Siklon Şanzıman mı, İnvolüt Şanzıman mı?

İster sikloidal ister involüt dişli kutusu kullanıyor olun, bilmeniz gereken birkaç şey var. Bu makale, sikloidal dişli kutusu ile involüt dişli kutusu arasındaki farklar, ağırlık, sıkıştırma kuvveti, hassasiyet ve tork yoğunluğu gibi bazı önemli noktaları ele alacaktır.

Sıkıştırma kuvveti

Dişlilerin statik özelliklerini analiz etmek için çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Bu makalede yazarlar, sikloidal dişli kutusunun yapısal ve kinematik prensiplerini incelemektedir. Sikloidal dişli kutusu, dönen bir çerçeve içinde eksantrik bir yatak kullanan bir dişli kutusudur. Ortak bir pinyon-dişli çiftine sahip değildir ve bu nedenle yüksek bir redüksiyon oranı için idealdir.
Bu çalışmanın amacı, sikloidal bir disk üzerindeki gerilim dağılımını incelemektir. Yük dağılımını ve dinamik etkileri incelemek için çeşitli dişli profilleri araştırılmıştır.
Sikloidal dişli kutuları, yatak oranı ve TSA için uygun oranların kullanılmasını gerektiren sıkıştırma ve boşluğa maruz kalır. Makale ayrıca redüktörün kinematik prensiplerine de odaklanmaktadır. Ek olarak, yazarlar şaft/dişli ve sikloidal disk için standart analiz tekniklerini kullanmaktadır.
Yazarlar daha önce sikloidal bir redüktörün rijit cisim dinamik simülasyonu üzerinde çalışmışlardır. Analizde sikloidal diskin çevresinde trokoidal bir profil kullanılmıştır. Trokoidal profil, bir üretim çiziminden elde edilir ve toleransları dikkate alır.
Sikloidal diskteki ağ yoğunluğu, parçaların tam geometrisini yakalar. Doğru temas gerilimleri sağlar.
Sikloidal disk, tahrik milinin her dönüşünde bir lob hareket eden dokuz lobdan oluşur. Ancak disk pimler etrafında döndürüldüğünde, sikloidal disk ağırlık merkezi etrafında hareket etmez. Bu nedenle, sikloidal disk tork yükünü beş dış makara ile paylaşır.
Sikloidal dişli kutusunda düşük bir indirgeme oranı, sikloidal diskte daha yüksek bir gerilim oluşmasına neden olur. Bunun nedeni, diskin içindeki malzemeyi azaltmak için tasarlanmış daha büyük deliktir.

Tork yoğunluğu

Çeşitli manyetik dişli kutusu türleri incelenmiştir. Bazı manyetik dişli kutuları diğerlerine göre daha yüksek tork yoğunluğuna sahip olsa da, mekanik dişli kutularıyla rekabet edememektedirler.
Halbach rotorları kullanan yeni bir yüksek tork yoğunluklu sikloidal manyetik dişli kutusu geliştirildi ve test ediliyor. Tasarım, bir CPCyMG prototipi oluşturularak doğrulandı. Sonuçlar, simüle edilen kayma torkunun deneysel kayma torkuyla karşılaştırılabilir olduğunu gösterdi. Ölçülen tepe torku, p3 = 14 uzamsal harmonik olup, 261,4 N*m/L'lik aktif bölge tork yoğunluğuna karşılık gelmektedir.
Bu sikloidal şanzımanın ayrıca yüksek bir dişli oranı vardır. Geleneksel sikloidal şanzımanın tork yoğunluğunun iki katından fazla olan 147,8 Nm'lik bir tepe torkuna ulaşmak için test edilmiştir. Tasarım, mekanik imalat desteği sağlayan ferromanyetik bir arka destek içermektedir.
Bu sikloidal dişli kutusu, küçük bir çapın nasıl yüksek tork yoğunluğuna ulaşabileceğini de göstermektedir. 50 mm'lik eksenel uzunluğa sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu uzunlukta radyal sapma kuvvetleri ciddi değildir. Tasarımda radyal sapma kuvvetlerini azaltmak için küçük bir hava boşluğu kullanılmıştır, ancak bu tek tasarım seçeneği değildir.
Bu uzlaşmacı tasarım aynı zamanda yüksek hacimsel tork yoğunluğuna da sahiptir. Daha küçük hava boşluğu ve daha yüksek kütle tork yoğunluğuna sahiptir. Üretimi kolaydır ve mekanik olarak sağlamdır. Tasarım ayrıca kendi sınıfındaki en verimli tasarımlardan biridir.
Helisel dişli tasarımı, sikloidal dişli kutusuna daha yüksek hassasiyet kazandıran yeni bir teknolojidir. Servo motorun yüksek çevrim hızlarında ağır yükleri kaldırabilmesini sağlar. Ayrıca daha küçük tasarım alanları gerektiren uygulamalarda da kullanışlıdır.

