Industri permesinan bergantung pada berbagai sistem gearbox untuk mencapai gerakan dan transmisi daya yang presisi. Gearbox gelombang regangan dan gearbox sikloidal adalah dua teknologi tersebut, masing-masing dengan karakteristik unik.
Artikel ini akan membahas prinsip pengoperasian gearbox regangan gelombang dan gearbox sikloidal, mengeksplorasi perbedaannya dalam hal reaksi balik, kapasitas torsi, dan presisi. Kami akan membandingkan kinerjanya dalam hal ketahanan terhadap guncangan, ukuran, efisiensi, dan biaya. Lebih jauh, kami akan memberikan aplikasi umum dan membahas kekakuan torsional masing-masing untuk membantu pemahaman Anda.
Apa itu Strain Wave Gear?
Sistem gearbox gelombang regangan, juga dikenal sebagai gearbox harmonik, adalah sistem gearbox mekanis yang menggunakan spline fleksibel yang dideformasi oleh sumbat elips berputar, yang disebut generator gelombang, untuk berinteraksi dengan gigi gearbox bagian dalam dari spline melingkar yang kaku. Metode transmisi daya yang unik ini menawarkan keunggulan yang berbeda, seperti tanpa celah (backlash), rasio gearbox yang tinggi, dan ukuran yang kompak.
Komponen inti dari gearbox gelombang regangan adalah generator gelombang, flexspline, dan spline melingkar. Generator gelombang adalah cakram elips dengan bantalan bola, yang pas di dalam flexspline dan menyebabkannya berubah bentuk menjadi elips. Flexspline adalah silinder tipis dan fleksibel dengan gigi eksternal yang saling terkait dengan spline melingkar. Spline melingkar adalah cincin kaku dengan gigi internal. Flexspline memiliki jumlah gigi yang sedikit lebih sedikit daripada spline melingkar, yang memungkinkan gearbox mencapai rasio reduksi yang tinggi.
Apa itu Gearbox Sikloidal
Gearbox sikloidal adalah jenis sistem gearbox yang menggunakan cam atau cakram eksentrik yang berputar untuk menggerakkan serangkaian pin atau rol, menghasilkan pengurangan kecepatan dan peningkatan torsi. Komponen utama penggerak sikloidal adalah cakram sikloidal yang memiliki serangkaian lobus. Cakram ini dipasang secara eksentrik pada poros input. Saat poros input berputar, cakram sikloidal bergoyang, dan gerakan ini digunakan untuk menggerakkan rol output, yang terhubung ke poros output. Rol output pas ke dalam lubang pada cakram sikloidal. Lubang-lubang ini sedikit lebih besar dari rol, memungkinkan gerakan yang diperlukan untuk menggerakkan poros output. Desain unik gearbox sikloidal menghasilkan efisiensi tinggi, serangan balik rendah, dan kemampuan untuk menahan beban kejut tinggi.
Perbedaan Antara Gearbox Gelombang Regangan dan Gearbox Sikloidal
Prinsip Operasi
Gearbox gelombang regangan beroperasi berdasarkan deformasi elastis dari flexspline. Pembangkit gelombang menyebabkan flexspline berubah bentuk menjadi bentuk elips, yang bersentuhan dengan spline melingkar di dua titik sepanjang sumbu utama. Saat pembangkit gelombang berputar, titik-titik keterikatan bergerak, dan perbedaan gigi antara flexspline dan spline melingkar menghasilkan pengurangan kecepatan keluaran dan peningkatan torsi.
Sebaliknya, gearbox sikloidal menggunakan cakram sikloidal yang dipasang secara eksentrik pada poros masukan. Cakram ini bergoyang saat poros masukan berputar, menggerakkan rol keluaran di dalam cakram yang pada gilirannya memutar poros keluaran. Gerakan ini dicirikan oleh gerakan eksentrik, yang mengubah masukan rotasi menjadi keluaran rotasi yang berkurang.
Reaksi
Gearbox gelombang regangan dikenal memiliki reaksi balik yang sangat rendah hingga nol. Hal ini karena gigi gearbox selalu terpasang sepenuhnya di suatu wilayah di sepanjang sumbu utama. Beberapa produsen mengklaim gearbox gelombang regangan mereka memiliki reaksi balik nol mutlak.
Gearbox sikloidal, walaupun tidak mencapai reaksi balik nol, secara umum menawarkan reaksi balik yang sangat rendah, meskipun secara umum lebih tinggi daripada gearbox gelombang regangan.
Kapasitas Torsi
Gearbox gelombang regangan mampu menyalurkan torsi tingkat tinggi, terutama jika mempertimbangkan ukuran dan beratnya yang ringkas. Gearbox ini menawarkan rasio torsi terhadap berat yang tinggi sehingga cocok untuk aplikasi yang memerlukan keluaran torsi yang kuat dalam paket kecil. Beberapa gearbox gelombang regangan presisi dapat menangani torsi terukur mulai dari 10 Nm hingga lebih dari 7000 Nm.
Gearbox sikloidal juga terkenal karena kapasitas torsinya yang tinggi, yang sering dianggap lebih unggul daripada gearbox gelombang regangan untuk aplikasi beban yang sangat tinggi. Desain yang kuat dan kemampuan cakram sikloidal untuk mendistribusikan tekanan di beberapa titik memungkinkannya untuk menangani beban berat dan gaya kejut dengan lebih efektif.
