Tillståndsövervakning av cyklonväxellådor

Oavsett om du funderar på att använda en cykloidväxellåda i ditt hem, kontor eller garage, vill du se till att den är tillverkad av kvalitetsmaterial. Du vill också se till att den är korrekt konstruerad så att den inte skadas av vibrationer.

Planetväxellådor

Jämfört med cykloidväxellådor är planetväxellådor lättare och mer kompakta, men de saknar precisionen och hållbarheten hos de förra. De är bättre lämpade för applikationer med höga vridmoment- eller hastighetskrav. Av denna anledning används de vanligtvis i robotapplikationer. Men cykloidväxellådor är fortfarande bättre för vissa applikationer, inklusive de som involverar stötbelastningar.
Det finns många faktorer som påverkar växellådors prestanda under produktionen. En av dessa är antalet kuggar. När det gäller planetväxellådor ökar antalet kuggar med antalet planetväxlar. Antalet kuggar minskar i cykloidväxellådor, vilket resulterar i högre utväxlingsförhållanden. Dessa växellådor har också lägre brytmoment, vilket innebär att de kan styras enklare av användaren.
En cykloidväxellåda består av tre huvuddelar: ringhjulet, solhjulet och ingående axel. Ringhjulet är fast i växellådan, medan solhjulet överför rotationen till planethjulen. Ingående axel överför rörelsen till solhjulet, som i sin tur överför den till utgående axeln. Utgående axel har ett större vridmoment än ingående axeln.
Cykloidkugghjul har bättre vridstyvhet, lägre slitage och lägre Hertz-kontaktspänning. De är dock också större i storlek och kräver mycket noggrann tillverkning. Cykloidkugghjul kan vara svårare att tillverka än evolventkugghjul, vilka kräver stor precision.
Cykloidväxlar kan erbjuda utväxlingsförhållanden upp till 300:1, och de kan göra detta i ett litet paket. De har också lägre slitage och friktion, vilket gör dem idealiska för applikationer som kräver ett högt utväxlingsförhållande.
Cykloidväxellådor är vanligtvis utrustade med ett glapp på ungefär en vinkelminut. Detta glapp ger den precision och kontroll som krävs för exakt rörelse. De ger också låg slitage- och stötbelastningskapacitet.
Planetväxlar finns i en- och tvåstegsutföranden, vilka ökar i längd allt eftersom steg läggs till. Förutom de två stegen kan de utrustas med ett valfritt utgående lager, vilket tar upp monteringsutrymme. I vissa tillämpningar finns även ett tredje steg tillgängligt.

Evolventa kugghjul

Generellt sett är evolventkugghjul mer komplexa att tillverka än cykloidkugghjul. Till exempel har en evolventkugghjulskuggprofil en enda kurva medan en cykloidkugghjulskuggprofil har två kurvor. Dessutom ligger den evolventa kurvan inte inom bascirkeln.
Evolventkurvan är en mycket viktig komponent i en kugghjulstand och den kan avsevärt påverka kvaliteten på kontaktingreppet mellan tänderna. Olika arbeten har utförts i ämnet, främst med fokus på funktionsprinciperna. Dessutom är den viktigaste egenskapen hos den dubbelhöljande cykloiddrivningen dess dubbla kontaktlinjer mellan de ingripande tandparen.
Cykloidväxlar är kraftfullare, mindre bullriga och håller längre än evolventväxlar. De kräver också färre tillverkningsoperationer under produktionen. Cykloidväxlar är dock dyrare än evolventväxlar. Evolventväxlar används oftare i linjära rörelser medan cykloidväxlar används för roterande rörelser.
Även om cykloidkugghjul är mer tekniskt avancerade, har evolventkugghjul överlägsen kvalitet och är mer estetiskt tilltalande. Cykloidkugghjul används i olika industriella tillämpningar såsom pumpar och kompressorer. De används också flitigt inom klockindustrin. Trots detta har evolventkugghjul ännu inte ersatt cykloidkugghjul inom klockindustrin.
Cykloidskivan har ett antal stift runt sin ytterkant, medan ett evolventkugghjul bara har en enda kurva för tänderna. Dessutom har cykloidkugghjul en mer robust och pålitlig design. Evolventkugghjul har å andra sidan en billigare kuggstångsfräs och billigare evolventkuggar.
Cykloidskivans transmissionsnoggrannhet är cirka 98,5%, medan ringhjulets transmissionsnoggrannhet är cirka 96%. Cykloidskivans rotationshastighet har en magnitud på 3 rad/s. En liten förändring i centrumavståndet påverkar inte transmissionens noggrannhet. Däremot kan variationer i rotationshastigheten påverka transmissionens noggrannhet.
Cykloidkugghjul har också den cykloida kuggskivans rotationshastighet. Skivan har N lober. Cykloidkugghjulets transmissionsnoggrannhet är dock fortfarande inte perfekt. Detta beror på de stora rotationsvinklarna mellan loberna. Detta gör den också svår att tillverka.

