Hur man använder en cyklonväxellåda

Ofta används en cykloidväxellåda för att uppnå en momentöverföring från en motor eller pump. Denna typ av växellåda är ofta ett vanligt val eftersom den har ett antal fördelar jämfört med en vanlig växellåda. Dess främsta fördel är att den är enkel att tillverka, vilket innebär att den kan integreras i en mängd olika applikationer. Men om du vill använda en cykloidväxellåda finns det några saker du behöver veta. Dessa inkluderar funktionsprincipen, strukturen och de dynamiska och tröghetseffekter som följer med den.

Dynamiska och tröghetseffekter

Flera studier har utförts på de statiska och dynamiska egenskaperna hos cykloidala kugghjul. Studien av dessa effekter är fördelaktig för att underlätta optimal design av cykloidala hastighetsreducerare.
I denna artikel har de dynamiska och tröghetsmässiga effekterna av en tvåstegs cykloidal hastighetsreducerare undersökts med hjälp av programpaketet CZPT. Dessutom har en ny modell för cykloidala reducerare baserad på icke-linjär kontaktdynamik utvecklats. Den nya modellen syftar till att förutsäga flera driftsförhållanden.
Den normala excitationskontaktkraften för cykloidskivorna i det första och andra steget är mycket likartad. Den totala deformationen vid kontaktpunkten är dock annorlunda. Denna effekt beror huvudsakligen på systemets egna oscillationer. Cykloidskivorna i det andra steget roterar runt ringhjulsrullen med en 180 graders vinkel. Denna vinkel bidrar signifikant till momentbelastningarna. Den totala excitationskraften på cykloidskivorna i det första och andra steget är 1848 N respektive 2068,7 N.
För att analysera kontaktspänningen undersöktes olika kugghjulsprofiler. Masktätheten betraktades som ett viktigt designkriterium. Det visade sig att ett större hål minskar materialinnehållet i den cykloidala skivan och resulterar i mer spänningar.
Dessutom är det möjligt att minska kontaktkrafterna på ett mer effektivt sätt genom att ändra de geometriska parametrarna. Detta kan göras genom nätförfining längs skivans bredd. Den cykloidala skivan har störst inverkan på utgångsresultaten.
Verkningsgraden hos en cykloiddrivning ökar med ökande belastning. Verkningsgraden hos en cykloidreducerare beror också på excentriciteten hos ingångsaxeln och den cykloidala plattan. Verkningsgradskurvan för små belastningar är linjär. För större belastningar blir dock verkningsgradskurvan mer icke-linjär. Detta beror på att cykloidreducerarens styvhet ökar när belastningen ökar.

Strukturera

Trots att det ser ut som ett komplicerat ingenjörspussel är konstruktionen av en cykloidväxellåda faktiskt ganska enkel. Nyckelelementen är basen, lastplattan och axiallagret. Alla dessa element arbetar tillsammans för att skapa en stabil och kompakt växellåda.
Basen är en cirkulär sektion med flera cylindriska stift runt sin ytterkant. Stiften är fästa på en fast ring som håller dem i en cirkulär bana. Ringen fungerar som en referenscirkel. Cirkelns storlek är ungefär 5 mm i diameter.
Lastplattan består av en serie gängade skruvhål. Dessa är placerade 15 mm från mitten. Dessa används för att förankra externa strukturer. Lastplattan måste roteras runt X- och Y-axeln.
Axiallagret är placerat ovanpå lastplattan. Lagret har en innerdiameter på 35 mm och en ytterdiameter på 52 mm. Det används för att möjliggöra rotation runt Z-axeln.
Den cykloidala skivan är mittpunkten i den cykloidala växellådan. Skivan har hål för stiften som driver den utgående axeln. Hålen är större än de som används i utgående rullstift. Skivan har också en minskad excentricitet.
Stiften är fästa vid den cykloidformade skivan med hjälp av rullpinnar. Stiften är tillverkade av ett material som ger mekaniskt stöd för drivningen under situationer med högt vridmoment. Stiften har en ytterdiameter på 9 mm. Skivan har ett antal lober och roteras med en lob per axelvarv.
Cykloidväxellådan har också ett topplock som hjälper till att hålla ihop komponenterna. Locket har en ficka för verktyg. Topplocket har också gängor som skruvas fast i höljet.

