Планетарно эксцентриковый редуктор схема и расчет: Принцип работы планетарно-цевочного редуктора (циклоидного, циклоидального редуктора)
Содержание
Принцип работы планетарно-цевочного редуктора (циклоидного, циклоидального редуктора)
20.05.2020
Общие понятия
Циклоидный, циклоидальный, планетарно-цевочный или просто цевочный редуктор – все эти термины относятся к одному и тому же понятию.
В нашей компании принято называть данный вид механической передачи – циклоидный, понимая, что все эти понятия (циклоидальный, планетарно-цевочный и цевочный) представляют собой суть одно и то же.
Циклоидный (циклоидальный, планетарно-цевочный, цевочный) редуктор – это вид механической передачи, в котором понижение крутящего момента происходит не благодаря зубчатому зацеплению, а посредством сложного плоско-параллельного вращения циклоидных дисков.
Преимущества циклоидного
редуктора
Если Вы, уважаемый посетитель ищете циклоидный редуктор, значит, Вас интересует одно из его преимуществ, а, возможно, сразу несколько.
Наша компания поставляет циклоидные редукторы нескольких компаний, позволяя закрыть потребности наших заказчиков на 100%
Если Вас интересуют редукторы для применений, где точность не нужна, — о них подробнее Вы прочтете на странице о редукторах Nidec Shimpo.
Безлюфтовые
редукторы Nabtesco
Далее речь пойдет о безлюфтовых редукторах Nabtesco, которые применяются в основном в роботах, антеннах, станках и автоматизированных линиях.
Циклоидные
редукторы Nabtesco
Основным преимуществом планетарно-цевочного редуктора является долгий срок службы и высокая надежность вне зависимости от сферы применения. Это относится также и к редукторам Nabtesco, которые в дополнение имеют высокую стойкость к ударным нагрузкам благодаря запатентованной конструкции с тремя эксцентриками .
Высокоточные (безлюфтовые или низколюфтовые) редукторы Nabtesco широко используются везде, где необходимо обеспечить быстрый поворот от точки к точке или точное позиционирование рабочего органа.
Подробнее о люфте в безлюфтовых редукторах можно прочесть в статье «безлюфтовый редуктор» — там подробно рассмотрены эксплуатационные параметры точности и люфта редукторов Nabtesco.
При этом в самом приводе не возникнут самоколебания даже не смотря на высокие динамические нагрузки из-за большой инерционности перемещаемого груза, в том числе и благодаря низкому моменту инерции редукторов Nabtesco.
Наиболее частые примеры применения расписаны в соответствующем разделе нашего сайта – Опыт применения.
Соответствующим образом мы развиваем нашу продукцию, исходя из потребностей наших заказчиков.
Номенклатура Nabtesco включает как компоненты редукторов, фактически, узлы редукции, так и полностью готовые к монтажу сервоприводы и редукторы.
По запросу мы можем поставить предступень редукции, которая обеспечит более высокое передаточное отношение или разворот валов редуктора под углом друг относительно друга.
Помимо стандартных исполнений мы с готовностью относимся к специфическим пожеланиям наших клиентов, разрабатывая специальные приводы согласно их требованиям.
Из видео Вы узнаете принцип работы планетарно-цевочного редуктора:
Как работает
планетарно-цевочный редуктор?
Вращение с электродвигателя передается посредством эвольвентной передачи на эксцентриковые валы циклоидных дисков. В зависимости от типоразмера редуктора и его исполнения может быть два или три эксцентриковых вала.
На эксцентриковых валах установлены игольчатые подшипники, на наружную обойму которых опираются циклоидные диски.
Циклоидные диски опираются через роликовые радиально-упорные подшипники на входной вал и на фланец редуктора.
Циклоидные диски совершают сложное движение – плоскопараллельное вращение и вращение вокруг своей оси. При этом периферийная поверхность дисков описывает математическую кривую – циклоиду, откуда и пошло второе (европеизированное) название редукторов данного типа. Совершая такое сложное движение, цевки (зубья циклоидной передачи) входят в соответствующие пазы на корпусе редуктора.
