Le basi della progettazione di un riduttore ciclonico

Rispetto ai riduttori convenzionali, il riduttore cicloidale offre numerosi vantaggi, tra cui un rapporto di trasmissione più elevato, una maggiore robustezza contro i carichi d'urto e una maggiore precisione di posizionamento. Tuttavia, la progettazione di un riduttore cicloidale può essere complessa. Questo articolo illustrerà alcuni dei principi di progettazione di base. Inoltre, tratterà argomenti quali dimensioni, precisione di posizionamento e rapporti di trasmissione.

Principi di progettazione di base

A differenza di una corona dentata convenzionale, un riduttore cicloidale utilizza un disco cicloidale per moltiplicare la coppia. La direzione di rotazione del disco cicloidale in uscita è opposta alla rotazione dell'albero di ingresso. Ciò consente una costruzione degli ingranaggi più compatta e una maggiore capacità di carico.
La cinematica degli ingranaggi cicloidali può sembrare complessa, ma in realtà è piuttosto semplice. Invece di ruotare attorno al proprio baricentro come gli ingranaggi convenzionali, il disco cicloidale ruota attorno a perni fissi. Ciò consente di ottenere un rapporto di riduzione più elevato.
Per ridurre vibrazioni e rumore, vengono utilizzati più dischi cicloidali. Ciò consente una distribuzione uniforme delle forze sui dispositivi a perno portante. Questo garantisce anche un migliore bilanciamento rotazionale. Inoltre, i dischi cicloidali multipli riducono il momento assiale dei dispositivi a perno portante.
Il disco dentato cicloidale è supportato da un cuscinetto separato. Questa configurazione riduce il numero di componenti e l'usura. Questo tipo di cinematica può essere utilizzato anche in un motore elettrico ad alta densità di potenza.
Il disco dentato cicloidale offre un elevato rapporto di riduzione, che consente una costruzione compatta. A differenza di una corona dentata, il disco cicloidale ha un numero inferiore di denti. Offre inoltre un rapporto di riduzione più elevato, vantaggioso per applicazioni con velocità di rotazione in ingresso elevate.
I dischi dentati cicloidali presentano fori cilindrici che consentono ai dispositivi a perno di supporto di sporgere al loro interno. Ciò è utile perché i dispositivi a perno di supporto possono rotolare lungo la parete interna del foro cilindrico nel disco dentato.
Una piastra di carico viene utilizzata anche per fornire ancoraggio a strutture esterne. Questa piastra presenta fori filettati disposti a 15 mm dal centro. Ha un diametro esterno di 9 mm e un foro passante di 3 mm.

Rapporti di trasmissione fino a 300:1

I riduttori cicloidali trovano impiego in un'ampia gamma di applicazioni, dalle macchine utensili ai dispositivi di diagnostica per immagini in ambito medicale. Rispetto ai riduttori epicicloidali, offrono una precisione di posizionamento, una rigidità torsionale, un gioco ridotto e una resistenza alla fatica superiori.
I riduttori cicloidali sono in grado di trasmettere una coppia maggiore rispetto agli ingranaggi epicicloidali. Inoltre, presentano una minore sollecitazione di contatto di Hertz e una maggiore protezione dai sovraccarichi. I riduttori cicloidali possono offrire rapporti di trasmissione fino a 300:1 in dimensioni compatte.
Gli ingranaggi cicloidali presentano inoltre un gioco ridotto per periodi prolungati, il che li rende la scelta ideale per applicazioni che richiedono una precisione di posizionamento critica. I riduttori cicloidali offrono anche una buona resistenza all'usura e un basso attrito. Gli ingranaggi cicloidali sono leggeri e hanno una buona rigidità torsionale, caratteristiche che li rendono ideali per applicazioni con carichi pesanti.
I riduttori cicloidali presentano diverse configurazioni. Possono fornire rapporti di trasmissione fino a 300:1 senza la necessità di pre-stadi aggiuntivi. Gli ingranaggi cicloidali richiedono inoltre processi di produzione più precisi rispetto agli ingranaggi a evolvente. I riduttori cicloidali possono essere utilizzati anche in applicazioni che richiedono un elevato consumo di potenza e sono in grado di resistere a carichi d'urto.
I riduttori cicloidali possono essere adattati alla maggior parte dei servomotori comuni. Hanno un design modulare, una protezione completa contro la corrosione e una facile installazione. Gli ingranaggi cicloidali sono dotati di un anello di serraggio radiale che riduce l'inerzia fino a 39%.
CZPT Precision Europe GmbH, una filiale del Gruppo CZPT, ha sviluppato un innovativo configuratore online per semplificare la configurazione dei riduttori. I riduttori cicloidali CZPT sono realizzati con precisione, sono robusti e affidabili. Il loro principio di riduzione a due stadi minimizza le vibrazioni e garantisce una distribuzione uniforme della forza.
Gli ingranaggi cicloidali sono in grado di fornire rapporti di trasmissione da 30:1 a 300:1. I riduttori cicloidali possono raggiungere rapporti di trasmissione elevati perché richiedono un minor numero di parti mobili e presentano un gioco ridotto.

