Развој математичког модела циклонског мењача

У поређењу са планетарним мењачима, циклоидни мењачи се често сматрају идеалним избором за широк спектар примене. Одликују се компактним дизајном који често има ниско трење и високе односе редукције.

Ниско трење

Развој математичког модела циклоидног мењача био је изазов. Модел је био у стању да покаже утицај различитих геометријских параметара на контактне напоне. Био је у стању да моделира лепљење у свим квадрантима. Био је у стању да покаже јасну корелацију између резултата симулације и мерења у стварном свету.
Модел је базиран на новом приступу који омогућава моделирање лепљења у свим квадрантима мењача. Такође је у стању да прикаже струју која није нула у стању мировања. У комбинацији са добрим алгоритмом симулације, модел се може користити за побољшање динамичког понашања контролисаног система.
Циклоидни мењач је компактни актуатор који се користи за индустријску аутоматизацију. Ова врста мењача пружа високе преносне односе, мало хабање и добру торзиону чврстоћу. Поред тога, има добру отпорност на ударна оптерећења.
Модел је базиран на циклоидним дисковима који се спајају са клиновима на стационарном зупчанику. Резултујућа функција трења се јавља када ротор почне да се окреће. Такође се јавља када ротор промени смер ротације. Модел има две криве, једну за моторни и једну за генераторски режим.
Трохоидни профил на периферији циклоидног диска је неопходан за правилно спајање ротирајућих делова. Поред тога, профил треба да буде прецизно дефинисан. Ово ће омогућити равномерну расподелу контактних сила.
Модел је коришћен за поређење релативних перформанси циклоидног мењача са перформансама еволвентног мењача. Ово поређење указује да циклоидни мењач може да издржи веће оптерећење од еволвентног мењача. Такође је у стању да дуже траје. Такође је у стању да произведе високе преносне односе у малом простору.
Коришћени модел је у стању да обухвати тачну геометрију делова. Такође може омогућити бољу анализу напрезања.

Компактно

За разлику од спиралних зупчаника, компактни циклоидни мењачи могу да обезбеде веће преносне односе. Они су компактнији и лакши. Поред тога, пружају бољу тачност позиционирања.
Циклоидни погони пружају висок обртни момент и носивост. Такође су веома ефикасни и робусни. Идеални су за примене са великим оптерећењима или ударним оптерећењима. Такође се одликују малим зазором и великом торзионом крутошћу. Циклоидни мењачи су доступни у различитим дизајнима.
Циклоидни дискови су монтирани на ексцентрично улазно вратило, које их покреће око непокретног зупчастог прстена. Зупчасти прстен се састоји од много клинова, а циклоидни диск се помера за један режањ за сваки обрт улазног вратила. Излазно вратило садржи ваљкасте клинове, који се окрећу око рупа у циклоидном диску.
Циклоидни погони су идеални за велика оптерећења и ударна оптерећења. Имају високу торзиону крутост и високе преносне односе, што их чини веома ефикасним. Циклоидни мењачи имају мали зазор и велики обртни момент и веома су компактни.
Циклоидни мењачи се користе за широк спектар примена, укључујући бродске погонске системе, ЦНЦ обрадне центре, медицинску технологију и манипулационе роботе. Посебно су корисни у применама са критичном тачношћу позиционирања, као што су хируршки системи за позиционирање. Циклоидни мењачи имају изузетно низак губитак хистерезиса и мали зазор током дужег периода употребе.
Циклоидни дискови су обично дизајнирани са смањеним пречником циклоида како би се минимизирале силе неуравнотежености при великим брзинама. Циклоидни погони такође имају минималан зазор, висок преносни однос и одличну тачност позиционирања. Циклоидни мењачи такође имају дуг век трајања, у поређењу са другим зупчастим погонима. Циклоидни погони су веома робусни и нуде веће преносне односе од спиралних зупчастих погона.
Циклоидни мењачи имају ниску цену и лако се штампају. CZPT мењачи су доступни у широком распону величина и могу произвести велики обртни момент на излазној оси.

