Siklon Dişli Kutusunun Matematiksel Modelinin Geliştirilmesi

Planet dişli kutularına kıyasla, sikloidal dişli kutuları genellikle çok çeşitli uygulamalar için ideal seçim olarak görülmektedir. Genellikle düşük sürtünme ve yüksek redüksiyon oranlarına sahip kompakt tasarımlara sahiptirler.

Düşük sürtünme

Sikloidal bir dişli kutusunun matematiksel modelini geliştirmek zorlu bir işti. Model, çeşitli geometrik parametrelerin temas gerilimleri üzerindeki etkilerini gösterebildi. Tüm kadranlarda sürtünmeyi modelleyebildi. Simülasyon sonuçları ile gerçek dünya ölçümleri arasında net bir korelasyon gösterebildi.
Bu model, bir dişli kutusunun tüm kadranlarındaki sürtünmeyi modellemeyi sağlayan yeni bir yaklaşıma dayanmaktadır. Ayrıca, durma anında sıfır olmayan akımı da gösterebilmektedir. İyi bir simülasyon algoritmasıyla birleştirildiğinde, model kontrollü bir sistemin dinamik davranışını iyileştirmek için kullanılabilir.
Sikloidal dişli kutusu, endüstriyel otomasyonda kullanılan kompakt bir aktüatördür. Bu tip dişli kutusu yüksek dişli oranları, düşük aşınma ve iyi burulma rijitliği sağlar. Ayrıca, iyi bir şok yükü kapasitesine sahiptir.
Model, sabit bir halka dişli üzerindeki pimlerle temas eden sikloidal disklere dayanmaktadır. Ortaya çıkan sürtünme fonksiyonu, rotor dönmeye başladığında meydana gelir. Ayrıca rotor dönüş yönünü tersine çevirdiğinde de meydana gelir. Modelin iki eğrisi vardır; biri motor modu, diğeri jeneratör modu için.
Dönen parçaların düzgün bir şekilde birleşmesi için sikloidal diskin çevresindeki trokoidal profil gereklidir. Ayrıca, profilin doğru bir şekilde tanımlanması önemlidir. Bu, temas kuvvetlerinin eşit dağılımını sağlayacaktır.
Bu model, sikloidal dişli kutusunun performansını involüt dişli kutusunun performansıyla karşılaştırmak için kullanılmıştır. Bu karşılaştırma, sikloidal dişli kutusunun involüt dişli kutusuna göre daha fazla yüke dayanabildiğini göstermektedir. Ayrıca daha uzun ömürlüdür ve küçük bir alanda yüksek dişli oranları üretebilmektedir.
Kullanılan model, parçaların tam geometrisini yakalayabiliyor. Ayrıca gerilimlerin daha iyi analiz edilmesine de olanak sağlıyor.

Kompakt

Helisel dişli sistemlerinin aksine, kompakt sikloidal dişli kutuları daha yüksek redüksiyon oranları sağlayabilir. Daha kompakt ve daha hafiftirler. Ayrıca, daha iyi konumlandırma doğruluğu sunarlar.
Sikloid tahrik sistemleri yüksek tork ve yük kapasitesi sağlar. Ayrıca çok verimli ve sağlamdırlar. Ağır yükler veya ani yükler içeren uygulamalar için idealdirler. Düşük boşluk ve yüksek burulma sertliğine de sahiptirler. Sikloid dişli kutuları çeşitli tasarımlarda mevcuttur.
Sikloid diskler, sabit bir halka dişli etrafında dönmelerini sağlayan eksantrik bir giriş miline monte edilmiştir. Halka dişli birçok pimden oluşur ve sikloid disk, giriş milinin her dönüşü için bir lob hareket eder. Çıkış mili, sikloid disk üzerindeki delikler etrafında dönen makaralı pimler içerir.
Sikloid tahrik sistemleri, ağır yükler ve ani yükler için idealdir. Yüksek burulma rijitliğine ve yüksek redüksiyon oranlarına sahip oldukları için çok verimlidirler. Sikloid dişli kutuları düşük boşluklu ve yüksek torkludur ve çok kompakttır.
Sikloid dişli kutuları, denizcilik tahrik sistemleri, CNC işleme merkezleri, tıbbi teknoloji ve manipülasyon robotları da dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda kullanılır. Özellikle cerrahi konumlandırma sistemleri gibi kritik konumlandırma hassasiyeti gerektiren uygulamalarda son derece kullanışlıdırlar. Sikloid dişli kutuları, uzun süreli kullanımda son derece düşük histerezis kaybı ve düşük boşluk payı özelliklerine sahiptir.
Sikloid diskler genellikle yüksek hızlarda dengesizlik kuvvetlerini en aza indirmek için azaltılmış sikloid çapıyla tasarlanır. Sikloid tahrik sistemleri ayrıca minimum boşluk, yüksek redüksiyon oranı ve mükemmel konumlandırma doğruluğu sunar. Sikloid dişli kutuları, diğer dişli tahrik sistemlerine kıyasla uzun bir kullanım ömrüne sahiptir. Sikloid tahrik sistemleri oldukça sağlamdır ve helisel dişli tahrik sistemlerine göre daha yüksek redüksiyon oranları sunar.
Sikloid dişli kutuları düşük maliyetlidir ve kolayca üretilebilir. CZPT dişli kutuları geniş bir boyut yelpazesinde mevcuttur ve çıkış ekseninde yüksek tork üretebilir.