Ketelitian
Gearbox gelombang regangan dikenal karena presisi dan pengulangannya yang tinggi karena keterlibatan gigi gearbox yang konstan dan tidak adanya serangan balik.
Gearbox sikloidal juga memberikan presisi yang baik, terutama berkenaan dengan akurasi posisi karena reaksi balik yang rendah. Akan tetapi, presisinya terkadang dianggap sedikit lebih rendah daripada gearbox gelombang regangan karena geometri dan sistem pin-rollernya yang lebih rumit.
Syok Resistance
Gearbox gelombang regangan memiliki ketahanan guncangan yang baik karena beberapa gigi bekerja secara bersamaan dan sifat elastis dari flexspline. Akan tetapi, gearbox ini secara umum kurang cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban yang sangat tinggi atau gaya guncangan yang signifikan jika dibandingkan dengan gearbox sikloidal. Beberapa gearbox gelombang regangan memiliki peringkat ketahanan guncangan sebesar 300m/s².
Gearbox sikloidal dikenal karena ketahanannya terhadap guncangan yang sangat baik. Desainnya, dengan cakram sikloidal yang kuat dan beberapa titik kontak, dapat menahan gaya yang tiba-tiba atau tidak teratur. Struktur pin dan gearbox mempertahankan kontak transmisi daya yang terus-menerus dan terdistribusi, yang memungkinkan beberapa variasi untuk menahan paparan sesaat hingga empat kali torsi terukurnya.
Ukuran dan Berat
Gearbox gelombang regangan sangat kompak dan ringan, karena desainnya yang memungkinkan rasio reduksi gearbox tinggi dalam bentuk yang kecil. Ukuran dan berat gearbox tidak berubah seiring dengan rasio reduksi. Hal ini membuatnya cocok untuk aplikasi yang ruangnya terbatas.
Gearbox sikloidal umumnya lebih kuat dan mungkin lebih besar dan lebih berat dibandingkan gearbox gelombang regangan untuk kapasitas torsi yang sama, tetapi masih menawarkan jejak yang ringkas untuk kinerjanya.
Efisiensi
Gearbox gelombang regangan dicirikan oleh efisiensinya yang tinggi, sering kali mencapai hingga 85% dalam operasi nominal. Hal ini terutama disebabkan oleh gerakan bergulir yang halus dari flexspline, yang meminimalkan keausan. Gigi-gigi tersebut bersentuhan dengan gerakan radial yang hampir murni, dan pada dasarnya memiliki kecepatan geser nol, bahkan pada kecepatan masukan yang tinggi.
Gearbox sikloidal memiliki efisiensi yang baik, dengan efisiensi satu tahap mendekati 93% dan efisiensi dua tahap sekitar 86%. Meskipun efisiensinya mungkin sedikit lebih rendah daripada gearbox gelombang regangan karena gerakan eksentrik dan beberapa titik kontak, hal ini diimbangi oleh daya tahan dan kapasitas torsinya yang luar biasa.
Biaya
Gearbox gelombang regangan bisa lebih mahal karena proses pembuatannya yang rumit dan komponen-komponen presisi yang terlibat, khususnya flexspline dan generator gelombang. Penggerak biaya meliputi pemesinan komponen dengan presisi tinggi dan material yang digunakan dalam konstruksi.
Gearbox sikloidal umumnya lebih hemat biaya untuk diproduksi daripada gearbox gelombang regangan, karena desainnya kurang rumit dan tidak memerlukan tingkat presisi yang sama.
Aplikasi khas
Gearbox gelombang regangan umumnya digunakan dalam robotika, kedirgantaraan, peralatan medis, dan mesin industri presisi tinggi. Gearbox ini sering ditemukan dalam lengan robot, di mana posisi yang tepat sangat penting, dalam mekanisme satelit, dan dalam aplikasi lain di mana rasio reduksi tinggi, tanpa reaksi balik, dan ukuran yang ringkas sangat penting.
Gearbox sikloidal sering digunakan dalam aplikasi industri berat, seperti sistem konveyor, dan dalam robotika yang membutuhkan torsi tinggi dan ketahanan terhadap guncangan. Gearbox ini juga digunakan dalam peralatan mesin, sistem otomasi, dan aplikasi lain yang membutuhkan transmisi daya yang andal dan kuat.
Kekakuan Torsi
Kekakuan torsional ditentukan dengan mengukur sudut torsional pada keluaran saat masukan diblokir dan torsi diterapkan. Gearbox gelombang regangan menawarkan kekakuan torsional yang tinggi, terutama dalam desain tertentu, yang penting untuk menjaga akurasi posisi di bawah beban. Beberapa gearbox gelombang regangan dapat memiliki kekakuan torsional dua kali lipat dibandingkan dengan gearbox gelombang regangan lainnya.
Gearbox sikloidal juga memiliki kekakuan torsional yang baik karena konstruksinya yang kuat dan banyaknya titik kontak. Desain cakram sikloidal dan rol menyediakan sambungan yang stabil dan kaku antara masukan dan keluaran, yang meminimalkan defleksi torsional.
