Nd-avtodrom.ru

НД Автодром
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Волновой редуктор: определение, описание, разновидности и принцип работы

Редуктор волновой характеристики – принцип работы, устройство, применение, типы

принцип работы, устройство, применение, типы

С момента создания первой зубчатой передачи прошло много лет. Многие известные инженеры приложили немало усилий для усовершенствования этого процесса и изобретения новых механизмов. Одним из таких людей стал американский инженер У. Массер, который в 1959 году изобрел волновой редуктор. Принцип работы был основан на использовании гибкого зубчатого колеса, передающего движение другой шестерне. Это изобретение позволило ускорить развитие многих отраслей промышленности, увеличить передаточное число и точность оборудования.

Особенности конструкции

Устройство волнового редуктора зависит от сферы его применения. Основная цель, для которой используется этот механизм – преобразование входного вращательного движения двигателей в:

  • выходное поступательное;
  • выходное вращательное.

По своей конструкции они схожи с планетарными механизмами так как имеется несколько зон соприкосновения с гибким колесом. Обеспечивает одновременное соприкосновение кулачок. Он имеет несколько выступов, которые образуют волны при вращении. При этом нагрузка распределена по всем зацепляемым зубьям равномерно. При производстве волновых редукторов количество зубьев на колесах варьируется в пределах от 100 до 600.

Место, где вершина волны деформируемого элемента соприкасаются с другой шестерней, называется зоной зацепления.

По количеству таких зон редуктор с гибким элементом может быть:

  • одноволновый;
  • двухволновый;
  • трехволновый.

Большее количество волн встречается крайне редко.

Принцип работы

Волновые редукторы имеют следующий принцип работы:

  1. Недеформируемое колесо с внутренними зубьями крепится в корпусе.
  2. Гибкое зубчатое колесо с тонкими стенками устанавливается на генератор волн.
  3. При вращении генератор волн деформирует гибкое колесо, тем самым перемещает точки соприкосновения наружной и внутренней шестерней.

Плавность хода обеспечивается тем, что на гибком колесе меньшее количество зубьев.

Типы волновых редукторов

Среди всего многообразия устройств данного вида. наибольшее распространение получили волновые мотор-редукторы. Конструкция такого механизма состоит из электродвигателя и непосредственно самой волновой передачи. Основные характеристики, на которые стоит обращать внимание перед покупкой:

  • размеры;
  • мощность;
  • КПД;
  • максимальная нагрузка.

Преимущества таких устройств перед моторами другого типа:

  • меньшие размеры;
  • низкий уровень шума и вибраций;
  • устойчивость к нагрузкам.

Основной способ смазки таких устройств заключается в стандартном подводе масла к соприкасающимся элементам. Тем не менее, в некоторых ситуациях требуются герметичные механизмы, без использования смазывающе-охлаждающей жидкости. Работа волнового редуктора фланцевого с пневмодвигателем происходит без смазки. В таком аппарате охлаждение элементов происходит при помощи сжатого воздуха.

Червячный волновой редуктор имеет два вида размещения червяка в корпусе – верхнюю и нижнюю. Применение такой механизм нашел в космической отрасли, где требуется герметичность.

Используется в конструкции космической лебедки.

Волновая зубчатая передача появилась относительно недавно, но уже успела зарекомендовать себя с положительной стороны. Она обеспечивает большую волновую деформацию, тем самым увеличивая передаточное отношение. Из достоинств также стоит выделить высокий КПД, небольшие размеры и маленький вес.

Применение волнового редуктора

За ряд особенностей, недоступных другим механизмам такого типа, привод с волновым редуктором получил широкое распространение во многих отраслях промышленности. Такое устройство встречается:

  • в космонавтике и авиастроении;
  • в судостроении и на подводных лодках;
  • в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли;
  • на химическом производстве;
  • в атомных электростанциях;
  • в робототехнике и автоматизированных системах;
  • при добыче полезных ископаемых.

Герметичность устройства позволяет использовать его в сложных климатических условиях, в вакууме и под водой. Устойчивость к большим нагрузкам и сложным условиям работы нашло применение для этих аппаратов в атомной энергетике и местах с возможностью взрывов и землетрясений. Точность передаваемых движений позволяет использовать их в станках с числовым программным управлением. Высокий запас прочности и длительный срок эксплуатации позволяет использовать редуктор в любом производстве, внедрить его в технологический процесс, задействовать в работе конвейера, автоматизированных систем и другом оборудовании.

