Grunderna i att designa en cyklonväxellåda

Jämfört med konventionella växellådor erbjuder cykloidväxellådan ett antal fördelar, inklusive en högre utväxlingsutväxling, robusthet mot stötbelastningar och större positioneringsnoggrannhet. Att designa en cykloidväxellåda kan dock vara komplicerat. Den här artikeln kommer att diskutera några av de grundläggande designprinciperna. Dessutom kommer den att täcka ämnen som storlek, positioneringsnoggrannhet och utväxlingsförhållanden.

Grundläggande designprinciper

Till skillnad från en konventionell ringväxel använder en cykloidväxellåda en cykloidformad skiva för att ge vridmomentmultiplikation. Utgångsriktningen för den cykloidala kugghjulsskivan är motsatt rotationen av ingångsaxeln. Detta möjliggör en mer kompakt kugghjulskonstruktion. Det möjliggör också ökad lastkapacitet.
Cykloiddrivningens kinematik kan verka komplex, men den är faktiskt ganska enkel. Istället för att rotera runt tyngdpunkten som konventionella kugghjul, roterar den cykloidala skivan runt fasta tappar. Detta ger ett högre utväxlingsförhållande.
För att minska vibrationer och buller används flera cykloidskivor. Detta möjliggör en jämn kraftfördelning på bärstiftsanordningarna. Detta ger också en bättre rotationsbalans. Dessutom minskar flera cykloidskivor det axiella momentet hos bärstiftsanordningarna.
Den cykloidala kugghjulsskivan stöds av ett separat kugghjulslager. Denna konstruktion ger ett lågt komponentantal och minskar slitage. Denna typ av kinematik kan även användas i en elmotor med hög effekttäthet.
Cykloidkugghjulsskivan har ett högt utväxlingsförhållande, vilket möjliggör kompakt konstruktion. Till skillnad från ett ringhjul har cykloidkugghjulet färre tänder. Den har också ett högre utväxlingsförhållande, vilket är fördelaktigt för applikationer med höga rotationshastigheter.
Cykloida kugghjulsskivor har cylindriska hål, vilket gör att bärstiftsanordningar kan sticka ut genom dem. Detta är användbart eftersom bärstiftsanordningarna kan rulla längs innerväggen av det cylindriska hålet i kugghjulsskivan.
En lastplatta används också för att förankra externa strukturer. Denna platta innehåller gängade skruvhål placerade 15 mm från centrum. Den har en ytterdiameter på 9 mm och ett genomgående hål på 3 mm.

Utväxlingsförhållanden upp till 300:1

Cykloidväxellådor används i en mängd olika tillämpningar, från verktygsmaskiner till medicinska bilddiagnostiska enheter. Jämfört med planetväxellådor erbjuder de överlägsen positioneringsnoggrannhet, vridstyvhet, glapp och utmattningsprestanda.
Cykloidväxellådor kan också överföra mer vridmoment än planetväxlar. Dessutom har de lägre Hertz-kontaktspänning och högre överbelastningsskydd. Cykloidväxellådor kan ge utväxlingsförhållanden upp till 300:1 i ett litet paket.
Cykloidväxlar har också lägre glapp över längre perioder, vilket gör dem till ett idealiskt val för applikationer med kritisk positioneringsnoggrannhet. Cykloidväxlar har också god slitstyrka och låg friktion. Cykloidväxlar är lätta och har god vridstyvhet, vilket gör dem idealiska för applikationer med tunga belastningar.
Cykloidväxellådor har flera olika utföranden. De kan ge utväxlingsförhållanden upp till 300:1 utan behov av ytterligare försteg. Cykloidväxellådor kräver också mer exakta tillverkningsprocesser än evolventa kugghjul. Cykloidväxellådor kan också användas för applikationer som kräver hög effektförbrukning och tål stötbelastningar.
Cykloidväxlar kan anpassas för att passa de flesta vanliga servomotorer. De har en modulär design, ett heltäckande korrosionsskydd och är enkla att installera. Cykloidväxlar har en radiell klämring, vilket minskar trögheten med upp till 39%.
CZPT Precision Europe GmbH, ett dotterbolag till CZPT Group, har utvecklat en innovativ onlinekonfigurator för att förenkla konfigurationen av växellådor. CZPT cykloidväxlar är precisionsbyggda, robusta och tillförlitliga. De har en tvåstegsreduktionsprincip, vilket minimerar vibrationer och ger jämn kraftfördelning.
Cykloidväxlar kan ge utväxlingsförhållanden från 30:1 till 300:1. Cykloidväxellådor kan uppnå höga utväxlingsförhållanden eftersom de kräver färre rörliga delar och de har lågt glapp.

