หลักการพื้นฐานของเกียร์ทดรอบไซโคลน

นอกจากจะมีขนาดกะทัดรัดแล้ว ชุดลดความเร็วแบบไซคลอยด์ยังให้การคลายตัวต่ำและอัตราส่วนสูงอีกด้วย เนื่องจากขนาดของตัวขับมีขนาดเล็ก จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานที่พื้นที่จำกัด

รูปทรงฟันเฟืองแบบอินโวลูต

เฟืองเกือบทั้งหมดใช้โปรไฟล์ฟันเฟืองแบบอินโวลูต โปรไฟล์นี้มีส่วนโค้งเพียงส่วนเดียว ซึ่งหมายความว่าฟันเฟืองไม่จำเป็นต้องเรียงตัวชิดกันมาก โปรไฟล์นี้เรียบและสามารถผลิตได้ง่าย
เฟืองไซคลอยด์มีลักษณะเป็นการผสมผสานระหว่างเส้นโค้งเอพิไซคลอยด์และไฮโปไซคลอยด์ ทำให้มีความแข็งแรงกว่าฟันเฟืองอินโวลูต อย่างไรก็ตาม ต้นทุนการผลิตอาจสูงกว่า และมีอัตราส่วนลดรอบที่มากกว่า จึงส่งกำลังได้มากกว่าเฟืองอินโวลูต เฟืองไซคลอยด์พบได้ในนาฬิกา
ในการออกแบบเฟือง คุณต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการ บางส่วนได้แก่ จำนวนฟัน มุมของฟัน และชนิดของสารหล่อลื่น หากฟันเฟืองไม่เรียงตัวอย่างสมบูรณ์ อาจส่งผลให้เกิดความผิดพลาดในการส่งกำลัง เสียงดัง และการสั่นสะเทือนได้
โดยทั่วไปแล้ว รูปทรงฟันของเฟืองแบบอินโวลูตถือว่าดีที่สุด ด้วยเหตุนี้จึงมีการนำไปใช้ในเฟืองหลากหลายประเภท การใช้งานที่พบได้บ่อยที่สุดอย่างหนึ่งคือเฟืองส่งกำลัง อย่างไรก็ตาม รูปทรงนี้ไม่ได้ดีที่สุดสำหรับทุกการใช้งานเสมอไป
เฟืองไซคลอยด์ต้องการกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนกว่าเฟืองอินโวลูต ซึ่งอาจทำให้ต้นทุนต่อซี่เฟืองสูงขึ้น เฟืองไซคลอยด์เหมาะสำหรับงานที่ต้องการเสียงรบกวนต่ำ
เฟืองไซคลอยด์ส่งกำลังได้มากกว่าเฟืองอินโวลูต ซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาได้หากรัศมีเปลี่ยนแปลงในแนวสัมผัส อย่างไรก็ตาม รูปทรงของเฟืองไซคลอยด์นั้นเรียบง่ายกว่าเฟืองอินโวลูต เฟืองอินโวลูตสามารถรับมือกับการคัดกรองตรงกลางได้ดีกว่า
เฟืองไซคลอยด์มีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดในการส่งกำลังน้อยกว่า เฟืองไซคลอยด์มีพื้นผิวโค้งนูน ทำให้แข็งแรงกว่าเฟืองอินโวลูต นอกจากนี้ เฟืองไซคลอยด์ยังมีอัตราส่วนลดรอบที่มากกว่าเฟืองอินโวลูต ฟันเฟืองไซคลอยด์ไม่ขัดขวางการทำงานของฟันเฟืองคู่ประกบ อย่างไรก็ตาม เฟืองไซคลอยด์มีจำนวนฟันน้อยกว่าเฟืองอินโวลูต