Простая конструкция позволяет собрать такой механизм своими руками, но, если цели использования предполагают применение редуктора в сложном технологическом процессе, стоит приобрести профессиональное оборудование. Его стоимость окажется существенно выше, но производитель дает гарантию на оборудование и выполнение им всех поставленных задач.

Волновые редукторы имеют множество преимуществ, за которые нашли повсеместное применение. Они обладают высоким коэффициентом полезного действия, множеством вариантов передаточных чисел, небольшими размерами, высокой точностью и плавной работой движущихся элементов. Высокая стоимость таких устройств в сравнении с другими редукторами, окупается в длительном сроке эксплуатации и недорогом обслуживании.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Волновые редукторы. | PRO-TechInfo

Назначение и принцип работы волновых передач.

Волновые передачи основаны на принципе передачи вращательного движения за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес.

Такая передача была запатентована американским инженером Массером в 1959 г.

Волновые передачи имеют меньшие массу и габариты, большую кинематическую точность, меньший мёртвый ход, высокую вибропрочность за счёт демпфирования (рассеяния энергии) колебаний, создают меньший шум.

При необходимости такие передачи позволяют передавать движение в герметичное пространство без применения уплотняющих сальников, что особенно ценно для авиационной, космической и подводной техники, а также для машин химической промышленности.

Кинематически эти передачи представляют собой разновидность плане­тарной передачи с одним гибким зубчатым колесом.

Основные элементы волновой передачи:

  • неподвижное колесо с внут­ренними зубьями,
  • вращающееся упругое колесо с наружными зубьями,
  • водило.

Неподвижное колесо закрепляется в корпусе и выполняется в виде обычного зубчатого колеса с внутренним зацеплением. Гибкое зубча­тое колесо имеет форму стакана с легко деформирующейся тонкой стенкой: в утолщенной части (левой) нарезаются зубья, правая часть имеет форму вала. Водило состоит из овального кулачка и специального подшипника.

Передача движения осуществляется за счет деформирования зубчатого венца гибкого колеса. При вращении водила волна деформации бежит по окружности гибкого зубчатого венца; при этом венец обкатывается по не­подвижному жесткому колесу в обратном направлении, вращая стакан и вал. Поэтому передача и называется волновой, а водило — волновым генератором.

Конструкции волновых редукторов.

Существует большое количество конструкций волновых механизмов. Обычно эти механизмы преобразуют входное вращательное движение в выходное вращательное или поступательное. Волновые механизмы можно рассматривать как одну из разновидностей многопоточных планетарных механизмов, так как они обладают многозонным, а в случае зубчатого механизма, и многопарным контактом выходного звена с гибким колесом. Многозонный контакт обеспечивается за счет формы генератора волн (кулачок чаще с двумя, редко с тремя выступами), многопарный — за счет податливости зубчатого венца гибкого колеса. Такое сочетание позволяет волновым механизмам передавать значительные нагрузки при малых габаритах. Податливость зубчатого венца обеспечивает достаточно равномерное распределение нагрузки по зубьям, находящимся в зоне зацепления. При номинальных нагрузках процент зубьев находящихся в зацеплении составляет 15-25% от общего их числа. Поэтому в волновых передачах применяется мелкомодульное зацепление, а числа зубьев колес лежат в пределах от 100 до 600. Зона зацепления в волновой зубчатой передаче совпадает с вершиной волны деформации. По числу зон или волн передачи делятся на одноволновые, двухволновые и так далее. При вращении водила овальной формы образуются две волны. Такую передачу называют двухволновой. Бывают трехволновые передачи. Передачи с числом волн более трех применяются редко.

Редуктор волновой с эвольвентным профилем зубьев.

Описание конструкции волнового редуктора.

Редуктор волновой с эвольвентным профилем зубьев — это одноступенчатый редуктор с двумя зубчатыми колесами: одно — жесткое с внутренними зубьями, второе — гибкое — в виде цилиндра с зубчатым венцом. Гибкий зубчатый венец деформируется генератором волн. Генератор состоит из кулачка, насаженного на быстроходный вал, и шарикоподшипника с тонкими кольцами. Недеформируемый конец гибкого цилиндра шлицевый. Шлицы нарезаны обычным зуборезным инструментом. От осевого смещения цилиндр удерживается проволочным кольцом, расположенным на шлицах.

Тихоходный вал вращается в противоположном направлении относительно быстроходного вала.

