Как пользоваться редуктором Cyclone

Часто для передачи крутящего момента от двигателя или насоса используется циклоидальный редуктор. Этот тип редуктора часто выбирают, поскольку он имеет ряд преимуществ перед обычным редуктором. Его главное преимущество заключается в простоте изготовления, что позволяет использовать его в самых разных областях. Однако, если вы хотите использовать циклоидальный редуктор, вам необходимо знать несколько вещей. К ним относятся принцип работы, конструкция, а также динамические и инерционные эффекты, связанные с ним.

Динамические и инерционные эффекты

Было проведено несколько исследований статических и динамических свойств циклоидальных зубчатых передач. Изучение этих эффектов полезно для оптимизации конструкции циклоидальных редукторов.
В данной работе с помощью программного пакета CZPT исследованы динамические и инерционные эффекты двухступенчатого циклоидального редуктора. Кроме того, разработана новая модель циклоидальных редукторов, основанная на нелинейной динамике контакта. Новая модель позволяет прогнозировать различные режимы работы.
Нормальная сила контактного возбуждения для циклоидных дисков первой и второй ступеней очень похожа. Однако суммарная деформация в точке контакта различна. Этот эффект в основном обусловлен собственными колебаниями системы. Циклоидные диски второй ступени вращаются вокруг ролика зубчатого колеса на 180 градусов. Этот угол вносит существенный вклад в крутящие нагрузки. Суммарная сила возбуждения на циклоидных дисках первой и второй ступеней составляет 1848 Н и 2068,7 Н соответственно.
Для анализа контактных напряжений были исследованы различные профили зубчатых колес. Плотность зацепления рассматривалась как важный критерий проектирования. Было установлено, что большее отверстие уменьшает содержание материала в циклоидальном диске и приводит к увеличению напряжений.
Кроме того, можно более эффективно снизить контактные силы, изменяя геометрические параметры. Этого можно добиться путем измельчения сетки по ширине диска. Циклоидальный диск оказывает наибольшее влияние на выходные результаты.
Эффективность циклоидального привода возрастает с увеличением нагрузки. Эффективность циклоидального редуктора также зависит от эксцентриситета входного вала и циклоидальной пластины. Кривая эффективности для малых нагрузок линейна. Однако для больших нагрузок кривая эффективности становится более нелинейной. Это связано с тем, что жесткость циклоидального редуктора увеличивается с увеличением нагрузки.

Структура

Несмотря на то, что конструкция циклоидального редуктора выглядит как сложная инженерная головоломка, на самом деле она довольно проста. Ключевыми элементами являются основание, несущая пластина и упорный подшипник. Все эти элементы работают вместе, создавая стабильный и компактный редуктор.
Основание представляет собой круглое сечение с несколькими цилиндрическими штифтами по внешнему краю. Штифты закреплены на неподвижном кольце, которое удерживает их на круговой траектории. Кольцо служит в качестве опорной окружности. Диаметр окружности составляет приблизительно 5 мм.
Нагрузочная пластина представляет собой ряд резьбовых отверстий для винтов. Они расположены на расстоянии 15 мм от центра. Они используются для крепления внешних конструкций. Нагрузочную пластину необходимо вращать вокруг осей X и Y.
Упорный подшипник расположен сверху на нагрузочной пластине. Подшипник имеет внутренний диаметр 35 мм и внешний диаметр 52 мм. Он используется для обеспечения вращения вокруг оси Z.
Циклоидальный диск является центральным элементом циклоидального редуктора. В диске имеются отверстия для штифтов, приводящих в движение выходной вал. Эти отверстия больше, чем те, которые используются в выходных роликовых штифтах. Диск также имеет уменьшенный эксцентриситет.
Штифты крепятся к циклоидальному диску с помощью роликовых штифтов. Штифты изготовлены из материала, обеспечивающего механическую поддержку привода в условиях высоких крутящих моментов. Внешний диаметр штифтов составляет 9 мм. Диск имеет несколько лопастей и вращается на одну лопасть за один оборот вала.
Циклоидальный редуктор также имеет верхнюю крышку, которая помогает удерживать компоненты вместе. В крышке есть карман для инструментов. Верхняя крышка также имеет резьбу для ввинчивания в корпус.