Висок степен редукције

Међу доступним типовима мењача, циклоидни мењач са високим преносним односом је популаран избор у области аутоматизације. Овај мењач се користи у апликацијама које захтевају прецизан излаз и високу ефикасност.
Циклоидни зупчаници могу да обезбеде висок обртни момент и да га добро преносе. Имају мало трење и мали зазор. Широко се користе у роботским зглобовима. Међутим, за њихову производњу су потребни посебни алати. Неки су чак и штампани 3Д штампачем.
Циклоидни мењач је обично тростепена структура која укључује улазну главчину, излазну главчину и два циклоидна зупчаника који се окрећу један око другог. Улазна главчина монтира покретне клинове и ваљке, док излазна главчина монтира непокретни зупчани прстен.
Улазно вратило покреће ексцентрични лежај. Диск се затим потискује уз зупчани прстен, што узрокује његову ротацију око лежаја. Док се диск ротира, клинови на зупчаном прстену покрећу клинове на излазном вратилу.
Улазно вратило се окреће највише девет обртаја, док се излазно вратило окреће три обртаја. То значи да се улазно вратило мора окренути преко једанаест милиона пута пре него што излазно вратило може да се окреће. Излазно вратило се такође окреће у супротном смеру од улазног вратила.
Код двостепеног диференцијалног циклоидног редуктора брзине, улазно вратило користи дизајн радилице. Радилица повезује први и други циклоидни зупчаник и истовремено их покреће.
Прва фаза је циклоидни диск, који је профил зубаца зупчаника. Има n=7 режњева на свом ободу. Сваки режањ се креће око референтног круга корака клинова. Диск се затим помера у корацима од 360 степени.
Друга фаза је циклоидни диск, познат и као „брусни зупчаник“. Зупци на спољашњем зупчанику су мањи од зубаца на унутрашњем зупчанику. Ово омогућава смањење брзине зупчаника на основу броја зубаца.

Кинематика

Разни научници су проучавали кинематику циклоидног мењача. Развили су различите приступе за модификацију профила зуба циклоидних зупчаника. Неки од ових приступа укључују промену облика циклоидног диска и промену положаја центра брусног точка.
Овај рад описује нови приступ модификацији профила циклоидних зупчаника. Заснован је на математичком моделу и укључује неколико важних параметара као што су угао притиска, зазор и зазор корена зупчаника. Студија нуди нови начин за модификацију дизајна циклоидних зупчаника у прецизним редукторима за роботе.
Угао притиска профила зубаца је угао пресека између нормалног правца и правца брзине у тачки спајања. Расподела угла притиска је важна за одређивање перформанси преноса силе зубаца зупчаника у спајању. Тренд расподеле може се добити израчунавањем једначине (5).
Математички модел за модификацију профила зуба може се добити успостављањем везе између расподеле угла притиска и функције модификације. Зависна променљива је модификација DL, а независна променљива је угао притиска a.
Положај референтне тачке А је главни фактор у дизајну модификације. Он обезбеђује оптималне перформансе преноса силе сегмента за спајање. Одређује га најмањи угао притиска профила. Положај такође зависи од типа зупчаника који се модификује. На њега утиче и зазор зубаца.
Математички модел који управља расподелом угла притиска развијен је са DL=f(a). То је делимична функција која одређује расподелу угла притиска профила зуба. Такође се може изразити као DL=ph.
Угао притиска зуба је такође угао између заједничког нормалног правца у тачки спајања и правца брзине ротације циклоидног зупчаника.

Планетарни мењачи у односу на циклоидне мењаче

Генерално, постоје две врсте мењача које се користе за примене управљања кретањем: циклоидни мењач и планетарни мењач. Циклоидни мењачи се користе за високофреквентна кретања, док су планетарни мењачи погодни за примене са малим брзинама. Оба су веома тачни и прецизни мењачи који су способни да поднесу велика оптерећења при великим брзинама циклуса. Али имају различите предности и мане. Стога, инжењери морају да утврде која врста мењача је најпогоднија за њихову примену.
Циклоидни мењачи се често користе у индустријској аутоматизацији. Они пружају одличне перформансе са преносним односима и до 10:1. Нуде компактнији дизајн, већу густину обртног момента и већу заштиту од преоптерећења. Такође захтевају мање простора и јефтинији су од планетарних мењача.
С друге стране, планетарни мењачи су лагани и нуде већу густину обртног момента. Такође су способни да подносе веће преносне односе. Имају дужи век трајања и прецизнији су и издржљивији. Могу се наћи у различитим стиловима, укључујући дизајн са квадратним, округлим и двоструким оквиром. Нуде широк спектар могућности обртног момента и брзине и користе се за бројне примене.
Циклоидни мењачи могу се произвести са различитим типовима циклоидних брегастих осовина, укључујући једноструке или сложене циклоидне брегасте осовине. Циклоидне брегасте осовине су цилиндрични елементи који имају пратиоце брегастих осовина који се ротирају ексцентрично. Пратиоци брегастих осовина делују као зубци на унутрашњем зупчанику. Циклоидне брегасте осовине су једноставан концепт, али имају бројне предности. Имају мали зазор током дужег временског периода, што омогућава прецизније позиционирање. Такође имају унутрашње компресивне напоне и фактор преклапања између котрљајућих елемената.
Планетарне мењаче карактеришу три основна елемента за пренос силе: венчасти зупчаник, сунчани зупчаник и планетарни зупчаник. Генерално су двостепени мењачи. Сунчев зупчаник је причвршћен за улазно вратило, које је затим причвршћено за сервомотор. Венчасти зупчаник окреће сунчани зупчаник, а планетарни зупчаник окреће излазно вратило.

уредник CX 2023-05-23