Сборка жесткого колеса с гибким осуществляется после деформации гибкого зубчатого венца генератором. Зацепление и подшипники смазываются маслом, разбрызгиваемым генератором. Охлаждается редуктор вентилятором, установленным на быстроходном валу.

Редуктор предназначен для непрерывной длительной работы. КПД редуктора 0,85…0,9. Возможна передача вращения от тихоходного вала к быстроходному, КПД мультипликатора на 15…30% ниже КПД редуктора.

Схема взаимодействия звеньев.

Технические характеристики волнового редуктора.

  1. Крутящий момент на тихоходном валу: 1000 Н⋅м;
  2. Частота вращения тихоходного вала: 14,2 мин -1 ;
  3. Мощность на тихоходном валу: 1,5 кВт;
  4. Передаточное число: 100;
  5. КПД редуктора: 0,85…0,9;
  6. Материал зубчатых колес: сталь 30ХГС, твердость: 30…35HRCэ.

Редуктор волновой для передачи вращения в герметизированное пространство

Описание конструкции волнового редуктора.

Редуктор волновой для передачи вращения в герметизированное пространство состоит из неподвижного гибкого колеса с внешними зубьями, жесткого колеса с внутренними зубьями (соединенного с тихоходным валом) и дискового генератора волн. Гибкое колесо выполнено в виде тонкостенного стакана с фланцем, соединенным герметично с корпусам. Для уменьшении несоосности гибкого и жесткого колес корпусные детали центрируются по фланцу ∅115 Н7/h6. Эксцентриковый вал генератора волн закреплен в одном подшипнике и самоустанавливается по гибкому колесу.

Волновые редукторы

Волновые зубчатые мотор-редукторы

Волновые редукторы построены с использованием гибкого колеса (гибкий зубчатый венец), который установлен в генераторе волн. Техническая сложность исполнения гибкого колеса, через которое передается значительное усилие, является высокой, поэтому волновая передача запатентована только в 1958 году. Она сразу нашла применение в системах, где не требуется высокий крутящий момент, но необходима плавность движения. Основные перспективы использования волновых редукторов — промышленные манипуляторы, сборочные роботы, станки с ЧПУ.

Редукторная схема привода манипуляторов проще и надежнее гидравлической. В манипуляторах уместно использовать так называемые волновые мотор-редукторы, где электродвигатель совмещен в одном корпусе с шестернями. Данное решение обеспечивает экономию материалов и более низкую стоимость оборудования при сохранении технических характеристик. Возможно исполнение с маслонаполненным картером, когда оно используется не только для смазки, но и для охлаждения шестерен и обмоток.

Волновые зубчатые мотор-редукторы используются там, где требуется очень низкая скорость вращения на выходном валу. У них тоже обеспечена соосность входного и выходного вала, что очень удобно при проектировании станков. При этом, волновая схема позволяет достичь передаточного отношения 1:100 или 1:300 с минимально возможным числом деталей. Это недоступно для других типов редукторов, в том числе и планетарных. Большое передаточное отношение — идеальный вариант для высокоскоростных электродвигателей. Такой привод смещает побочный шум и вибрацию в более высокочастотную область, от которой проще сделать шума и виброизоляцию.

Число передаточных отношений для волновых редукторов ограничено диапазоном 80-400. Если передаточное отношение сделать менее 80, то деформации гибкого колеса будут слишком велики за один оборот, и оно не прослужит долго. Если, наоборот, передаточное отношение сделать слишком большим, то возможен проскок зубьев колес при очень большом их диаметре. Нижний предел можно понизить до значения менее 80, если вместо металлических гибких колес использовать пластиковые.

Принцип действия волновых редукторов

Если в обычном редукторе, например, классическом цилиндрическом, работают все зубья шестерен за цикл, то в волновом только два-три зубца рабочего колеса. Генератор волн выводит зубья гибкой шестерни из зацепления с ободом. За полный оборот генератора волны, гибкое колесо провернется на 1/50 при числе зубцов 200 и зацеплении 4 зубца. Таким образом, даже очень компактный волновой редуктор легко сделать с передаточным отношением 1:100. КПД — 90%. Именно такие качества необходимы для привода промышленных манипуляторов. Волновой редуктор содержит три основных элемента:

  • гибкое колесо;
  • жесткое колесо;
  • генератор волн.

Главным недостатком волновой передачи является недолговечность гибкого элемента. Он должен совершать один цикл сгиба за один оборот колеса. Для гибкого элемента используется специальная конструкция из композитных материалов. Зубчатый венец делается из материалов с высокой износостойкостью — металл, специальные полимеры.

