Základy cyklónovej prevodovky

Okrem kompaktných rozmerov ponúkajú cykloidné reduktory aj nízku vôľu a vysoké prevodové pomery. Vďaka malej veľkosti pohonu sú ideálne pre aplikácie, kde je problémom priestor.

Evolventný profil zuba ozubeného kolesa

Takmer všetky ozubené kolesá používajú evolventný profil zubov. Tento profil má jednu krivku, čo znamená, že zuby ozubeného kolesa nemusia byť tesne pri sebe zarovnané. Tento profil je hladký a dá sa ľahko vyrobiť.
Cykloidné ozubené kolesá majú kombináciu epicykloidných a hypocykloidných kriviek. Vďaka tomu sú pevnejšie ako zuby evolventných ozubených kolies. Ich výroba však môže byť drahšia. Majú tiež väčšie redukčné pomery. Prenášajú väčší výkon ako evolventné ozubené kolesá. Cykloidné ozubené kolesá sa nachádzajú v hodinách.
Pri navrhovaní ozubeného kolesa je potrebné zvážiť niekoľko faktorov. Medzi ne patrí počet zubov, uhol zubov a typ mazania. Nedokonale zarovnané zuby ozubeného kolesa môžu viesť k chybám prevodu, hluku a vibráciám.
Profil zuba evolventného ozubeného kolesa sa zvyčajne považuje za najlepší. Z tohto dôvodu sa používa v širokej škále ozubených kolies. Medzi najbežnejšie aplikácie tohto profilu patria ozubené kolesá na prenos výkonu. Tento profil však nie je najlepší pre každú aplikáciu.
Cykloidné ozubené kolesá vyžadujú zložitejšie výrobné procesy ako evolventné ozubené kolesá. To môže viesť k vyšším nákladom na zub. Cykloidné ozubené kolesá sa používajú pre menej hlučné aplikácie.
Cykloidné ozubené kolesá tiež prenášajú väčší výkon ako evolventné ozubené kolesá. To môže spôsobiť problémy, ak sa polomery menia tangenciálne. Tvar je však jednoduchší ako u evolventných ozubených kolies. Evolventné ozubené kolesá lepšie zvládajú stredové posuvy.
Cykloidné ozubené kolesá sú menej náchylné na chyby prevodu. Cykloidné ozubené kolesá majú konvexný povrch, vďaka čomu sú pevnejšie ako evolventné ozubené kolesá. Cykloidné ozubené kolesá majú tiež väčší redukčný pomer ako evolventné ozubené kolesá. Cykloidné ozubené kolesá neprekážajú pri zasúvaní do seba. Majú však menší počet zubov ako evolventné ozubené kolesá.

Otočenie na vnútornej strane referenčnej rozstupovej kružnice kolíkov

Či už je cykloidná prevodovka navrhnutá pre stacionárne alebo rotačné aplikácie, musí sa dodržiavať základný zákon ozubenia: Pomer uhlových rýchlostí musí byť konštantný. To vyžaduje, aby rotácia na vnútornej strane referenčnej rozstupovej kružnice čapov bola konštantná. To sa dosahuje pomocou série cykloidných zubov, ktoré fungujú ako malé páky na prenos pohybu.
Cykloidný disk má N lalokov, ktoré sa na jednu otáčku otočia o tri laloky okolo N čapov. Počet lalokov na cykloidnom disku je významným faktorom pri určovaní prevodového pomeru.
Cykloidný kotúč je poháňaný excentrickým vstupným hriadeľom, ktorý je namontovaný na excentrickom ložisku vo výstupnom hriadeli. Keď sa vstupný hriadeľ otáča, cykloidný kotúč sa pohybuje okolo čapov čapového kotúča.
Hnací čap sa otáča v uhle 40 stupňov, zatiaľ čo cykloidný disk sa otáča vo vnútri referenčnej rozstupovej kružnice čapov. Keď sa hnací čap otáča, spomaľuje sa výstupný pohyb. To znamená, že výstupný hriadeľ vykoná iba tri otáčky so vstupným hriadeľom, na rozdiel od deviatich otáčok vstupného hriadeľa.
Počet zubov na cykloidnom disku musí byť malý v porovnaní s počtom okolitých čapov. Disk musí byť tiež skonštruovaný s excentrickým polomerom. To určí veľkosť otvoru, ktorý bude potrebný na to, aby sa čap zmestil medzi čapy.
Keď sa vstupný hriadeľ otáča, cykloidný kotúč sa otáča na vnútornej strane referenčnej rozstupovej kružnice valčekových čapov. Tým sa prenáša pohyb na výstupný hriadeľ. Výstupný hriadeľ je podopretý dvoma ložiskami vo výstupnom telese. Táto konštrukcia má nízke opotrebenie a torznú tuhosť.

