Hoe gebruik je een Cyclone-versnellingsbak?

Een cycloïdale tandwielkast wordt vaak gebruikt om koppel over te brengen van een motor of pomp. Dit type tandwielkast is een populaire keuze vanwege de vele voordelen ten opzichte van een gewone tandwielkast. Het belangrijkste voordeel is dat hij eenvoudig te produceren is, waardoor hij in diverse toepassingen kan worden gebruikt. Als u echter een cycloïdale tandwielkast wilt gebruiken, zijn er een aantal zaken die u moet weten. Denk hierbij aan het werkingsprincipe, de constructie en de dynamische en inertiële effecten die ermee gepaard gaan.

Dynamische en inertiële effecten

Er zijn diverse studies uitgevoerd naar de statische en dynamische eigenschappen van cycloïdale tandwielen. De studie van deze effecten is nuttig voor het optimaliseren van het ontwerp van cycloïdale snelheidsreductoren.
In dit artikel zijn de dynamische en inertiële effecten van een tweetraps cycloïdale snelheidsreductor onderzocht met behulp van het CZPT-programmapakket. Bovendien is een nieuw model voor cycloïdale reductoren ontwikkeld, gebaseerd op niet-lineaire contactdynamica. Het nieuwe model is bedoeld om verschillende bedrijfsomstandigheden te voorspellen.
De normale excitatiecontactkracht voor de cycloïde schijven van de eerste en tweede trap is vrijwel gelijk. De totale vervorming op het contactpunt is echter verschillend. Dit effect is voornamelijk te wijten aan de eigen trillingen van het systeem. De cycloïde schijven van de tweede trap draaien 180 graden om de ringtandwielrol. Deze hoek draagt ​​significant bij aan de koppelbelasting. De totale excitatiekracht op de cycloïde schijven van de eerste en tweede trap bedraagt ​​respectievelijk 1848 N en 2068,7 N.
Om de contactspanning te analyseren, werden verschillende tandwielprofielen onderzocht. De vertandingsdichtheid werd als een belangrijk ontwerpcriterium beschouwd. Er werd vastgesteld dat een groter gat het materiaalgehalte van de cycloïdale schijf vermindert en tot hogere spanningen leidt.
Bovendien is het mogelijk om de contactkrachten efficiënter te verminderen door de geometrische parameters aan te passen. Dit kan worden bereikt door het mesh te verfijnen over de breedte van de schijf. De cycloïdale schijf heeft de grootste invloed op de resultaten.
Het rendement van een cycloïdale aandrijving neemt toe met de toenemende belasting. Het rendement van een cycloïdale reductiekast hangt ook af van de excentriciteit van de ingaande as en de cycloïdale plaat. De rendementscurve is lineair bij lage belastingen. Bij hogere belastingen wordt de rendementscurve echter minder lineair. Dit komt doordat de stijfheid van de cycloïdale reductiekast toeneemt met de belasting.

