Cykloidal drivning
En cykloidal drivenhet eller cykloidal hastighetsreducerare är en mekanism för att minska hastigheten på en ingående axel med ett visst förhållande . Cyklooidala hastighetsreducerare är kapabla till relativt höga förhållanden i kompakta storlekar med mycket lågt spel .
Den ingående axeln driver ett excentriskt lager som i sin tur driver den cykloidala skivan i en excentrisk, cykloidal rörelse. Omkretsen av denna skiva är anpassad till ett stationärt kugghjul och har en serie utgående axeltappar eller rullar placerade genom skivans yta. Dessa utgående axelstift driver direkt den utgående axeln när den cykloidala skivan roterar. Skivans radiella rörelse översätts inte till utgående axel.
Operationsteori
Den ingående axeln är monterad excentriskt på ett rullager (vanligtvis ett cylindriskt rullager), vilket gör att den cykloidala skivan vinglar i en cirkel. Den cykloidala skivan kommer oberoende av varandra att rotera runt lagret när den trycks mot kuggkransen. Detta liknar planetväxling . Rotationsriktningen för skivan och utmatningen är motsatt den ingående axeln.
Antalet stift på ringdrevet är större än antalet stift på den cykloidala skivan. Detta gör att den cykloidala skivan roterar runt lagret snabbare än vad den ingående axeln flyttar runt, vilket ger en total rotation i den riktning som är motsatt rotationen av den ingående axeln.
Den cykloidala skivan har hål som är större (med en mängd som är lika med excentriciteten hos den ingående axeln) än de utgående rulltapparna som går inuti dem. Utgångsstiften kommer att röra sig runt i hålen för att uppnå en stadig rotation av den utgående axeln från den cykloidala skivans vingrörelse.
Reduktionshastigheten för den cykloidala drivningen erhålls från följande formel, där P betyder antalet kuggkransstift och L är antalet lober på den cykloidala skivan .
Enstegseffektivitet närmar sig 93 % och tvåstegseffektivitet närmar sig 86 %. Enstegsreduktioner finns kommersiellt tillgängliga upp till 119:1 och dubbelsteg upp till 7 569:1.
Cykloidskivan är vanligtvis utformad med en förkortad cykloid för att minimera skivans excentricitet och tillhörande obalanskrafter vid höga hastigheter. Av denna anledning är två cykloidskivor ofta monterade förskjutna med 180°.
Många moderna precisionsdrivenheter ger den excentriska rörelsen genom flera axlar som också överför den utgående kraften, vanligtvis 2 till 5 axlar arrangerade i samma cirkulära mönster som utgående rullar av den mest grundläggande designen. Axlarna drivs genom planetliknande kugghjul av en central ingående axel. Eftersom dessa axlar alltid är inriktade av de ingående kugghjulen gör detta att uteffekten kan överföras genom rullager snarare än intermittent ytkontakt. På grund av den planetariska ingången är detta i praktiken en tvåstegsdrivning och kan utformas för att drivas direkt av en borstlös höghastighetsmotor. Denna typ används ofta i robotställdon .
Nackdelar
På grund av drivenhetens excentriska natur, om den cykloidala skivan inte balanseras av en andra skiva eller en motvikt, kommer den att generera vibrationer som fortplantar sig genom de drivna axlarna och kroppen. Detta ökar slitaget på de yttre tänderna på den cykloidala skivan och komponentlagren. Med två skivor korrigeras den statiska obalansen men en liten dynamisk obalans kvarstår. Detta anses allmänt vara acceptabelt för de flesta applikationer. För att minska vibrationer använder höghastighetsenheter tre eller fler skivor för att korrigera obalansen; de yttre skivorna rör sig unisont, i motsats till den mittersta, som är dubbelt så massiv.
Fördelar
Cycloidal drivsystem kan ha noll glapp och hög vridmomentkapacitet samtidigt som de är kompakta i storlek, till skillnad från Involute-växellådor. De är användbara i situationer där låg hastighet med högt vridmoment krävs. Cykloida drivningar kan utformas med betydligt större kontaktytor för sin storlek än någon växelbaserad transmission som epicyklisk växellåda . De applicerar kraft genom många av tänderna samtidigt, vilket möjliggör mycket högt vridmoment i förhållande till storleken till priset av att det kräver glidkontakt.
Se även
- Epicyklisk utväxling
- Cykloidväxel – En kuggform baserad på cykloiden
- Harmonisk drift