Modello matematico di un riduttore cicloidale

Un cambio con rotore cicloidale è una soluzione ideale per automobili e altri veicoli, poiché la sua conformazione riduce l'ampiezza delle vibrazioni, un fattore chiave per le prestazioni. L'utilizzo di un cambio cicloidale contribuisce inoltre a ridurre l'attrito tra gli ingranaggi, diminuendo rumorosità e usura. Un cambio cicloidale si rivela particolarmente efficiente per veicoli sottoposti a carichi elevati, grazie alla sua elevata resistenza agli urti.

Principi di progettazione di base

I riduttori cicloidali sono utilizzati per applicazioni di ingranaggi di precisione. Gli azionamenti cicloidali sono compatti e robusti e offrono un gioco ridotto, una maggiore rigidità torsionale e una durata più lunga. Sono inoltre adatti per applicazioni con carichi pesanti.
Gli ingranaggi cicloidali sono compatti e offrono rapporti di riduzione molto elevati. Sono inoltre molto robusti e in grado di sopportare carichi d'urto. Gli ingranaggi cicloidali si adattano perfettamente a un'ampia gamma di tecnologie di trasmissione. Hanno un'eccellente rigidità torsionale e possono fornire un rapporto di trasmissione di 300:1. Possono essere utilizzati anche in applicazioni in cui non è desiderabile sovrapporre più stadi di ingranaggi.
Per ottenere un elevato rapporto di riduzione, gli ingranaggi cicloidali devono essere realizzati con estrema precisione. Gli ingranaggi cicloidali presentano un profilo del dente curvo che elimina le forze di taglio in ogni punto di contatto. Ciò garantisce un accoppiamento preciso con il disco dell'ingranaggio. Questo profilo può essere fornito su una boccola esterna separata o come inserto interno dell'ingranaggio.
Gli azionamenti cicloidali sono utilizzati nei sistemi di propulsione navale, dove la piastra di carico ruota attorno agli assi X e Y. La piastra è ancorata tramite un foro filettato posto a 15 mm dal centro.
In un riduttore cicloidale, per sostenere la piastra di carico, viene utilizzato un corpo portante secondario. Il corpo portante secondario è composto da un corpo portante di montaggio e da un disco portante secondario.

Basso attrito

Sono stati condotti diversi studi per comprendere i problemi statici degli ingranaggi. In questo articolo, presentiamo un modello matematico di un riduttore cicloidale a basso attrito. Questo modello è progettato per calcolare vari parametri che influenzano le prestazioni del riduttore durante la produzione.
Il modello si basa su un nuovo approccio che include l'effetto di adesione e la caratteristica di attrito non lineare. Questi parametri non sono contemplati dalla regola empirica convenzionale.
L'effetto di attrito statico si manifesta quando si inverte la direzione della velocità. In questa fase, la coppia in ingresso deve prevalere sull'effetto di attrito statico per generare il movimento. Il modello permette inoltre di calcolare l'entità dell'effetto di attrito statico e la sua velocità di distacco.
L'aspetto più importante è che il modello può essere utilizzato per migliorare il comportamento dinamico di un sistema controllato. A questo proposito, il modello presenta un elevato grado di precisione. Il modello è stato testato in diversi quadranti del cambio per individuare la velocità ottimale di distacco per attrito statico. I risultati della simulazione dimostrano che il modello è efficace nel prevedere l'efficienza di un cambio cicloidale a basso attrito.
Oltre al modello di attrito statico, abbiamo anche studiato l'efficienza di un riduttore cicloidale a basso attrito. Il rapporto di riduzione di questo riduttore è stato stimato tramite la formula. Si è constatato che il rapporto tende a meno infinito quando la coppia del motore è prossima a zero Nm.