Robusthet mot stötbelastningar

Till skillnad från konventionella växellådor som lätt skadas av stötbelastningar är cykloidväxellådan extremt robust. Det är en mångsidig lösning som är idealisk för hanteringsutrustning, livsmedelstillverkning och verktygsmaskiner.
Den mekaniska konstruktionen av en cykloidväxellåda består av flera mekaniska komponenter. Dessa inkluderar cykloidhjul, lager, transformationselement och nålar. Dessutom har den hög vridstyvhet och lutningsmoment. Den åtföljs också av en mycket olinjär friktionsegenskap.
För att bedöma den cykloidala växellådans robusthet mot stötbelastningar utvecklades en matematisk modell. Modellen användes för att beräkna spänningsfördelningen på den cykloidala skivan. Denna modell kan användas som grund för mer komplexa mekaniska modeller.
Modellen är baserad på en ny metod som gör det möjligt att modellera stickning i alla kvadranter av cykloidväxeln. Dessutom kan den tillämpas på ställdonstyrning.
Den matematiska modellen presenteras tillsammans med proceduren för att mäta kontaktspänningen. Resultaten jämförs med mätningen som utförts i det verkliga systemet. Modellen och mätningen visar sig vara mycket nära varandra.
Modellen möjliggör även analys av olika kugghjulsprofiler för lastfördelning. Dessutom är det möjligt att analysera kontaktspänningar med olika geometriska parametrar. Förfiningen av nätet längs skivans bredd bidrar till att säkerställa en jämn fördelning av kontaktkrafterna.
Strömavbrottshastigheten beräknas på motorsidan. Den nollskilda strömmen härleds sedan till växellådans ingångssida. Dessutom modelleras en liten stationär fas under hastighetsriktningsövergången. Resultaten av simuleringen jämförs med mätningen. Resultaten visar att modellen är extremt noggrann.

Positioneringsnoggrannhet

Att få rätt positioneringsnoggrannhet från en cykloidväxellåda är ingen liten prestation. Detta beror på att kugghjulen är kompakta och spelet är relativt litet. Det betyder att du kan förvänta dig mycket vridmoment från din utgående axel. Detta är dock bara en del av bilden. Andra faktorer, såsom glapp, kinematiskt fel och belastning, är alla viktiga att beakta.
För att få bästa möjliga positioneringsnoggrannhet från en cykloidväxellåda krävs det att man väljer en reducerväxel som är välkonstruerad och korrekt konfigurerad. En korrekt vald reducerväxel eliminerar upprepningsbara felaktigheter och ger absolut positioneringsnoggrannhet hela tiden. Dessutom erbjuder denna typ av växellåda flera fördelar jämfört med konventionella växellådor. Dessa inkluderar hög effektivitet, lågt glapp och högt överbelastningsskydd.
Att få rätt positioneringsnoggrannhet från en växellåda innebär också att välja en leverantör som vet vad den gör. De bästa leverantörerna är de som har erfarenhet av produkten, erbjuder ett brett utbud och ger support och service för att säkerställa att produkten installeras och underhålls korrekt. En annan faktor att ta hänsyn till är tillverkarens garanti. En välrenommerad tillverkare erbjuder garantier för växellådan. De ovannämnda faktorerna säkerställer att din investering i en cykloidväxellåda lönar sig i många år framöver.
För att få rätt positioneringsnoggrannhet från din cykloidväxellåda krävs det att du väljer en tillverkare som specialiserar sig på den här typen av produkt. Detta gäller särskilt om du arbetar med robotteknik, automatiserad målning eller någon annan industriell process som kräver bästa möjliga noggrannhet. En bra tillverkare erbjuder den senaste tekniken och har expertisen för att hjälpa dig hitta den bästa lösningen för din applikation. Detta säkerställer att din produkt blir en succé från början till slut.

Storlek

Att välja rätt storlek på cykloidväxellåda är viktigt för dess effektiva drift. Det är dock ingen enkel uppgift. Processen involverar komplex bearbetning och kräver tillverkning av många delar. Det finns olika storlekar på cykloidväxellådor, och några grundläggande tumregler kan hjälpa dig att välja rätt storlek.
Den första tumregeln för att välja rätt storlek på cykloidväxellådor är att använda en växellåda med samma diameter som ingångsaxeln. Det betyder att växellådan måste vara minst 5 mm tjock. Cykloidväxellådan kommer också att behöva en bas och ett lager för att hålla drivaxeln på plats. Basen ska vara tillräckligt stor för att hysa stiften. Lagret måste ha samma storlek som ingångsaxeln.
Nästa tumregel är att ha ett hål i cykloiden för den utgående axeln. På så sätt blir utgången bakåtdrivbar och har lågt glapp. Det bör finnas minst fyra till sex utgående hål. Hålens storlek bör vara sådan att cykloidens mittlinje är lika med lagrets centrum.
Med hjälp av en Desmos-graf kan du sedan skapa kugghjulsparametrarna. Antalet tappar ska vara lika med antalet kuggar i cykloidkugghjulet, och storleken på tapparna ska vara dubbelt så stor som kugghjulet. Tapparnas radie ska vara lika med värdet på C från Desmos, och storleken på tapparcirkeln ska vara lika med R-värdet.
Den sista tumregeln är att säkerställa att cykloiden inte har några vassa kanter eller diskontinuiteter. Den bör också ha en jämn linje.

editor by CX 2023-04-25