ARUNCA O PRIVIREreductoare armonicesunt dispozitive inovatoare de reducere a preciziei care aplică materiale compozite din polieteretercetonă (PEEK) la structura de acționare armonică, combinând caracteristicile raportului de reducere ridicat al reductoarelor armonice tradiționale cu avantajele de greutate redusă ale materialelor PEEK. În continuare este prezentată o introducere detaliată din patru dimensiuni: caracteristici structurale, inovație în materie de materiale, parametri de performanță și domenii de aplicare:
I. Caracteristici structurale
ARUNCA O PRIVIREReductoarele armonice adoptă structura clasică de acționare armonică generator de unde - angrenaj flexibil - angrenaj rigid. Inovația principală a reductoarelor armonice constă în utilizarea PEEK armat cu 50% fibră de sticlă lungă pentru turnarea prin injecție dintr-o singură piesă a angrenajului flexibil, iar inelul interior al angrenajului rigid este o structură de inserție metalică PEEK (bază de oțel + suprafață dințată PEEK). Inelul exterior al rulmentului generatorului de unde este integrat cu o colivie autolubrifiantă PEEK, eliminând dependența de vaselină din reductoarele armonice tradiționale. Structura generală este proiectată prin optimizarea topologiei, cu toleranța grosimii peretelui angrenajului flexibil controlată în limita a ±0,01 mm pentru a asigura o deformare elastică consistentă în timpul angrenării.
II. Inovația materialelor
Inovație în materie de greutate redusă: Densitatea angrenajului flexibil din PEEK este de numai 1,5 g/cm³, reducând greutatea cu 60% în comparație cu un angrenaj flexibil din oțel și scăzând momentul de inerție cu 45%, îmbunătățind semnificativ viteza de răspuns dinamic a articulațiilor robotizate.
Rezistență la oboseală: Prin optimizarea orientării fibrelor, durata de viață la oboseală la încovoiere a angrenajului flexibil din PEEK atinge 10⁸ cicluri (sub sarcină nominală), apropiindu-se de 85% din nivelul oțelului.
Optimizarea frecării: Coeficientul de frecare al suprafeței dintelui din PEEK este de doar 0,05 (condiție de frecare uscată) și, în combinație cu acoperirea PTFE de pe suprafața rigidă a dintelui dințat, permite o funcționare silențioasă fără ulei (zgomot)≤55dB).
III. Parametrii de performanță principali
Interval raport de reducere: 50:1 până la 320:1 (transmisie cu o singură treaptă), suportând conexiunea în serie cu mai multe trepte pentru a obține un raport de reducere ultra-ridicat de 10.000:1
Cuplu nominal: 3 până la 50 N・m (modelele corespunzătoare HX-14 până la HX-50), cuplul maxim poate atinge dublul valorii nominale
Indicatori de precizie: Joc de reacție≤1 minut, eroare de transmisie≤30 secunde de arc, rigiditate torsionistă≥20 N・m/radi
Adaptabilitate la mediu: Temperatura de funcționare -40℃până la 180℃, compatibil cu mediile în vid (poate funcționa stabil la 10⁻⁶Bine)
IV. Domenii tipice de aplicare
Roboți colaborativi: Articulațiile încheieturii mâinii efectorilor finali, cum ar fi a șasea axă a robotului UR5e, realizează o prindere ușoară și de înaltă precizie.
Echipamente medicale: Articulații mici de mișcare ale brațelor robotizate chirurgicale (cum ar fi Da Vinci Xi), care necesită respectarea mediilor aseptice și interferențe electromagnetice reduse
Aerospațial: Mecanisme de control al atitudinii sateliților, brațe mecanice ale dronelor, utilizarea adaptabilității la vid și a caracteristicilor de greutate redusă pentru a reduce costurile de lansare.
Reductoare armonice din PEEK: Utilizarea PEEK armat cu fibră de carbon (CF/PEEK) pentru fabricarea reductoarelor armonice poate reduce tensiunea de deformare la doar 1/7 din cea a oțelului, poate îmbunătăți caracteristicile de amortizare și poate reduce riscul de rezonanță. Numărul de dinți de contact dintre roata dințată flexibilă și dinții rigizi ai roții dințate poate fi crescut cu 47%, prelungind semnificativ durata de viață la oboseală, numărul de cicluri crescând de la 29.000 de ori pentru roțile dințate flexibile metalice la 564.000 de ori.
Reductoare de armonice PEEK: CF/PEEK oferă performanțe superioare
Pe lângă avantaje precum rezistența specifică și rezistența la uzură, în comparație cu cilindrii scurți pe bază de metalReductoare armonice PEEKReductoarele de armonice din PEEK fabricate din CF/PEEK au următoarele caracteristici:1.tensiune de deformare mai mică,2.caracteristici de amortizare mai bune, reducând eficient posibilitatea de rezonanță,③număr crescut de dinți de contact și suprafață de angrenare între roata dințată flexibilă și dinții rigizi ai roții dințate, sporind rezistența portantă și la impact a reductorului armonic PEEK,④rezistență superioară la oboseală etc.
(1) Comparativ cu reductoarele armonice cu cilindri scurți pe bază de metal, sub aceeași sarcină, tensiunea de deformare a materialelor compozite pe bază de PEEK este de doar 1/7 din cea a oțelului. Prin urmare, într-o dimensiune axială mai mică, se poate selecta un modul de angrenaj mai mare și un coeficient de deformare radială mai mari pentru structura de proiectare, oferind o libertate de proiectare mai mare.
(2) Frecvențele naturale ale întregului reductor armonic din material compozit pe bază de PEEK sunt cu 40-45% mai mari decât cele ale reductoarelor armonice din material compozit pe bază de PEEK, ceea ce indică faptul că reductoarele armonice din material compozit PEEK au caracteristici de amortizare mai bune și pot reduce eficient posibilitatea de rezonanță.
(3) În condițiile nominale de funcționare cu o sarcină de 20 N·m și o viteză de 2000 rad/min, numărul de dinți de angrenare din reductorul armonic din material compozit PEEK crește, ajungând la 52 de perechi, o creștere de 47% față de metal. Creșterea numărului de dinți de contact și a suprafeței de angrenare dintre roata dințată flexibilă și dinții rigizi mărește suprafața de angrenare a perechii de roți dințate, iar presiunea de contact este distribuită pe mai multe suprafețe ale dinților roții dințate, sporind rezistența la sarcină și la impact a reductorului armonic PEEK.
(4) Sub aceeași structură, reductoarele armonice cu cilindri scurți CF/PEEK au o durată de viață mai bună la oboseală. Reductoarele armonice metalice tradiționale au o solicitare de deformare excesivă, iar dinții flexibili ai angrenajului suferă defecțiuni statice atunci când numărul de cicluri ajunge la 29.000 de ori. Angrenajul flexibil fabricat din materiale compozite PEEK este de așteptat să aibă un număr de cicluri de 564.000 de ori și o durată de viață la oboseală de 939,5 ore.