Structuur

Hoewel het eruitziet als een ingewikkelde technische puzzel, is de constructie van een cycloïdale tandwielkast in werkelijkheid vrij eenvoudig. De belangrijkste elementen zijn de basis, de draagplaat en het druklager. Al deze elementen werken samen om een ​​stabiele, compacte tandwielkast te creëren.
De basis is een cirkelvormig gedeelte met verschillende cilindrische pinnen aan de buitenrand. De pinnen zijn bevestigd aan een vaste ring die ze in een cirkelvormige baan houdt. De ring dient als referentiecirkel. De cirkel heeft een diameter van ongeveer 5 mm.
De draagplaat bestaat uit een reeks schroefgaten met schroefdraad. Deze zijn op 15 mm afstand van het midden geplaatst. Ze worden gebruikt om externe constructies te verankeren. De draagplaat moet om de X- en Y-as kunnen worden gedraaid.
Het druklager is bovenop de draagplaat geplaatst. Het lager heeft een binnendiameter van 35 mm en een buitendiameter van 52 mm. Het wordt gebruikt om rotatie rond de Z-as mogelijk te maken.
De cycloïdale schijf is het centrale onderdeel van de cycloïdale versnellingsbak. De schijf heeft gaten voor de pinnen die de uitgaande as aandrijven. Deze gaten zijn groter dan die in de uitgaande rolpennen. De schijf heeft bovendien een lagere excentriciteit.
De pinnen zijn met behulp van rolpennen aan de cycloïdale schijf bevestigd. De pinnen zijn gemaakt van een materiaal dat de aandrijving mechanisch ondersteunt bij hoge koppelwaarden. De pinnen hebben een buitendiameter van 9 mm. De schijf heeft een aantal lobben en roteert met één lob per omwenteling van de as.
De cycloïdale tandwielkast heeft ook een bovendeksel dat helpt de onderdelen bij elkaar te houden. Het deksel heeft een vakje voor gereedschap. Het bovendeksel is tevens voorzien van schroefdraad waarmee het in de behuizing wordt geschroefd.

Werkingsprincipe

Van de vele soorten tandwieloverbrengingen worden cycloïdale tandwielkasten gebruikt in zware machines en meerassige robots. Ze zijn zeer efficiënt, compact en geschikt voor hoge overbrengingsverhoudingen. Bovendien hebben ze een overbelastingscapaciteit.
Cycloïde schijven worden aangedreven door excentrische assen die rond vaste ringpennen draaien. Rolpennen van de penschijf grijpen in gaten in de cycloïde schijf. Deze rolpennen drijven de penschijf aan en de penschijf brengt de beweging over op de uitgaande as.
In tegenstelling tot conventionele tandwielaandrijvingen hebben cycloïdale aandrijvingen een lage speling en een hoge torsiestijfheid. Ze zijn bij uitstek geschikt voor zware belastingen en alle aandrijftechnologieën. De lagere massa en het compacte ontwerp van de cycloïdale schijf dragen bovendien bij aan het hoge rendement en de positioneringsnauwkeurigheid.
De cycloïdale schijf speelt een centrale rol in de kinematica van de versnellingsbak. Hij draait in een cirkel rond een vaste ring. Wanneer de schijf tegen het ringtandwiel wordt gedrukt, grijpen de pinnen in de schijf en draaien de rolpennen eromheen. Deze draaibeweging genereert trillingen, die via de aangedreven assen worden doorgegeven.
Cycloïde schijven worden doorgaans ontworpen met een korte cycloïde, zodat de excentriciteit minimaal is. Dit vermindert de onbalanskrachten bij hoge snelheden. Idealiter is het aantal lobben op de cycloïde kleiner dan het aantal omringende pinnen. Dit vermindert de hoeveelheid Hertzische contactspanning.
In tegenstelling tot planetaire tandwielen hebben cycloïdale tandwielen een hoge nauwkeurigheid en zijn ze bestand tegen schokbelastingen. Ze hebben ook een lage wrijving en minder slijtage aan de tandflanken. Bovendien bieden ze een hoger rendement en een groter draagvermogen.
Cycloïde tandwielen zijn over het algemeen moeilijker te produceren dan evolvente tandwielen. Cycloïde tandwielen zijn niet geschikt voor het stapelen van tandwieltrappen. De productie ervan vereist extreme precisie. Hun kleinere formaat, geringe speling, hoge torsiestijfheid en lage trillingen maken ze echter ideaal voor gebruik in zware machines.

