साइक्लोन गियरबॉक्स का उपयोग कैसे करें

मोटर या पंप से टॉर्क ट्रांसफर करने के लिए अक्सर साइक्लोइडल गियरबॉक्स का उपयोग किया जाता है। यह गियरबॉक्स एक सामान्य विकल्प है क्योंकि इसके कई फायदे हैं। इसका मुख्य लाभ यह है कि इसे बनाना आसान है, जिसका अर्थ है कि इसे विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में शामिल किया जा सकता है। हालांकि, यदि आप साइक्लोइडल गियरबॉक्स का उपयोग करना चाहते हैं, तो आपको कुछ बातें जाननी आवश्यक हैं। इनमें इसके संचालन का सिद्धांत, संरचना और इससे जुड़े गतिशील और जड़त्वीय प्रभाव शामिल हैं।

गतिशील और जड़त्वीय प्रभाव

साइक्लोइडल गियर के स्थैतिक और गतिशील गुणों पर कई अध्ययन किए गए हैं। इन प्रभावों का अध्ययन साइक्लोइडल स्पीड रिड्यूसर के इष्टतम डिजाइन में सहायक होता है।
इस शोधपत्र में, CZPT प्रोग्राम पैकेज का उपयोग करके दो-चरणीय साइक्लोइडल स्पीड रिड्यूसर के गतिशील और जड़त्वीय प्रभावों का अध्ययन किया गया है। इसके अलावा, गैर-रेखीय संपर्क गतिशीलता पर आधारित साइक्लोइडल रिड्यूसर के लिए एक नया मॉडल विकसित किया गया है। इस नए मॉडल का उद्देश्य कई परिचालन स्थितियों का पूर्वानुमान लगाना है।
पहले और दूसरे चरण के साइक्लॉइड डिस्क के लिए सामान्य उत्तेजना संपर्क बल लगभग समान है। हालांकि, संपर्क बिंदु पर कुल विरूपण भिन्न होता है। यह प्रभाव मुख्य रूप से सिस्टम के स्वयं के दोलनों के कारण होता है। दूसरे चरण के साइक्लॉइड डिस्क 180 डिग्री के कोण पर रिंग गियर रोलर के चारों ओर घूमते हैं। यह कोण टॉर्क भार में महत्वपूर्ण योगदान देता है। पहले और दूसरे चरण के साइक्लॉइड डिस्क पर कुल उत्तेजना बल क्रमशः 1848 N और 2068.7 N है।
संपर्क तनाव का विश्लेषण करने के लिए, विभिन्न गियर प्रोफाइल की जांच की गई। मेश घनत्व को एक महत्वपूर्ण डिजाइन मानदंड माना गया। यह पाया गया कि बड़ा छेद साइक्लोइडल डिस्क की सामग्री को कम करता है और परिणामस्वरूप अधिक तनाव उत्पन्न करता है।
इसके अलावा, ज्यामितीय मापदंडों को बदलकर संपर्क बलों को अधिक प्रभावी ढंग से कम करना संभव है। यह डिस्क की चौड़ाई के साथ मेश रिफाइनमेंट द्वारा किया जा सकता है। साइक्लोइडल डिस्क का आउटपुट परिणामों पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है।
साइक्लोइडल ड्राइव की दक्षता भार बढ़ने के साथ बढ़ती है। साइक्लोइडल रिड्यूसर की दक्षता इनपुट शाफ्ट और साइक्लोइडल प्लेट की उत्केंद्रता पर भी निर्भर करती है। कम भार के लिए दक्षता वक्र रैखिक होता है। हालांकि, अधिक भार के लिए, दक्षता वक्र अधिक गैर-रैखिक हो जाता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि भार बढ़ने के साथ साइक्लोइड रिड्यूसर की कठोरता भी बढ़ती है।