Yüksek indirgeme oranı

Mevcut dişli kutusu türleri arasında, yüksek redüksiyon oranlı sikloidal dişli kutusu otomasyon alanında popüler bir tercihtir. Bu dişli kutusu, hassas çıkış ve yüksek verimlilik gerektiren uygulamalarda kullanılır.
Sikloid dişliler yüksek tork sağlayabilir ve bunu iyi iletebilirler. Düşük sürtünmeye ve küçük boşluğa sahiptirler. Robotik eklemlerde yaygın olarak kullanılırlar. Bununla birlikte, üretimleri için özel aletlere ihtiyaç duyarlar. Hatta bazıları 3D yazıcıda bile üretilmiştir.
Sikloidal dişli kutusu tipik olarak, bir giriş göbeği, bir çıkış göbeği ve birbirinin etrafında dönen iki sikloidal dişliden oluşan üç aşamalı bir yapıdır. Giriş göbeğinde hareketli pimler ve makaralar bulunurken, çıkış göbeğinde sabit bir halka dişli bulunur.
Giriş mili, eksantrik bir yatak tarafından tahrik edilir. Disk daha sonra halka dişliye doğru itilir ve bu da diskin yatak etrafında dönmesine neden olur. Disk döndükçe, halka dişli üzerindeki pimler çıkış milindeki pimleri tahrik eder.
Giriş mili en fazla dokuz devir dönerken, çıkış mili üç devir döner. Bu, çıkış milinin dönebilmesi için giriş milinin on bir milyondan fazla kez dönmesi gerektiği anlamına gelir. Ayrıca çıkış mili, giriş milinin ters yönünde döner.
İki kademeli diferansiyel sikloidal hız düşürücüde, giriş mili krank mili tasarımına sahiptir. Krank mili, birinci ve ikinci sikloidal dişlileri birbirine bağlar ve bunları eş zamanlı olarak çalıştırır.
İlk aşama, dişli çark profili olan sikloidal bir disktir. Çevresinde n=7 lob bulunur. Her lob, pimlerden oluşan bir referans adım çemberi etrafında hareket eder. Disk daha sonra 360 derecelik adımlarla ilerler.
İkinci aşama, "taşlama dişlisi" olarak da bilinen sikloidal bir disktir. Dış dişlinin diş sayısı, iç dişlinin diş sayısından daha azdır. Bu, dişlinin diş sayısına bağlı olarak küçültülmesine olanak tanır.