Эксцентриковые валы, раскрученные входным валом редуктора вокруг своей оси благодаря плоскопараллельному перемещению циклоидных дисков вынуждены перемещаться по концентрической окружности в пространстве, поворачивая тем самым фланец выходного вала редуктора.
Применение планетарно-цевочных редукторов
Принцип, на котором работает циклоидный редуктор, был еще в начале прошлого века. Однако уровень технологии того времени не позволял изготавливать детали с требуемой точностью.
Сейчас, в полной мере используя возможности современного технологического оборудования, можно реализовать ключевые преимущества которые отличают циклоидальный редуктор. А именно:
Высокий, до 90%, коэффициент полезного действия. А, значит, малые потери на трение и нагрев;
Возможность реализации как очень низких, так и очень высоких передаточных отношений в одной ступени;
Минимально возможное число ступеней, что влечет за собой рекордную компактность и минимальную массу;
Малый уровень шума и малый момент инерции;
Распределение нагрузки внутри редуктора позволяет добиться высокой износоустойчивости и способности выдерживать пятикратные перегрузки по сравнению с номинальным крутящим моментом.
Существует множество вариантов конструкции циклоидного редуктора, механизм, разработанный компанией Nabtesco – один из них. Быстроходный вал вращает два или три эксцентрика, которые прокатывают циклоидальные диски по внутренней поверхности корпуса редуктора. Более правильное название зубьев циклоидальных дисков – цевки, отсюда их второе название – планетарно-цевочные редукторы.
Если в ходе прокатывания циклоидальные диски движутся по часовой стрелке внутри корпуса редуктора, то одновременно они медленно вращаются против часовой стрелки вокруг собственной оси.
Это вращение передается на выходной вал редуктора посредством приводных пальцев. Зубья передач обычных зубчатых редукторов работают на изгиб.
Элементы цевочного редуктора, работают на сжатие, что обуславливает существенно более высокий запас прочности. Кроме того, конфигурация циклоидальных дисков и внутренней поверхности стационарного зубчатого венца обеспечивает в любой момент времени одновременный контакт до 66% зубьев. Этот факт обуславливает высокую устойчивость к ударным перегрузкам, достигающим 500% от номинального крутящего момента. В сравнении с широко распространенными низколюфтовыми редукторами, в редукторах Nabtesco люфт существенно снижен благодаря нашей схеме передачи крутящего момента, поэтому то, что предлагаем мы – это безлюфтовый редуктор.
В настоящий момент модификаций редукторов есть немало и важность верного выбора этого механизма в данном случае трудно переоценить.
Неправильно используемый или неподходящий для конкретного оборудования высокоточный редуктор может стать причиной серьезных проблем вследствие ремонтных затрат и простоев.
Мы рекомендуем Вам при покупке обращаться за консультацией к нашим специалистам, и тогда современный и высоконадежный прецизионный редуктор станет для Вас идеальным решением!
Редукторы планетарные одноступенчатые
Планетарные одноступенчатые редукторы, выполняемые по схеме 2K-h, могут обеспечить при достаточной жесткости конструкции передаточное число до 8, а при двухвенцовом сателлите — до 18.
При малых и средних окружных скоростях в зацеплении зубчатые передачи устанавливаются на подшипниках качения, при высоких скоростях на подшипниках скольжения. В большинстве своем выполняются в горизонтальном исполнении.
Редуктор планетарный одноступенчатый
На листе 107 представлен одноступенчатый редуктор на подшипниках качения с передаточным числом и=7.5 с радиусом водила 180 мм. Быстроходный вал откован вместе с центральной шестерней и опирается на два однорядных шариковых подшипника, установленных в щеках водила. От осевого смещения подшипники и через них быстроходный вал удерживаются торцевой планкой, закрепленной болтами к торцевой поверхности водила со стороны быстроходного вала. Опорами сателлитов служат два однорядных роликовых подшипника с короткими цилиндрическими роликами. От осевого смещения наружные кольца подшипников удерживаются пружинными кольцами, установленными в канавки расточки водила. Внутренние кольца подшипников упираются в торцевые шайбы и закрепляются болтами в торцах валов сателлитов.
