Qual é a relação de transmissão de um redutor cicloidal?

A relação de engrenagem de um redutor cicloidal é determinada pelo número de pinos (P) no anel fixo e no número de lóbulos (L) no disco cicloidal, calculado como (P−L)/L. Com a diferença comum de um lóbulo, um anel de 10 pinos e um disco de 9 lóbulos dão um 9:1 Redução. Unidades de estágio único geralmente variam de cerca de 5:1 a 119:1, e projetos de dois estágios alcançam muito mais.

O que é um redutor cicloidal?

Um redutor cicloidal é um tipo de câmbio que transmite energia através de um came excêntrico que aciona um ou dois discos lobados contra pinos anel fixos. Diferente das engrenagens convencionais que se encaixam dente a dente, O disco cicloidal gira internamente ao redor dos pinos, produzindo altas taxas de redução em um pacote compacto com folha muito baixa.

Segundo Nabtesco, Um redutor cicloidal possui quatro componentes centrais: O disco cicloidal, Os pinos de anel, O eixo excêntrico (ou cam), e o mecanismo de saída. O disco é acionado de forma excêntrica, orbitando dentro do anel de pinos, e esse movimento orbital é convertido em lento, rotação concentrada no eixo de saída.

Uma das principais vantagens desse projeto é a distribuição de carga. De acordo com FIRGELLI, a qualquer momento, 60–70% dos lóbulos compartilham a carga simultaneamente, Por isso, redutores cicloidais lidam bem com cargas de choque. Muitos projetos também montam dois discos cicloidais separados por 180° para equilibrar a vibração, Como explicado pela tec-ciência.

Qual é exatamente a relação de marcha de um redutor cicloidal?

A relação de engrenagem de um redutor cicloidal é a relação entre o número de pinos de anel fixos (P) e o número de lóbulos (L) no disco cicloidal, calculado usando a fórmula (P−L)/L.

Na maioria dos projetos, O disco lobado tem exatamente um lobo a menos do que o anel tem pinos. Essa diferença de um lóbulo significa que o disco avança uma posição de pino por revolução de entrada, e a razão é igual ao número de lóbulos no disco.

Diferentes fabricantes e fontes técnicas escrevem a fórmula com nomes de variáveis distintos, O que pode ser confuso ao comparar documentos. A tabela abaixo reconcilia as três notações mais comuns:

As três fórmulas são matematicamente idênticas. O resultado representa quantas rotações de entrada são necessárias para produzir uma revolução de saída. Uma proporção de 9:1 significa que o eixo de entrada gira nove vezes para cada rotação do eixo de saída.

Redutores cicloidais comerciais geralmente oferecem proporções a partir de 30:1 a mais de 300:1, segundo Nabtesco, com padrões de catálogo em 1:50, 1:80, 1:100, e 1:120 conforme listado nas listagens de fabricantes da DirectIndustry.

Como Calcular a Razão?

Para calcular a relação de engrenagem, Conte os pinos do anel e os lóbulos do disco, então aplique a fórmula (P−L)/L.

Exemplo resolvido: Com 10 pinos (P=10) e 9 lóbulos (L=9), O cálculo é (10−9)/9 = 1/9. Isso significa que o disco gira uma vez a cada 9 rotações de entrada — um 9:1 Redução, Como demonstrado pela TEC-Science.

Como Calcular a Razão em 3 Passos

1. Conte o número de pinos de anel fixos (P). São os pinos cilíndricos montados na carcaça externa.
2. Conte o número de lóbulos (L) no disco cicloidal. Os lóbulos são as projeções arredondadas ao redor da circunferência do disco.
3. Aplique a fórmula (P−L)/L. O resultado é a razão de redução. Em algumas notações, o resultado é negativo, o que simplesmente significa que a saída inverte a direção em relação à entrada.

A diferença de um lóbulo é padrão na maioria dos redutores industriais, mas existem configurações de múltiplos lóbulos. Por exemplo, A tec-ciência mostra que um anel de 10 pinos com um disco de 7 lóbulos produz um anel de 7 lóbulos:Proporção 3, o que equivale a apenas 2,33:1. A tabela abaixo mostra várias configurações:

Por que a rotação de saída é invertida?

A saída de um redutor cicloidal gira na direção oposta à entrada porque o disco gira internamente ao redor dos pinos fixos, em vez de se encaixar externamente como as engrenagens convencionais.

De acordo com a Wikipédia, A direção de saída é oposta à entrada — uma propriedade chamada rotação retrógrada. Isso acontece porque o centro do disco cicloidal se move excêntricamente enquanto o próprio disco orbita dentro do anel de pinos. O disco não gira em seu próprio eixo; instead, seu movimento orbital é convertido em rotação lenta na saída através dos pinos ou rolos de saída.

Por isso, algumas notações de fórmulas mostram uma razão negativa. O ZHY Gear apresenta um exemplar rejeitado com 12 pinos e 11 lóbulos, dando uma razão de i = −12. O sinal negativo simplesmente indica a direção inversa — ele não afeta a magnitude da redução.

Ao planejar sua candidatura, Considerar essa inversão de direção. Se sua máquina exigir que a saída gire na mesma direção da entrada, Você vai precisar de um estágio de engrenagem adicional ou de um tipo diferente de redutor (como uma caixa de câmbio planetária, que não inverte a direção).

