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固定比例牵引驱动是如何工作的——并可能优于齿轮减速器?

通过丽莎Eitel|2018年6月1日

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牵引驱动器已被用于电力传输超过一个世纪。现在,今天的先进制造和材料制造了一种创新的新牵引力。

滚动运动工业RMI果酱牵引驱动无齿轮扭矩驱动从珠宝商的机械师

RMI Marmalade牵引驱动器的持续时间可达三倍长于可比应用中的变速箱,再加上在任何负载速度组合下保持高效率。它们是高度可靠的,适合需要防爆组件的设置-包括那些zone 1和zone 21的危险应用。

一般来说,牵引力是如何工作的——以及新的牵引力驱动是如何工作的

像火车车的车轮一样,牵引驱动器使用法向力来通过牵引液产生可用的旋转扭矩。当工作子组件之间加压时,这些多粘度流体暂时变为固体,转移扭矩,分布接触面积的压力,并防止金属 - 金属接触。

牵引驱动器中的六个基本零件

简而言之,滚动运动行业的一个新的牵引车称为RMI Marmalade包括六个运动部件 - 杯轴元件,环形轴元件,用于轴支撑的双重精密匹配的轴承,轴元件之间的一对滚动元件,和工程牵引液以帮助球传递扭矩。当油用作牵引流体时,旋转密封件将包含在驱动器壳体中的润滑剂保持。否则,牵引物驱动器采用润滑脂。

密封外壳内的工程牵引液用于动力传输,并冷却和润滑驱动器。滚动元件之间的微小间隙让流体滑过——但当流体挤压通过这个微小间隙时,高压会导致流体暂时固化。然后流体的固体结构将扭矩从输入轴传递到输出轴。

事实上,材料科学使这种新的牵引力驱动模式。传统的牵引驱动流体具有0.05至0.06的摩擦系数。新的驱动器采用摩擦系数为0.1至0.12的流体 - 特别适用于通过较小的正常力传递扭矩...即使在不可能在输入和输出轴之间进行滑动的操作。

这是2018年MDM West的展示中的RMI Marmalade Traction Drive。除了新材料外,新的牵引力驱动器利用21世纪的CNC加工能力,比过去更准确。这(以及清洁钢的可用性)使设计能够更简单的设计更少于遗留的传统驱动器。

比较牵引驱动和其他牵引驱动

牵引驱动器在超级增压器和涡轮增压器、电动汽车、泵、暖通空调系统和医疗设计中不可或缺。在这些设计中,传统的牵引传动装置固定了其内部的滚动元件,这就需要非常严格的制造公差……此外,在总成的接触区域,旋转和滑移会降低性能。这反过来会产生热量和磨损,甚至会缩短牵引液的使用寿命。

更重要的是,一些传统的牵引驱动变化具有固定的负载 - 因此当扭矩超过通过固定量的正常力允许的可用扭矩的驱动滑动的风险。否则,传统的牵引驱动器需要专用机构来对滚动元件施加法向力。简单版本使用弹簧加载;更复杂的版本使用液压夹紧。

所有这些变化都不是最优的。简单地施加固定法向力的牵引驱动器本质上暴露了其滚动元件在恒定的高赫兹接触应力下,从而不必要地缩短了寿命。另一方面,增加单独的机构来施加法向力,使得牵引驱动成本更高,也更复杂。

RMI Marmalade牵引驱动的优点包括安静的低振动操作和最小的热量产生的连续工作循环;可选单向超越离合器;也没有backdriving。

RMI Marmalade牵引驱动器不需要额外的机构,以施加正常的力,以适当的传递扭矩。相反,该装置可以确保产生与所需扭矩连续成正比的法向力。这些牵引驱动器也避免将球固定在环形腔内,而是让球沿着阻力最小的路径滚动。

由于这种新型牵引驱动比传统驱动更高效、更安静,设计工程师很快就能看到并将其应用于日益多样化的PT和运动应用中,特别是在望远镜、传送带、拣放系统和3D打印机等领域。

用牵引传动装置替换皮带传动装置和齿轮箱

齿轮系统表现出不同程度的低效率,从相对运动和滑动齿轮齿之间滑动(以及润滑剂的搅拌)。因为齿形带基本上用作齿轮集(用一个配合元件之一橡胶型材料)存在从滑动中的许多相同的运动模式。实际上,所有带的效率(无论是齿形或标准V形v-bel)都是通过在皮带轮周围滑动和弯曲的动作而受到损害。

相比之下,RMI Marmalade牵引驱动器具有匹配的子组件几何形状,只允许在驱动球和输入输出之间滚动运动。这就是为什么他们表现出低振动,为什么他们的效率超过了皮带和齿轮传动,为什么他们是传统的齿轮箱和皮带驱动组件在某些应用的合适的替代品。对于后者,牵引驱动可以在工业应用中节省30%的千瓦时,比如通常依靠皮带驱动系统的工业风扇。更具体地说,RMI Marmalade牵引驱动效率在某些情况下达到98%,即使在运行速度为10,000 rpm的情况下,运行噪音水平仅为40至50 dB。

根据制造商的说法,这种驱动器的使用寿命是传统变速箱的两到三倍,并且可以直接替代大多数标准变速箱。将机械设计转化为牵引驱动装置很简单。事实上,MAR-17和MAR-23系列RMI Marmalade牵引驱动器是大多数标准变速箱的直接替代。这些牵引驱动器不需要维护。

在生产中有特定的牵引驱动选项

来自Rolling Motion Industries的固定比例RMI Marmalade牵引驱动器比比皆是。单级机组的比例为2:1到5:1,并串联起来提供更高的比例。在电源输入时,驱动器减慢转速,并增加扭矩等效于指定的比率。RMI Marmalade也有单向版本(完全与压倒离合器)和双向驱动器与低反弹。

Marmalade Mar-17和Mar-23系列驱动变化和尺寸

点击放大。

RMI Marmalade牵引驱动器的生产版本已于2017年最终确定、测试并获得批准,康涅狄格州Plainville的流体控制解决方案(FCS)正在进行驱动器的大批量生产——机械加工和生产装配线已经投入使用。欲了解更多信息,请发送电子邮件info@rmidrive.com.或访问rmidrive.com.。


提起:3D打印•增材制造•立体光刻那运动控制技巧那齿轮•齿轮头•减速机
标记:rollingmotionindustries

关于作者

丽莎Eitel

Lisa Eitel自2001年以来一直在动画行业工作。她的研究领域包括电机、驱动、运动控制、动力传输、线性运动以及传感和反馈技术。她拥有机械工程学士学位,是Tau Beta Pi工程荣誉协会的入选者;是女工程师协会的成员;还是第一届机器人七叶树地区赛的评委。除了她的motioncontroltips.com的贡献,她还领导设计世界每季度的运动问题的生产。

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