ORedutor cicloidal PEEKé um dispositivo de redução de cata-vento cicloidal com um material composto de PEEK como componente principal da transmissão. Ele combina a alta capacidade de carga da transmissão cicloidal com as características de leveza do material PEEK. Os seguintes detalhes são fornecidos em termos de princípio estrutural, vantagens do material, parâmetros de desempenho e cenários de aplicação:
1. Princípio Estrutural
O redutor cicloidal PEEK adota uma estrutura de transmissão de cata-vento cicloidal de estágio único: composta por um eixo de entrada excêntrico, duas rodas cicloidais PEEK com defasagem de 180°, uma caixa de engrenagens de pino de aço e um mecanismo de saída. Quando o eixo de entrada gira, a luva excêntrica aciona a roda cicloidal para realizar o movimento planetário. O perfil dos dentes da roda cicloidal se encaixa nos dentes do pino na caixa de engrenagens do pino, transmitindo movimento e potência através do eixo de saída. A principal inovação reside no uso de moldagem por injeção de PEEK com 40% de fibra de carbono para a roda cicloidal e da estrutura composta de PEEK-metal para o pino da engrenagem do pino, proporcionando leveza e autolubrificação dos componentes da transmissão.
2. Vantagens materiais
Design leve: a densidade do redutor cicloidal PEEK é de apenas 1,45 g/cm³, reduzindo o peso em 50%-60% em comparação com rodas cicloidais de aço e reduzindo o peso total em mais de 35%, especialmente adequado para juntas de robôs com requisitos de carga sensíveis;
Resistência: A dureza superficial do material PEEK atinge a dureza Rockwell R120. Combinado com o reforço de fibra de carbono, a taxa de desgaste da superfície do dente é de apenas 1/5 da do aço. Ele ainda pode manter a operação a longo prazo sem lubrificação em condições de alta temperatura;
Adaptabilidade à temperatura: o redutor cicloidal PEEK pode funcionar de forma estável em uma ampla faixa de temperatura de -50°Cpara 200°C, com uma temperatura de deformação térmica de até 343°C, atendendo aos requisitos de ambientes industriais de alta temperatura.
3. Parâmetros de desempenho principais
Taxa de redução: 8:1 a 100:1 (estágio único), suportando conexão em série de dois estágios para atingir taxas de redução mais altas
Torque nominal: 10 a 200N・m (modelos correspondentes BX-25 a BX-100)
Precisão da transmissão: folga de retorno≤3 minutos de arco, eficiência de transmissão > 95% (sob condições nominais)
Índice de vida útil: Vida útil de fadiga sob carga nominal > 8000 horas, capacidade de carga de impacto é 3 vezes o torque nominal
4. Cenários típicos de aplicação
Articulações de robôs humanoides: podem ser adaptadas a motores de 50 W a 5 kW. Com a estrutura composta do eixo interno e externo, pode reduzir o peso em 33%, aumentar a densidade de torque em 50% e ser adequada para cenários de movimento complexos, como articulações dos dedos e joelhos, que exigem força e flexibilidade.
Componentes auxiliares de robôs industriais: Para juntas de pulso de carga leve de robôs industriais ou módulos de execução adicionais que precisam de partidas e paradas frequentes e giro flexível, o uso de redutores cicloidais PEEK pode reduzir o peso de peças de transmissão não essenciais e reduzir o tempo de inatividade para manutenção devido à sua resistência à fadiga.
V. Aplicação de materiais para componentes-chave
Engrenagem Cônica Espiral: A engrenagem cônica espiral é o principal componente de transmissão do redutor de engrenagens cônicas espirais PEEK. O uso de PEEK ou PEEK reforçado com fibra de carbono para fabricar a engrenagem cônica espiral pode reduzir significativamente o peso, mantendo a precisão da transmissão. De acordo com informações públicas, o redutor de engrenagens cônicas espirais leves PEEK, lançado pela Komei Innovation, possui uma engrenagem cônica espiral que, por meio da inovação de materiais, aumenta a resistência ao impacto do redutor em 200% com um peso de 1,62 kg, atendendo aos requisitos de alta carga de robôs humanoides. Ao mesmo tempo, a resistência à fadiga do PEEK ajuda a prolongar a vida útil da engrenagem cônica espiral em condições de alta frequência e carga alternada.