संरचना

देखने में यह भले ही एक जटिल इंजीनियरिंग पहेली जैसा लगे, लेकिन साइक्लोइडल गियरबॉक्स का निर्माण वास्तव में काफी सरल है। इसके मुख्य तत्व हैं आधार, लोड प्लेट और थ्रस्ट बेयरिंग। ये सभी तत्व मिलकर एक स्थिर और सुगठित गियरबॉक्स का निर्माण करते हैं।
आधार एक वृत्ताकार भाग है जिसके बाहरी किनारे पर कई बेलनाकार पिन लगे हैं। ये पिन एक स्थिर वलय पर टिके हैं जो इन्हें वृत्ताकार पथ पर गतिमान रखता है। यह वलय संदर्भ वृत्त का कार्य करता है। वृत्त का व्यास लगभग 5 मिमी है।
लोड प्लेट में पेंच के लिए छेद बने होते हैं, जो केंद्र से 15 मिमी की दूरी पर व्यवस्थित होते हैं। इनका उपयोग बाहरी संरचनाओं को स्थिर करने के लिए किया जाता है। लोड प्लेट को X और Y अक्षों के चारों ओर घुमाया जा सकता है।
थ्रस्ट बेयरिंग को लोड प्लेट के ऊपर रखा जाता है। इस बेयरिंग का आंतरिक व्यास 35 मिमी और बाहरी व्यास 52 मिमी है। इसका उपयोग Z अक्ष के चारों ओर घूर्णन को सक्षम करने के लिए किया जाता है।
साइक्लोइडल डिस्क, साइक्लोइडल गियरबॉक्स का केंद्रबिंदु है। इस डिस्क में आउटपुट शाफ्ट को चलाने वाले पिनों के लिए छेद होते हैं। ये छेद आउटपुट रोलर पिनों में उपयोग किए जाने वाले छेदों से बड़े होते हैं। डिस्क की उत्केंद्रता भी कम होती है।
पिन रोलिंग पिन द्वारा साइक्लोइडल डिस्क से जुड़े होते हैं। पिन एक ऐसे पदार्थ से बने होते हैं जो उच्च टॉर्क की स्थितियों में ड्राइव को यांत्रिक सहारा प्रदान करता है। पिन का बाहरी व्यास 9 मिमी है। डिस्क में कई लोब होते हैं और शाफ्ट के प्रत्येक चक्कर में एक लोब घूमता है।
साइक्लोइडल गियरबॉक्स में एक ऊपरी आवरण भी होता है जो सभी घटकों को एक साथ रखने में मदद करता है। इस आवरण में औजारों के लिए एक जेब बनी होती है। ऊपरी आवरण में पेंच के आकार के धागे भी होते हैं जो केसिंग में फिट हो जाते हैं।