Prevodový pomer

Výber správneho prevodového pomeru cykloidnej prevodovky nie je vždy jednoduchý. Pred informovaným rozhodnutím možno budete musieť poznať veľkosť vašej prevodovky. Možno budete musieť tiež nahliadnuť do katalógu produktov. Napríklad prevodovky CZPT majú určité jedinečné prevodové pomery.
Cykloidný redukčný prevod je kompaktné a vysokorýchlostné zariadenie na prenos krútiaceho momentu, ktoré mení smer uhlového pohybu hriadeľa unášača. Pozostáva z excentrickej vačky umiestnenej vo vnútri cykloidného disku. Čapy na hriadeli unášača zapadajú do zodpovedajúcich otvorov v cykloidnom disku. Pritom sa čapy posúvajú okolo otvorov v reakcii na kývavý pohyb. Cykloidný disk je tiež schopný zaberať do vnútorných zubov puzdra ozubeného venca.
Cykloidný redukčný prevod sa dá použiť v širokej škále aplikácií vrátane priemyselnej automatizácie, robotiky a prenosu výkonu na lodiach a žeriavoch. Cykloidný redukčný prevod je ideálny pre náročné aplikácie s veľkým užitočným zaťažením. Vyžaduje si špecializované výrobné procesy a často sa používa v zariadeniach s presným výkonom a vysokou účinnosťou.
Cykloidný reduktor má relatívne jednoduchú konštrukciu, ale vyžaduje si špeciálne nástroje. Cykloidné reduktory sa používajú aj na prenos krútiaceho momentu, čo je jeden z dôvodov, prečo sú také obľúbené v automatizácii. Použitie cykloidného reduktora je dobrou voľbou pre aplikácie, ktoré vyžadujú vyššiu účinnosť a nižšiu vôľu. Je to tiež dobrá voľba pre aplikácie, kde je dôležitá veľkosť. Cykloidné prevody sú tiež dobrou voľbou pre aplikácie, kde je potrebná vysoká rýchlosť a vysoký krútiaci moment.
Prevodový pomer cykloidnej prevodovky je pravdepodobne najdôležitejšou funkciou prevodovky. Aby ste sa mohli správne rozhodnúť, musíte poznať veľkosť vašej prevodovky a typ ozubených kolies, ktoré obsahuje.