Ağırlık

Planet dişli kutularına kıyasla, sikloidal dişli kutularının ağırlığı o kadar önemli değildir. Bununla birlikte, bazı avantajlar sağlarlar. En önemli özelliklerinden biri, boşluksuz çalışmalarıdır; bu da düzgün ve hassas hareket sağlamalarına yardımcı olur.
Ek olarak, yüksek verimlilik sağlarlar, bu da servo motorların daha yüksek hızlarda çalışabileceği anlamına gelir. En iyi yanı ise yüksek bir oran elde etmek için üst üste istiflenmelerine gerek olmamasıdır.
Sikloidal dişli kutularının bir diğer avantajı da genellikle planet dişli kutularından daha ucuz olmalarıdır. Bu da onları imalat sanayi ve robotik uygulamaları için uygun hale getirir. Ayrıca sağlam bir dişli kutusuna ihtiyaç duyan ağır hizmet robotları için de uygundurlar.
Ayrıca daha iyi bir redüksiyon oranı sağlarlar. Sikloidal dişliler, planet dişlilere göre büyük bir gelişme olan 30:1 ile 300:1 arasında redüksiyon oranlarına ulaşabilir. Bununla birlikte, 30:1'in altında bir oran sağlayan çok az model mevcuttur.
Sikloidal dişliler ayrıca aşınmaya karşı daha fazla direnç gösterir, bu da planet dişlilere göre daha uzun ömürlü olabilecekleri anlamına gelir. Daha kompakt olmaları da daha küçük bir alanda yüksek oranlar elde etmelerine yardımcı olur. Sikloidal dişlilerin tasarımı, planet dişli kutularının en büyük dezavantajlarından biri olan geri tepmeye daha az eğilimli olmalarını da sağlar.
Ek olarak, sikloidal dişliler daha iyi konumlandırma doğruluğu da sağlayabilir. Aslında, sikloidal dişlilerin planet dişlilere tercih edilmesinin başlıca nedenlerinden biri de budur. Çünkü sikloid disk, giriş milinden bağımsız olarak bir yatak etrafında döner.
Planet dişli kutularına kıyasla, sikloidal dişliler çok daha kısadır. Bu da en iyi konumlandırma doğruluğunu sağladıkları anlamına gelir. Ayrıca daha hafiftirler, yani daha küçük bir çapa sahiptirler.