Involuut tandwieltandprofiel

Vrijwel alle tandwielen worden vervaardigd met een evolvente tandprofiel. Ook cycloïde tandwielen worden met dit profiel geproduceerd. In vergelijking met evolvente tandwielen zijn cycloïde tandwielen sterker en kunnen ze meer vermogen overbrengen. Ze zijn echter ook complexer om te produceren, waardoor ze duurder zijn.
Het profiel van een evolvente tandwieltand is een vloeiende curve. Het is afgeleid van de evolvente curve van een cirkel. Een raaklijn aan de basiscirkel is de normaal in elk punt van een evolvente.
Deze kromme heeft eigenschappen waardoor de tandwielen van het involute tandwiel beweging in loodrechte richting kunnen overbrengen. Het is tevens het pad dat het uiteinde van een touw aflegt wanneer het van een cilinder afrolt.
Een evolvente tandprofiel heeft als voordeel dat het gemakkelijk te produceren is. Het zorgt ook voor een soepele vertanding, ondanks een kleine afwijking in de hartafstand. Dit profiel heeft de voorkeur boven een cycloïde tandprofiel, maar het is niet in alle opzichten de beste keuze.
De tanden van een cycloïde tandwiel bestaan ​​ook uit twee krommingen. In tegenstelling tot involute tanden hebben cycloïde tandwielen een constante straal. Cycloïde tandwielen produceren minder snel lawaai, maar zijn ook duurder om te produceren.
Involute tandwielen zijn gemakkelijker te produceren omdat ze slechts één kromming hebben. Cycloïde tandwielen kunnen ook worden gemaakt met een tandheugelfrees. Dit maakt ze goedkoper om te produceren. Ze vereisen echter wel een deskundig ontwerp. Ze kunnen ook worden vervaardigd met een tandwielvormmachine die een rondselfrees bevat.
Tandprofielen die voldoen aan de wet van de tandwielwerking worden soms geconjugeerde profielen genoemd. Het involute profiel is hiervan het meest voorkomende. Het maakt een constante koppeloverdracht mogelijk.

Verzet

Doorgaans bieden cycloïdale aandrijvingen een hoge overbrengingsverhouding zonder speling. Dit komt doordat de cycloïdale schijf wordt aangedreven door een excentrische as. Tijdens de rotatie draait de cycloïdale schijf rond een vaste ring. Deze ring roteert onafhankelijk van het zwaartepunt.
De cycloïdeschijf is doorgaans ingekort om de excentriciteit te verminderen. Dit helpt om de onbalanskrachten die bij hoge snelheden kunnen optreden te minimaliseren. De cycloïde biedt bovendien een grotere overbrengingsverhouding dan traditionele tandwielen. Dit zorgt voor een betere positioneringsnauwkeurigheid.
Cycloïde aandrijvingen hebben ook een hoge torsiestijfheid. Dit zorgt voor een grotere torsiebestendigheid en schokbestendigheid. Dit is om verschillende redenen belangrijk, bijvoorbeeld bij zware toepassingen.
Cycloïde aandrijvingen hebben bovendien een lagere massa. Deze voordelen maken ze ideaal voor alle aandrijftechnologieën. Het ontwerp zorgt ook voor een hogere torsiestijfheid en een langere levensduur. Deze aandrijvingen hebben ook een veel kleiner profiel.
Cycloïde aandrijvingen worden ook gebruikt om de snelheid te verlagen. Door de hoge torsiestijfheid van de cycloïde hebben ze bovendien een hoge positioneringsnauwkeurigheid.
Cycloïde aandrijvingen zijn zeer geschikt voor uiteenlopende toepassingen, zoals elektromotoren, generatoren en pompmotoren. Ze zijn bovendien zeer bestand tegen schokbelastingen, wat in veel toepassingen van belang is. Dit ontwerp is ideaal voor toepassingen die een grote overbrengingsverhouding in een compact ontwerp vereisen.
Cycloïde aandrijvingen hebben ook als voordeel dat de speling tussen de componenten minimaal is. Dit helpt om interferentie te voorkomen en een goede passing te garanderen. Dit is met name belangrijk bij versnellingsbakken. Het maakt ook het gebruik van een krachtsensor en potentiometer mogelijk om de speling van de versnellingsbak te bepalen.

Bewerkt door CX 2023-04-13