Redukcia vibrácií

Vzhľadom na jedinečnú dynamiku cykloidnej prevodovky sú pre plynulý chod potrebné opatrenia na zníženie vibrácií. Tieto opatrenia môžu tiež pomôcť pri odhaľovaní porúch.
Cykloidná prevodovka je prevodovka s excentrickým ložiskom, ktoré otáča stred ozubených kolies. V danom okamihu rozdeľuje krútiaci moment s piatimi vonkajšími valčekmi. Dá sa použiť v mnohých aplikáciách. Je to relatívne lacné zariadenie. Ak však zlyhá, môže to mať značné ekonomické dopady.
Typická vstupno-výstupná prevodovka pozostáva z kotúčového prstenca a dvoch kľukových hriadeľov namontovaných na vstupnom hriadeli. Kotúčový prstenec sa otáča spolu s otáčaním vstupného hriadeľa. Na výstupnom hriadeli sú dve ložiská.
Ozubený krúžok je hlavným zdrojom hluku, pretože nie je vyvážený. Cykloidné ozubené koleso tiež produkuje hluk, keď zaberá s ozubeným krúžkom. Tento hluk je generovaný štrukturálnou rezonanciou. Na vyriešenie tohto problému bolo vykonaných niekoľko štúdií.
O monitorovaní stavu cykloidných prevodoviek však neexistuje veľa zdokumentovaných prác. V tomto článku predstavíme moderné techniky vibračnej diagnostiky.
Cykloidná prevodovka so zníženým redukčným pomerom má vyššie indukované napätia v cykloidnom disku. V tomto prípade je veľkosť výstupného otvoru väčšia a z cykloidného disku sa odoberá viac materiálu. Toto zvýšenie napätia v disku vedie k vyšším amplitúdam vibrácií.
Rozloženie zaťaženia pozdĺž šírky ozubeného kolesa je dôležitým konštrukčným kritériom. Použitie rôznych profilov ozubených kolies môže pomôcť optimalizovať prenos krútiaceho momentu. Možno tiež skúmať kontaktné napätie cykloidného disku.
Na určenie amplitúdy hluku sa frekvencia záberu ozubených kolies vynásobí otáčkami hriadeľa. Ak sú otáčky relatívne stabilné, frekvenciu možno použiť ako mieru veľkosti. Toto je však presné iba v blízkosti poruchy.

Porovnanie s planétovými prevodovkami

Medzi cykloidnými prevodovkami a planétovými prevodovkami existuje niekoľko rozdielov. Súvisia s geometriou ozubených kolies a výrobnými procesmi. Medzi ne patria:
– Výstupný hriadeľ cykloidnej prevodovky má väčší krútiaci moment ako vstupný hriadeľ. Rýchlosť otáčania výstupného hriadeľa je nižšia ako rýchlosť vstupného hriadeľa.
– Kotúč cykloidného ozubeného kolesa sa otáča premenlivou rýchlosťou, zatiaľ čo planétové ozubené koleso má pevnú rýchlosť. V dôsledku toho je presnosť prenosu cykloidného kotúča a výstupnej príruby nižšia ako u planétových ozubených kolies.
– Cykloidná prevodovka má väčšiu uchopovaciu plochu ako planétová prevodovka. To je výhoda cykloidnej prevodovky v tom, že dokáže zvládnuť väčšie zaťaženia.
– Cykloidný profil má významný vplyv na kvalitu kontaktného záberu medzi povrchmi zubov. Šírka kontaktných elíps sa zväčšuje o 90%. Je to dôsledok eliminácie podrezaní lalokov. Týmto spôsobom sa výrazne znižuje kontaktná sila na cykloidnom disku.
– Cykloidný pohon má menšiu vôľu a vysokú torznú tuhosť. Vďaka tomu je cykloidný pohon stabilnejší voči rázovým zaťaženiam. Cykloidný pohon má tiež kompaktnú konštrukciu, ktorá je ideálna pre aplikácie s veľkými prevodovými pomermi.
– Výstupný náboj cykloidnej prevodovky má pohyblivé čapy a valčeky. Tieto komponenty sú pripevnené k ozubenému venci vo vonkajšej prevodovke. Výstupný hriadeľ sa tiež otáča unášačom planét. Výstupný náboj cykloidného systému sa skladá z dvoch častí: ozubeného vence a výstupnej príruby.
– Vstupný hriadeľ cykloidnej prevodovky je spojený so servomotorom. Vstupný hriadeľ je valcový prvok, ktorý je pripevnený k unášaču planét.

editor od CX 2023-06-05