संचालन सिद्धांत

कई प्रकार के गियर ट्रांसमिशन में से, साइक्लोइडल गियरबॉक्स का उपयोग भारी मशीनरी और मल्टी-एक्सिस रोबोट में किया जाता है। ये अत्यधिक प्रभावी, कॉम्पैक्ट और उच्च अनुपात में सक्षम होते हैं। इसके अलावा, इनमें ओवरलोड सहने की क्षमता भी होती है।
साइक्लॉइड डिस्क को सनकी शाफ्ट द्वारा चलाया जाता है जो निश्चित रिंग पिन के चारों ओर घूमते हैं। पिन डिस्क के रोलर पिन साइक्लॉइड डिस्क में बने छेदों में प्रवेश करते हैं। ये रोलर पिन पिन डिस्क को चलाते हैं और पिन डिस्क इस गति को आउटपुट शाफ्ट में स्थानांतरित करती है।
परंपरागत गियर ड्राइव के विपरीत, साइक्लोइडल ड्राइव में बैकलैश कम और टॉर्शनल स्टिफ़नेस अधिक होती है। ये भारी भार और सभी ड्राइव तकनीकों के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त हैं। साइक्लोइडल डिस्क का कम द्रव्यमान और कॉम्पैक्ट डिज़ाइन भी इसकी उच्च दक्षता और सटीक स्थिति निर्धारण में योगदान देता है।
गियरबॉक्स की गतिकी में साइक्लोइडल डिस्क की केंद्रीय भूमिका होती है। यह एक स्थिर रिंग के चारों ओर वृत्ताकार रूप में घूमती है। जब डिस्क को रिंग गियर पर धकेला जाता है, तो पिन डिस्क से जुड़ जाते हैं और रोलर पिन डिस्क के चारों ओर घूमने लगते हैं। इस घूर्णन गति से कंपन उत्पन्न होता है, जो संचालित शाफ्टों में प्रवाहित होता है।
साइक्लॉइड डिस्क को आमतौर पर छोटे साइक्लॉइड के साथ डिज़ाइन किया जाता है, ताकि उत्केंद्रता कम से कम हो। इससे उच्च गति पर असंतुलन बल कम हो जाते हैं। आदर्श रूप से, साइक्लॉइड पर पालियों की संख्या आसपास के पिनों की संख्या से कम होती है। इससे हर्ट्ज़ियन संपर्क तनाव की मात्रा कम हो जाती है।
प्लेनेटरी गियर के विपरीत, साइक्लोइडल गियर उच्च सटीकता वाले होते हैं और झटके सहन करने में सक्षम होते हैं। इनमें घर्षण कम होता है और दांतों के किनारों पर घिसाव भी कम होता है। इनकी दक्षता और भार वहन क्षमता भी अधिक होती है।
साइक्लॉइड गियर आमतौर पर इनवोल्यूट गियर की तुलना में निर्माण में अधिक कठिन होते हैं। साइक्लॉइड गियर स्टैकिंग गियर स्टेज के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं। इनके निर्माण में अत्यधिक सटीकता की आवश्यकता होती है। हालांकि, इनका छोटा आकार, कम बैकलैश, उच्च टॉर्सनल स्टिफ़नेस और कम कंपन इन्हें भारी मशीनों में उपयोग के लिए आदर्श बनाते हैं।

इनवोल्यूट गियर टूथ प्रोफ़ाइल

लगभग सभी गियर इनवोल्यूट गियर टूथ प्रोफाइल के साथ निर्मित होते हैं। साइक्लॉइड गियर भी इसी प्रोफाइल में बनाए जाते हैं। इनवोल्यूट गियर की तुलना में साइक्लॉइड गियर अधिक मजबूत होते हैं और अधिक शक्ति संचारित कर सकते हैं। हालांकि, इनका निर्माण अधिक कठिन हो सकता है। इसी कारण ये महंगे होते हैं।
गियर के दांत का घुमावदार आकार एक चिकना वक्र होता है। यह एक वृत्त के घुमावदार वक्र से प्राप्त होता है। आधार वृत्त पर खींची गई स्पर्श रेखा घुमावदार वक्र के किसी भी बिंदु पर अभिलंब होती है।
इस वक्र में ऐसे गुण हैं जो इनवोल्यूट गियर के दांतों को लंबवत दिशा में गति स्थानांतरित करने की अनुमति देते हैं। यह सिलेंडर से खुलने वाली डोरी के सिरे द्वारा निर्धारित पथ भी है।
इनवोल्यूट प्रोफाइल का लाभ यह है कि इसे बनाना आसान होता है। यह केंद्र दूरी में असंतुलन होने पर भी सुचारू रूप से आपस में जुड़ने की सुविधा प्रदान करता है। साइक्लॉइड टूथ प्रोफाइल की तुलना में इसे प्राथमिकता दी जाती है, लेकिन यह हर मामले में सर्वश्रेष्ठ नहीं है।
साइक्लॉइड गियर के दांत भी दो वक्रों से बने होते हैं। इनवोल्यूट दांतों के विपरीत, साइक्लॉइड गियर के दांतों की त्रिज्या एकसमान होती है। साइक्लॉइड गियर में शोर होने की संभावना कम होती है, लेकिन इनका निर्माण महंगा होता है।
इनवोल्यूट दांतों का निर्माण आसान होता है क्योंकि इनमें केवल एक ही वक्र होता है। साइक्लॉइड गियर को रैक टाइप कटर से भी बनाया जा सकता है। इससे इनका निर्माण सस्ता हो जाता है। हालांकि, इसके लिए विशेषज्ञ डिजाइन की आवश्यकता होती है। इन्हें पिनियन कटर सहित गियर शेपर से भी बनाया जा सकता है।
गियर-दांत क्रिया के नियम को संतुष्ट करने वाले दांतों के प्रोफाइल को कभी-कभी संयुग्मी प्रोफाइल कहा जाता है। इनमें से सबसे आम इनवोल्यूट प्रोफाइल है। यह निरंतर टॉर्क संचरण की अनुमति देता है।

