¿Qué es mejor: un accionamiento armónico impreso en 3D o un accionamiento cicloidal impreso en 3D?
En este artículo, exploraremos las ventajas y desventajas de dos cajas de cambios impresas en 3D: una transmisión armónica y una transmisión cicloidal. Estas cajas de cambios tienen el mismo tamaño y relación de reducción de 25 a 1. Las compararemos en términos de eficiencia, precisión y durabilidad.
Diseño y montaje de las cajas de cambios
Para hacer una comparación justa, ambas cajas de cambios fueron diseñadas para ser pequeñas y tener el mismo tamaño y relación de reducción. El proceso de diseño dependió del tamaño de los pasadores y rodillos utilizados en las cajas de engranajes. Los pasadores de rodillos para el accionamiento cicloidal tenían un diámetro de 6 mm y estaban colocados en casquillos de 8 mm para un funcionamiento más suave. El tamaño mínimo del diámetro primitivo de la corona se determinó mediante estos parámetros.
El impulso armónico requería una copa flexible, conocida como plano flexible, para lograr su funcionalidad única. La copa tenía que ser flexible en el extremo abierto pero rígida en la parte inferior. El desafío era diseñar una copa que fuera lo suficientemente fuerte para soportar la fuerza, pero lo suficientemente flexible como para deformarse adecuadamente. El tamaño de la copa tenía que coincidir con el tamaño de la caja de cambios circular para una comparación justa.
Ambas cajas de cambios se imprimieron en 3D con filamento PLA. La configuración de impresión se ajustó para garantizar dimensiones precisas y un ajuste adecuado. Algunas piezas requirieron configuraciones diferentes, como una expansión horizontal negativa para el plano flexible y discos cicloidales para permitir un ajuste con holgura.
Pruebas de eficiencia, precisión y durabilidad
Ambas cajas de cambios fueron probadas para medir su eficiencia en términos de par de salida. El accionamiento cicloidal produjo 4,8 Newton-metros de par, un aumento de 16 veces en comparación con el par del motor paso a paso Nema 17 utilizado. El accionamiento armónico también proporcionó la misma salida de par. Ambas cajas de cambios tuvieron una eficiencia de alrededor del 65%, considerando la relación de reducción de 25 a 1.
Para evaluar la precisión, se probó el juego de las cajas de engranajes, o la cantidad de juego en el eje de salida cuando se aplicó fuerza en ambas direcciones. El accionamiento cicloidal tenía un juego de 6,5 mm, mientras que el accionamiento armónico tenía un juego de 8 mm a una distancia de 15 centímetros. Sin embargo, el accionamiento armónico mostró mejores resultados en posición quieta, sin ningún juego perceptible incluso con una ligera fuerza aplicada.
La durabilidad resultó ser un desafío para ambas cajas de cambios. El plano de flexión del accionamiento armónico no era lo suficientemente fuerte para soportar la deformación requerida, lo que provocó su rotura. La transmisión cicloidal mostró una mayor durabilidad, pero aún experimentó problemas con la deformación de la forma de los discos cicloidales.
Pensamientos finales
En conclusión, la elección entre un variador armónico impreso en 3D y un variador cicloidal impreso en 3D depende de los requisitos específicos de su aplicación. La transmisión cicloidal ofrece mayor par de torsión, mejor confiabilidad y durabilidad. Sin embargo, tiene más juego en comparación con el accionamiento armónico. El accionamiento armónico proporciona una mayor precisión y un menor juego, pero carece de la durabilidad del accionamiento cicloidal. Se necesitan más mejoras para mejorar la resistencia y durabilidad de ambas cajas de cambios.