Vibrationer

Med hjälp av moderna tekniker för vibrationsdiagnostik och datadrivna metoder presenterar denna artikel en ny metod för tillståndsövervakning av cykloidala växellådor. Denna metod fokuserar på att upptäcka grundorsaken till växellådsfel. Artikeln syftar till att ge en enhetlig strategi för växelkonstruktörer.
En cykloidväxellåda är en högprecisionsväxellåda som används i tunga maskiner. Den har ett stort utväxlingsförhållande, vilket gör det nödvändigt att ha en mycket hög ingångshastighet. Cykloidväxlar har hög noggrannhet, men de är känsliga för vibrationsproblem. I den här artikeln beskriver författarna hur en cykloidväxellåda fungerar och hur vibrationer mäts. De visar också hur denna växellåda kan användas för att upptäcka fel.
Växellådan används i positionerare, fleraxliga robotar och tunga maskiner. Växellådans huvudsakliga egenskaper är hög noggrannhet, överbelastningskapacitet och stort utväxlingsförhållande.
Det finns begränsad dokumentation om vibrationer och tillståndsövervakning av cykloidala växellådor. Författarna beskriver sin metod för att hantera problemet med hjälp av en cykloidal växellåda och en testbänk. Deras metod innebär att mäta växellådans frekvens med olika ingångsvarvtal.
Resultaten visar en god åtskillnad mellan felfritt och skadat tillstånd. Felfrekvenser uppträder i lägre frekvensordningar. Fel kan detekteras med hjälp av binning, vilket eliminerar behovet av en varvräknare. Dessutom kombineras binning med Principal Component Analysis för att fastställa växellådans tillstånd.
Denna metod jämförs med traditionella tekniker. Dessutom visar resultaten hur binning kan användas för att beräkna lagrens defektfrekvenser. Den används också för att bestämma komponenternas frekvenser.
Signalerna från testbänken samlas in med hjälp av fyra sensorer. Dessa sensorer är accelerometrar med medelhög känslighet och en kapacitet på 100 mV/g. Signalerna bearbetas sedan med olika signalbehandlingstekniker. Resultaten visar att vibrationssignalerna är korrelerade med växellådans interna rörelse. Denna information används för att identifiera växellådans interna frekvens.
Frekvensanalysen av vibrationssignaler utförs under cyklostationära och icke-cyklostationära förhållanden. Signalerna analyseras sedan för att bestämma storleken på kugghjulens ingreppsfrekvens.

Design

Med hjälp av precisionsväxellådor kan servomotorer nu styra tunga laster med hög hastighet. Till skillnad från kamindexeringsenheter ger cykloidväxlar extremt noggrann positionering och högt vridmoment. De ger också utmärkt vridstyvhet och stötdämpande belastningskapacitet.
Cykloidväxlar är speciellt konstruerade för att minimera vibrationer vid höga varvtal. Till skillnad från evolventväxlar är de inte staplade, vilket minskar friktionen och de krafter som varje tand upplever. Dessutom har cykloidväxlar lägre Hertz-kontaktspänning.
Cykloidväxlar används ofta i fleraxliga robotar för positioneringsmaskiner. De kan ge utväxlingsförhållanden så höga som 300:1 i ett kompakt paket. De används också i första leder i tunga maskiner. De kräver dock extremt noggrann tillverkning. De är också svårare att tillverka än evolventväxlar.
En cykloidväxellåda är en typ av planetväxellåda. Cykloidväxlar är speciellt konstruerade för höga utväxlingsförhållanden. De har också förmågan att ge ett stort reduktionsförhållande i ett enda steg. De används alltmer i första leder i tunga maskiner. De blir också allt vanligare inom robotteknik.
För att uppnå ett stort utväxlingsförhållande måste växelns ingångsvarvtal vara mycket högt. Generellt sett ligger ingångsvarvtalet mellan 500 rpm och 4500 rpm. I vissa fall kan dock ingångsvarvtalet vara lägre.
En cykloid bildas genom att rulla en rullande cirkel på en bascirkel. Förhållandet mellan rullande cirkeldiameter och bascirkeldiameter bestämmer cykloidens form. En hypocykloid bildas genom att rulla primärt på insidan av bascirkeln, medan en epicykloid bildas genom att rulla primärt på utsidan av bascirkeln.
Cykloidkugghjul har ett mycket litet glapp, vilket minimerar krafterna som varje tand upplever. Dessa kugghjul har också god vridstyvhet, låg friktion och stötdämpande kapacitet. De ger också bästa positioneringsnoggrannhet.
Cykloidväxellådan konstruerades och byggdes vid Radoms universitet. Konstruktionen baserades på tre olika cykloidväxlar. Det första paret hade den utvändiga profilen vid nominell dimension, medan det andra paret hade profilen minus tolerans. Lastplattan hade gängade skruvhål arrangerade 15 mm från centrum.

redaktör av CX 2023-05-26