Funktionsprincip

Bland många typer av kugghjulstransmissioner används cykloidala växellådor i tunga maskiner och fleraxliga robotar. De är mycket effektiva, kompakta och kapabla till höga utväxlingsförhållanden. Dessutom har de överbelastningskapacitet.
Cykloidskivor drivs av excentriska axlar som roterar runt fasta ringstift. Rullstiften på stiftskivan griper in i hål i den cykloidala skivan. Dessa rullstift driver stiftskivan och stiftskivan överför rörelsen till den utgående axeln.
Till skillnad från konventionella kugghjulsdrifter har cykloiddrivningar lågt glapp och hög vridstyvhet. De är idealiska för tunga belastningar och alla drivtekniker. Den lägre massan och den kompakta designen hos cykloidskivan bidrar också till dess höga effektivitet och positioneringsnoggrannhet.
Den cykloidala skivan spelar en central roll i växellådans kinematik. Den roterar runt en fast ring i en cirkel. När skivan trycks mot ringhjulet griper stiften in i skivan och rullstiften roterar runt stiften. Denna roterande rörelse genererar vibrationer, som färdas genom de drivna axlarna.
Cykloidskivor är vanligtvis konstruerade med en kort cykloid, så att excentriciteten minimeras. Detta minskar obalanskrafter vid höga hastigheter. Helst bör antalet lober på cykloiden vara mindre än antalet omgivande tappar. Detta minskar mängden Hertz-kontaktspänning.
Till skillnad från planetväxlar har cykloidväxlar hög noggrannhet och kan motstå stötbelastningar. De upplever också låg friktion och mindre slitage på kuggflankerna. De har också högre verkningsgrad och lastkapacitet.
Cykloidkugghjul är generellt sett svårare att tillverka än evolventkugghjul. Cykloidkugghjul är inte lämpliga för stapling av kugghjulssteg. De kräver extrem noggrannhet för tillverkning. Men deras mindre storlek och låga glapp, höga vridstyvhet och låga vibrationer gör dem idealiska för användning i tunga maskiner.

Evolvent kugghjulsprofil

Nästan alla kugghjul tillverkas med en evolvent kuggprofil. Cykloidkugghjul tillverkas också med denna profil. Jämfört med evolventkugghjul är cykloidkugghjul starkare och kan överföra mer kraft. De kan dock också vara svårare att tillverka. Detta gör dem dyrare.
Evolventkugghjulets kuggprofil är en jämn kurva. Den härleds från evolventkurvan för en cirkel. En tangent till bascirkeln är normalen i vilken punkt som helst på en evolvent.
Denna kurva har egenskaper som gör att de evolventa kuggarna kan överföra rörelse i vinkelrät riktning. Det är också den bana som spåras av änden av strängen när den lossnar från en cylinder.
En evolventprofil har fördelen att den är enkel att tillverka. Den möjliggör också jämn ingrepp trots feljustering av centrumavståndet. Denna profil är också att föredra framför en cykloid tandprofil, men den är inte den bästa i alla avseenden.
Cykloidkugghjul är också gjorda av två kurvor. Till skillnad från evolventa kuggar har cykloidkugghjul en jämn radie. Cykloidkugghjul är mindre benägna att producera ljud. Men de är också dyrare att tillverka.
Evolventa kuggar är enklare att tillverka eftersom de bara har en kurva. Cykloidkugghjul kan också tillverkas med en kuggstångsfräs. Detta gör dem billigare att tillverka. De kräver dock en expertdesign. De kan också tillverkas med en kugghjulsformare som inkluderar en pinjongfräs.
De kuggprofiler som uppfyller kuggväxelverkan kallas ibland konjugerade profiler. Evolventprofilen är den vanligaste av dessa. Den möjliggör konstant momentöverföring.

Glapp

Vanligtvis ger cykloiddrivningar en hög utväxling utan glapp. Detta beror på att cykloidskivan drivs av en excentrisk axel. Under rotationen roterar cykloidskivan runt en fast ring. Denna ring roterar också oberoende av tyngdpunkten.
Cykloidskivan är vanligtvis förkortad för att minska excentriciteten. Detta hjälper till att minimera obalanskrafter som kan uppstå vid höga hastigheter. Cykloidskivan erbjuder också en större utväxling än traditionella kugghjul. Detta ger en bättre positionsnoggrannhet.
Cykloiddrivningar har också hög vridstyvhet. Detta ger större vridmotståndskraft och stötdämpningsförmåga. Detta är viktigt av flera anledningar, till exempel i tunga applikationer.
Cykloiddrivningar har också lägre massa. Dessa fördelar gör dem idealiska för alla drivtekniker. Konstruktionen möjliggör också högre vridstyvhet och livslängd. Dessa drivningar har också en mycket mindre profil.
Cykloiddrivningar används också för att minska hastigheten. På grund av cykloidens höga vridstyvhet har de också hög positioneringsnoggrannhet.
Cykloiddrivningar är väl lämpade för en mängd olika tillämpningar, inklusive elmotorer, generatorer och pumpmotorer. De är också mycket motståndskraftiga mot stötbelastningar, vilket är viktigt i en mängd olika tillämpningar. Denna design är idealisk för tillämpningar som kräver ett stort utväxlingsförhållande i en kompakt design.
Cykloiddrivningar har också fördelen att de minimerar spelet mellan de sammankopplade komponenterna. Detta bidrar till att eliminera störningar och säkerställa en positiv passform. Detta är särskilt viktigt i växellådor. Det möjliggör också användning av en lastcell och potentiometer för att bestämma växellådans glapp.

redaktör av CX 2023-11-13