Monitorovanie stavu prevodoviek cyklónov

Či už uvažujete o použití cykloidnej prevodovky doma, v kancelárii alebo v garáži, mali by ste sa uistiť, že je vyrobená z kvalitného materiálu. Taktiež sa chcete uistiť, že je správne navrhnutá, aby sa nepoškodila vibráciami.

Planétové prevodovky

V porovnaní s cykloidnými prevodovkami sú planétové prevodovky ľahšie a kompaktnejšie, ale chýba im presnosť a odolnosť prvých dvoch. Sú vhodnejšie pre aplikácie s vysokými požiadavkami na krútiaci moment alebo rýchlosť. Z tohto dôvodu sa zvyčajne používajú v robotických aplikáciách. Cykloidné prevodovky sú však stále lepšie pre niektoré aplikácie vrátane tých, ktoré zahŕňajú rázové zaťaženie.
Existuje mnoho faktorov, ktoré ovplyvňujú výkon prevodoviek počas výroby. Jedným z nich je počet zubov. V prípade planétových prevodoviek sa počet zubov zvyšuje s počtom planét. V cykloidných prevodovkách je počet zubov znížený, čo má za následok vyššie prevodové pomery. Tieto prevodovky majú tiež nižšie momenty rozbehu, čo znamená, že ich používateľ môže ľahšie ovládať.
Cykloidná prevodovka sa skladá z troch hlavných častí: ozubeného vence, centrálneho kolesa a vstupného hriadeľa. Ozubený veniec je pevne upevnený v prevodovke, zatiaľ čo centrálne koleso prenáša rotáciu na planétové kolesá. Vstupný hriadeľ prenáša pohyb na centrálne koleso, ktoré ho následne prenáša na výstupný hriadeľ. Výstupný hriadeľ má väčší krútiaci moment ako vstupný hriadeľ.
Cykloidné ozubené kolesá majú lepšiu torznú tuhosť, nižšie opotrebenie a nižšie Hertzovo kontaktné napätie. Sú však tiež väčšie a vyžadujú si vysoko presnú výrobu. Cykloidné ozubené kolesá sa môžu vyrábať ťažšie ako evolventné ozubené kolesá, ktoré vyžadujú veľkú presnosť.
Cykloidné ozubené kolesá môžu ponúkať prevodové pomery až do 300:1 a to v malom balení. Majú tiež nižšie opotrebenie a trenie, vďaka čomu sú ideálne pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysoký prevodový pomer.
Cykloidné prevodovky sú zvyčajne vybavené vôľou približne jednej uhlovej minúty. Táto vôľa poskytuje presnosť a ovládanie potrebné pre presný pohyb. Taktiež poskytujú nízke opotrebenie a odolnosť voči rázovému zaťaženiu.
Planétové prevodovky sú dostupné v jednostupňovom a dvojstupňovom prevedení, ktorých dĺžka sa s pridávaním stupňov zväčšuje. Okrem dvoch stupňov môžu byť vybavené voliteľným výstupným ložiskom, ktoré zaberá montážny priestor. V niektorých aplikáciách je k dispozícii aj tretí stupeň.