Dentes do Pino: Os dentes do pino entram em contato direto com a superfície do dente da engrenagem cônica espiral e exigem boa resistência ao desgaste. O uso de dentes de pino de material compósito à base de PEEK ou dentes de pino de metal revestidos de PEEK pode aproveitar o baixo coeficiente de atrito do PEEK para reduzir o atrito e o desgaste na superfície do dente, possivelmente reduzindo a dependência de lubrificação ou permitindo esquemas de lubrificação mais simples. Além disso, sua propriedade elástica pode amortecer o impacto do engrenamento, reduzindo o ruído operacional.
Componentes de Suporte e Vedação: A tampa da extremidade, o anel de suporte e outros componentes estruturais do redutor são feitos de material PEEK, o que pode reduzir o peso das peças centrais não relacionadas à transmissão e alcançar um peso geral mais leve. As vedações feitas de PEEK podem, com suas vantagens de resistência a altas temperaturas e corrosão química, evitar o vazamento de óleo lubrificante dentro do redutor e resistir à erosão de ambientes externos agressivos, sendo adequadas para aplicações subaquáticas, de alta temperatura e outros cenários especiais para robôs.
Vantagens em comparação com os redutores de engrenagens cônicas espirais PEEK tradicionais
Desempenho excepcional em termos de leveza: A densidade do PEEK é de aproximadamente 1,32 g/cm³, muito inferior à dos materiais metálicos comumente utilizados. O uso de PEEK na fabricação de algumas peças pode reduzir significativamente o peso do redutor, diminuir a carga nas articulações do robô, melhorar a flexibilidade de movimento e a eficiência no uso de energia, o que é de grande importância para robôs humanoides que buscam altos graus de liberdade e longa duração da bateria.
Controle de ruído otimizado: Devido à certa elasticidade e propriedade de autolubrificação do PEEK, o redutor cicloidal de PEEK pode amortecer efetivamente a vibração gerada pelo engrenamento da engrenagem cônica espiral e do pino da roda, reduzindo assim o ruído e facilitando o uso de robôs em cenários como laboratórios e ambientes médicos que são sensíveis ao ruído.
Adaptabilidade ambiental aprimorada: o PEEK possui excelente resistência química e desempenho de uso em ampla faixa de temperatura. Em cenários complexos, onde redutores metálicos tradicionais são propensos a falhas devido a altas temperaturas e riscos de corrosão química, redutores baseados em componentes de PEEK podem operar de forma estável por mais tempo.
Principais cenários de aplicação
Articulações de Robôs Humanoides: A taxa de redução de estágio único do redutor de engrenagem cônica espiral PEEK pode chegar a 87, e a de estágio duplo pode até ultrapassar 3000. O redutor cicloidal PEEK possui características de alta precisão e alta resistência à carga. A versão leve em PEEK é adequada para articulações como cintura e quadril, e membros inferiores de robôs humanoides que exigem força e sensibilidade ao peso. De acordo com uma pesquisa da Guoxin Securities, o uso do redutor correspondente para as articulações dos membros inferiores pode reduzir o peso em 18% e aumentar a precisão do controle em cerca de 3 vezes.
Robôs especiais: quando usado em robôs especiais, como exploração aeroespacial e pesquisa em águas profundas, o recurso leve pode reduzir os custos de transporte e energia, e a excelente tolerância ambiental pode garantir a operação confiável do redutor em condições complexas de temperatura e umidade e na presença de substâncias químicas corrosivas.