Опорами водила служат два однорядных шариковых подшипника, установленных в крышке и корпусе редуктора. Тихоходный вал запрессован в отверстие щеки водила и на конце имеет шлицы. Смазывание заливное. Для отвода теплого воздуха из внутренней полости редуктора на верхней части корпуса установлен вентиляционный колпак. Верхний и нижний уровень масла контролируется жезловым маслоуказателем.
Редуктор планетарный одноступенчатый с двухвенцовым сателлитом
Одноступенчатый планетарный редуктор с двухвенцовыми сателлитами (лист 108), выполняемый по схеме 2K-h, может обеспечить передаточное число до 18, а при использовании редуктора в кинематических схемах при кратковременном режиме работы — до 30.
Установка и крепление подшипников такая же, как и в ранее рассмотренном одноступенчатом редукторе. Центральная шестерня входит в зацепление с сателлитом, насаженным с натягами прессовой посадки на удлиненную часть второго венца сателлита. Сателлиты через вал опираются на два сферических бочкообразных роликовых подшипника, установленных в отверстиях водила. Наружные кольца подшипников от осевого перемещения закрепляются специальной шайбой с буртом, которая крепится болтами к торцевой поверхности водила. Между шайбой и торцевой поверхностью необходимо предусматривать зазор 0,5—1 мм во избежание пережатия подшипников. Второй сателлит входит в зацепление с неподвижным центральным колесом с внутренними зубьями, отталкивается от него и передает движение водилу, а от водила на тихоходный вал. Опорами водила служат два однорядных роликовых конических подшипника. Осевой зазор в подшипниках регулируется жестяными прокладками, установленными между торцевой поверхностью корпуса и крышки. Корпус и крышка сварные. Смазывание зацепления происходит окунанием в масло, залитое в картер редуктора, а подшипники смазываются разбрызгиванием.
Редуктор планетарный одноступенчатый усиленной конструкции
Планетарный одноступенчатый редуктор, предназначенный для непрерывной продолжительной работы, показан на листе 109. Вал центральной шестерни опирается на два однорядных конических роликовых подшипника. Регулировка осевого зазора осуществляется жестяными прокладками, установленными между торцевой частью водила и специальной шайбой, закрепляются болтами, головки болтов перевязываются проволокой. Сателлиты через валы опираются на два двухрядных сферических роликоподшипника.
Водило опирается на два крупногабаритных двухрядных роликовых конических подшипника. Центральное колесо с внутренним зацеплением через болтовое соединение объединено с корпусными деталями.
Водило сборной конструкции, состоящее из двух частей, соединенных между собой болтами, которые центрируют их по посадке с допусками Н7/к6, что обеспечивает точность при расточке отверстий под подшипники сателлитов и центральной шестерни.
Внутренние кольца подшипников зажимаются от осевого смещения широкими гайками. Гайки стопорятся планкой, установленной на лыске цилиндрической части водила и крепятся болтами к гайке (вид Б и разрез В-В на листе 109). Центральная шестерня и сателлиты проходят цементацию, закалку и шлифовку зубьев.
Центральное колесо изготовляется из легированной конструкционной стали и проходит общую термическую обработку до твердости 280…32Р НВ. Корпус редуктора сварной, жесткость его усилена ребрами.
Смазывание зацепления и двухрядных конических подшипников централизованное от специальной смазочной станции, которая обеспечивает фильтрацию и охлаждение масла. Учитывая непрерывную работу, на верхней части корпуса редуктора установлены два вентиляционных колпака для отвода теплого воздуха и паров масла из редуктора.
Со стороны конца быстроходного вала установлено лабиринтное уплотнение, а со стороны тихоходного — двойное манжетное.
Редуктор планетарный с двумя внутренними зацеплениями, выполнены по схеме 2K-h
Схема и конструкция планетарного редуктора с двумя внутренними зацеплениями представлены на листе 110. Особенность этой схемы заключается в том, что число зубьев центральных колес может отличаться на один, два, три и более от числа зубьев сателлитных шестерен. При таком соотношении чисел зубьев меньше потерь мощности в зацеплении. Передаточные числа при неподвижном колесе, выраженные через число зубьев центральных колес и сателлитов, могут быть определены по формуле
Наименьшее передаточное число рекомендуется принимать не ниже 30. Ведущий вал в месте установки подшипников с короткими цилиндрическими роликами под блок сателлитов имеет эксцентрик. За каждый оборот эксцентрикового вала сателлит обегает закрепленное центральное колесо с внутренним зацеплением в одном направлении и при наличии разницы в числе зубьев совершает поворот на определенный угол в направлении, обратном вращению эксцентрикового вала, вторая сателлитная шестерня поворачивает подвижное центральное колесо. Подвижное центральное колесо жестко связано с тихоходным валом и передает ему движение.