Compatto

A differenza degli ingranaggi epicicloidali standard, i riduttori cicloidali sono compatti, a basso attrito e presentano un gioco praticamente nullo. Offrono inoltre elevati rapporti di riduzione, un'elevata capacità di carico e un'alta efficienza. Queste caratteristiche li rendono una soluzione valida per una varietà di applicazioni.
I dischi cicloidali sono azionati da un albero di ingresso eccentrico. A sua volta, la rotazione avviene tramite una corona dentata fissa. La corona dentata fa ruotare il disco cicloidale a una velocità maggiore. L'albero di ingresso compie nove rotazioni complete. La corona dentata è progettata per correggere lo squilibrio dinamico.
I riduttori cicloidali CZPT sono progettati per garantire precisione e stabilità di funzionamento. Questi riduttori sono robusti e in grado di gestire grandi spostamenti. Offrono inoltre un'elevata protezione dai sovraccarichi. Sono adatti per la terapia con onde d'urto. I riduttori CZPT sono ideali anche per applicazioni che richiedono un'accuratezza di posizionamento critica. Richiedono inoltre bassi costi di assemblaggio e progettazione. Sono progettati per una lunga durata e basse perdite per isteresi.
I riduttori cicloidali CZPT trovano impiego in diverse applicazioni industriali, tra cui centri di lavoro CNC, posizionatori e manipolatori robotici. La loro particolare struttura consente di gestire forze elevate sull'asse di uscita e li rende particolarmente adatti per traslazioni di grandi dimensioni. Questi riduttori sono altamente efficienti, con conseguente riduzione dei costi, e sono disponibili in diverse misure. Sono ideali per applicazioni che richiedono una precisione millimetrica.

Elevati rapporti di riduzione

Rispetto ad altri riduttori, i riduttori cicloidali offrono elevati rapporti di riduzione e un gioco ridotto. Sono inoltre meno costosi. I riduttori cicloidali possono essere utilizzati in una varietà di settori industriali. Sono adatti per applicazioni robotiche. Offrono inoltre elevata efficienza e capacità di carico.
Un riduttore cicloidale funziona facendo ruotare un disco cicloidale. Questo disco presenta fori di diametro maggiore rispetto ai perni dell'albero di uscita. Quando il disco ruota, i perni di uscita si muovono all'interno dei fori generando una rotazione costante dell'albero di uscita. Questo tipo di riduttore non richiede stadi sovrapposti.
I riduttori cicloidali sono generalmente più corti dei riduttori epicicloidali. Inoltre, sono più robusti e possono trasmettere coppie più elevate.
I riduttori cicloidali sono dotati di una camma eccentrica che aziona il disco cicloidale. Il disco cicloidale avanza con incrementi di 360°/perno/rullo e ruota secondo uno schema eccentrico. Ingrana con la corona dentata e si impegna anche con i denti interni di quest'ultima.
Il numero di lobi sul disco cicloidale non è sufficiente a generare un buon rapporto di trasmissione. Infatti, il numero di lobi deve essere inferiore al numero di perni che circondano il disco cicloidale.
Il disco cicloidale viene fatto ruotare da una camma eccentrica che si estende dall'albero di base. La camma ruota anche all'interno del disco cicloidale. Il movimento eccentrico della camma contribuisce alla rotazione del disco cicloidale attorno ai perni dell'alloggiamento della corona dentata.

Riduzione dell'ampiezza della vibrazione

Sono stati studiati diversi approcci per ridurre l'ampiezza delle vibrazioni in un riduttore cicloidale. Questi approcci si basano sull'analisi cinematica del riduttore.
Un riduttore cicloidale è un riduttore costituito da cuscinetti, ingranaggi e un cuscinetto eccentrico che aziona un disco cicloidale. Questo riduttore ha un elevato rapporto di riduzione, ottenuto tramite una serie di perni sull'albero di uscita che azionano l'albero di uscita durante la rotazione del disco.
Il banco prova utilizzato negli studi è dotato di quattro sensori. Ciascun sensore acquisisce segnali con diverse tecniche di elaborazione del segnale. Inoltre, è presente un tachimetro che rileva le variazioni di velocità di rotazione sul lato di ingresso.
Lo studio cinematico del riduttore robotico è stato condotto per comprendere la frequenza delle vibrazioni e per determinare se il riduttore presentasse dei difetti. Si è riscontrato che il riduttore funziona correttamente quando l'ampiezza delle vibrazioni sugli assi x e y è bassa. Tuttavia, un'ampiezza elevata indica la presenza di un componente malfunzionante.
L'analisi di frequenza dei segnali di vibrazione viene eseguita sia in condizioni ciclostazionarie che non ciclostazionarie. Le frequenze selezionate sono quelle che compaiono in entrambi i tipi di condizioni.

