साइक्लोन गियरबॉक्स की मूल बातें

साइक्लोइडल स्पीड रिड्यूसर न केवल कॉम्पैक्ट होते हैं, बल्कि इनमें कम बैकलैश और उच्च अनुपात भी होता है। ड्राइव के छोटे आकार के कारण, ये उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं जहाँ स्थान की कमी होती है।

इनवोल्यूट गियर टूथ प्रोफ़ाइल

लगभग सभी गियरों में इनवोल्यूट गियर टूथ प्रोफाइल का उपयोग होता है। इस प्रोफाइल में एक ही वक्र होता है, जिसका अर्थ है कि गियर के दांतों को एक दूसरे के साथ सटीक रूप से संरेखित करने की आवश्यकता नहीं होती है। यह प्रोफाइल चिकनी होती है और इसे आसानी से निर्मित किया जा सकता है।
साइक्लॉइड गियर में एपिसाइक्लॉइड और हाइपोसाइक्लॉइड वक्रों का संयोजन होता है। यह उन्हें इनवोल्यूट गियर के दांतों की तुलना में अधिक मजबूत बनाता है। हालांकि, इनका निर्माण महंगा हो सकता है। इनमें रिडक्शन अनुपात भी अधिक होता है। ये इनवोल्यूट गियर की तुलना में अधिक शक्ति संचारित करते हैं। साइक्लॉइड गियर घड़ियों में पाए जाते हैं।
गियर डिजाइन करते समय कई बातों का ध्यान रखना आवश्यक होता है। इनमें दांतों की संख्या, दांतों का कोण और स्नेहन का प्रकार शामिल हैं। यदि गियर का दांत पूरी तरह से संरेखित नहीं है, तो इससे संचरण में त्रुटि, शोर और कंपन हो सकता है।
इनवोल्यूट गियर के दांतों का आकार आमतौर पर सबसे अच्छा माना जाता है। इसी कारण इसका उपयोग कई प्रकार के गियरों में किया जाता है। इस आकार के सबसे आम अनुप्रयोगों में से एक पावर ट्रांसमिशन गियर हैं। हालांकि, यह आकार हर अनुप्रयोग के लिए सर्वोत्तम नहीं है।
साइक्लॉइड गियर के निर्माण में इनवोल्यूट गियर के दांतों की तुलना में अधिक जटिल प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। इससे दांतों की लागत बढ़ सकती है। साइक्लॉइड गियर का उपयोग कम शोर वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है।
साइक्लॉइड गियर, इनवोल्यूट गियर की तुलना में अधिक शक्ति संचारित करते हैं। हालांकि, त्रिज्याओं में स्पर्शरेखीय परिवर्तन होने पर यह समस्या उत्पन्न कर सकता है। फिर भी, इसका आकार इनवोल्यूट गियर की तुलना में अधिक सरल होता है। इनवोल्यूट गियर केंद्र में होने वाले बदलावों को बेहतर ढंग से संभाल सकते हैं।
साइक्लॉइड गियर में संचरण त्रुटि की संभावना कम होती है। साइक्लॉइड गियर की सतह उत्तल होती है, जिससे वे इनवोल्यूट गियर की तुलना में अधिक मजबूत होते हैं। साइक्लॉइड गियर का रिडक्शन अनुपात भी इनवोल्यूट गियर की तुलना में अधिक होता है। साइक्लॉइड गियर के दांत आपस में टकराते नहीं हैं। हालांकि, इनमें इनवोल्यूट गियर की तुलना में दांतों की संख्या कम होती है।

पिनों के संदर्भ पिच वृत्त के भीतरी भाग पर घूर्णन

साइक्लोइडल गियरबॉक्स को चाहे स्थिर या घूर्णनशील अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया हो, गियरिंग के मूलभूत नियम का पालन करना आवश्यक है: कोणीय वेगों का अनुपात स्थिर होना चाहिए। इसके लिए पिनों के संदर्भ पिच वृत्त के भीतर घूर्णन का स्थिर होना आवश्यक है। यह साइक्लोइडल दांतों की एक श्रृंखला के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो गति संचारित करने के लिए छोटे लीवर की तरह कार्य करते हैं।
एक साइक्लोइडल डिस्क में N लोब होते हैं, जो N पिनों के चारों ओर प्रति घूर्णन तीन लोब द्वारा घूमते हैं। साइक्लोइडल डिस्क पर लोबों की संख्या संचरण अनुपात निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण कारक है।
एक साइक्लोइडल डिस्क को एक विलक्षण इनपुट शाफ्ट द्वारा संचालित किया जाता है, जो आउटपुट शाफ्ट के भीतर एक विलक्षण बेयरिंग पर लगा होता है। इनपुट शाफ्ट के घूमने पर, साइक्लोइडल डिस्क पिन डिस्क के पिनों के चारों ओर घूमती है।
ड्राइव पिन 40 डिग्री के कोण पर घूमती है जबकि साइक्लोइडल डिस्क पिनों के संदर्भ पिच वृत्त के भीतर घूमती है। ड्राइव पिन के घूमने से आउटपुट गति धीमी हो जाती है। इसका अर्थ यह है कि आउटपुट शाफ्ट इनपुट शाफ्ट के साथ नौ चक्करों के बजाय केवल तीन चक्कर ही पूरे कर पाएगा।
साइक्लोइडल डिस्क पर दांतों की संख्या आसपास के पिनों की संख्या की तुलना में कम होनी चाहिए। डिस्क का निर्माण एक विलक्षण त्रिज्या के साथ किया जाना चाहिए। इससे पिनों के बीच फिट होने के लिए आवश्यक छेद का आकार निर्धारित होगा।
इनपुट शाफ्ट को घुमाने पर, साइक्लोइडल डिस्क रोलर पिनों के संदर्भ पिच सर्कल के अंदर घूमती है। इससे गति आउटपुट शाफ्ट तक पहुँचती है। आउटपुट शाफ्ट को आउटपुट हाउसिंग में लगे दो बियरिंग द्वारा सहारा दिया जाता है। इस डिज़ाइन में घिसाव कम होता है और मरोड़ की कठोरता अधिक होती है।