В данном редукторе имеет место односторонний контакт зубьев сателлитных шестерен с центральными колесами. Поэтому при проектировании таких редукторов необходимо обеспечить достаточную жесткость валов и высокую статическую грузоподъемность подшипников качения, предназначенных для установки блока сателлитов.
Односторонняя конструкция эксцентрика уравновешивается грузом в виде сектора, установленного на быстроходном валу. Необходимо обращать внимание на то, чтобы уравновешивающий груз при вращении не купался в масле, так как при высоких оборотах может происходить нагрев масла из-за ударов сектора о масло, что приведет к повышению температуры всего редуктора.
На листе 110 показана установка специального лотка в масляной ванне, где при вращении проходит сектор. Стенки лотка сделаны выше уровня масла в ванне.
Редукторы с двумя внутренними зацеплениями просты в изготовлении, но КПД их значительно ниже. При высоких числах оборотов эти редукторы работают неустойчиво, с вибрацией и стуками. Поэтому можно их использовать для передачи мощности не свыше 5…10 кВт при кратковременной работе с ПВ = 10 % и ПВ = = 15 % при частоте вращения до 1000 мин-1.
Смотрите также
Термины и определения
Основные параметры планетарных редукторов
Классификация планетарных передач
Конструкции планетарных редукторов
Планетарные редукторы общего назначения
Редукторы планетарные зубчатые одноступенчатые типа Пз
Редукторы планетарные зубчатые двухступенчатые типа Пз2
Мотор-редукторы планетарные зубчатые одноступенчатые типа 1МПз
Мотор-редукторы планетарные зубчатые двухступенчатые типа 1 МПз-2
Редукторы планетарные типа ПР
Редукторы планетарные, выполненные по схеме 3К
Редукторы планетарного типа П02
Мотор-редукторы планетарные типа МП02
Мотор-редукторы планетарные вертикальные
Мотор-редукторы планетарные вертикальные одноступенчатые типа МР1
Мотор-редукторы планетарные вертикальные двухступенчатые типа МР2
Мотор-редукторы планетарные вертикальные трехступенчатые типа MP3
Планетарные редукторы привода машин среднего и тяжелого машиностроения
Редукторы планетарные одноступенчатые
Редукторы планетарные двухступенчатые
Редукторы планетарные трехступенчатые и многоступенчатые
Редукторы планетарные, выполненные по схеме 3К
Редукторы планетарно-цилиндрические
Редукторы цилиндро-планетарные
Редукторы цилиндро-планетарные с изменением скорости
19840017959
%PDF-1. 6
%
1 0 объект
>
/Контуры 2 0 R
/Метаданные 3 0 R
/Страницы 4 0 Р
/PageLayout /Одностраничный
/Тип /Каталог
>
>
эндообъект
5 0 объект
>
эндообъект
2 0 объект
>
эндообъект
3 0 объект
>
транслировать
Ср, 15 апреля, 14:28:39 2009Adobe Acrobat 8.13 Paper Capture Plug-inapplication/pdf
Подробнее о конструкции циклоидального диска циклоидального привода читайте в этой статье.
1 Design of the cycloidal disc
1.1 Cycloidal disc with ordinary cycloid
1.2 Cycloidal disc with contracted cycloid
2 Construction of the cycloidal drive
2.1 Diameter of the rolling circle
2.2 Eccentricity
2.3 Диаметр отверстия циклоидального диска
Конструкция циклоидального диска
Рисунок: Структура циклоидального привода
Циклоидный диск с обычной циклоидой
Как уже объяснялось в статье « Принцип действия », основная форма циклоидального диска представляет собой циклоиду . Такую циклоидальную форму получают катящимся кругом , который катится по базовой окружности (см. также статью « Геометрия циклоидальных зубчатых колес »). Тогда циклоида соответствует пути, описанному точкой на окружности катящегося круга. Получившаяся циклоидальная форма ( обычная циклоида ) называется эталонным профилем .
