I vantaggi dell'utilizzo di un cambio Cyclone

L'utilizzo di un riduttore cicloidale per azionare un albero di ingresso è un metodo molto efficace per ridurre la velocità di una macchina. Questo avviene riducendo la velocità dell'albero di ingresso secondo un rapporto predeterminato. È in grado di raggiungere rapporti di riduzione molto elevati in dimensioni relativamente compatte.

rapporto di trasmissione

Che si tratti di costruire un sistema di propulsione navale o una pompa per l'industria petrolifera e del gas, l'utilizzo di riduttori cicloidali offre indubbi vantaggi. Rispetto ad altri tipi di riduttori, sono più compatti e presentano una migliore densità di coppia. Questi riduttori offrono inoltre il miglior rapporto peso/precisione di posizionamento.
Il design di base di un riduttore cicloidale è simile a quello di un riduttore epicicloidale. La differenza principale risiede nel profilo dei denti degli ingranaggi.
Gli ingranaggi cicloidali presentano una minore usura dei fianchi dei denti e una minore sollecitazione di contatto di Hertz. Hanno inoltre un attrito inferiore e una minore rigidità torsionale. Questi vantaggi li rendono ideali per applicazioni che prevedono carichi pesanti o trasmissioni ad alta velocità. Sono adatti anche per rapporti di trasmissione elevati.
In un riduttore cicloidale, l'albero di ingresso aziona un cuscinetto eccentrico, mentre l'albero di uscita aziona il disco cicloidale. Il disco cicloidale ruota attorno a un anello fisso e i perni della corona dentata si innestano nei fori del disco. I perni, a loro volta, azionano l'albero di uscita man mano che il disco ruota.
Gli ingranaggi cicloidali sono ideali per applicazioni che richiedono elevati rapporti di trasmissione e basso attrito. Sono inoltre adatti per applicazioni che necessitano di elevata rigidità torsionale e resistenza ai carichi d'urto. Sono anche indicati per applicazioni che richiedono un design compatto e un gioco ridotto.
Il rapporto di trasmissione di un riduttore cicloidale è determinato dal numero di lobi presenti sul disco cicloidale. Nella configurazione n=n del disco cicloidale, un lobo si muove per ogni giro dell'albero di ingresso.
Gli ingranaggi cicloidali possono essere realizzati con rapporti di riduzione da 30:1 a 300:1. Questi ingranaggi sono adatti ad applicazioni di fascia alta, soprattutto nel settore dell'automazione. Offrono inoltre la migliore precisione di posizionamento e un gioco ridotto. Tuttavia, richiedono processi di produzione speciali e caratteristiche non standard.

forza di compressione

Rispetto ai riduttori convenzionali, il riduttore cicloidale presenta una cinematica unica. È dotato di un cuscinetto eccentrico all'interno di un telaio rotante, che aziona il disco cicloidale. Si caratterizza per un gioco ridotto e una bassa rigidità torsionale, che consentono la trasmissione del moto tramite ingranaggi.
In questo studio, sono stati analizzati gli effetti dei parametri di progettazione per sviluppare il design ottimale di un riduttore cicloidale. Sono stati studiati tre nodi volventi principali: un disco cicloidale, una pista esterna e l'albero di ingresso. Questi sono stati utilizzati per analizzare le forze dinamiche legate al movimento, che possono essere impiegate per calcolare tensioni e deformazioni. La frequenza di ingranamento è stata calcolata utilizzando una formula che incorpora un fattore di correzione per il sistema di riferimento rotante della pista esterna.
È stato condotto uno studio di analisi agli elementi finiti (FEA) tridimensionale per valutare il disco cicloidale. Sono stati analizzati gli effetti delle dimensioni dei fori sulle sollecitazioni indotte nel disco. Lo studio ha inoltre esaminato l'ondulazione di coppia di un azionamento cicloidale.
Gli autori di questo studio hanno anche analizzato la distribuzione del gioco nel meccanismo di uscita, tenendo conto delle deviazioni di lavorazione, della struttura e della geometria del meccanismo stesso. Lo studio ha inoltre esaminato l'efficienza relativa di un riduttore cicloidale, basato su un riduttore cicloidale a disco singolo con una differenza di un dente.
Gli autori di questo studio sono stati in grado di dedurre la sollecitazione di contatto del disco cicloidale, calcolata utilizzando la rigidezza di contatto basata sul materiale. Questo può essere utilizzato per determinare con precisione le sollecitazioni di contatto in un riduttore cicloidale.
È importante conoscere i rapporti necessari per il calcolo della velocità di contatto. Questa può essere calcolata utilizzando la formula f = k (S x R), dove S è il volume dell'elemento, R è la massa, k è la rigidezza di contatto e f è il vettore delle forze.