Quais Proporções São Alcançáveis em Uma Única Etapa?

Redutores cicloidais de estágio único normalmente fornecem a partir de cerca de 5:1 a 119:1, com a maioria das unidades comerciais do catálogo caindo na faixa 30:1 a 120:1 Alcance.

De acordo com a Wikipédia (citando a série Cyclo 6000 de Sumitomo), Reduções de estágio único estão disponíveis comercialmente até 119:1. A Nabtesco confirma que altas taxas de redução a partir de 30:1 a mais de 300:1 são alcançáveis em uma única etapa. Os anúncios de fabricantes do DirectIndustry mostram que a proporção varia de 41:1 a 164:1, com razões comuns de catálogo em 1:50, 1:80, 1:100, e 1:120.

O limite máximo prático para um único estágio é definido pelo número máximo prático de pinos e lóbulos que podem ser usinados no anel e no disco. Além de aproximadamente 119:1, Os componentes tornam-se impraticabilmente grandes ou difíceis de fabricar com a precisão necessária.

Na extremidade inferior, rácios abaixo de 10:1 são possíveis, mas incomuns em aplicações industriais, Porque outros tipos de redutores (como caixas de câmbio planetárias) são mais eficientes e econômicas nessas proporções. O exemplo de múltiplos lóbulos acima (7:Proporção 3) mostra como reduzir a diferença de lobos abaixo de um produz proporções muito menores.

Até onde podem ir os redutores cicloidais de dois estágios?

Redutores cicloidais de dois estágios multiplicam duas razões de estágio simples, chegando até 7,569:1 mantendo uma pegada compacta — ao custo de menor eficiência.

De acordo com a Wikipédia, Redutores cicloidais de dois estágios estão disponíveis comercialmente até 7,569:1 (por exemplo, A 119:1 primeiro estágio combinado com um 63:1 Segundo estágio). Razões totais até 13,600:1 foi documentado em listagens de fabricantes do DirectIndustry.

A troca é a eficiência. Wikipédia, citando o Prof.. J. Análise de Darali, relata que redutores cicloidais de estágio único atingem 93% de eficiência, enquanto as unidades de estágio duplo caem para aproximadamente 86%. Cada estágio adicional adiciona atrito e perda de potência.

Para proporções extremamente altas, Um redutor cicloidal costuma ser uma escolha melhor do que empilhar múltiplos estágios planetários, porque uma unidade cicloidal de dois estágios alcança razões que exigiriam três ou mais estágios planetários — com menos complexidade e menos componentes para manter.

Dito isso, Se sua candidatura exigir rácios abaixo de 30:1, um estágio único Caixa de câmbio planetária geralmente é mais eficiente e mais econômica do que uma unidade cicloidal.

Como a Relação Cicloidal se Compara às Caixas de Engrenagens Planetárias?

Redutores cicloidais alcançam relações de estágio único mais altas (até 119:1) do que as caixas de engrenagens planetárias típicas (geralmente 3:1 a 100:1 por etapa), com menor folga e melhor tolerância a choques — mas as unidades planetárias costumam ser mais eficientes em proporções mais baixas.

De acordo com FIRGELLI, Redutores cicloidais suportam cargas de choque de até 500% do torque nominal sem quebra de dentes — uma grande vantagem em aplicações com carga variável ou por impacto. A característica de compartilhamento de carga (60–70% dos lobos engajados a qualquer momento) é a razão dessa robustez.

Planetary gearboxes, Em contraste, normalmente oferecem maior eficiência em proporções mais baixas (95–97% por etapa) e não inverta a direção de saída. Elas são frequentemente preferidas quando a eficiência é crítica e a razão necessária é inferior a 50:1.

Redutores cicloidais também se destacam em compacidade em altas proporções. Um estudo do ResearchGate sobre o design de caixa de câmbio cicloidal demonstrou um 20:1 redução alcançada em um espaço de 60×60×20mm, com torque aumentando de 0,45 Nm para 8,82 Nm — uma multiplicação de torque de quase 20 vezes em um pacote muito pequeno.

Com relação ao backdrive: Redutores cicloidais podem ser acionados em direção a baixo de certas condições, Mas o alto atrito e a geometria dos elementos rolantes os tornam significativamente mais difíceis de recuar do que as caixas de engrenagens planetárias com a mesma relação.

Qual Proporção Você Precisa?

Escolha a relação com base na velocidade de saída e torque necessários: Robótica e aplicações de indexação exigem altas proporções (50:1 a 100:1 ) com baixa reação, enquanto esteiras e misturadoras podem usar razões moderadas (10:1 a 30:1) onde a tolerância à carga de choque importa mais.

A tabela abaixo mapeia aplicações industriais comuns para faixas típicas de proporções:

Para uma lista mais completa de onde essas razões importam na prática, Veja nosso guia para Aplicações em caixas de câmbio cicloidal.

Quando a aplicação exige tanto alta relação quanto alto torque em um pacote compacto, A combinação é o que torna Caixa de câmbio cicloidal de alto torque desempenho atraente em comparação com alternativas planetárias de múltiplos estágios.

Se você ainda está decidindo entre tipos de redutores, Nosso Seleção da relação da caixa de câmbio O guia guia passo a passo pela decisão. Para uma comparação completa dos critérios de decisão além da razão, Veja Como escolher um redutor cicloidal.

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