Een wiskundig model van een cycloïde versnellingsbak

Een versnellingsbak met een cycloïdale rotor is een ideaal ontwerp voor een auto of ander voertuig, omdat het cycloïdale ontwerp de amplitude van trillingen kan verminderen, wat een belangrijke factor is voor de prestaties van een auto. Het gebruik van een cycloïdale versnellingsbak vermindert ook de wrijving tussen de tandwielen, wat kan helpen om geluid en slijtage te verminderen. Een cycloïdale versnellingsbak is bovendien een zeer efficiënt ontwerp voor voertuigen die onder hoge belasting moeten presteren, omdat de versnellingsbak zeer robuust is tegen schokbelastingen.

Basisontwerpprincipes

Cycloïdale tandwielkasten worden gebruikt voor precisie-overbrengingstoepassingen. Cycloïdale aandrijvingen zijn compact en robuust en bieden minder speling, een hoge torsiestijfheid en een langere levensduur. Ze zijn ook geschikt voor toepassingen met zware belastingen.
Cycloïdale aandrijvingen zijn compact en bieden zeer hoge overbrengingsverhoudingen. Ze zijn bovendien zeer robuust en bestand tegen schokbelastingen. Cycloïdale aandrijvingen zijn bij uitstek geschikt voor een breed scala aan aandrijftechnologieën. Cycloïdale tandwielen hebben een uitstekende torsiestijfheid en kunnen een overbrengingsverhouding van 300:1 bieden. Ze kunnen ook worden gebruikt in toepassingen waar het stapelen van meerdere tandwieltrappen niet gewenst is.
Om een ​​hoge overbrengingsverhouding te bereiken, moeten cycloïdale tandwielen uiterst nauwkeurig worden vervaardigd. Cycloïdale tandwielen hebben een gebogen tandprofiel dat schuifkrachten op elk contactpunt elimineert. Dit zorgt voor een perfecte passing van de tandwielschijf. Dit profiel kan worden aangebracht op een aparte buitenbus of als een inwendig tandwielprofiel.
Cycloïdale aandrijvingen worden gebruikt in scheepsaandrijfsystemen, waarbij de draagplaat roteert rond de X- en Y-as. De plaat is verankerd door een schroefgat met schroefdraad op 15 mm afstand van het midden.
In een cycloïdale tandwielkast wordt een secundair draaglichaam gebruikt om de draagplaat te ondersteunen. Het secundaire draaglichaam bestaat uit een montagelichaam en een secundaire draagschijf.

Lage wrijving

Er zijn diverse studies uitgevoerd om de statische problemen van tandwielen te begrijpen. In dit artikel bespreken we een wiskundig model van een cycloïdale tandwielkast met lage wrijving. Dit model is ontworpen om verschillende parameters te berekenen die de prestaties van de tandwielkast tijdens de productie beïnvloeden.
Het model is gebaseerd op een nieuwe aanpak die rekening houdt met het adhesie-effect en de niet-lineaire wrijvingskarakteristiek. Deze parameters worden niet gedekt door de conventionele vuistregel.
Het wrijvingseffect treedt op wanneer de snelheidsrichting verandert. Gedurende deze tijd moet het ingangskoppel het wrijvingseffect overwinnen om beweging te genereren. Het model stelt ons ook in staat om de omvang van het wrijvingseffect en de losbreeksnelheid ervan te berekenen.
Het belangrijkste is dat het model gebruikt kan worden om het dynamische gedrag van een geregeld systeem te verbeteren. In dit opzicht heeft het model een hoge mate van nauwkeurigheid. Het model is getest in verschillende kwadranten van de versnellingsbak om de optimale snelheid te vinden waarbij de wrijving wegvalt. De simulatiresultaten van het model tonen aan dat dit model effectief is in het voorspellen van de efficiëntie van een cycloïdale versnellingsbak met lage wrijving.
Naast het stiction-model hebben we ook de efficiëntie van een wrijvingsarme cycloïdale reductiekast bestudeerd. De reductieverhouding van deze versnellingsbak werd geschat met behulp van een formule. Het bleek dat de verhouding naar negatieve oneindigheid neigt wanneer het motorkoppel dicht bij nul Nm ligt.

Compact

In tegenstelling tot standaard planetaire tandwielkasten zijn cycloïdale tandwielkasten compact, wrijvingsarm en vrijwel spelingvrij. Ze bieden bovendien hoge overbrengingsverhoudingen, een hoog draagvermogen en een hoog rendement. Deze eigenschappen maken ze een geschikte optie voor uiteenlopende toepassingen.
Cycloïde schijven worden aangedreven door een excentrische ingaande as. Deze as wordt vervolgens aangedreven door een stationair tandwiel. Het tandwiel zorgt ervoor dat de cycloïde schijf met een hogere snelheid roteert. De ingaande as draait negen keer rond om een ​​volledige rotatie te voltooien. Het tandwiel is ontworpen om de dynamische onbalans te corrigeren.
CZPT cycloïdale tandwielkasten zijn ontworpen voor precisie en stabiele werking. Deze reductiekasten zijn robuust en kunnen grote verplaatsingen aan. Ze bieden bovendien een hoge overbelastingsbeveiliging. Ze zijn geschikt voor shockwave-therapie. CZPT-tandwielkasten zijn ook zeer geschikt voor toepassingen waarbij kritische positioneringsnauwkeurigheid vereist is. Ze vereisen bovendien lage montage- en ontwerpkosten. Ze zijn ontworpen voor een lange levensduur en een laag hysteresisverlies.
CZPT cycloïdale reductoren worden gebruikt in diverse industriële toepassingen, waaronder CNC-bewerkingscentra, robotpositioneerders en manipulatoren. Ze bieden een uniek ontwerp dat hoge krachten op de uitgaande as aankan en zijn bijzonder geschikt voor grote verplaatsingen. Deze tandwielkasten zijn zeer efficiënt, wat de kosten verlaagt, en zijn verkrijgbaar in verschillende maten. Ze zijn ideaal voor toepassingen die millimeterprecisie vereisen.

Hoge reductieverhoudingen

Vergeleken met andere tandwielkasten bieden cycloïdale tandwielkasten hoge overbrengingsverhoudingen en een kleine speling. Ze zijn bovendien minder duur. Cycloïdale tandwielkasten kunnen in diverse industrieën worden gebruikt. Ze zijn geschikt voor robottoepassingen. Daarnaast hebben ze een hoog rendement en een groot draagvermogen.
Een cycloïdale tandwielkast werkt door een cycloïdale schijf te laten draaien. Deze schijf bevat gaten die groter zijn dan de pinnen op de uitgaande as. Wanneer de schijf draait, bewegen de uitgaande pinnen in de gaten, waardoor een constante rotatie van de uitgaande as ontstaat. Dit type tandwielkast vereist geen stapeltrappen.
Cycloïde tandwielkasten zijn doorgaans korter dan planetaire tandwielkasten. Bovendien zijn ze robuuster en kunnen ze hogere koppels overbrengen.
Cycloïde tandwielkasten hebben een excentrische nok die de cycloïde schijf aandrijft. De cycloïde schijf beweegt in stappen van 360 graden (draaipunt/rol). Hij roteert ook excentrisch. De schijf grijpt in op de ringtandwielbehuizing en de interne tanden van de ringtandwielbehuizing.
Het aantal lobben op de cycloïdale schijf is niet voldoende om een ​​goede transmissieverhouding te genereren. Sterker nog, het aantal lobben moet kleiner zijn dan het aantal pinnen rondom de cycloïdale schijf.
De cycloïdale schijf wordt aangedreven door een excentrische nok die uitsteekt vanaf de basisas. De nok draait ook binnenin de cycloïdale schijf. De excentrische beweging van de nok zorgt ervoor dat de cycloïdale schijf rond de pinnen van de tandwielkast draait.

Het verminderen van de amplitude van de trilling

Er zijn verschillende benaderingen onderzocht om de amplitude van de trillingen in een cycloïdale versnellingsbak te verminderen. Deze benaderingen zijn gebaseerd op de kinematische analyse van de versnellingsbak.
Een cycloïdale tandwielkast is een tandwielkast die bestaat uit lagers, tandwielen en een excentrisch lager dat een cycloïdale schijf aandrijft. Deze tandwielkast heeft een hoge overbrengingsverhouding, die wordt bereikt door een reeks uitgaande aspennen die de uitgaande as aandrijven wanneer de schijf roteert.
De testopstelling die in de studies is gebruikt, heeft vier sensoren. Elke sensor registreert signalen met behulp van verschillende signaalverwerkingstechnieken. Daarnaast is er een tachometer die variaties in de rotatiesnelheid aan de ingangszijde meet.
Er werd een kinematische studie van de robotversnellingsbak uitgevoerd om de trillingsfrequentie te bepalen en vast te stellen of de versnellingsbak defect was. Uit de studie bleek dat de versnellingsbak goed functioneert wanneer de amplitude van de x- en y-bewegingen laag is. Een hoge amplitude duidt echter op een defect onderdeel.
De frequentieanalyse van trillingssignalen wordt uitgevoerd voor zowel cyclostationaire als niet-cyclostationaire omstandigheden. De geselecteerde frequenties zijn die welke in beide typen omstandigheden voorkomen.

Bestand tegen schokbelastingen

Vergeleken met traditionele tandwielkasten bieden cycloïdale tandwielkasten aanzienlijke voordelen als het gaat om schokbelastingen. Deze voordelen omvatten een hoog schokbelastingsvermogen, een hoog rendement, lagere kosten, een lager gewicht, minder wrijving en een betere positioneringsnauwkeurigheid.
Cycloïde tandwielen kunnen traditionele planetaire tandwielen vervangen in toepassingen waar inertie belangrijk is, zoals bij het transport van zware lasten. Ze hebben een lichter ontwerp en kunnen compacter worden geproduceerd, wat de kosten en installatiekosten verlaagt. Cycloïde tandwielen bieden bovendien overbrengingsverhoudingen tot 300:1 in een klein formaat.
Cycloïde tandwielen zijn ook geschikt voor toepassingen waar een lange levensduur essentieel is. Hun radiale klemring vermindert de inertie met maar liefst 39%. Cycloïde tandwielen hebben een torsiestijfheid die vijf keer hoger is dan die van conventionele planetaire tandwielen.
Cycloïde tandwielkasten kunnen aanzienlijke verbeteringen opleveren in betonmixers. Het is een zeer efficiënt ontwerp dat belangrijke innovaties mogelijk maakt. Ze zijn ook ideaal voor servo-toepassingen, werktuigmachines en medische technologie. Ze kenmerken zich door gebruiksvriendelijke schroefverbindingen, effectieve corrosiebescherming en gemakkelijke bediening.
Cycloïde tandwielen zijn bijzonder nuttig voor toepassingen waarbij positioneringsnauwkeurigheid cruciaal is. Bijvoorbeeld bij de aansturing van grote parabolische antennes, waar een hoge schokbelastingscapaciteit vereist is om de nauwkeurigheid te behouden. Cycloïde tandwielen kunnen schokbelastingen tot 500% van hun nominale koppel weerstaan.

Traagheidseffecten

Er zijn diverse studies uitgevoerd naar de statische problemen van tandwielen. Er bestaat echter nog steeds behoefte aan een geschikt model om het dynamische gedrag van een geregeld systeem te onderzoeken. Hiervoor is een wiskundig model van een cycloïdale tandwielkast ontwikkeld. Het gepresenteerde model is een eenvoudig model dat als basis kan dienen voor een complexer mechanisch model.
Het wiskundige model is gebaseerd op de mechanische constructie van de cycloïdale versnellingsbak en heeft een niet-lineaire wrijvingskarakteristiek. Het model is in staat om de huidige pieken en dalen bij stilstand te reproduceren. Het houdt ook rekening met het wrijvingseffect. Het model behandelt echter geen speling of torsiestijfheid.
Dit model wordt gebruikt om de koppelgenererende stroom en de inertie van de motor te berekenen. Deze waarden worden vervolgens vergeleken met metingen in het werkelijke systeem. De resultaten laten zien dat de simulatieresultaten zeer dicht bij de metingen in het werkelijke systeem liggen.
In het model worden verschillende parameters meegenomen om het dynamische gedrag te verbeteren. Deze parameters worden berekend op basis van de harmonische aandrijfsysteemanalyse. Het gaat hierbij om de koppelgenererende stroom, de inertie en de contactkrachten van de roterende onderdelen.
Het model heeft een hoge mate van nauwkeurigheid en kan worden gebruikt voor motorbesturing. Het is tevens in staat om het dynamische gedrag van een aangestuurd systeem te reproduceren.

editor by CX 2023-05-19