PEEKгармонічні редуктори– це інноваційні прецизійні пристрої для редукування, в яких для конструкції гармонійного приводу використовуються композитні матеріали з поліефіретеркетона (PEEK), що поєднують високий коефіцієнт редукції традиційних гармонійних редукторів з перевагами легкої ваги матеріалів PEEK. Нижче наведено детальний вступ з чотирьох вимірів: структурні особливості, інновації матеріалів, параметри продуктивності та сфери застосування:
I. Структурні особливості
PEEKГармонічні редуктори використовують класичну структуру гармонічного приводу: генератор хвиль - гнучка шестерня - жорстка шестерня. Основна інновація гармонічних редукторів полягає у використанні 50% довгого скловолокна, армованого PEEK, для цільного лиття під тиском гнучкої шестерні, а внутрішнє зубчасте кільце жорсткої шестерні являє собою вставку з PEEK-металу (сталева основа + зубчаста поверхня PEEK). Зовнішнє кільце підшипника генератора хвиль інтегроване з самозмащувальною сепаратором PEEK, що усуває залежність від мастила в традиційних гармонічних редукторах. Загальна конструкція розроблена шляхом оптимізації топології, з допуском товщини стінки гнучкої шестерні, що контролюється в межах ±0,01 мм, щоб забезпечити стабільну пружну деформацію під час зачеплення.
II. Матеріальні інновації
Прорив у легкій конструкції: щільність гнучкої шестерні PEEK становить лише 1,5 г/см³, що зменшує вагу на 60% порівняно зі сталевою гнучкою шестернею та знижує момент інерції на 45%, значно підвищуючи швидкість динамічної реакції з'єднань робота.
Опір втомі: завдяки оптимізації орієнтації волокон, довговічність гнучкої шестерні з PEEK при згинанні досягає 10⁸ циклів (при номінальному навантаженні), наближаючись до 85% від рівня сталі.
Оптимізація тертя: коефіцієнт тертя поверхні зуба з PEEK становить лише 0,05 (умова сухого тертя), а в поєднанні з покриттям PTFE на жорсткій поверхні зуба шестерні це забезпечує безшумну роботу без масла (шум≤55 дБ).
III. Основні параметри продуктивності
Діапазон передавального числа: від 50:1 до 320:1 (одноступенева передача), підтримка багатоступеневого послідовного з'єднання для досягнення надвисокого передавального числа 10 000:1
Номінальний крутний момент: від 3 до 50 Н・м (відповідні моделі HX-14–HX-50), піковий крутний момент може досягати подвійного номінального значення
Індикатори точності: Люфт≤1 хвилина, помилка передачі≤30 кутових секунд, жорсткість на кручення≥20 пн.ш.・м/рад
Адаптивність до навколишнього середовища: Робоча температура -40℃до 180℃, сумісний з вакуумним середовищем (може стабільно працювати при 10⁻⁶Ну)
IV. Типові сфери застосування
Колаборативні роботи: Зап'ясткові суглоби кінцевих ефекторів, такі як шоста вісь робота UR5e, забезпечують легкість та високу точність захоплення.
Медичне обладнання: Малі рухомі суглоби хірургічних роботів-маніпуляторів (таких як Da Vinci Xi), що вимагають дотримання асептичних умов та низького рівня електромагнітних перешкод.
Аерокосмічна галузь: механізми керування орієнтацією супутників, механічні маніпулятори дронів, використання їхньої вакуумної адаптивності та легких характеристик для зниження витрат на запуск.
Редуктори гармонік з PEEK: Використання вуглецевого волокна, армованого PEEK (CF/PEEK), для виробництва редукторів гармонік може зменшити деформаційне напруження до лише 1/7 від напруження сталі, покращити характеристики демпфування та зменшити ризик резонансу. Кількість контактних зубців між гнучкою та жорсткою шестернями може бути збільшена на 47%, що значно подовжує термін служби, при цьому кількість циклів збільшується з 29 000 разів для металевих гнучких шестерень до 564 000 разів.
Редуктор гармонік PEEK: CF/PEEK пропонує чудову продуктивність
Окрім таких переваг, як питома міцність та зносостійкість, порівняно з коротким циліндром на металевій основіЗменшувачі гармонік PEEKРедуктор гармонік PEEK, виготовлений з CF/PEEK, має такі характеристики:①нижчий деформаційний напруження,②кращі характеристики демпфування, що ефективно зменшують можливість резонансу,③збільшена кількість контактних зубів та площа зачеплення між гнучкою шестернею та жорсткою шестернями, що підвищує несучу здатність та ударостійкість редуктора гармонік з PEEK,④підвищена довговічність тощо
(1) Порівняно з короткоциліндричними гармонічними редукторами на металевій основі, при тому ж навантаженні деформаційне напруження композитних матеріалів на основі PEEK становить лише 1/7 від напруження сталі. Тому при меншому осьовому розмірі для конструкції конструкції можна вибрати більший модуль шестерні та коефіцієнт радіальної деформації, що забезпечує більшу свободу проектування.
(2) Власні частоти всього композитного редуктора гармонік на основі PEEK на 40-45% вищі, ніж у металевих, що свідчить про те, що редуктори гармонік з композитного матеріалу PEEK на основі PEEK мають кращі характеристики демпфування та можуть ефективно зменшувати можливість резонансу.
(3) За номінальних робочих умов навантаження 20 Н·м та швидкості 2000 рад/хв кількість зубців, що зачіпляються, у редукторі гармонік з композитного матеріалу PEEK збільшується, досягаючи 52 пар, що на 47% більше, ніж у металевому. Збільшення кількості контактних зубців та площі зачіплення між гнучкою шестернею та жорсткою шестернями збільшує площу зачіплення зубчастої пари, а контактний тиск розподіляється по більшій кількості поверхонь зубців шестерень, що підвищує несучу здатність та ударостійкість редуктора гармонік з PEEK.
(4) За такої ж конструкції, короткоциліндрові гармонічні редуктори CF/PEEK мають кращу втомну довговічність. Традиційні металеві гармонічні редуктори мають надмірні деформаційні напруження, а гнучкі зубці шестерень зазнають статичного руйнування, коли кількість циклів досягає 29 000. Очікується, що гнучка шестерня, виготовлена з композитних матеріалів PEEK, матиме кількість циклів 564 000 разів і втомну довговічність 939,5 годин.