Robustezza contro i carichi d'urto

A differenza dei riduttori convenzionali, facilmente danneggiabili da carichi d'urto, il riduttore cicloidale è estremamente robusto. Si tratta di una soluzione versatile, ideale per la movimentazione di materiali, l'industria alimentare e le macchine utensili.
La struttura meccanica di un riduttore cicloidale è composta da diversi componenti meccanici, tra cui ruote cicloidali, cuscinetti, elementi di trasformazione e aghi. Inoltre, presenta un'elevata rigidità torsionale e un elevato momento di ribaltamento, oltre a caratteristiche di attrito fortemente non lineari.
Al fine di valutare la robustezza del riduttore cicloidale rispetto ai carichi d'urto, è stato sviluppato un modello matematico. Il modello è stato utilizzato per calcolare la distribuzione delle sollecitazioni sul disco cicloidale. Questo modello può essere utilizzato come base per modelli meccanici più complessi.
Il modello si basa su un nuovo approccio che consente di modellare l'attrito statico in tutti i quadranti dell'ingranaggio cicloidale. Inoltre, può essere applicato al controllo degli attuatori.
Il modello matematico viene presentato insieme alla procedura per la misurazione della sollecitazione di contatto. I risultati vengono confrontati con le misurazioni effettuate sul sistema reale. Si è riscontrato che il modello e le misurazioni sono molto simili.
Il modello consente inoltre l'analisi di diversi profili di ingranaggi per la distribuzione del carico. È possibile analizzare anche le sollecitazioni di contatto con diversi parametri geometrici. L'affinamento della mesh lungo la larghezza del disco contribuisce a garantire una distribuzione uniforme delle forze di contatto.
La velocità di distacco per attrito statico viene calcolata sul lato motore. La corrente non nulla viene quindi derivata sul lato di ingresso del riduttore. Inoltre, viene modellata una piccola fase stazionaria durante la transizione della direzione della velocità. I ​​risultati della simulazione vengono confrontati con le misurazioni. I risultati mostrano che il modello è estremamente accurato.

Precisione del posizionamento

Ottenere la precisione di posizionamento corretta da un riduttore cicloidale non è un'impresa da poco. Questo perché gli ingranaggi sono compatti e i giochi sono relativamente ridotti. Ciò significa che ci si può aspettare una coppia elevata dall'albero di uscita. Tuttavia, questo è solo una parte del quadro. Altri aspetti, come il gioco, l'errore cinematico e il carico, sono tutti elementi importanti da considerare.
Per ottenere la massima precisione di posizionamento da un riduttore cicloidale, è fondamentale scegliere un riduttore di alta qualità e correttamente configurato. Un riduttore selezionato con cura eliminerà le imprecisioni ripetibili e garantirà una precisione di posizionamento assoluta in ogni momento. Inoltre, questo tipo di riduttore offre numerosi vantaggi rispetto ai riduttori convenzionali, tra cui elevata efficienza, gioco ridotto e protezione dai sovraccarichi.
Per ottenere la precisione di posizionamento desiderata da un riduttore, è fondamentale scegliere un fornitore competente. I migliori fornitori sono quelli che vantano esperienza nel settore, offrono un'ampia gamma di prodotti e garantiscono assistenza e manutenzione per assicurare la corretta installazione e manutenzione. Un altro aspetto da considerare è la garanzia del produttore. Un produttore affidabile offrirà garanzie per il riduttore. Tutti questi fattori contribuiranno a rendere il vostro investimento in un riduttore cicloidale un investimento redditizio per molti anni a venire.
Per ottenere la precisione di posizionamento desiderata dal vostro riduttore cicloidale, è fondamentale scegliere un produttore specializzato in questo tipo di prodotto. Ciò è particolarmente importante se operate nel settore della robotica, della verniciatura automatizzata o di qualsiasi altro processo industriale che richieda la massima precisione. Un buon produttore offrirà le tecnologie più avanzate e le competenze necessarie per aiutarvi a trovare la soluzione migliore per la vostra applicazione. Questo garantirà il successo del vostro prodotto dall'inizio alla fine.

Misurare

Scegliere la dimensione corretta del riduttore cicloidale è fondamentale per il suo funzionamento efficiente. Tuttavia, non è un'operazione semplice. Il processo prevede lavorazioni complesse e richiede la realizzazione di numerosi componenti. Esistono diverse dimensioni di riduttori cicloidali e alcune regole empiriche di base possono aiutare a scegliere quella più adatta.
La prima regola empirica per scegliere la dimensione corretta di un riduttore cicloidale è quella di utilizzare un riduttore con lo stesso diametro dell'albero di ingresso. Ciò significa che il riduttore deve avere uno spessore di almeno 5 mm. Il cicloide richiederà inoltre una base e un cuscinetto per tenere in posizione l'albero motore. La base deve essere sufficientemente grande da alloggiare i perni. Il cuscinetto deve avere le stesse dimensioni dell'albero di ingresso.
La regola empirica successiva prevede un foro nella cicloide per l'albero di uscita. In questo modo, l'uscita sarà reversibile e avrà un gioco ridotto. Dovrebbero esserci almeno da quattro a sei fori di uscita. La dimensione dei fori deve essere tale che l'asse centrale della cicloide sia uguale alla dimensione del centro del cuscinetto.
Utilizzando un grafico di Desmos, è possibile creare i parametri dell'ingranaggio. Il numero di perni deve essere uguale al numero di denti dell'ingranaggio cicloidale e la dimensione dei perni deve essere il doppio della dimensione dell'ingranaggio. Il raggio dei perni deve essere uguale al valore di C fornito da Desmos e la dimensione del cerchio dei perni deve essere uguale al valore di R.
L'ultima regola empirica è assicurarsi che la cicloide non presenti spigoli vivi o discontinuità. Dovrebbe inoltre avere una linea liscia.

editor by CX 2023-04-24