Kesinlik

Birçok uzman, hassas redüktörlerdeki sikloidal dişli kutusunu incelemiştir. Araştırmaları ağırlıklı olarak sikloidal dişlilerin matematiksel modeli ve hassasiyet değerlendirme yöntemine odaklanmaktadır.
Sikloidal dişlilerin geleneksel modifikasyon tasarımı, esas olarak çeşitli işleme parametrelerinin ve taşlama tekerleğinin merkez konumunun ayarlanmasıyla gerçekleştirilir. Ancak, kararsız kavrama doğruluğu ve kontrol edilemeyen diş profili eğrisi şekli nedeniyle bazı dezavantajları vardır.
Bu çalışmada, sikloid dişlilerin modifikasyon tasarımına yönelik yeni bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntem, dişli geçiş boşluğu ve basınç açısı dağılımının hesaplanmasına dayanmaktadır. Sikloid pimli dişlinin iletim doğruluğunu etkili bir şekilde önceden kontrol edebilir ve iyi dişli geçiş özelliklerini sağlayabilir.
Önerilen yöntem, döner vektör redüktörlerinin üretiminde uygulanabilir. Ayrıca robotlar için hassas redüktörlerde de kullanılabilir.
Sikloidal dişliler için matematiksel model, basınç açısı a'yı bağımlı değişken olarak kullanarak oluşturulabilir. Basınç açısı dağılımı ve profil basınç açısı hesaplanabilir. Ayrıca DL=f(a) şeklinde de ifade edilebilir. Hassas redüktörlerin tasarımında uygulanabilir.
Çalışmada ayrıca kök boşluğu, dişli çarkların geri tepmesi ve profil açısı da dikkate alınmıştır. Bu faktörler, sikloidal dişlinin iletim performansını doğrudan etkiler. Ayrıca daha yüksek hareket doğruluğu ve daha küçük geri tepme anlamına gelir. Değiştirilmiş profil, daha küçük iletim hatasını da yansıtabilir.
Ayrıca, önerilen yöntem kayıp hareketin hesaplanmasına da dayanmaktadır. İlk diş temaslarının açısını belirler. Bu açı, modifikasyon kalitesini etkileyen önemli bir faktördür. İkinci sikloid yönteminden sonraki iletim hatası en azdır.
Son olarak, önerilen yöntemi kanıtlamak için CZPT RV-35N dişli çifti üzerine bir örnek olay incelemesi sunulmuştur.

İnvolüt dişliler ve sikloidal dişliler arasındaki fark

İnvolüt dişlilere kıyasla, sikloidal dişliler daha düşük gürültü seviyesine, daha az sürtünmeye ve daha uzun ömre sahiptir. Bununla birlikte, daha pahalıdırlar. Sikloidal dişlilerin üretimi daha zor olabilir. Uzay manipülatörleri ve robotik eklemler de dahil olmak üzere bazı uygulamalar için daha az uygun olabilirler.
En yaygın dişli profili, bir dairenin involüt eğrisidir. Bu eğri, daireden açılan hayali gergin bir ipin uç noktası tarafından oluşturulur.
Bir diğer eğri ise episikloid eğrisidir. Bu eğri, çembere sabitlenmiş bir noktanın başka bir çember üzerinde yuvarlanmasıyla oluşur. Bu eğriyi üretmek zordur ve involüt eğrisine göre çok daha pahalıdır.
Bir çemberin sikloid eğrisi de çoklu imleç örneğidir. Bu eğri, çemberin çevresi üzerindeki noktanın geometrik yeri tarafından oluşturulur.
Sikloid eğrisi, involüt eğrisiyle aynı çapa sahiptir, ancak çemberin çapı boyunca teğetsel olarak kıvrılır. Bu eğri de sıradan eğri olarak sınıflandırılır. Birkaç başka işlevi de vardır. Sikloid hız düşürücülerin gerinim durumunu analiz etmek için sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıştır.
Başka birçok eğri de vardır, ancak involüt eğrisi en yaygın kullanılan dişli profilidir. Bir dairenin involüt eğrisi, hayali bir gergin telin uç noktasının izlediği spiral bir eğridir.
İnvolüt dişliler, Lego bloklarına çok benzer. Onlarla oynamak çok eğlencelidir. Ayrıca birçok avantajı da vardır. Örneğin, sikloidal dişlilere göre merkez kaymalarını daha iyi yönetebilirler. Üretimleri de çok daha kolaydır, bu nedenle involüt dişlerin maliyeti daha düşüktür. Ancak, artık kullanılmazlar.
Sikloidal dişliler, involüt dişlilere göre üretimi daha zordur. Dışbükey bir yüzeye sahip oldukları için daha fazla aşınmaya maruz kalırlar. Ayrıca involüt dişlilere göre daha basit bir şekle sahiptirler. Daha az dişe sahiptirler. Vidalı kompresörlerin rotorları gibi döner hareketlerde kullanılırlar.

CX tarafından düzenlendi, 31.05.2023