Cambio a ciclone contro cambio a evolvente

Che si utilizzi un riduttore cicloidale o un riduttore a evolvente per la propria applicazione, ci sono alcune cose da sapere. Questo articolo metterà in evidenza alcuni di questi aspetti, tra cui: riduttore cicloidale vs riduttore a evolvente, peso, forza di compressione, precisione e densità di coppia.

forza di compressione

Sono stati condotti diversi studi per analizzare le caratteristiche statiche degli ingranaggi. In questo articolo, gli autori esaminano i principi strutturali e cinematici di un riduttore cicloidale. Il riduttore cicloidale è un riduttore che utilizza un cuscinetto eccentrico all'interno di un telaio rotante. Non ha una coppia pignone-ingranaggio comune ed è quindi ideale per un elevato rapporto di riduzione.
Lo scopo di questo articolo è quello di studiare la distribuzione delle sollecitazioni su un disco cicloidale. Vengono analizzati diversi profili di ingranaggi al fine di studiare la distribuzione del carico e gli effetti dinamici.
I riduttori cicloidali sono soggetti a compressione e gioco, che richiedono l'utilizzo di rapporti di trasmissione adeguati per la velocità di innesto e l'angolo di innesto. L'articolo si concentra anche sui principi cinematici del riduttore. Inoltre, gli autori utilizzano tecniche di analisi standard per l'albero/ingranaggio e il disco cicloidale.
Gli autori hanno precedentemente lavorato a una simulazione dinamica di corpo rigido di un riduttore cicloidale. L'analisi ha utilizzato un profilo trocoidale sulla periferia del disco cicloidale. Il profilo trocoidale è ricavato da un disegno di fabbricazione e tiene conto delle tolleranze.
La densità della maglia nel disco cicloidale riproduce fedelmente la geometria delle parti, garantendo sollecitazioni di contatto accurate.
Il disco cicloidale è costituito da nove lobi, che si muovono di un lobo per ogni rotazione dell'albero motore. Tuttavia, quando il disco ruota attorno ai perni, non si sposta attorno al proprio centro di gravità. Pertanto, il carico di coppia del disco cicloidale è ripartito tra i cinque rulli esterni.
Un basso rapporto di riduzione in un riduttore cicloidale comporta una maggiore sollecitazione indotta nel disco cicloidale. Ciò è dovuto al foro più grande progettato per ridurre il materiale all'interno del disco.

densità di coppia

Sono stati studiati diversi tipi di riduttori magnetici. Alcuni riduttori magnetici presentano una densità di coppia maggiore rispetto ad altri, ma non sono ancora in grado di competere con i riduttori meccanici.
È stato sviluppato e attualmente in fase di test un nuovo riduttore cicloidale magnetico ad alta densità di coppia che utilizza rotori di Halbach. Il progetto è stato validato mediante la realizzazione di un prototipo CPCyMG. I risultati hanno mostrato che la coppia di slittamento simulata era paragonabile alla coppia di slittamento sperimentale. La coppia di picco misurata corrispondeva a un'armonica spaziale p3 = 14 e a una densità di coppia nella regione attiva di 261,4 N*m/L.
Questo riduttore cicloidale presenta anche un elevato rapporto di trasmissione. È stato testato per raggiungere una coppia massima di 147,8 Nm, che è più del doppio della densità di coppia del tradizionale riduttore cicloidale. Il design incorpora un supporto posteriore ferromagnetico che fornisce supporto meccanico durante la fabbricazione.
Questo riduttore cicloidale dimostra anche come un piccolo diametro possa consentire di ottenere un'elevata densità di coppia. È progettato con una lunghezza assiale di 50 mm. Le forze di deflessione radiale non sono significative a questa lunghezza. Il progetto prevede l'utilizzo di un piccolo traferro per ridurre le forze di deflessione radiale, ma non è l'unica opzione di progettazione.
Il design di compromesso presenta anche un'elevata densità di coppia volumetrica. Ha un traferro più piccolo e una maggiore densità di coppia di massa. È fattibile da realizzare e meccanicamente robusto. Il design è inoltre uno dei più efficienti della sua categoria.
La progettazione degli ingranaggi elicoidali è una tecnologia più recente che apporta un livello di precisione superiore ai riduttori cicloidali. Consente a un servomotore di gestire carichi pesanti ad alte frequenze di ciclo. È inoltre utile in applicazioni che richiedono ingombri ridotti.

Peso

Rispetto ai riduttori epicicloidali, il peso dei riduttori cicloidali non è altrettanto significativo. Tuttavia, offrono alcuni vantaggi. Una delle caratteristiche più importanti è il funzionamento senza gioco, che contribuisce a garantire un movimento fluido e preciso.
Inoltre, offrono un'elevata efficienza, il che significa che i servomotori possono funzionare a velocità più elevate. La cosa migliore è che non è necessario impilarli per ottenere un rapporto di trasmissione elevato.
Un altro vantaggio dei riduttori cicloidali è che solitamente costano meno dei riduttori epicicloidali. Questo li rende adatti all'industria manifatturiera e alla robotica. Sono inoltre ideali per robot pesanti che richiedono un riduttore robusto.
Offrono inoltre un rapporto di riduzione migliore. Gli ingranaggi cicloidali possono raggiungere rapporti di riduzione da 30:1 a 300:1, il che rappresenta un enorme miglioramento rispetto agli ingranaggi epicicloidali. Tuttavia, sono pochi i modelli disponibili che offrono un rapporto inferiore a 30:1.
Gli ingranaggi cicloidali offrono anche una maggiore resistenza all'usura, il che significa che possono durare più a lungo degli ingranaggi epicicloidali. Sono inoltre più compatti, il che consente di raggiungere rapporti di trasmissione elevati in uno spazio ridotto. Il design degli ingranaggi cicloidali li rende anche meno soggetti al gioco, che è uno dei principali svantaggi dei riduttori epicicloidali.
Inoltre, gli ingranaggi cicloidali possono offrire una maggiore precisione di posizionamento. Questo è infatti uno dei motivi principali per cui si preferiscono gli ingranaggi cicloidali a quelli epicicloidali. Ciò è dovuto al fatto che il disco cicloidale ruota attorno a un cuscinetto indipendentemente dall'albero di ingresso.
Rispetto ai riduttori epicicloidali, gli ingranaggi cicloidali sono anche molto più corti. Ciò significa che offrono la migliore precisione di posizionamento. Sono inoltre più leggeri, il che significa che hanno un diametro inferiore.

