidaan valmistaa myös hammaspyörän muotoilijalla, jossa on hammaspyöräjyrsin.
Hammasprofiilit, jotka täyttävät hammaspyörän ja hampaan välisen vaikutuksen lain, tunnetaan joskus nimellä konjugaattiprofiilit. Evolventtiprofiili on näistä yleisin. Se mahdollistaa vakion vääntömomentin siirron.

Takaisku

Sykloidikäyttöisissä laitteissa on tyypillisesti korkea välityssuhde ilman välystä. Tämä johtuu siitä, että sykloidilevyä pyörittää epäkeskinen akseli. Pyörimisen aikana sykloidilevy pyörii kiinteän renkaan ympäri. Tämä rengas pyörii myös painopisteestä riippumatta.
Sykloidilevyä lyhennetään tyypillisesti epäkeskisyyden vähentämiseksi. Tämä auttaa minimoimaan suurilla nopeuksilla mahdollisesti esiintyviä epätasapainovoimia. Sykloidi tarjoaa myös suuremman välityssuhteen kuin perinteiset vaihteet. Tämä parantaa sijaintitarkkuutta.
Sykloidikäyttöisillä osilla on myös korkea vääntöjäykkyys. Tämä tarjoaa paremman vääntöjoustavuuden ja iskukuormituskyvyn. Tämä on tärkeää useista syistä, kuten raskaissa sovelluksissa.
Sykloidikäyttöisillä osilla on myös pienempi massa. Nämä edut tekevät niistä ihanteellisia kaikille käyttöteknologioille. Rakenne mahdollistaa myös suuremman vääntöjäykkyyden ja käyttöiän. Näillä käyttölaitteilla on myös paljon pienempi profiili.
Sykloidikäyttöjä käytetään myös nopeuden vähentämiseen. Sykloidin suuren vääntöjäykkyyden ansiosta niillä on myös korkea paikannustarkkuus.
Sykloidikäyttöiset moottorit sopivat hyvin monenlaisiin sovelluksiin, kuten sähkömoottoreihin, generaattoreihin ja pumppumoottoreihin. Ne ovat myös erittäin kestäviä iskukuormille, mikä on tärkeää monissa sovelluksissa. Tämä rakenne sopii erinomaisesti sovelluksiin, jotka vaativat suurta välityssuhdetta kompaktissa rakenteessa.
Sykloidikäyttöjen etuna on myös se, että ne minimoivat vastakkaisten komponenttien välisen välyksen. Tämä auttaa poistamaan häiriöitä ja varmistamaan positiivisen sovituksen. Tämä on erityisen tärkeää vaihteistoissa. Se mahdollistaa myös voima-anturin ja potentiometrin käytön vaihteiston välyksen määrittämiseksi.

toimittaja CX 2023-04-18