Cel/Cea/Cei/CeleReductor cicloidal PEEKeste un dispozitiv de reducere cu roată cicloidă cu material compozit PEEK ca și componentă principală de transmisie. Acesta combină capacitatea portantă mare a transmisiei cicloidale cu caracteristicile de greutate redusă ale materialului PEEK. Următoarele detalii sunt furnizate în ceea ce privește principiul structural, avantajele materialului, parametrii de performanță și scenariile de aplicare:
1. Principiul structural
Reductorul cicloidal PEEK adoptă o structură de transmisie cicloidală cu roată dințată într-o singură treaptă: constă dintr-un arbore de intrare excentric, două roți cicloidale PEEK cu o diferență de fază de 180°, o carcasă de angrenaj cu știft din oțel și un mecanism de ieșire. Când arborele de intrare se rotește, manșonul excentric acționează roata cicloidală pentru a efectua mișcarea planetară. Profilul dinților roții cicloidale se angrenează cu dinții știftului de pe carcasa angrenajului, transmițând mișcarea și puterea prin arborele de ieșire. Inovația principală constă în utilizarea turnării prin injecție PEEK armat cu 40% fibră de carbon pentru roata cicloidală și a structurii compozite PEEK-metal pentru știftul angrenajului, obținând o greutate redusă și autolubrifiere a componentelor transmisiei.
2. Avantaje materiale
Design ușor: Densitatea reductorului cicloidal PEEK este de numai 1,45 g/cm³, reducând greutatea cu 50%-60% în comparație cu roțile cicloidale din oțel și reducând greutatea totală cu peste 35%, fiind potrivit în special pentru îmbinările robotizate cu cerințe sensibile de sarcină;
Rezistență: Duritatea suprafeței materialului PEEK atinge duritatea Rockwell R120, iar în combinație cu armarea cu fibră de carbon, rata de uzură a suprafeței dintelui este de doar 1/5 din cea a oțelului. Poate funcționa pe termen lung fără lubrifiere în condiții de temperatură ridicată;
Adaptabilitate la temperatură: Reductorul cicloidal PEEK poate funcționa stabil într-un interval larg de temperatură de -50℃până la 200℃, cu o temperatură de deformare termică de până la 343℃, îndeplinind cerințele mediilor industriale cu temperaturi ridicate.
3. Parametrii de performanță principali
Raport de reducere: 8:1 până la 100:1 (o singură treaptă), suportând conexiunea în serie în două trepte pentru a obține rapoarte de reducere mai mari
Cuplu nominal: 10 până la 200N・m (modelele corespunzătoare BX-25 până la BX-100)
Precizia transmisiei: Distanța de retur≤3 minute de arc, eficiență de transmisie > 95% (în condiții nominale)
Indice de viață: Durata de viață la oboseală sub sarcină nominală 8000 de ore, capacitatea portantă la impact este de 3 ori mai mare decât cuplul nominal
4. Scenarii tipice de aplicare
Articulații robotice umanoide: Pot fi adaptate la motoare de 50W până la 5kW. Cu structura compozită a arborelui intern și extern, poate reduce greutatea cu 33%, densitatea cuplului crește cu 50%, fiind potrivite pentru scenarii complexe de mișcare, cum ar fi cele legate de degete și articulații ale genunchiului, care necesită atât rezistență, cât și flexibilitate.
Componente auxiliare pentru roboți industriali: Pentru îmbinările cu sarcină ușoară ale roboților industriali sau module de execuție suplimentare care necesită porniri-opriri frecvente și rotire flexibilă, utilizarea reductoarelor cicloidale PEEK poate reduce greutatea pieselor de transmisie neesențiale și poate reduce timpul de nefuncționare pentru întreținere datorită rezistenței sale la oboseală.
V. Aplicarea materialelor pentru componentele cheie
Angrenaj conic spiralat: Angrenajul conic spiralat este componenta principală de transmisie a reductorului conic spiralat din PEEK. Utilizarea PEEK sau a PEEK armat cu fibră de carbon pentru fabricarea angrenajului conic spiralat poate reduce semnificativ greutatea, menținând în același timp precizia transmisiei. Conform informațiilor publice, reductorul conic spiralat ușor din PEEK, introdus de Komei Innovation, are un angrenaj conic spiralat care, prin inovarea materialelor, crește rezistența la impact a reductorului cu 200%, la o greutate de 1,62 kg, îndeplinind cerințele de sarcină mare ale roboților umanoizi. În același timp, rezistența la oboseală a PEEK ajută la extinderea duratei de viață a angrenajului conic spiralat în condiții de sarcină de înaltă frecvență și alternativă.