Evolventné ozubené kolesá

Evolventné ozubené kolesá sú vo všeobecnosti zložitejšie na výrobu ako cykloidné ozubené kolesá. Napríklad profil zuba evolventného ozubeného kolesa má jednu krivku, zatiaľ čo profil zuba cykloidného ozubeného kolesa má dve krivky. Okrem toho sa evolventná krivka nenachádza v základnej kružnici.
Evolventná krivka je veľmi dôležitou súčasťou zuba ozubeného kolesa a môže významne ovplyvniť kvalitu kontaktného záberu medzi zubami. Na túto tému bolo vykonaných množstvo prác, zameraných najmä na princípy fungovania. Okrem toho najdôležitejšou charakteristikou dvojito obalového cykloidného pohonu sú jeho dvojité kontaktné čiary medzi zaberajúcimi pármi zubov.
Cykloidné ozubené kolesá sú výkonnejšie, menej hlučné a vydržia dlhšie ako evolventné ozubené kolesá. Ich výroba tiež vyžaduje menej výrobných operácií. Cykloidné ozubené kolesá sú však drahšie ako evolventné ozubené kolesá. Evolventné ozubené kolesá sa častejšie používajú pri lineárnych pohyboch, zatiaľ čo cykloidné ozubené kolesá sa používajú pri rotačných pohyboch.
Hoci cykloidné ozubené kolesá sú technicky vyspelejšie, evolventné ozubené kolesá majú vynikajúcu kvalitu a sú esteticky príjemnejšie. Cykloidné ozubené kolesá sa používajú v rôznych priemyselných aplikáciách, ako sú čerpadlá a kompresory. Sú tiež široko používané v hodinárskom priemysle. Napriek tomu evolventné ozubené kolesá zatiaľ nenahradili cykloidné ozubené kolesá v hodinárskom priemysle.
Cykloidný kotúč má okolo svojho vonkajšieho okraja niekoľko čapov, zatiaľ čo evolventné ozubené koleso má iba jedno zakrivenie zubov. Okrem toho majú cykloidné ozubené kolesá robustnejšiu a spoľahlivejšiu konštrukciu. Evolventné ozubené kolesá majú naopak lacnejší hrebeňový rezač a lacnejšie evolventné zuby.
Presnosť prenosu cykloidného disku je približne 98,51 TP3T, zatiaľ čo presnosť prenosu ozubeného vence je približne 961 TP3T. Rotačná rýchlosť cykloidného disku má veľkosť 3 rad/s. Malá zmena stredovej vzdialenosti neovplyvňuje presnosť prenosu. Kolísanie rotačnej rýchlosti však môže ovplyvniť presnosť prenosu.
Cykloidné ozubené kolesá majú tiež rotačnú rýchlosť cykloidného ozubeného kotúča. Kotúč má N lalokov. Presnosť prenosu cykloidného ozubeného kotúča však stále nie je dokonalá. Je to kvôli veľkým uhlom natočenia medzi lalokmi. To tiež sťažuje jeho výrobu.

Vibrácie

Tento článok predstavuje nový prístup k monitorovaniu stavu cykloidných prevodoviek s využitím moderných techník vibračnej diagnostiky a metód založených na dátach. Tento prístup sa zameriava na zisťovanie základnej príčiny poruchy prevodovky. Cieľom článku je poskytnúť jednotný prístup pre konštruktérov prevodov.
Cykloidná prevodovka je vysoko presná prevodovka, ktorá sa používa v ťažkých strojoch. Má veľký redukčný pomer, čo si vyžaduje veľmi vysokú vstupnú rýchlosť. Cykloidné ozubené kolesá majú vysokú presnosť, ale sú náchylné na vibrácie. V tomto článku autori opisujú, ako cykloidná prevodovka funguje a ako sa merajú vibrácie. Ukazujú tiež, ako sa táto prevodovka dá použiť na detekciu porúch.
Prevodovka sa používa v polohovačoch, viacosových robotoch a ťažkých strojoch. Hlavnými charakteristikami tejto prevodovky sú vysoká presnosť, preťažiteľnosť a veľký redukčný pomer.
Existuje len málo dokumentácie o vibráciách a monitorovaní stavu cykloidných prevodoviek. Autori opisujú svoj prístup k problému s použitím cykloidnej prevodovky a testovacej lavice. Ich prístup zahŕňa meranie frekvencie prevodovky s rôznymi vstupnými rýchlosťami.
Výsledky ukazujú dobré oddelenie medzi zdravým a poškodeným stavom. Frekvencie porúch sa prejavujú v nižších rádoch frekvencií. Poruchy je možné zistiť pomocou binningu, čo eliminuje potrebu tachometra. Okrem toho sa binning kombinuje s analýzou hlavných komponentov na určenie stavu prevodovky.
Táto metóda je porovnaná s tradičnými technikami. Výsledky navyše ukazujú, ako možno binning použiť na výpočet frekvencií defektov ložísk. Používa sa tiež na určenie frekvencií komponentov.
Signály z testovacej lavice sa získavajú pomocou štyroch senzorov. Tieto senzory sú akcelerometre so strednou citlivosťou 100 mV/g. Signály sa potom spracúvajú pomocou rôznych techník spracovania signálu. Výsledky ukazujú, že vibračné signály korelujú s vnútorným pohybom prevodovky. Tieto informácie sa používajú na identifikáciu vnútornej frekvencie prevodovky.
Frekvenčná analýza vibračných signálov sa vykonáva v cyklostacionárnych a necyklostacionárnych podmienkach. Signály sa potom analyzujú s cieľom určiť veľkosť frekvencie záberu ozubených kolies.

