TheЦиклоиден редуктор от PEEKе циклоидно устройство за редукция с въртящо се колело, чийто основен трансмисионен компонент е композитен материал PEEK. То съчетава високата товароносимост на циклоидната трансмисия с леките характеристики на материала PEEK. Предоставени са следните подробности по отношение на структурния принцип, предимствата на материала, параметрите на производителност и сценариите на приложение:
1. Структурен принцип
Циклоидният редуктор от PEEK използва едностепенна циклоидна трансмисионна структура с въртящо се колело: състояща се от ексцентричен входен вал, две циклоидни колела от PEEK с фазова разлика от 180°, корпус на зъбно колело със стоманен щифт и изходен механизъм. Когато входният вал се върти, ексцентричната втулка задвижва циклоидното колело, за да извършва планетарно движение. Профилът на зъбите на циклоидното колело се зацепва със зъбите на щифта на корпуса на зъбното колело, предавайки движение и мощност през изходния вал. Основната иновация се състои в използването на шприцване на PEEK, подсилено с 40% въглеродни влакна, за циклоидното колело и композитна структура от PEEK-метал за щифта на зъбното колело, постигайки леко тегло и самосмазване на компонентите на трансмисията.
2. Материални предимства
Лека конструкция: Плътността на циклоидния редуктор PEEK е само 1,45 г/см³, което намалява теглото с 50%-60% в сравнение със стоманените циклоидни колела и намалява общото тегло с повече от 35%, особено подходящ за роботизирани съединения с чувствителни изисквания за натоварване;
Здравина: Повърхностната твърдост на материала PEEK достига твърдост по Рокуел R120, а в комбинация с армировка от въглеродни влакна, степента на износване на повърхността на зъбите е само 1/5 от тази на стоманата. Въпреки това, материалът може да работи дългосрочно без смазване при условия на висока температура.
Температурна адаптивност: Циклоидният редуктор от PEEK може да работи стабилно в широк температурен диапазон от -50℃до 200℃, с температура на топлинна деформация до 343℃, отговарящи на изискванията на високотемпературни индустриални среди.
3. Основни параметри на производителността
Коефициент на редукция: от 8:1 до 100:1 (едностепенно), поддържащ двустепенно серийно свързване за постигане на по-високи коефициенти на редукция
Номинален въртящ момент: 10 до 200N・м (съответстващи модели БХ-25 до БХ-100)
Точност на предаване: Клирънс на връщане≤3 дъгови минути, ефективност на предаване 95% (при номинални условия)
Индекс на експлоатационен живот: Устойчивост на умора при номинално натоварване 8000 часа, ударната товароносимост е 3 пъти номиналния въртящ момент.
4. Типични сценарии на приложение
Хуманоидни роботни стави: Могат да се адаптират към двигатели от 50W до 5kW. С композитната структура на вътрешния и външния вал, теглото може да се намали с 33%, а плътността на въртящия момент да се увеличи с 50%, което е подходящо за сложни сценарии на движение, като например стави на пръсти и колене, които изискват както сила, така и гъвкавост.
Спомагателни компоненти за индустриални роботи: За леко натоварени киткови съединения на индустриални роботи или допълнителни изпълнителни модули, които изискват често стартиране-спиране и гъвкаво завъртане, използването на циклоидни редуктори от PEEK може да намали теглото на неосновните части на трансмисията и да намали времето за престой поради поддръжката, благодарение на устойчивостта им на умора.
V. Приложение на материалите за ключови компоненти
Спирално конусно зъбно колело: Спиралното конусно зъбно колело е основният трансмисионен компонент на спиралния конусен редуктор от PEEK. Използването на PEEK или PEEK, подсилен с въглеродни влакна, за производството на спиралното конусно зъбно колело може значително да намали теглото, като същевременно запази точността на предаване. Според публична информация, лекият спирален конусен редуктор от PEEK, представен от Комей Иновации, има спирално конусно зъбно колело, което чрез иновация в материалите увеличава удароустойчивостта на редуктора с 200% при тегло от 1,62 кг, отговаряйки на изискванията за високо натоварване на хуманоидните роботи. В същото време, устойчивостта на умора на PEEK спомага за удължаване на експлоатационния живот на спиралното конусно зъбно колело при условия на високочестотно и променливо натоварване.
Зъбни щифтове: Зъбните щифтове са в пряк контакт със зъбната повърхност на спиралното конично зъбно колело и изискват добра износоустойчивост. Използването на зъбни щифтове от композитен материал на базата на PEEK или метални зъбни щифтове с PEEK покритие може да се възползва от ниския коефициент на триене на PEEK, за да намали триенето и износването върху зъбната повърхност, евентуално намалявайки зависимостта от смазване или позволявайки по-прости схеми за смазване. Освен това, еластичното им свойство може да смекчи въздействието на зацепването, намалявайки шума при работа.
Опорни и уплътнителни компоненти: Крайният капак, опорният пръстен и другите структурни компоненти на редуктора са изработени от PEEK материал, което може да намали теглото на частите, които не са част от трансмисионната сърцевина, и да постигне цялостно олекотяване. Уплътненията, произведени от PEEK, с предимствата си на устойчивост на високи температури и химическа корозия, могат да предотвратят изтичане на смазочно масло вътре в редуктора и да устоят на ерозията в сурови външни среди, подходящи за подводни, високотемпературни и други специални сценарии за роботизирани приложения.
Предимства в сравнение с традиционните PEEK спирални конусни редуктори
Изключително леко тегло: Плътността на PEEK е приблизително 1,32 g/см³, много по-ниска от тази на често използваните метални материали. Използването на PEEK за производството на някои части може значително да намали теглото на редуктора, да намали натоварването върху ставите на робота, да подобри гъвкавостта на движение и ефективността на използване на енергията, което е от голямо значение за хуманоидните роботи, които се стремят към висока степен на свобода и дълъг живот на батерията.
Оптимизиран контрол на шума: Благодарение на определената еластичност и свойството за самосмазване на PEEK, циклоидният редуктор от PEEK може ефективно да буферира вибрациите, генерирани от зацепването на спиралното конично зъбно колело и щифтовото колело, като по този начин намалява шума и улеснява използването на роботи в сценарии като лаборатории и медицински среди, които са чувствителни към шум.
Подобрена адаптивност към околната среда: PEEK има отлична химическа устойчивост и широк температурен диапазон на употреба. В сложни сценарии, където традиционните метални редуктори са склонни към повреда поради високи температури и рискове от химическа корозия, редукторите, базирани на PEEK компоненти, могат да работят стабилно за по-дълго време.
Основни сценарии на приложение
Хуманоидни роботизирани съединения: Едностепенното предавателно число на спиралния конусен редуктор от PEEK може да достигне 87, а двустепенният може дори да надхвърли 3000. Циклоидният редуктор от PEEK има характеристики за високо натоварване и висока прецизност. Леката версия от PEEK е подходяща за стави като кръста и бедрата, както и за долните крайници на хуманоидни роботи, които изискват както здравина, така и чувствителност към теглото. Според проучване на Гуоксин Ценни книжа, използването на съответния редуктор за ставите на долните крайници може да намали теглото с 18% и да подобри точността на управление с около 3 пъти.
Специални роботи: Когато се използват в специални роботи, като например за аерокосмически изследвания и дълбоководни изследвания, лекото тегло може да намали разходите за транспорт и енергия, а отличната устойчивост на околната среда може да осигури надеждна работа на редуктора при сложни температурни и влажни условия и наличие на химически корозивни вещества.
