Роботизированный редуктор Дом на колесах из ПЭЭК представляет собой высокоточное редукторное устройство, в котором композитные материалы ПЭЭК (полиэфирэфиркетон) используются для конструкции трансмиссии Дом на колесах (вращательного вектора), сочетая высокую жёсткость редукторов Дом на колесах с лёгкостью материалов ПЭЭК. Ниже представлен обзор структурных инноваций, свойств материалов, эксплуатационных показателей и вариантов применения:
I. Структурные инновации
В редукторе используется двухступенчатая структура редуктора: первая ступень – планетарный редуктор (солнечная шестерня + 3 сателлита), а вторая – циклоидальный цевочный редуктор (2 циклоидальных колеса с разницей фаз 180°). В основных компонентах трансмиссии циклоидальные колеса изготовлены из литьевого ПЭЭК, армированного 30% углеродным волокном, штифты зубьев изготовлены из композитных материалов ПЭЭК-металл (наружный износостойкий слой ПЭЭК + стальной сердечник вала), а корпус подшипника эксцентрикового вала оснащен самосмазывающимися втулками ПЭЭК, что обеспечивает длительную работу без масла. Общая конструкция оптимизирована с помощью топологии конечных элементов, что позволяет сократить количество деталей на 25% по сравнению с традиционными стальными редукторами Дом на колесах.
II. Свойства материала
Преимущество в отношении прочности к массе: прочность на разрыв циклоидального колеса из ПЭЭК достигает 180 МПа при плотности всего 1,45 г/см³, что снижает массу на 55% по сравнению со стальными циклоидальными колесами. При этом прочность основания зуба на изгиб увеличивается на 40% благодаря ориентации углеродного волокна.
Динамические характеристики: коэффициент затухания материала составляет 0,02 (0,001 для стали), что снижает шум передачи на 15–20 дБ и увеличивает резонансную частоту до более чем 3000 Гц.
Адаптивность к окружающей среде: сохраняет стабильные механические свойства в диапазоне температур от -60°C до 220°C, устойчив к эрозии гидравлического и трансмиссионного масла и соответствует требованиям уровня защиты IP67.
III. Основные показатели эффективности
Точность передачи: люфт ≤ 15 угловых секунд, точность повторного позиционирования ±5 угловых секунд, колебание крутящего момента при пуске без нагрузки ≤ 3%.
Грузоподъемность: номинальный выходной крутящий момент 80-300 Н·м (соответствует моделям Дом на колесах-40 - Дом на колесах-110), кратковременный коэффициент перегрузки 2,5 раза.
Эффективность и срок службы: КПД трансмиссии 94–96 % (при входной скорости 2000 об/мин), среднее время наработки на отказ (Среднее время безотказной работы) 20 000 часов (в номинальных условиях).
IV. Типичные сценарии применения
Гуманоидные роботы: крупногабаритные детали, такие как шарниры вращения талии и коленные суставы, например, привод тазобедренного сустава Тесла Оптимус (требующие редукторов класса 200 Нм).
Промышленные роботы: оси J2/J3 шестикоординатных механических рук, заменяющие традиционные волновые редукторы для достижения более высокой жесткости.
Высококачественное оборудование: роботы для обработки полупроводниковых пластин, концевые эффекторы хирургических роботов, которые должны одновременно соответствовать требованиям к малому весу и точности позиционирования на микронном уровне.