Рисунок: Конструкция циклоидального диска с обычной циклоидой
Однако необходимо учитывать, что циклоидальный диск должен впоследствии катиться вокруг неподвижных штифтов . По этой причине точка рисования («кончик карандаша») должна быть расширена до окружности при построении циклоиды, при этом диаметр этой окружности соответствует диаметру неподвижных штифтов .вокруг которого позже катится циклоидальный диск! Огибающий профиль, который создается при прокатке круга катания с его волочильным кругом , затем соответствует фактическому профилю диклоидного диска.
Анимация: Построение циклоидального диска с помощью обычной циклоиды
Построение фактического профиля диска из эталонного профиля также можно представить следующим образом. Если центр фрезы (диаметр которой соответствует более позднему диаметру штифта) помещается на эталонный профиль и фрезеруется по этому профилю, то фактический (эквидистантная) форма диска получается.
Форма циклоидального диска получается из эквидистантной к циклоиде!
Циклоидный диск с сжатой циклоидой
Циклоидный диск, разработанный в предыдущем разделе, имеет относительно высокий эксцентриситет, что приводит к огромным силам дисбаланса на высоких скоростях и приводит к неравномерному движению. Большой эксцентриситет также приводит к тому, что отверстия в циклоидальном диске относительно велики и поэтому расположены близко друг к другу. Малая толщина материала между отверстиями может привести к деформации отверстий при больших усилиях.
Рисунок: Циклоидный диск обычной циклоиды и сжатой циклоиды
По этим причинам циклоидальный диск часто проектируется с так называемой сжатой циклоидой . Точка рисования больше не располагается на окружности окружности качения (расстояние R), а находится внутри окружности качения (расстояние r получается, если точка вытягивания находится вне окружности качения (расстояние r>R), однако последнее не имеет смысла в машиностроении, поэтому используется только сжатая циклоида 9. 0008 Рисунок: Построение обычной циклоиды и сжатой циклоиды
На рисунке ниже показано влияние такой сжатой циклоиды на форму циклоидального диска. Контур циклоидального диска более «мягкий». Как эксцентриситет, так и более поздние диаметры отверстий в циклоидальном диске значительно уменьшаются.
Рисунок: Конструкция циклоидального диска со сжатой циклоидой. Анимация: Построение циклоидального диска со сжатой циклоидой.
Анимация ниже показывает работу циклоидального диска, построенного с сжатой циклоидой.
Анимация: Циклоидный диск обычной циклоиды и сжатой циклоиды
Обратите внимание, что передаточное отношение не меняется из-за конструкции с сжатыми циклоидами. Передаточное отношение определяется только количеством лепестков n циклоидального диска и количеством штифтов N (подробнее см. статью « Принцип действия »):
Передаточное отношение циклоидального привода также отражается в соотношении между базовый круг диаметром и катящийся круг диаметром , который используется для построения циклоидального диска. С точки зрения циклоидального диска речь идет о перекатывании («неподвижных») цапф на циклоидальном диске (даже если взгляд стороннего наблюдателя как раз наоборот: циклоидальный диск катится по неподвижному диску). булавки — просто вопрос перспективы).
Рис.: Рис.: Отношение катящегося круга к основному кругу
Конструкция циклоидального привода
Показанный выше циклоидальный диск в дальнейшем будет использоваться для демонстрации определения параметров, необходимых для конструкции циклоидального привода. Базовая окружность , на которой расположены неподвижные штифты, выбрана в этом случае с D = 160 мм. Диаметр самого штифта d p = 20 мм. Всего используется N=10 штифтов, что должно привести к передаточному отношению i = 9. Ролики роликового диска имеют диаметр d r = 14 мм. Сами ролики располагаются на опорной окружности диаметром d d = 88 мм. Эксцентриситет вращающегося циклоидального диска выбран e = 4 мм.