การหมุนภายในวงกลมระยะห่างอ้างอิงของหมุด

ไม่ว่าเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์จะออกแบบมาสำหรับใช้งานแบบอยู่กับที่หรือแบบหมุน กฎพื้นฐานของระบบเกียร์จะต้องได้รับการปฏิบัติตาม นั่นคือ อัตราส่วนของความเร็วเชิงมุมต้องคงที่ ซึ่งหมายความว่าการหมุนภายในวงกลมพิตช์อ้างอิงของหมุดจะต้องคงที่ สิ่งนี้สามารถทำได้โดยใช้ฟันเฟืองแบบไซคลอยด์หลายซี่ ซึ่งทำหน้าที่เหมือนคานเล็กๆ ในการส่งถ่ายการเคลื่อนที่
แผ่นดิสก์แบบไซคลอยด์มีกลีบ N กลีบ ซึ่งหมุนไปสามกลีบต่อการหมุนหนึ่งรอบรอบหมุด N ตัว จำนวนกลีบของแผ่นดิสก์แบบไซคลอยด์เป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดอัตราส่วนการส่งผ่าน
จานหมุนแบบไซคลอยด์ถูกขับเคลื่อนด้วยเพลาป้อนเข้าแบบเยื้องศูนย์ ซึ่งติดตั้งอยู่บนแบริ่งแบบเยื้องศูนย์ภายในเพลาส่งกำลัง เมื่อเพลาป้อนเข้าหมุน จานหมุนแบบไซคลอยด์จะเคลื่อนที่ไปรอบๆ หมุดของจานหมุนแบบมีหมุด
แกนขับหมุนทำมุม 40 องศา ในขณะที่จานไซคลอยด์หมุนอยู่ด้านในของวงกลมระยะห่างอ้างอิงของแกนขับ เมื่อแกนขับหมุน มันจะทำให้การเคลื่อนที่ของเอาต์พุตช้าลง ซึ่งหมายความว่าเพลาเอาต์พุตจะหมุนครบเพียงสามรอบพร้อมกับเพลาอินพุต ต่างจากปกติที่หมุนเก้ารอบพร้อมกับเพลาอินพุต
จำนวนฟันบนแผ่นดิสก์ไซคลอยด์จะต้องมีน้อยเมื่อเทียบกับจำนวนหมุดที่อยู่รอบๆ นอกจากนี้ แผ่นดิสก์จะต้องถูกสร้างขึ้นโดยมีรัศมีเยื้องศูนย์ ซึ่งจะกำหนดขนาดของรูที่จำเป็นสำหรับหมุดที่จะสอดเข้าไประหว่างหมุดเหล่านั้น
เมื่อเพลาอินพุตหมุน จานไซคลอยด์จะหมุนอยู่ภายในวงกลมระยะพิทช์อ้างอิงของหมุดลูกกลิ้ง จากนั้นจะส่งการเคลื่อนที่ไปยังเพลาเอาต์พุต เพลาเอาต์พุตได้รับการรองรับโดยตลับลูกปืนสองตัวในตัวเรือนเอาต์พุต การออกแบบนี้มีอัตราการสึกหรอต่ำและความแข็งแกร่งต่อแรงบิดสูง

อัตราส่วนการส่งกำลัง

การเลือกอัตราทดเกียร์ที่เหมาะสมของเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไป คุณอาจต้องทราบขนาดของเกียร์ทดรอบก่อนจึงจะสามารถเลือกได้อย่างถูกต้อง คุณอาจต้องดูแคตตาล็อกสินค้าเพื่อขอคำแนะนำเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น เกียร์ทดรอบ CZPT มีอัตราทดเกียร์เฉพาะตัวบางอย่าง
ชุดเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์เป็นอุปกรณ์ส่งกำลังแรงบิดความเร็วสูงขนาดกะทัดรัดที่เปลี่ยนทิศทางการหมุนของเพลาตัวตาม ประกอบด้วยลูกเบี้ยวเยื้องศูนย์ที่ติดตั้งอยู่ภายในจานไซคลอยด์ ลูกกลิ้งพินบนเพลาตัวตามจะพอดีกับรูที่ตรงกันในจานไซคลอยด์ ในระหว่างกระบวนการ ลูกกลิ้งพินจะเลื่อนไปรอบๆ รูตามการเคลื่อนที่แบบสั่น จานไซคลอยด์ยังสามารถประกบกับฟันภายในของตัวเรือนเฟืองวงแหวนได้อีกด้วย
ชุดเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์สามารถนำไปใช้งานได้หลากหลาย รวมถึงระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม หุ่นยนต์ และระบบส่งกำลังในเรือและเครน ชุดเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานหนักที่มีน้ำหนักบรรทุกมาก ต้องใช้กระบวนการผลิตที่เฉพาะเจาะจง และมักใช้ในอุปกรณ์ที่ต้องการความแม่นยำสูงและประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยม
ชุดเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์มีโครงสร้างค่อนข้างเรียบง่าย แต่ก็ต้องใช้เครื่องมือพิเศษบางอย่าง ชุดเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์ยังใช้ในการส่งแรงบิด ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลที่ทำให้ได้รับความนิยมอย่างมากในระบบอัตโนมัติ การใช้ชุดเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับงานที่ต้องการประสิทธิภาพสูงและระยะคลอนต่ำ นอกจากนี้ยังเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับงานที่ขนาดเป็นข้อจำกัด เกียร์ไซคลอยด์ยังเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับงานที่ต้องการความเร็วสูงและแรงบิดสูงอีกด้วย
อัตราทดเกียร์ของเกียร์ไซคลอยด์น่าจะเป็นฟังก์ชันที่สำคัญที่สุดของเกียร์ คุณจำเป็นต้องทราบขนาดของเกียร์และประเภทของเฟืองที่ประกอบอยู่ เพื่อให้สามารถเลือกได้อย่างถูกต้อง

การลดการสั่นสะเทือน

เนื่องจากกลไกการทำงานของเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์มีลักษณะเฉพาะ จึงจำเป็นต้องมีมาตรการลดการสั่นสะเทือนเพื่อให้การทำงานราบรื่น มาตรการเหล่านี้ยังช่วยในการตรวจจับความผิดปกติได้อีกด้วย
เกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์เป็นเกียร์ทดรอบที่มีตลับลูกปืนเยื้องศูนย์ซึ่งหมุนศูนย์กลางของเฟือง โดยจะกระจายแรงบิดไปยังลูกกลิ้งด้านนอกทั้งห้าตัวในแต่ละช่วงเวลา สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ในหลายแอปพลิเคชัน เป็นอุปกรณ์ที่มีราคาค่อนข้างถูก อย่างไรก็ตาม หากเกิดความเสียหาย อาจส่งผลกระทบทางเศรษฐกิจอย่างมาก
โดยทั่วไปแล้ว ชุดเกียร์แบบรับ/ส่งกำลังประกอบด้วยแผ่นวงแหวนและข้อเหวี่ยงสองอันที่ติดตั้งอยู่บนเพลารับกำลัง แผ่นวงแหวนจะหมุนเมื่อเพลารับกำลังหมุน และมีตลับลูกปืนสองตัวอยู่บนเพลาส่งกำลัง
แผ่นวงแหวนเป็นแหล่งกำเนิดเสียงที่สำคัญเนื่องจากไม่สมดุล เฟืองไซคลอยด์ก็ก่อให้เกิดเสียงเช่นกันเมื่อขบกับแผ่นวงแหวน เสียงนี้เกิดจากการสั่นสะเทือนของโครงสร้าง มีการศึกษาหลายครั้งเพื่อแก้ไขปัญหานี้
อย่างไรก็ตาม งานวิจัยที่บันทึกไว้เกี่ยวกับการตรวจสอบสภาพของเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์ยังมีไม่มากนัก ในบทความนี้ เราจะนำเสนอเทคนิคสมัยใหม่สำหรับการวินิจฉัยการสั่นสะเทือน
เกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์ที่มีอัตราทดลดลง จะทำให้เกิดความเค้นเหนี่ยวนำในจานไซคลอยด์สูงขึ้น ในกรณีนี้ ขนาดของรูทางออกจะใหญ่ขึ้น และมีการกำจัดวัสดุออกจากจานไซคลอยด์มากขึ้น ความเค้นที่เพิ่มขึ้นในจานนี้จะนำไปสู่แอมพลิจูดการสั่นสะเทือนที่สูงขึ้น
การกระจายแรงตามความกว้างของเฟืองเป็นเกณฑ์การออกแบบที่สำคัญ การใช้รูปทรงเฟืองที่แตกต่างกันสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งแรงบิดได้ นอกจากนี้ยังสามารถตรวจสอบความเค้นสัมผัสของแผ่นดิสก์แบบไซคลอยด์ได้อีกด้วย
ในการหาค่าแอมพลิจูดของเสียงรบกวน จะต้องนำความถี่ของการเข้าเกียร์มาคูณด้วยอัตราการหมุนของเพลา หากความเร็วรอบค่อนข้างคงที่ ความถี่สามารถใช้เป็นตัววัดขนาดได้ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้จะแม่นยำเฉพาะในกรณีที่ใกล้ถึงจุดเสียหายเท่านั้น