Dizajn

Vďaka presným prevodovkám dokážu servomotory teraz ovládať ťažké bremená pri vysokých rýchlostiach. Na rozdiel od zariadení s indexovaním vačky poskytujú cykloidné prevody mimoriadne presné polohovanie a vysoký krútiaci moment. Poskytujú tiež vynikajúcu torznú tuhosť a odolnosť voči rázovému zaťaženiu.
Cykloidné ozubené kolesá sú špeciálne navrhnuté tak, aby minimalizovali vibrácie pri vysokých otáčkach. Na rozdiel od evolventných ozubených kolies nie sú naskladané, čo znižuje trenie a sily pôsobiace na každý zub. Okrem toho majú cykloidné ozubené kolesá nižšie Hertzovo kontaktné napätie.
Cykloidné ozubené kolesá sa často používajú vo viacosových robotoch pre polohovače. V kompaktnom balení dokážu dosiahnuť prevodové pomery až 300:1. Používajú sa aj v prvých kĺboch ​​ťažkých strojov. Vyžadujú si však mimoriadne presnú výrobu. Ich výroba je tiež náročnejšia ako výroba evolventných ozubených kolies.
Cykloidná prevodovka je typ planétovej prevodovky. Cykloidné ozubené kolesá sú špeciálne navrhnuté pre vysoké prevodové pomery. Majú tiež schopnosť zabezpečiť veľký redukčný pomer v jednom stupni. Čoraz častejšie sa používajú v prvých kĺboch ​​ťažkých strojov. Stávajú sa tiež bežnejšími v robotike.
Na dosiahnutie veľkého redukčného pomeru musia byť vstupné otáčky ozubeného kolesa veľmi vysoké. Vo všeobecnosti sú vstupné otáčky medzi 500 ot./min. a 4500 ot./min. V niektorých prípadoch však môžu byť vstupné otáčky nižšie.
Cykloida vzniká odvaľovaním sa kružnice po základnej kružnici. Pomer medzi priemerom odvaľovacej kružnice a priemerom základnej kružnice určuje tvar cykloidy. Hypocykloida vzniká odvaľovaním sa predovšetkým po vnútornej strane základnej kružnice, zatiaľ čo epicykloida vzniká odvaľovaním sa predovšetkým po vonkajšej strane základnej kružnice.
Cykloidné ozubené kolesá majú veľmi malú vôľu, čo minimalizuje sily pôsobiace na každý zub. Tieto ozubené kolesá majú tiež dobrú torznú tuhosť, nízke trenie a odolnosť voči rázovému zaťaženiu. Poskytujú tiež najlepšiu presnosť polohovania.
Cykloidná prevodovka bola navrhnutá a vyrobená na Univerzite v Radome. Konštrukcia bola založená na troch rôznych cykloidných ozubených kolesách. Prvý pár mal vonkajší profil v menovitom rozmere, zatiaľ čo druhý pár mal profil mínus tolerancia. Zaťažovacia doska mala závitové otvory pre skrutky usporiadané 15 mm od stredu.

editor od CX 2023-06-01