Was sind Zykloidgetriebe und wie funktionieren sie: Stagnoli liefert die Erklärung
12 Februar 2024
Zykloidgetriebe stellen ein entscheidendes Element im Maschinenbau dar, insbesondere bei der Bewegungsübertragung in verschiedenen industriellen Bereichen. Dank ihrer kompakten Bauweise und betrieblichen Flexibilität eignen sie sich auch für Anwendungen unter beengten Platzverhältnissen und tragen dazu bei, die Effizienz von Kraftübertragungssystemen zu maximieren. Ihre Vielseitigkeit ist in verschiedenen und komplexen Industrieszenarien von grundlegender Bedeutung, in denen Geschwindigkeitsreduzierung und Bewegungsübertragung technologisch fortschrittliche und zuverlässige Lösungen erfordern. Ihr innovatives Design basiert auf dem Mechanismus von Rollengetrieben, das erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Getrieben bietet.
Bevor wir uns mit den Vorteilen befassen, wollen wir gemeinsam das Funktionsprinzip von Zykloidgetrieben entdecken. Sie bestehen aus vier Hauptkomponenten:
- Eine Exzenterwelle, welche die Antriebsbewegung überträgt;
- Eine Zykloidenscheibe, die auf der Exzenterwelle montiert ist;
- Ein Zykloidenzahnkranz, mit dem die Zykloidenscheibe in Eingriff steht;
- Eine Abtriebswelle.
Die Welle wird durch Stifte bewegt, die auf die Löcher der Zykloidenscheibe einwirken. Die Drehung der Exzenterwelle bewirkt die Drehung der Zykloidenscheibe, die in das Zykloidengetriebe eingreift. Die Drehung der Scheibe löst die Bewegung der Stifte in den Löchern der Zykloidenscheibe aus. Diese Loch-Stift-Kupplung ermöglicht die Drehung der Abtriebswelle. Deren Drehzahl wird durch das Übersetzungsverhältnis i=z1/z1+z2i definiert, wobei z1 für die Anzahl der Rollen auf der Zykloidenscheibe und z2 für die Anzahl der Nocken auf dem Zahnkranz steht.
Das Besondere an zykloiden Systemen ist, dass sie es ermöglichen, funktionierende Systeme auch mit nur einem Zahn Unterschied zu erhalten. Dadurch können sehr hohe Untersetzungsverhältnisse erreicht werden.
Die Unterschiede zwischen Zykloid- und Planetengetrieben
Im Allgemeinen werden Planetengetriebe eingesetzt, um eine größere Übersetzung auf einem kleineren Raum zu erreichen als es mit einem Kaskadengetriebe möglich wäre. Mit einem Planetengetriebe werden im Vergleich zu einem Kaskadengetriebe bei gleicher Anzahl von Zähnen zwischen Ritzel und Kranz höhere Übersetzungsverhältnisse zugunsten des Planetengetriebes erzielt, wobei zuweilen +20 % erreicht werden.
Bei einem Planetengetriebe haben die Zahnräder mehrere Eingriffe, im Gegensatz dazu ist bei einer Paralleluntersetzung nur ein einzelner Eingriff vorhanden. Dies führt bei gleichem zu übertragenden Drehmoment zu einer Kraftauswirkung auf die unteren Zähne, weshalb das Planetengetriebe bei gleichbleibenden Einheitskräften kleineren Abmessungen benötigt.
Zykloidgetriebe hingegen scheinen hinsichtlich des übertragenen Drehmoments im Vergleich zu Planetengetrieben eine noch höhere Leistung zu haben. Die Last wird von einer größeren Anzahl von Stiften/Rollen und Zykloiden aufgenommen, im Gegensatz zu Planeten- oder gewöhnlichen Getrieben, bei denen nur 1 oder 2 Zähne die innere Scherspannung aufnehmen.
Durch innere Druck- (nicht Scher-) Spannungen und einen Abdeckungsgrad zwischen den Wälzkörpern von bis zu 70 % der gleichzeitig in Kontakt stehenden Hauptflächen können größere Drehmomente als bei Planetengetrieben übertragen werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es sich bei Zykloidgetrieben um hochentwickelte mechanische Komponenten handelt, die mithilfe einer cleveren Planetenbewegung eine präzise und effiziente Geschwindigkeitsreduzierung ermöglichen. Ihre Präsenz in verschiedenen Branchen trägt wesentlich zur Optimierung der Leistung und Zuverlässigkeit mechanischer Systeme bei.
Stagnolis experimenteller Beitrag im Bereich der Zykloidgetriebe
Unser Unternehmen befasst sich seit einiger Zeit mit Zykloidgetrieben und untersucht deren Einsatzmöglichkeiten und die Durchführbarkeit eines Metallersatzes bei bestimmten Komponenten. Dank unserer Forschung im Bereich der immer leistungsfähigeren Kunststoffe und unseres Know-hows bezüglich deren Verarbeitung setzen wir uns dafür ein, das anvisierte Ziel zu erreichen und wirklich innovative Lösungen anzubieten.
Unsere Forschungs- und Entwicklungsabteilung hat bereits einige Muster entworfen und Prototypen hergestellt, die in diesen Wochen ersten Tests unterzogen werden. Wir sind uns bewusst, dass es eine mühsame Herausforderung sein wird, diese Getriebe oder Teile davon in Technopolymer umzuwandeln, aber wie wir wissen, sind die für unmöglich gehaltenen Herausforderungen diejenigen, die uns in der Vergangenheit die größte Freude bereitet haben.
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