В принципе вышеперечисленные параметры условны, но их следует выбирать с умом. Теперь можно сконструировать циклоидальный диск, используя следующие параметры:
диаметр опорной окружности неподвижных кольцевых штифтов D
диаметр штифта d p
количество неподвижных пальцев N
передаточное число i
диаметр пальцев ролика d r
диаметр опорной окружности d d центробежность пальцев ролика на диске ролика
5 циклоцентричность e
Рисунок: Конструкция циклоидального привода
Диаметр круга качения
Диаметр круга качения δ для конструкции циклоидального диска должен быть предварительно выбран таким образом, чтобы длина окружности круга качения точно соответствует шагу штифта фиксированных штифтов. Это единственный способ гарантировать, что расстояние между выступами на циклоидальном диске соответствует расстоянию между неподвижными штифтами на корпусе и что возможно зацепление. Поскольку соответствующий диаметр делительной окружности пропорционален количеству лепестков или штифтов, диаметр δ окружности качения должен быть меньше на число неподвижных штифтов N, чем диаметр делительной окружности D неподвижных штифтов:
Таким образом, в сочетании с помощью уравнения (\ref{2}) диаметр базовой окружности d для построения циклоидального диска можно рассчитать следующим образом:
Расстояние от точки рисования до центра катящегося круга при построении циклоидального диска непосредственно соответствует более позднему эксцентриситету e, потому что это расстояние в конечном итоге определяет «амплитуду», с которой рисующий круг колеблется вокруг базовой окружности при строительстве циклоиды.
Это относится также и к редукторам Nabtesco, которые в дополнение имеют высокую стойкость к ударным нагрузкам благодаря запатентованной конструкции с тремя эксцентриками .
В зависимости от типоразмера редуктора и его исполнения может быть два или три эксцентриковых вала.
Однако уровень технологии того времени не позволял изготавливать детали с требуемой точностью.
Быстроходный вал вращает два или три эксцентрика, которые прокатывают циклоидальные диски по внутренней поверхности корпуса редуктора. Более правильное название зубьев циклоидальных дисков – цевки, отсюда их второе название – планетарно-цевочные редукторы.
Наружные кольца подшипников от осевого перемещения закрепляются специальной шайбой с буртом, которая крепится болтами к торцевой поверхности водила. Между шайбой и торцевой поверхностью необходимо предусматривать зазор 0,5—1 мм во избежание пережатия подшипников. Второй сателлит входит в зацепление с неподвижным центральным колесом с внутренними зубьями, отталкивается от него и передает движение водилу, а от водила на тихоходный вал. Опорами водила служат два однорядных роликовых конических подшипника. Осевой зазор в подшипниках регулируется жестяными прокладками, установленными между торцевой поверхностью корпуса и крышки. Корпус и крышка сварные. Смазывание зацепления происходит окунанием в масло, залитое в картер редуктора, а подшипники смазываются разбрызгиванием.
Регулировка осевого зазора осуществляется жестяными прокладками, установленными между торцевой частью водила и специальной шайбой, закрепляются болтами, головки болтов перевязываются проволокой. Сателлиты через валы опираются на два двухрядных сферических роликоподшипника.
При таком соотношении чисел зубьев меньше потерь мощности в зацеплении. Передаточные числа при неподвижном колесе, выраженные через число зубьев центральных колес и сателлитов, могут быть определены по формуле
6
%
1 0 объект
>
/Контуры 2 0 R
/Метаданные 3 0 R
/Страницы 4 0 Р
/PageLayout /Одностраничный
/Тип /Каталог
>
0008 Рисунок: Построение обычной циклоиды и сжатой циклоиды
С точки зрения циклоидального диска речь идет о перекатывании («неподвижных») цапф на циклоидальном диске (даже если взгляд стороннего наблюдателя как раз наоборот: циклоидальный диск катится по неподвижному диску). булавки — просто вопрос перспективы).
Эксцентриситет вращающегося циклоидального диска выбран e = 4 мм.
Поскольку соответствующий диаметр делительной окружности пропорционален количеству лепестков или штифтов, диаметр δ окружности качения должен быть меньше на число неподвижных штифтов N, чем диаметр делительной окружности D неподвижных штифтов: