TheЦиклоїдний редуктор PEEK– це циклоїдний редуктор з штифтовим механізмом, основним компонентом передачі якого є композитний матеріал PEEK. Він поєднує високу несучу здатність циклоїдної передачі з легкими характеристиками матеріалу PEEK. Наведено нижче детальну інформацію щодо структурного принципу, переваг матеріалу, параметрів продуктивності та сценаріїв застосування:
1. Структурний принцип
Циклоїдний редуктор з PEEK використовує одноступеневу циклоїдну конструкцію передачі з штифтом: складається з ексцентрикового вхідного вала, двох циклоїдних коліс з PEEK з різницею фаз 180°, сталевого корпусу шестерні та вихідного механізму. Коли вхідний вал обертається, ексцентрикова втулка приводить в рух циклоїдне колесо, здійснюючи планетарний рух. Профіль зуба циклоїдного колеса входить у зачеплення із зубами штифта на корпусі шестерні, передаючи рух і потужність через вихідний вал. Основна інновація полягає у використанні лиття під тиском PEEK, посиленого на 40% вуглецевим волокном, для циклоїдного колеса та композитної структури PEEK-метал для штифта шестерні, що забезпечує легкість та самозмащування компонентів передачі.
2. Переваги матеріалів
Легка конструкція: Щільність циклоїдного редуктора PEEK становить лише 1,45 г/см³, що зменшує вагу на 50%-60% порівняно зі сталевими циклоїдними колесами та зменшує загальну вагу більш ніж на 35%, особливо підходить для робототехнічних з'єднань з чутливими вимогами до навантаження;
Міцність: Поверхнева твердість матеріалу PEEK досягає твердості за Роквеллом R120, а в поєднанні з вуглецевим волокном швидкість зносу поверхні зуба становить лише 1/5 від зносу сталі. Він все ще може довго працювати без змащення в умовах високих температур;
Адаптація до температури: циклоїдний редуктор PEEK може стабільно працювати в широкому діапазоні температур -50℃до 200℃, з температурою теплової деформації до 343℃, що відповідає вимогам високотемпературних промислових середовищ.
3. Основні параметри продуктивності
Передавальний коефіцієнт: від 8:1 до 100:1 (одноступеневий), з підтримкою двоступеневого послідовного з'єднання для досягнення вищих передавальних коефіцієнтів
Номінальний крутний момент: від 10 до 200 Н・м (відповідно до моделей BX-25–BX-100)
Точність передачі: Зворотний зазор≤3 кутові хвилини, коефіцієнт корисної дії передачі 95% (за номінальних умов)
Індекс терміну служби: Втомна міцність під номінальним навантаженням 8000 годин, ударна вантажопідйомність у 3 рази перевищує номінальний крутний момент
4. Типові сценарії застосування
Суглоби гуманоїдних роботів: можуть бути адаптовані до двигунів потужністю від 50 Вт до 5 кВт. Завдяки композитній структурі внутрішнього та зовнішнього валів, вони можуть зменшити вагу на 33%, а щільність крутного моменту збільшитися на 50%, що підходить для складних сценаріїв руху, таких як суглоби пальців та коліна, що потребують як сили, так і гнучкості.
Допоміжні компоненти промислових роботів: Для легконавантажених зап'ястних з'єднань промислових роботів або додаткових виконавчих модулів, які потребують частого запуску-зупинки та гнучкого повороту, використання циклоїдних редукторів PEEK може зменшити вагу непрофільних деталей трансмісії та скоротити час простою під час технічного обслуговування завдяки своїй стійкості до втоми.
V. Застосування матеріалів для ключових компонентів
Спіральна конічна шестерня: Спіральна конічна шестерня є основним компонентом передачі спірального конічного редуктора з PEEK. Використання PEEK або PEEK, армованого вуглецевим волокном, для виготовлення спіральної конічної шестерні може значно зменшити вагу, зберігаючи при цьому точність передачі. Згідно з публічною інформацією, легкий спіральний конічний редуктор з PEEK, представлений Komei Innovation, має спіральну конічну шестерню, яка завдяки інноваційним матеріалам збільшує ударну стійкість редуктора на 200% при вазі 1,62 кг, що відповідає вимогам до високих навантажень гуманоїдних роботів. Водночас, стійкість PEEK до втоми допомагає подовжити термін служби спіральної конічної шестерні в умовах високочастотного та змінного навантаження.
Зубці штифта: Зубці штифта безпосередньо контактують з поверхнею зуба спіральної конічної шестерні та вимагають гарної зносостійкості. Використання зубців штифта з композитного матеріалу на основі PEEK або металевих зубців штифта з покриттям PEEK може скористатися низьким коефіцієнтом тертя PEEK для зменшення тертя та зносу на поверхні зуба, можливо, зменшуючи залежність від мастила або дозволяючи спростити схеми змащування. Крім того, його еластична властивість може пом'якшувати вплив зачеплення, зменшуючи робочий шум.
Опорні та ущільнювальні компоненти: Торцева кришка, опорне кільце та інші конструктивні компоненти редуктора виготовлені з матеріалу PEEK, що дозволяє зменшити вагу нетрансмісійних деталей та досягти загальної легкої ваги. Ущільнення з PEEK, завдяки своїм перевагам стійкості до високих температур та хімічної корозії, запобігають витоку мастила всередину редуктора та протистоять ерозії в суворих зовнішніх середовищах, що підходить для використання під водою, при високих температурах та в інших спеціальних умовах для робототехніки.
Переваги порівняно з традиційними спіральними конічними редукторами з PEEK
Видатні показники легкої ваги: щільність PEEK становить приблизно 1,32 г/см³, що значно нижче, ніж у звичайних металевих матеріалів. Використання PEEK для виготовлення деяких деталей може значно зменшити вагу редуктора, зменшити навантаження на з'єднання робота, покращити гнучкість руху та ефективність використання енергії, що має велике значення для гуманоїдних роботів, які прагнуть високого ступеня свободи та тривалого терміну служби батареї.
Оптимізований контроль шуму: Завдяки певній еластичності та властивостям самозмащування PEEK, циклоїдний редуктор PEEK може ефективно амортизувати вібрацію, що виникає внаслідок зчеплення спіральної конічної шестерні та штифта, тим самим зменшуючи шум та полегшуючи використання роботів у таких умовах, як лабораторії та медичні заклади, чутливі до шуму.
Підвищена адаптивність до навколишнього середовища: PEEK має чудову хімічну стійкість та широкий діапазон температур. У складних умовах, де традиційні металеві редуктори схильні до поломок через високі температури та ризики хімічної корозії, редуктори на основі компонентів PEEK можуть стабільно працювати протягом тривалішого часу.
Основні сценарії застосування
З'єднання гуманоїдних роботів: Одноступінчасте передавальне число спірального конічного редуктора з PEEK може досягати 87, а двоступінчастого — навіть перевищувати 3000. Циклоїдний редуктор з PEEK має високі навантажувальні та високоточні характеристики. Легка версія з PEEK підходить для таких суглобів, як поперек і стегна, а також нижніх кінцівок гуманоїдних роботів, які потребують як міцності, так і чутливості до ваги. Згідно з дослідженням Guoxin Securities, використання відповідного редуктора для суглобів нижніх кінцівок може зменшити вагу на 18% і покращити точність керування приблизно в 3 рази.
Спеціальні роботи: При використанні в спеціальних роботах, таких як аерокосмічні дослідження та глибоководні дослідження, легка вага може зменшити витрати на транспортування та енергопостачання, а чудова стійкість до навколишнього середовища може забезпечити надійну роботу редуктора в складних умовах температури та вологості, а також за наявності хімічних агресивних речовин.