संचरण अनुपात

साइक्लोइडल गियरबॉक्स के लिए सही ट्रांसमिशन अनुपात चुनना हमेशा आसान नहीं होता। सही निर्णय लेने से पहले आपको अपने गियरबॉक्स का आकार जानना आवश्यक हो सकता है। मार्गदर्शन के लिए आपको उत्पाद कैटलॉग भी देखना पड़ सकता है। उदाहरण के लिए, CZPT गियरबॉक्स में कुछ विशिष्ट अनुपात होते हैं।
साइक्लोइडल गियर रिड्यूसर एक कॉम्पैक्ट और उच्च गति वाला टॉर्क ट्रांसमिशन उपकरण है जो फॉलोअर शाफ्ट की कोणीय गति की दिशा को उलट देता है। इसमें एक साइक्लोइडल डिस्क के अंदर स्थित एक विलक्षण कैम होता है। फॉलोअर शाफ्ट पर लगे पिन रोलर साइक्लोइडल डिस्क में बने उपयुक्त छेदों में फिट होते हैं। इस प्रक्रिया में, डगमगाहट के कारण पिन छेदों के चारों ओर सरकते हैं। साइक्लोइडल डिस्क रिंग-गियर हाउसिंग के आंतरिक दांतों को भी पकड़ सकती है।
साइक्लोइडल गियर रिड्यूसर का उपयोग औद्योगिक स्वचालन, रोबोटिक्स और नावों और क्रेनों पर विद्युत संचरण सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। साइक्लोइडल गियर रिड्यूसर भारी भार क्षमता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त है। इनके निर्माण के लिए विशेष प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है और इनका उपयोग अक्सर सटीक आउटपुट और उच्च दक्षता वाले उपकरणों में किया जाता है।
साइक्लोइडल गियर रिड्यूसर की संरचना अपेक्षाकृत सरल होती है, लेकिन इसके लिए कुछ विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है। साइक्लोइडल गियर रिड्यूसर का उपयोग टॉर्क संचारित करने के लिए भी किया जाता है, यही कारण है कि स्वचालन में ये इतने लोकप्रिय हैं। उच्च दक्षता और कम बैकलैश की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए साइक्लोइडल गियर रिड्यूसर एक अच्छा विकल्प है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए भी उपयुक्त है जहां आकार एक महत्वपूर्ण कारक है। साइक्लोइडल गियर उन अनुप्रयोगों के लिए भी एक अच्छा विकल्प हैं जहां उच्च गति और उच्च टॉर्क की आवश्यकता होती है।
साइक्लोइडल गियरबॉक्स का ट्रांसमिशन अनुपात शायद गियरबॉक्स का सबसे महत्वपूर्ण कार्य है। सही गियरबॉक्स चुनने के लिए आपको अपने गियरबॉक्स का आकार और उसमें मौजूद गियर के प्रकार की जानकारी होनी चाहिए।