Dinți ai știftului: Dinții știftului intră în contact direct cu suprafața dintelui roții dințate conice spiralate și necesită o bună rezistență la uzură. Utilizarea dinților știftului din material compozit pe bază de PEEK sau a dinților știftului metalici acoperiți cu PEEK poate profita de coeficientul de frecare scăzut al PEEK pentru a reduce frecarea și uzura pe suprafața dintelui, reducând eventual dependența de lubrifiere sau permițând scheme de lubrifiere mai simple. În plus, proprietatea sa elastică poate amortiza impactul angrenării, reducând zgomotul de funcționare.
Componente de susținere și etanșare: Capacul de capăt, inelul de susținere și alte componente structurale ale reductorului sunt fabricate din material PEEK, care poate reduce greutatea pieselor centrale care nu sunt legate de transmisie și poate obține o greutate redusă per total. Garniturile fabricate din PEEK, datorită avantajelor de rezistență la temperaturi ridicate și la coroziune chimică, pot preveni scurgerea uleiului de ungere în interiorul reductorului și pot rezista eroziunii în medii externe dure, fiind potrivite pentru aplicații subacvatice, la temperaturi ridicate și în alte scenarii speciale pentru aplicații robotizate.
Avantaje în comparație cu reductoarele tradiționale cu angrenaj conic spiralat din PEEK
Performanță remarcabilă la capitolul greutate redusă: Densitatea PEEK este de aproximativ 1,32 g/cm³, mult mai mică decât cea a materialelor metalice utilizate în mod obișnuit. Utilizarea PEEK pentru fabricarea unor piese poate reduce semnificativ greutatea reductorului, poate reduce sarcina asupra articulațiilor robotului, poate îmbunătăți flexibilitatea mișcării și eficiența utilizării energiei, ceea ce este de mare importanță pentru roboții umanoizi care urmăresc grade ridicate de libertate și o durată lungă de viață a bateriei.
Control optimizat al zgomotului: Datorită anumitor proprietăți de elasticitate și autolubrifiere a PEEK, reductorul cicloidal PEEK poate amortiza eficient vibrațiile generate de angrenarea roții dințate conice spiralate și a roții cu știft, reducând astfel zgomotul și facilitând utilizarea roboților în scenarii precum laboratoare și medii medicale sensibile la zgomot.
Adaptabilitate îmbunătățită la mediu: PEEK are o rezistență chimică excelentă și performanță de utilizare într-o gamă largă de temperaturi. În scenarii complexe în care reductoarele metalice tradiționale sunt predispuse la defecțiuni din cauza temperaturilor ridicate și a riscurilor de coroziune chimică, reductoarele bazate pe componente PEEK pot funcționa stabil pentru o perioadă mai lungă de timp.
Principalele scenarii de aplicare
Îmbinări pentru roboți umanoizi: Raportul de reducere într-o singură treaptă al reductorului conic spiralat PEEK poate ajunge la 87, iar cel cu două trepte poate depăși chiar 3000. Reductorul cicloidal PEEK are caracteristici de înaltă precizie și rezistență la sarcini mari. Versiunea ușoară PEEK este potrivită pentru articulații precum talia și șoldurile, precum și pentru membrele inferioare ale roboților umanoizi care necesită atât rezistență, cât și sensibilitate la greutate. Conform cercetărilor realizate de Guoxin Securities, utilizarea reductorului corespunzător pentru articulațiile membrelor inferioare poate reduce greutatea cu 18% și poate îmbunătăți precizia controlului de aproximativ 3 ori.
Roboți speciali: Atunci când sunt utilizați în roboți speciali, cum ar fi explorarea aerospațială și cercetarea în adâncuri, caracteristica de greutate redusă poate reduce costurile de transport și energie, iar toleranța excelentă la mediu poate asigura funcționarea fiabilă a reductorului în condiții complexe de temperatură și umiditate și în prezența substanțelor chimice corozive.
