Циклонный редуктор против эвольвентного редуктора

Независимо от того, используете ли вы циклоидальный или эвольвентный редуктор в своем применении, вам следует знать несколько важных моментов. В этой статье будут рассмотрены некоторые из них, в том числе: сравнение циклоидального и эвольвентного редукторов, вес, сила сжатия, точность и плотность крутящего момента.

Сила сжатия

Было проведено несколько исследований для анализа статических характеристик зубчатых передач. В данной статье авторы исследуют структурные и кинематические принципы циклоидальной коробки передач. Циклоидальная коробка передач — это коробка передач, в которой используется эксцентриковый подшипник внутри вращающейся рамы. Она не имеет общей пары шестерня-зубчатое колесо и поэтому идеально подходит для высокого передаточного отношения.
Цель данной работы — исследование распределения напряжений на циклоидальном диске. Для изучения распределения нагрузки и динамических эффектов исследуются различные профили зубчатых передач.
Циклоидальные редукторы подвержены сжатию и люфту, что требует использования соответствующих передаточных чисел для коэффициента жесткости подшипников и удельного усилия сцепления. В статье также рассматриваются кинематические принципы работы редуктора. Кроме того, авторы используют стандартные методы анализа вала/шестерни и циклоидального диска.
Ранее авторы работали над моделированием динамики твердого тела циклоидального редуктора. В анализе использовался трохоидальный профиль на периферии циклоидального диска. Трохоидальный профиль получен из производственного чертежа и учитывает допуски.
Плотность сетки в циклоидальном диске точно воспроизводит геометрию деталей. Это обеспечивает точное измерение контактных напряжений.
Циклоидальный диск состоит из девяти лопастей, каждая из которых перемещается на одну лопасть за один оборот приводного вала. Однако при вращении диска вокруг штифтов циклоидальный диск не перемещается вокруг центра тяжести. Поэтому циклоидальный диск распределяет крутящий момент между пятью внешними роликами.
Низкое передаточное число в циклоидальном редукторе приводит к увеличению напряжения в циклоидальном диске. Это связано с большим отверстием, предназначенным для уменьшения количества материала внутри диска.

Плотность крутящего момента

Было изучено несколько типов магнитных редукторов. Некоторые магнитные редукторы обладают более высокой плотностью крутящего момента, чем другие, но они все еще не могут конкурировать с механическими редукторами.
Разработан и проходит тестирование новый циклоидальный магнитный редуктор с высокой плотностью крутящего момента, использующий роторы Хальбаха. Конструкция была подтверждена путем создания прототипа CPCyMG. Результаты показали, что смоделированный момент скольжения сопоставим с экспериментальным моментом скольжения. Измеренный пиковый момент соответствовал пространственной гармонике p3 = 14, что соответствует плотности крутящего момента в активной области 261,4 Н*м/л.
Этот циклоидальный редуктор также обладает высоким передаточным отношением. В ходе испытаний было достигнуто максимальное значение крутящего момента в 147,8 Нм, что более чем вдвое превышает удельный крутящий момент традиционного циклоидального редуктора. В конструкции предусмотрена ферромагнитная опора, обеспечивающая механическую поддержку при изготовлении.
Этот циклоидальный редуктор также демонстрирует, как малый диаметр может обеспечить высокую плотность крутящего момента. Он спроектирован с осевой длиной 50 мм. Силы радиального отклонения при такой длине незначительны. В конструкции используется небольшой воздушный зазор для уменьшения сил радиального отклонения, но это не единственный вариант конструкции.
Компромиссная конструкция также обладает высокой объемной плотностью крутящего момента. Она имеет меньший воздушный зазор и более высокую плотность массового крутящего момента. Она осуществима в изготовлении и механически прочна. Кроме того, эта конструкция является одной из самых эффективных в своем классе.
Конструкция с косозубыми шестернями — это более новая технология, обеспечивающая более высокую точность циклоидального редуктора. Она позволяет серводвигателю работать с большой нагрузкой при высокой частоте циклов. Эта технология также полезна в приложениях, требующих меньших габаритов.

Масса

По сравнению с планетарными редукторами, вес циклоидальных редукторов не столь значителен. Однако они обладают рядом преимуществ. Одной из наиболее важных особенностей является отсутствие люфта, что обеспечивает плавное и точное движение.
Кроме того, они обеспечивают высокую эффективность, что означает, что сервомоторы могут работать на более высоких скоростях. Самое приятное то, что их не нужно располагать друг над другом, чтобы достичь высокого передаточного отношения.
Еще одно преимущество циклоидальных редукторов заключается в том, что они, как правило, дешевле планетарных. Это означает, что они подходят для обрабатывающей промышленности и робототехники. Они также подходят для тяжелых роботов, требующих надежного редуктора.
Они также обеспечивают лучшее передаточное отношение. Циклоидальные шестерни могут достигать передаточных отношений от 30:1 до 300:1, что является огромным улучшением по сравнению с планетарными шестернями. Однако существует немного моделей, обеспечивающих передаточное отношение ниже 30:1.
Циклоидальные шестерни также обладают большей износостойкостью, что означает, что они служат дольше, чем планетарные шестерни. Кроме того, они более компактны, что позволяет им достигать высоких передаточных чисел на меньшей площади. Конструкция циклоидальных шестерен также делает их менее подверженными люфту, который является одним из основных недостатков планетарных редукторов.
Кроме того, циклоидальные зубчатые передачи обеспечивают более высокую точность позиционирования. Фактически, это одна из основных причин выбора циклоидальных передач вместо планетарных. Это связано с тем, что циклоидальный диск вращается вокруг подшипника независимо от входного вала.
По сравнению с планетарными редукторами, циклоидальные шестерни также значительно короче. Это означает, что они обеспечивают наилучшую точность позиционирования. Кроме того, они легче, а значит, имеют меньший диаметр.

Точность

Ряд экспертов изучал циклоидальные редукторы в прецизионных устройствах. Их исследования в основном сосредоточены на математической модели и методе оценки точности циклоидальных передач.
Традиционная модификация конструкции циклоидальных зубчатых передач в основном осуществляется путем установки различных параметров обработки и положения центра шлифовального круга. Однако она имеет некоторые недостатки из-за нестабильной точности зацепления и неконтролируемой формы кривой профиля зуба.
В данном исследовании предложен новый метод модификации конструкции циклоидальных зубчатых передач. Этот метод основан на расчете зазора зацепления и распределения углов зацепления. Он позволяет эффективно предварительно контролировать точность передачи циклоидально-шариковой передачи и обеспечивает хорошие характеристики зацепления.
Предложенный метод может быть применен при изготовлении поворотных векторных редукторов. Он также применим в прецизионных редукторах для роботов.
Математическая модель циклоидальных зубчатых передач может быть построена с углом зацепления α в качестве зависимой переменной. Возможно рассчитать распределение угла зацепления и профиль угла зацепления. Ее также можно выразить как DL=f(a). Она может быть применена при проектировании прецизионных редукторов.
В исследовании также учитываются зазор в корне зуба, люфт зубьев шестерни и угол профиля. Эти факторы оказывают прямое влияние на характеристики передачи циклоидальной зубчатой ​​передачи. Это также указывает на более высокую точность движения и меньший люфт. Модифицированный профиль также может отражать меньшую погрешность передачи.
Кроме того, предлагаемый метод также основан на расчете потерь движения. Он определяет угол первого контакта зубьев. Этот угол является важным фактором, влияющим на качество модификации. Ошибка передачи после второго циклоидального метода минимальна.
В заключение, для подтверждения предложенного метода приводится пример исследования на примере зубчатой ​​пары CZPT RV-35N.

Эвольвентные шестерни против циклоидальных шестерен

По сравнению с эвольвентными передачами, циклоидальные передачи имеют более низкий уровень шума, меньшее трение и более длительный срок службы. Однако они дороже. Циклоидальные передачи могут быть сложнее в изготовлении. Они могут быть менее пригодны для некоторых применений, включая космические манипуляторы и шарниры роботов.
Наиболее распространенный профиль зубчатого колеса — эвольвентная кривая окружности. Эта кривая образуется концом воображаемой натянутой струны, разматывающейся с окружности.
Ещё одна кривая — эпициклоида. Эта кривая образуется за счёт того, что точка, жёстко прикреплённая к окружности, катится по другой окружности. Построение такой кривой сложно и обходится гораздо дороже, чем построение эвольвентной кривой.
Циклоида окружности также является примером мультикурсора. Эта кривая образуется геометрическим местом точек на окружности.
Циклоидальная кривая имеет тот же диаметр, что и эвольвентная кривая, но изгибается тангенциально вдоль диаметра окружности. Эта кривая также классифицируется как обычная. Она выполняет несколько других функций. Метод конечных элементов был использован для анализа деформационного состояния циклоидальных редукторов.
Существует множество других кривых, но эвольвентная кривая является наиболее распространенным профилем зубчатого колеса. Эвольвентная кривая окружности — это спиральная кривая, описываемая конечной точкой воображаемой натянутой нити.
Эвольвентные шестерни очень похожи на конструктор Lego. С ними очень весело играть. У них также много преимуществ. Например, они лучше справляются с центральными смещениями, чем циклоидальные шестерни. Кроме того, их гораздо проще изготавливать, поэтому стоимость эвольвентных зубьев ниже. Однако они устарели.
Циклоидальные зубчатые передачи также сложнее в изготовлении, чем эвольвентные. Они имеют выпуклую поверхность, что приводит к большему износу. Кроме того, они имеют более простую форму, чем эвольвентные передачи. У них также меньше зубьев. Они используются во вращательных движениях, например, в роторах винтовых компрессоров.

Редактор: CX, 31.05.2023