Resistente ai carichi d'urto

Rispetto ai riduttori tradizionali, i riduttori cicloidali offrono vantaggi significativi in ​​termini di resistenza ai carichi d'urto. Tra questi, un'elevata capacità di sopportare carichi d'urto, un'alta efficienza, costi ridotti, peso inferiore, attrito ridotto e una maggiore precisione di posizionamento.
Gli ingranaggi cicloidali possono essere utilizzati in sostituzione dei tradizionali ingranaggi epicicloidali in applicazioni in cui l'inerzia è importante, come ad esempio nel trasporto di carichi pesanti. Hanno un design più leggero e possono essere prodotti in dimensioni più compatte, il che contribuisce a ridurre i costi e le spese di installazione. Gli ingranaggi cicloidali sono inoltre in grado di fornire rapporti di trasmissione fino a 300:1 in dimensioni ridotte.
Gli ingranaggi cicloidali sono adatti anche per applicazioni in cui è essenziale una lunga durata. Il loro anello di serraggio radiale riduce l'inerzia fino a 39%. Gli ingranaggi cicloidali hanno una rigidità torsionale cinque volte superiore a quella degli ingranaggi epicicloidali convenzionali.
I riduttori cicloidali possono apportare miglioramenti significativi alle betoniere. Il loro design altamente efficiente consente importanti innovazioni. Sono inoltre ideali per applicazioni servoassistite, macchine utensili e dispositivi medicali. Sono caratterizzati da connessioni a vite di facile utilizzo, un'efficace protezione dalla corrosione e una maneggevolezza ottimale.
Gli ingranaggi cicloidali sono particolarmente utili per applicazioni che richiedono una precisione di posizionamento critica. Ad esempio, nel controllo di grandi antenne paraboliche, è necessaria un'elevata capacità di sopportare carichi d'urto per mantenere la precisione. Gli ingranaggi cicloidali possono resistere a carichi d'urto fino a 500% della loro coppia nominale.

Effetti inerziali

Sono stati condotti diversi studi per analizzare i problemi statici degli ingranaggi. Tuttavia, persiste la necessità di un modello adeguato per studiare il comportamento dinamico di un sistema controllato. A tal fine, è stato sviluppato un modello matematico di un riduttore cicloidale. Il modello presentato è un modello semplice che può essere utilizzato come base per un modello meccanico più complesso.
Il modello matematico si basa sulla costruzione meccanica del riduttore cicloidale e presenta una caratteristica di attrito non lineare. Il modello è in grado di riprodurre i picchi e le interruzioni di corrente a veicolo fermo. Considera anche l'effetto di adesione. Tuttavia, non include il gioco o la rigidezza torsionale.
Questo modello viene utilizzato per calcolare la corrente che genera la coppia e l'inerzia del motore. Questi valori vengono poi confrontati con le misurazioni del sistema reale. I risultati mostrano che i risultati della simulazione sono molto vicini alle misurazioni del sistema reale.
Nel modello vengono considerati diversi parametri per migliorarne il comportamento dinamico. Questi parametri vengono calcolati a partire dall'analisi del sistema di azionamento armonico. Si tratta della corrente che genera la coppia, dell'inerzia e delle forze di contatto delle parti rotanti.
Il modello presenta un elevato livello di precisione e può essere utilizzato per il controllo dei motori. È inoltre in grado di riprodurre il comportamento dinamico di un sistema controllato.

editor by CX 2023-05-19