प्रतिक्रिया

सामान्यतः, साइक्लोइडल ड्राइव बिना किसी बैकलैश के उच्च संचरण अनुपात प्रदान करते हैं। इसका कारण यह है कि साइक्लोइड डिस्क एक विलक्षण शाफ्ट द्वारा संचालित होती है। घूर्णन के दौरान, साइक्लोइड डिस्क एक स्थिर वलय के चारों ओर घूमती है। यह वलय भी गुरुत्वाकर्षण केंद्र से स्वतंत्र रूप से घूमती है।
साइक्लॉइड डिस्क को आमतौर पर छोटा किया जाता है ताकि इसकी उत्केंद्रता कम हो सके। इससे उच्च गति पर उत्पन्न होने वाले असंतुलन बलों को कम करने में मदद मिलती है। साइक्लॉइड पारंपरिक गियरों की तुलना में अधिक गियर अनुपात भी प्रदान करता है। इससे बेहतर स्थितिगत सटीकता प्राप्त होती है।
साइक्लॉइड ड्राइव में उच्च मरोड़ कठोरता भी होती है। यह अधिक मरोड़ लचीलापन और झटके सहन करने की क्षमता प्रदान करता है। यह कई कारणों से महत्वपूर्ण है, जैसे कि भारी-भरकम कार्यों में।
साइक्लॉइड ड्राइव का द्रव्यमान भी कम होता है। इन लाभों के कारण ये सभी ड्राइव तकनीकों के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त हैं। इनका डिज़ाइन उच्चतर मरोड़ कठोरता और लंबी सेवा अवधि भी प्रदान करता है। इन ड्राइव का आकार भी काफी छोटा होता है।
साइक्लॉइड ड्राइव का उपयोग गति कम करने के लिए भी किया जाता है। साइक्लॉइड की उच्च मरोड़ कठोरता के कारण, इनमें स्थिति निर्धारण की सटीकता भी बहुत अधिक होती है।
साइक्लॉइड ड्राइव कई प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं, जिनमें इलेक्ट्रिक मोटर, जनरेटर और पंप मोटर शामिल हैं। ये झटके सहने में भी अत्यधिक सक्षम हैं, जो विभिन्न अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है। यह डिज़ाइन उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है जिनमें कॉम्पैक्ट डिज़ाइन में उच्च संचरण अनुपात की आवश्यकता होती है।
साइक्लॉइड ड्राइव का एक और फायदा यह है कि इसमें आपस में जुड़ने वाले घटकों के बीच की दूरी कम से कम होती है। इससे टकराव कम होता है और सटीक फिटिंग सुनिश्चित होती है। गियरबॉक्स के मामले में यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, इससे गियरबॉक्स के बैकलैश को निर्धारित करने के लिए लोड सेल और पोटेंशियोमीटर का उपयोग करना भी संभव हो जाता है।

सीएक्स द्वारा संपादित, 2023-11-13