การเปรียบเทียบกับเกียร์ทดรอบแบบดาวเคราะห์

เกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์และเกียร์ทดรอบแบบแพลเนตารีมีความแตกต่างกันหลายประการ ซึ่งเกี่ยวข้องกับรูปทรงเรขาคณิตของเฟืองและกระบวนการผลิต ตัวอย่างเช่น:
– เพลาส่งกำลังของเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์จะมีแรงบิดมากกว่าเพลาป้อนกำลัง ความเร็วรอบของเพลาส่งกำลังจะต่ำกว่าเพลาป้อนกำลัง
– จานเฟืองไซคลอยด์หมุนด้วยความเร็วแปรผัน ในขณะที่เฟืองแพลเนตารีหมุนด้วยความเร็วคงที่ ดังนั้น ความแม่นยำในการส่งกำลังของจานเฟืองไซคลอยด์และหน้าแปลนเอาต์พุตจึงต่ำกว่าเฟืองแพลเนตารี
– เกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์มีพื้นที่จับยึดมากกว่าเกียร์ทดรอบแบบดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นข้อดีของเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์ตรงที่สามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า
– รูปทรงไซคลอยด์มีผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพของการสัมผัสระหว่างพื้นผิวฟัน ความกว้างของวงรีสัมผัสเพิ่มขึ้น 90% ซึ่งเป็นผลมาจากการกำจัดส่วนที่เว้าแหว่งของกลีบฟัน ด้วยวิธีนี้ แรงสัมผัสบนแผ่นดิสก์ไซคลอยด์จึงลดลงอย่างมาก
– ระบบขับเคลื่อนแบบไซคลอยด์มีระยะคลอนน้อยและมีความแข็งแกร่งต่อแรงบิดสูง ทำให้ระบบขับเคลื่อนแบบไซคลอยด์มีความเสถียรต่อแรงกระแทกได้ดีกว่า นอกจากนี้ ระบบขับเคลื่อนแบบไซคลอยด์ยังมีขนาดกะทัดรัด เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่มีอัตราทดเกียร์สูง
– ดุมส่งกำลังของเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์มีหมุดและลูกกลิ้งที่เคลื่อนที่ได้ ส่วนประกอบเหล่านี้ติดอยู่กับเฟืองวงแหวนในเกียร์ทดรอบภายนอก เพลาส่งกำลังยังหมุนโดยตัวยึดเฟืองดาวเคราะห์ด้วย ดุมส่งกำลังของระบบไซคลอยด์ประกอบด้วยสองส่วน คือ เฟืองวงแหวนและหน้าแปลนส่งกำลัง
– เพลาอินพุตของเกียร์ทดรอบแบบไซคลอยด์เชื่อมต่อกับเซอร์โวมอเตอร์ เพลาอินพุตเป็นชิ้นส่วนทรงกระบอกที่ยึดติดกับตัวยึดเฟืองดาวเคราะห์

แก้ไขโดย CX 2023-05-11