Kinematik

Çeşitli bilim insanları sikloidal dişli kutusunun kinematiğini incelemiştir. Sikloidal dişlilerin diş profilini değiştirmek için çeşitli yaklaşımlar geliştirmişlerdir. Bu yaklaşımlardan bazıları, sikloidal diskin şeklini değiştirmeyi ve taşlama tekerleği merkez konumunu değiştirmeyi içerir.
Bu makale, sikloid dişli profil modifikasyonuna yönelik yeni bir yaklaşımı açıklamaktadır. Matematiksel bir modele dayanan bu yaklaşım, basınç açısı, boşluk ve kök açıklığı gibi çeşitli önemli parametreleri içermektedir. Çalışma, robotlar için hassas redüktörlerdeki sikloid dişlilerin modifikasyon tasarımı için yeni bir yöntem sunmaktadır.
Diş profilinin basınç açısı, bir kavrama noktasında normal yön ile hız yönü arasındaki segmentler arası açıdır. Basınç açısı dağılımı, kavrama halindeki dişlilerin kuvvet iletim performansının belirlenmesinde önemlidir. Dağılım eğilimi, denklem (5) hesaplanarak elde edilebilir.
Diş profilinin modifikasyonuna ilişkin matematiksel model, basınç açısı dağılımı ile modifikasyon fonksiyonu arasındaki ilişki kurularak elde edilebilir. Bağımlı değişken modifikasyon DL, bağımsız değişken ise basınç açısı a'dır.
Referans noktası A'nın konumu, modifikasyon tasarımında önemli bir husustur. Dişli segmentinin kuvvet iletim performansının optimum olmasını sağlar. En küçük profil basınç açısı ile belirlenir. Konum ayrıca modifiye edilen dişli tipine de bağlıdır. Diş boşluğu da konumu etkiler.
Basınç açısı dağılımını yöneten matematiksel model DL=f(a) ile geliştirilmiştir. Bu, bir diş profilinin basınç açısı dağılımını belirleyen parçalı bir fonksiyondur. Ayrıca DL=ph olarak da ifade edilebilir.
Dişin basınç açısı, aynı zamanda dişli temas noktasındaki ortak normal doğrultu ile sikloid dişlinin dönüş hızı doğrultusu arasındaki açıdır.

Planet dişli kutuları ile sikloidal dişli kutuları karşılaştırması

Genel olarak, hareket kontrol uygulamalarında kullanılan iki tip dişli kutusu vardır: sikloidal dişli kutusu ve planet dişli kutusu. Sikloidal dişli kutuları yüksek frekanslı hareketler için kullanılırken, planet dişli kutuları düşük hızlı uygulamalar için uygundur. Her ikisi de yüksek çevrim hızlarında ağır yükleri kaldırabilen, son derece doğru ve hassas dişli kutularıdır. Ancak farklı avantaj ve dezavantajları vardır. Bu nedenle, mühendislerin uygulamaları için hangi tip dişli kutusunun en uygun olduğunu belirlemeleri gerekir.
Sikloid dişli kutuları genellikle endüstriyel otomasyonda kullanılır. 10:1 kadar düşük oranlarla mükemmel performans sağlarlar. Daha kompakt bir tasarıma, daha yüksek tork yoğunluğuna ve daha fazla aşırı yük korumasına sahiptirler. Ayrıca planet dişli kutularına göre daha az yer kaplarlar ve daha ucuzdurlar.
Öte yandan, planet dişli kutuları hafiftir ve daha yüksek tork yoğunluğu sunar. Ayrıca daha yüksek oranları da işleyebilirler. Daha uzun ömürlüdürler ve daha hassas ve dayanıklıdırlar. Kare çerçeveli, yuvarlak çerçeveli ve çift çerçeveli tasarımlar da dahil olmak üzere çeşitli stillerde bulunabilirler. Geniş bir tork ve hız kapasitesi yelpazesi sunarlar ve çok sayıda uygulamada kullanılırlar.
Sikloid dişli kutuları, tekli veya bileşik sikloidal kamlar dahil olmak üzere farklı tipte sikloidal kamlarla üretilebilir. Sikloidal kamlar, eksantrik bir şekilde dönen kam takipçilerine sahip silindirik elemanlardır. Kam takipçileri, iç dişlideki dişler gibi davranır. Sikloidal kamlar basit bir kavramdır, ancak çok sayıda avantajı vardır. Uzun süreler boyunca düşük boşluk payına sahiptirler, bu da daha doğru konumlandırmaya olanak tanır. Ayrıca, yuvarlanan elemanlar arasında içsel sıkıştırma gerilimleri ve bir örtüşme faktörü bulunur.
Planet dişli kutuları, üç temel kuvvet iletim elemanıyla karakterize edilir: halka dişli, güneş dişli ve planet dişli. Genellikle iki kademeli dişli kutularıdır. Güneş dişli, giriş miline bağlıdır ve bu mil de servo motora bağlıdır. Halka dişli güneş dişliyi döndürür ve planet dişli de çıkış milini döndürür.

editor by CX 2023-05-06