Precisione

Diversi esperti hanno studiato il riduttore cicloidale nei riduttori di precisione. La loro ricerca si concentra principalmente sul modello matematico e sul metodo per la valutazione della precisione degli ingranaggi cicloidali.
La progettazione tradizionale delle modifiche agli ingranaggi cicloidali si realizza principalmente impostando vari parametri di lavorazione e la posizione centrale della mola. Tuttavia, presenta alcuni svantaggi a causa dell'instabilità della precisione di ingranamento e della forma incontrollabile della curva del profilo del dente.
In questo studio viene proposto un nuovo metodo di modifica della progettazione degli ingranaggi cicloidali. Questo metodo si basa sul calcolo del gioco di ingranamento e sulla distribuzione dell'angolo di pressione. Permette di controllare efficacemente la precisione di trasmissione degli ingranaggi cicloidali e garantisce inoltre buone caratteristiche di ingranamento.
Il metodo proposto può essere applicato nella produzione di riduttori vettoriali rotanti. È inoltre applicabile ai riduttori di precisione per robot.
Il modello matematico per gli ingranaggi cicloidali può essere stabilito considerando l'angolo di pressione α come variabile dipendente. È possibile calcolare la distribuzione dell'angolo di pressione e il profilo dell'angolo di pressione. Può anche essere espresso come DL=f(α). Può essere applicato nella progettazione di riduttori di precisione.
Lo studio prende in considerazione anche il gioco alla base, il gioco dei denti dell'ingranaggio e l'angolo del profilo. Questi fattori hanno un effetto diretto sulle prestazioni di trasmissione dell'ingranaggio cicloidale. Indicano inoltre una maggiore precisione di movimento e un gioco minore. Il profilo modificato può anche riflettere un errore di trasmissione inferiore.
Inoltre, il metodo proposto si basa anche sul calcolo del movimento perso. Determina l'angolo dei primi contatti dei denti. Questo angolo è un fattore importante che influenza la qualità della modifica. L'errore di trasmissione dopo il secondo metodo cicloidale è minimo.
Infine, viene presentato un caso di studio sulla coppia di ingranaggi CZPT RV-35N per dimostrare la validità del metodo proposto.

Ingranaggi a evolvente contro ingranaggi cicloidali

Rispetto agli ingranaggi a evolvente, gli ingranaggi cicloidali sono più silenziosi, generano meno attrito e durano più a lungo. Tuttavia, sono più costosi. La produzione di ingranaggi cicloidali può risultare più complessa. Potrebbero essere meno adatti ad alcune applicazioni, tra cui manipolatori spaziali e giunti robotici.
Il profilo più comune di un ingranaggio è la curva a evolvente di un cerchio. Questa curva è formata dall'estremità di una corda tesa immaginaria che si srotola dal cerchio.
Un altro tipo di curva è la curva epicicloidale. Questa curva si forma quando un punto, rigidamente fissato a un cerchio, rotola su un altro cerchio. È una curva difficile da realizzare e molto più costosa della curva a evolvente.
Anche la curva cicloidale di un cerchio è un esempio di multicursore. Questa curva è generata dal luogo geometrico dei punti sulla circonferenza del cerchio.
La curva cicloidale ha lo stesso diametro della curva involuta, ma si incurva tangenzialmente lungo il diametro del cerchio. Anche questa curva è classificata come ordinaria. Svolge diverse altre funzioni. Il metodo degli elementi finiti (FE) è stato utilizzato per analizzare lo stato di deformazione dei riduttori di velocità cicloidali.
Esistono molte altre curve, ma la curva a evolvente è il profilo di ingranaggio più utilizzato. La curva a evolvente di un cerchio è una curva a spirale tracciata dal punto finale di una corda tesa immaginaria.
Gli ingranaggi a evolvente sono molto simili ai mattoncini Lego. Sono divertenti da usare e offrono numerosi vantaggi. Ad esempio, gestiscono meglio le variazioni di velocità centrali rispetto agli ingranaggi cicloidali. Sono inoltre molto più facili da produrre, quindi il costo dei denti a evolvente è inferiore. Tuttavia, sono ormai obsoleti.
Gli ingranaggi cicloidali sono anche più difficili da produrre rispetto agli ingranaggi a evolvente. Hanno una superficie convessa, che comporta una maggiore usura. Hanno inoltre una forma più semplice rispetto agli ingranaggi a evolvente. Hanno anche un numero inferiore di denti. Sono utilizzati nei movimenti rotatori, come nei rotori dei compressori a vite.

editor by CX 2023-05-31