कंपन में कमी

साइक्लोइडल गियरबॉक्स की अनूठी कार्यप्रणाली को देखते हुए, सुचारू संचालन के लिए कंपन कम करने के उपाय आवश्यक हैं। ये उपाय दोषों का पता लगाने में भी सहायक हो सकते हैं।
साइक्लोइडल गियरबॉक्स एक ऐसा गियरबॉक्स है जिसमें एक विलक्षण बेयरिंग होती है जो गियर के केंद्र को घुमाती है। यह किसी भी समय पांच बाहरी रोलर्स के साथ टॉर्क लोड साझा करता है। इसका उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। यह अपेक्षाकृत कम खर्चीला उपकरण है। हालांकि, यदि यह खराब हो जाता है, तो इसके महत्वपूर्ण आर्थिक परिणाम हो सकते हैं।
एक सामान्य इनपुट/आउटपुट गियरबॉक्स में एक रिंग प्लेट और इनपुट शाफ्ट पर लगे दो क्रैंक होते हैं। इनपुट शाफ्ट के घूमने पर रिंग प्लेट भी घूमती है। आउटपुट शाफ्ट पर दो बेयरिंग होते हैं।
रिंग प्लेट असंतुलित होने के कारण शोर का एक प्रमुख स्रोत है। साइक्लोइडल गियर भी रिंग प्लेट के साथ जुड़ने पर शोर उत्पन्न करता है। यह शोर संरचनात्मक अनुनाद के कारण उत्पन्न होता है। इस समस्या के समाधान के लिए कई अध्ययन किए गए हैं।
हालांकि, साइक्लोइडल गियरबॉक्स की स्थिति निगरानी पर बहुत कम दस्तावेजी कार्य उपलब्ध है। इस लेख में, हम कंपन निदान के लिए आधुनिक तकनीकों का परिचय देंगे।
कम अपचयन अनुपात वाले साइक्लोइडल गियरबॉक्स में साइक्लोइडल डिस्क में अधिक प्रेरित तनाव उत्पन्न होता है। इस स्थिति में, आउटपुट होल का आकार बड़ा होता है और साइक्लोइडल डिस्क से अधिक पदार्थ हट जाता है। डिस्क के तनाव में इस वृद्धि के कारण कंपन का आयाम भी अधिक हो जाता है।
गियर की चौड़ाई के अनुदिश भार वितरण एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन मानदंड है। विभिन्न गियर प्रोफाइल का उपयोग करके टॉर्क के संचरण को अनुकूलित किया जा सकता है। साइक्लोइडल डिस्क के संपर्क तनाव का भी अध्ययन किया जा सकता है।
शोर के आयाम को निर्धारित करने के लिए, गियर मेश की आवृत्ति को शाफ्ट की गति से गुणा किया जाता है। यदि आरपीएम अपेक्षाकृत स्थिर है, तो आवृत्ति का उपयोग परिमाण के माप के रूप में किया जा सकता है। हालांकि, यह केवल विफलता के निकट की स्थिति में ही सटीक होता है।

प्लेनेटरी गियरबॉक्स के साथ तुलना

साइक्लोइडल गियरबॉक्स और प्लेनेटरी गियरबॉक्स में कई अंतर मौजूद हैं। ये अंतर गियर की ज्यामिति और निर्माण प्रक्रियाओं से संबंधित हैं। इनमें से कुछ इस प्रकार हैं:
– साइक्लोइडल गियरबॉक्स के आउटपुट शाफ्ट का टॉर्क इनपुट शाफ्ट से अधिक होता है। आउटपुट शाफ्ट की घूर्णी गति इनपुट शाफ्ट की घूर्णी गति से कम होती है।
– साइक्लॉइड गियर डिस्क परिवर्तनशील वेग से घूमती है, जबकि प्लेनेटरी गियर की गति स्थिर होती है। परिणामस्वरूप, साइक्लॉइड डिस्क और आउटपुट फ्लेंज की संचरण सटीकता प्लेनेटरी गियर की तुलना में कम होती है।
– साइक्लोइडल गियरबॉक्स का ग्रिपिंग एरिया प्लेनेटरी गियर की तुलना में अधिक होता है। यह साइक्लोइडल गियरबॉक्स का एक लाभ है कि यह अधिक भार सहन कर सकता है।
– साइक्लॉइड प्रोफाइल दांतों की सतहों के बीच संपर्क जाल की गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। संपर्क दीर्घवृत्तों की चौड़ाई 90% तक बढ़ जाती है। यह लोबों के अंडरकट के उन्मूलन का परिणाम है। इस प्रकार, साइक्लॉइड डिस्क पर संपर्क बल काफी कम हो जाता है।
– साइक्लॉइड ड्राइव में बैकलैश कम होता है और टॉर्शनल स्टिफ़नेस अधिक होती है। इससे साइक्लॉइड ड्राइव झटकेदार भार के प्रति अधिक स्थिर रहती है। साइक्लॉइड ड्राइव का डिज़ाइन भी कॉम्पैक्ट होता है, जो उच्च ट्रांसमिशन अनुपात वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है।
– साइक्लॉइड गियरबॉक्स के आउटपुट हब में चल पिन और रोलर होते हैं। ये घटक बाहरी गियरबॉक्स में रिंग गियर से जुड़े होते हैं। आउटपुट शाफ्ट को प्लेनेट कैरियर द्वारा घुमाया जाता है। साइक्लॉइड सिस्टम का आउटपुट हब दो भागों से बना होता है: रिंग गियर और आउटपुट फ्लेंज।
– साइक्लोइडल गियरबॉक्स का इनपुट शाफ्ट एक सर्वोमोटर से जुड़ा होता है। इनपुट शाफ्ट एक बेलनाकार तत्व है जो प्लेनेट कैरियर से जुड़ा होता है।

सीएक्स द्वारा संपादित, 2023-04-26