direzione di rotazione

A differenza della corona dentata convenzionale, che ha un solo asse di rotazione, il riduttore cicloidale ha tre assi di rotazione paralleli e giacenti su un unico piano. Un riduttore cicloidale offre un'eccellente rigidità torsionale e capacità di sopportare carichi d'urto. Garantisce inoltre una velocità angolare costante ed è utilizzato in applicazioni di riduttori ad alta velocità.
Un riduttore cicloidale è costituito da un albero di ingresso, un elemento motore e un disco cicloidale. Il disco ruota in una direzione, mentre l'albero di ingresso ruota nella direzione opposta. L'albero di ingresso è montato eccentricamente sull'elemento motore. Il disco cicloidale ingrana con la corona dentata e il moto rotatorio del disco cicloidale viene trasmesso all'albero di uscita.
Per calcolare il senso di rotazione di un riduttore cicloidale, la cicloide deve avere il corretto orientamento angolare e il suo asse centrale deve essere allineato con il centro del foro di uscita. La lunghezza minima della cicloide deve essere pari al raggio del cerchio dei perni. Il raggio massimo della cicloide deve essere pari al diametro esterno del cuscinetto.
Un ingranaggio a stadio singolo non offre molto spazio di manovra, quindi è necessario un ingranaggio a più stadi per massimizzare lo spazio disponibile. Questo è anche il motivo per cui gli ingranaggi cicloidali sono solitamente progettati con una cicloide accorciata.
Per calcolare il profilo del dente più efficiente per un ingranaggio cicloidale, è stato ideato un nuovo metodo. Questo metodo utilizza un modello matematico che si basa sulla direzione di rotazione della cicloide e su alcuni altri parametri geometrici. Utilizzando una funzione a tratti correlata alla distribuzione dell'angolo di pressione, viene determinato il profilo più efficiente della cicloide. Questo viene quindi sovrapposto al profilo teorico. Il nuovo metodo è molto più flessibile rispetto al metodo convenzionale e può adattarsi alle mutevoli tendenze del profilo cicloidale.

Progetto

Sono stati sviluppati diversi modelli di riduttori cicloidali. Questi riduttori presentano un elevato rapporto di riduzione in uno stadio e sono utilizzati principalmente per macchine pesanti. Offrono una buona rigidità torsionale e capacità di sopportare carichi d'urto. Tuttavia, presentano anche vibrazioni ad alti regimi di rotazione. Sono stati condotti diversi studi per trovare una soluzione a questo problema.
Un riduttore cicloidale viene progettato calcolando il rapporto di riduzione di un meccanismo. Questo rapporto si ottiene moltiplicando la velocità di ingresso per il rapporto di riduzione del profilo dell'ingranaggio.
Il fattore più importante nella progettazione di un riduttore cicloidale è la distribuzione del carico lungo la larghezza dell'ingranaggio. Utilizzando questo come criterio di progettazione, è possibile ridurre l'ampiezza delle vibrazioni, garantendo così il corretto funzionamento del riduttore. Per generare condizioni di accoppiamento ottimali, è fondamentale definire con precisione il profilo trocoidale sulla periferia del disco cicloidale.
Una delle forme più comuni di ingranaggi cicloidali è la dentatura ad arco circolare. Questo è il tipo di dentatura più diffuso al giorno d'oggi.
Un altro tipo di ingranaggio è l'ipocicloide. Questa forma richiede che il diametro del cerchio di rotolamento sia uguale alla metà del diametro del cerchio di base. Un altro caso particolare è la forma a dente di punta. Questa forma è anche chiamata dentatura a orologio.
Affinché questo profilo dell'ingranaggio funzioni, il punto di contatto iniziale deve rimanere fisso sul bordo del disco di rotolamento. Questo genererà la curva ipocicloide. La curva viene tracciata a partire da questo punto iniziale.
Per studiare questo profilo di ingranaggio, gli autori hanno utilizzato un'analisi agli elementi finiti 3D. Hanno impiegato il modello matematico di fabbricazione degli ingranaggi che includeva parametri cinematici, calcoli del momento di uscita e fasi di lavorazione. Il progetto risultante ha eliminato il gioco.

Dimensioni e selezione

La scelta di un riduttore può essere un'operazione complessa. Molti fattori devono essere presi in considerazione. È necessario determinare il tipo di applicazione, la velocità richiesta, il carico e il rapporto di trasmissione del riduttore. Avendo a disposizione queste informazioni, sarà possibile trovare la soluzione più adatta alle proprie esigenze.
La prima cosa da fare è trovare la dimensione corretta. Sono disponibili diversi programmi di dimensionamento che possono aiutarti a determinare il riduttore più adatto alla tua applicazione. Puoi iniziare disegnando un ingranaggio cicloidale per aiutarti a creare il componente.
Durante la fase di dimensionamento, è importante considerare l'ambiente di lavoro. Carichi d'urto, condizioni ambientali e temperature possono aumentare l'usura dei denti degli ingranaggi. La temperatura ha inoltre un impatto significativo sulla viscosità dei lubrificanti e sui materiali delle guarnizioni.
Bisogna inoltre considerare la velocità di ingresso e di uscita. Questo perché la velocità di ingresso influisce sui calcoli del rapporto di trasmissione del riduttore. Se si supera la velocità di ingresso, si rischia di danneggiare le guarnizioni e di causare un'usura prematura dei cuscinetti dell'albero.
Un altro aspetto importante del dimensionamento è il fattore di servizio. Questo fattore determina la quantità di coppia che il riduttore può sopportare. Il fattore di servizio può essere anche di soli 1,4, valore sufficiente per la maggior parte delle applicazioni industriali. Tuttavia, carichi d'urto e impatti elevati richiederanno fattori di servizio più elevati. Non tenere conto di questi fattori può causare la rottura degli alberi e il danneggiamento dei cuscinetti.
Anche il tipo di uscita è importante. È necessario stabilire se si desidera un foro cavo senza chiavetta o con chiavetta, nonché se è necessaria una flangia di uscita. Se si sceglie un foro cavo senza chiavetta, sarà necessario selezionare un materiale di tenuta in grado di resistere alle temperature più elevate.

Modificato da CX il 07/06/2023