Циклоидальный привод

Циклоидальный привод или циклоидальный редуктор — это механизм уменьшения скорости входного вала на определенное соотношение . Циклоидальные редукторы скорости способны работать с относительно высокими передаточными числами при компактных размерах и с очень низким люфтом . ^[1]

Входной вал приводит в движение эксцентриковый подшипник, который, в свою очередь, приводит в эксцентричное циклоидальное движение циклоидальный диск. Периметр этого диска соединен с неподвижной коронной шестерней и имеет ряд штифтов или роликов выходного вала, расположенных через лицевую поверхность диска. Эти штифты выходного вала непосредственно приводят в движение выходной вал при вращении циклоидального диска. Радиальное движение диска не передается на выходной вал.

Теория работы

Входной вал установлен эксцентрично на подшипнике качения (обычно цилиндрическом роликоподшипнике), в результате чего циклоидальный диск раскачивается по кругу. ^[2] Циклоидальный диск будет независимо вращаться вокруг подшипника, прижимаясь к венцу. Это похоже на планетарную передачу . Направление вращения диска и выходного вала противоположно направлению вращения входного вала.

Число штифтов на зубчатом венце больше, чем число штифтов на циклоидальном диске. Это заставляет циклоидальный диск вращаться вокруг подшипника быстрее, чем входной вал перемещает его, создавая общее вращение в направлении, противоположном вращению входного вала.

Циклоидальный диск имеет отверстия большего размера (на величину, равную эксцентриситету входного вала), чем входящие в них пальцы выходного ролика. Выходные штифты будут перемещаться в отверстиях, обеспечивая устойчивое вращение выходного вала за счет качающегося движения циклоидального диска.

Скорость уменьшения циклоидального привода получается по следующей формуле, где P означает количество штифтов зубчатого венца, а L — количество кулачков на циклоидальном диске.

r={\frac {P-L}{L}}

Одноступенчатый КПД приближается к 93%, а двухступенчатый — к 86%. ^[3] На рынке доступны одноступенчатые редукторы до 119:1 и двухступенчатые до 7569:1. ^[4]

Циклоидный диск обычно имеет укороченную циклоиду , чтобы минимизировать эксцентриситет диска и связанные с ним силы дисбаланса на высоких скоростях. ^[5] По этой причине два циклоидных диска часто устанавливаются со смещением на 180°.

Многие современные прецизионные приводы обеспечивают эксцентрическое движение через несколько валов, которые также передают выходное усилие, обычно от 2 до 5 валов, расположенных по той же круговой схеме, что и выходные ролики самой простой конструкции. Валы приводятся в движение планетарными передачами через центральный входной вал. Поскольку эти валы всегда выровнены по входным шестерням, это позволяет передавать выходной сигнал через роликовые подшипники, а не через прерывистый поверхностный контакт. Благодаря планетарному входу это фактически двухступенчатый привод, который может быть спроектирован для прямого привода от высокоскоростного бесщеточного двигателя. Этот тип часто используется в приводах роботов .

Недостатки

Из-за эксцентрикового характера привода, если циклоидальный диск не уравновешивается вторым диском или противовесом, он будет генерировать вибрации, которые распространяются через ведомые валы и корпус. Это увеличивает износ внешних зубьев циклоидального диска и подшипников компонентов. При использовании двух дисков статический дисбаланс корректируется, но небольшой динамический дисбаланс остается. Обычно это считается приемлемым для большинства приложений. Для снижения вибрации в высокоскоростных приводах используются три и более дисков для исправления дисбаланса; внешние диски движутся синхронно, навстречу среднему, который вдвое массивнее.

Преимущества

Циклоидные приводы могут иметь нулевой люфт и высокий крутящий момент, будучи компактными по размеру, в отличие от эвольвентных редукторов. Они полезны в ситуациях, когда требуется низкая скорость с высоким крутящим моментом. Циклоидные приводы могут иметь значительно большую площадь контакта для своего размера, чем любая зубчатая передача, такая как планетарная передача . Они прикладывают силу ко многим зубьям одновременно, обеспечивая очень высокий выходной крутящий момент относительно размера за счет необходимости скользящего контакта.

См. также

Эпициклическая передача
Циклоидная передача - форма зуба шестерни, основанная на циклоиде.
Гармонический драйв

Ссылки

^ «Системы привода Shimpo — циклоидный редуктор скорости Circulute 3000» . 19 декабря 2008 г. Архивировано из оригинала 19 декабря 2008 г. Проверено 8 апреля 2024 г.
^ Ци, Ле; Ян, Дапенг; Цао, Баоши; Ли, Чжици; Лю, Хун (март 2024 г.). «Принцип проектирования и численный анализ циклоидального привода с учетом зазора, деформации и трения» . Александрийский инженерный журнал . 91 : 403–418. дои : 10.1016/j.aej.2024.01.077 . ISSN 1110-0168 .
^ «ДАРАЛИ ЦИКЛОИДАЛЬНЫЕ РЕДУКТОРЫ» . Дарали.com . Проверено 4 декабря 2013 г.
^ «Цикло® 6000» . www.sumitomodrive.com . Проверено 31 августа 2013 г.
^ техническая наука (14 января 2019 г.). «Как работает циклоидальный привод?» . техническая наука . Проверено 5 ноября 2019 г.

Внешние ссылки

[1] «Системы привода Shimpo — циклоидный редуктор скорости Circulute 3000» . 19 декабря 2008 г. Архивировано из оригинала 19 декабря 2008 г. Проверено 8 апреля 2024 г.

[2] Ци, Ле; Ян, Дапенг; Цао, Баоши; Ли, Чжици; Лю, Хун (март 2024 г.). «Принцип проектирования и численный анализ циклоидального привода с учетом зазора, деформации и трения» . Александрийский инженерный журнал . 91 : 403–418. дои : 10.1016/j.aej.2024.01.077 . ISSN 1110-0168 .

[3] «ДАРАЛИ ЦИКЛОИДАЛЬНЫЕ РЕДУКТОРЫ» . Дарали.com . Проверено 4 декабря 2013 г.

[4] «Цикло® 6000» . www.sumitomodrive.com . Проверено 31 августа 2013 г.

[5] техническая наука (14 января 2019 г.). «Как работает циклоидальный привод?» . техническая наука . Проверено 5 ноября 2019 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]