Принцип работы

Среди множества типов зубчатых передач циклоидальные редукторы используются в тяжелой технике и многоосевых роботах. Они отличаются высокой эффективностью, компактностью и возможностью работы с высокими передаточными числами. Кроме того, они обладают перегрузочной способностью.
Циклоидальные диски приводятся в движение эксцентриковыми валами, вращающимися вокруг неподвижных кольцевых штифтов. Роликовые штифты диска входят в зацепление с отверстиями в циклоидальном диске. Эти роликовые штифты приводят в движение диск, а диск передает движение на выходной вал.
В отличие от традиционных зубчатых передач, циклоидальные приводы обладают малым люфтом и высокой жесткостью на кручение. Они идеально подходят для работы с большими нагрузками и всеми типами приводов. Меньшая масса и компактная конструкция циклоидального диска также способствуют его высокой эффективности и точности позиционирования.
Циклоидальный диск играет центральную роль в кинематике редуктора. Он вращается вокруг неподвижного кольца по кругу. Когда диск прижимается к зубчатому колесу, штифты входят в зацепление с диском, и роликовые штифты вращаются вокруг штифтов. Это вращательное движение генерирует вибрацию, которая передается через приводные валы.
Циклоидальные диски обычно проектируются с короткой циклоидой, чтобы минимизировать эксцентриситет. Это уменьшает силы дисбаланса на высоких скоростях. В идеале количество лепестков на циклоиде должно быть меньше, чем количество окружающих штифтов. Это уменьшает величину контактного напряжения Герца.
В отличие от планетарных передач, циклоидальные передачи обладают высокой точностью и способны выдерживать ударные нагрузки. Кроме того, они характеризуются низким трением и меньшим износом боковых поверхностей зубьев. Они также обладают более высокой эффективностью и грузоподъемностью.
Циклоидные зубчатые передачи, как правило, сложнее в изготовлении, чем эвольвентные. Циклоидные зубчатые передачи не подходят для многоступенчатой ​​сборки зубчатых передач. Для их изготовления требуется чрезвычайно высокая точность. Однако их меньшие размеры, низкий люфт, высокая жесткость на кручение и низкий уровень вибрации делают их идеальными для использования в тяжелых машинах.

Профиль зубьев эвольвентной шестерни

Практически все зубчатые передачи изготавливаются с эвольвентным профилем зубьев. Циклоидные шестерни также производятся с таким профилем. По сравнению с эвольвентными шестернями, циклоидные шестерни прочнее и могут передавать большую мощность. Однако их изготовление может быть более сложным, что делает их более дорогими.
Профиль зуба эвольвентной шестерни представляет собой плавную кривую. Он выводится из эвольвентной кривой окружности. Касательной к базовой окружности является нормаль в любой точке эвольвенты.
Эта кривая обладает свойствами, позволяющими зубьям эвольвентной шестерни передавать движение в перпендикулярном направлении. Это также траектория, по которой разматывается конец нити с цилиндра.
Эвольвентный профиль имеет преимущество в простоте изготовления. Он также обеспечивает плавное зацепление, несмотря на смещение межосевого расстояния. Этот профиль также предпочтительнее циклоидного профиля зуба, но он не является лучшим во всех отношениях.
Зубья циклоидальных шестерен также имеют две кривые. В отличие от эвольвентных зубьев, зубья циклоидальных шестерен имеют постоянный радиус. Циклоидальные шестерни менее склонны к шуму. Но их производство также обходится дороже.
Эвольвентные зубья проще изготавливать, поскольку они имеют только одну кривую. Циклоидные шестерни также можно изготавливать с помощью зуборезного станка. Это делает их производство дешевле. Однако для их изготовления требуется квалифицированный специалист. Их также можно изготавливать с помощью зубострогального станка, включающего в себя резец для шестерни.
Профили зубьев, удовлетворяющие закону взаимодействия зубьев шестерни, иногда называют сопряженными профилями. Наиболее распространенным из них является эвольвентный профиль. Он обеспечивает передачу постоянного крутящего момента.

Обратная реакция

Как правило, циклоидальные приводы обеспечивают высокое передаточное отношение без люфта. Это достигается за счет того, что циклоидальный диск приводится в движение эксцентриковым валом. Во время вращения циклоидальный диск вращается вокруг неподвижного кольца. Это кольцо также вращается независимо от центра тяжести.
Циклоидальный диск обычно укорачивают для уменьшения эксцентриситета. Это помогает минимизировать силы дисбаланса, которые могут возникать на высоких скоростях. Циклоида также обеспечивает большее передаточное число, чем традиционные шестерни. Это обеспечивает более высокую точность позиционирования.
Циклоидные приводы также обладают высокой жесткостью на кручение. Это обеспечивает большую устойчивость к кручению и ударным нагрузкам. Это важно по ряду причин, например, в условиях тяжелых нагрузок.
Циклоидные приводы также обладают меньшей массой. Эти преимущества делают их идеально подходящими для всех типов приводов. Конструкция также обеспечивает более высокую жесткость на кручение и срок службы. Кроме того, эти приводы имеют гораздо меньшие габариты.
Циклоидные приводы также используются для снижения скорости. Благодаря высокой жесткости на кручение циклоиды, они также обладают высокой точностью позиционирования.
Циклоидные приводы хорошо подходят для различных применений, включая электродвигатели, генераторы и насосные двигатели. Они также обладают высокой устойчивостью к ударным нагрузкам, что важно в самых разных областях применения. Эта конструкция идеально подходит для применений, требующих большого передаточного отношения в компактном корпусе.
Циклоидные приводы также обладают преимуществом минимизации зазора между сопрягаемыми компонентами. Это помогает исключить помехи и обеспечить надежную посадку. Это особенно важно для редукторов. Кроме того, это позволяет использовать датчик нагрузки и потенциометр для определения люфта редуктора.

Редактор: CX, 13.11.2023