Гибкая основа — из металлополимерного композита. Она выдерживает миллионы оборотов. Использование унифицированных моделей позволяет легко подбирать запчасти и сократить время простоя оборудования под ремонтом.

Гибкое колесо является наиболее сложным в проектировании элементом. Используются системы компьютерного проектирования, так как необходимо решить сразу две противоположенные задачи: обеспечить устойчивость к многократным сгибам и обеспечить достаточную прочность и твердость зубцов шестерни.

Генератор волн

Деформация гибкого зубчатого венца обеспечивается генератором волн в виде двух лопастей с роликовым устройством скольжения по внутренней поверхности венца. Роликовый генератор волн прост, надежен и имеет минимальное количество элементов. Возможны различные схемы в виде одно- двух- и трех волнового генератора. Для снижения потерь в волновой передаче применяют несколько технологических приемов:

  • увеличение диаметра зубчатых венцов;
  • уменьшение размеров зубьев, чтобы за одну волну в зацеплении участвовало 30-70 и более зубьев;
  • уменьшение степени деформации венца;
  • увеличение зоны контакта роликов с венцом (увеличение ширины гибкого венца);
  • частичное заполнение редуктора маслом.

Генератор волн обеспечивает полный ввод зубьев в зону зацепления и полный выход зубьев из зацепления за пол-оборота (для двух волновой схемы). Двух волновая схема обеспечивает преимущество — симметричность конструкции генератора волн, в результате чего, не требуется использование противовесов, а редуктор получает возможность работать на высоких скоростях вращения. В серийно выпускаемых волновых редукторах применяются несколько вариантов конструктивного исполнения генератора волн.

  1. Кулачковый генератор.
  2. Генератор фиксированной волны.
  3. Дисковые генераторы.
Читать еще:  Daewoo Nexia the process of reimagine › Logbook › Замена масла в КПП

Дисковая схема не требует специального подшипника. Она является самой распространенной. Двух волновой генератор имеет три диска. Специальные противовесы ему не требуются. Конструктивно необходимое для волнового редуктора уменьшение зубьев не приводит к снижению допустимого крутящего момента на выходном валу. Именно за счет деформации гибкого колеса в зацеплении участвует 10-40 раз большее количество зубьев, чем для жесткой шестерни аналогичного диаметра. Количество зубьев, входящих в зацепление, возрастает при приложении нагрузки. Например, для стандартных гибких колес на 200 зубцов, в зацепление входит до 40 зубьев с каждой стороны волны сформированной генератором, так что общее число их возрастает до 80-и. В обычной же шестерне на 200 зубьев в одновременном зацеплении находятся только 2-4 зуба.

Благодаря перечисленным качествам волновые редукторы широко используются в производстве. Любые модели вы можете заказать у нашей компании.

Волновые редукторы.

Назначение и принцип работы волновых передач.

Волновые передачи основаны на принципе передачи вращательного движения за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес.

Такая передача была запатентована американским инженером Массером в 1959 г.

Волновые передачи имеют меньшие массу и габариты, большую кинематическую точность, меньший мёртвый ход, высокую вибропрочность за счёт демпфирования (рассеяния энергии) колебаний, создают меньший шум.

При необходимости такие передачи позволяют передавать движение в герметичное пространство без применения уплотняющих сальников, что особенно ценно для авиационной, космической и подводной техники, а также для машин химической промышленности.

Кинематически эти передачи представляют собой разновидность плане­тарной передачи с одним гибким зубчатым колесом.

Основные элементы волновой передачи:

  • неподвижное колесо с внут­ренними зубьями,
  • вращающееся упругое колесо с наружными зубьями,
  • водило.

Неподвижное колесо закрепляется в корпусе и выполняется в виде обычного зубчатого колеса с внутренним зацеплением. Гибкое зубча­тое колесо имеет форму стакана с легко деформирующейся тонкой стенкой: в утолщенной части (левой) нарезаются зубья, правая часть имеет форму вала. Водило состоит из овального кулачка и специального подшипника.

Передача движения осуществляется за счет деформирования зубчатого венца гибкого колеса. При вращении водила волна деформации бежит по окружности гибкого зубчатого венца; при этом венец обкатывается по не­подвижному жесткому колесу в обратном направлении, вращая стакан и вал. Поэтому передача и называется волновой, а водило — волновым генератором.

Конструкции волновых редукторов.

Существует большое количество конструкций волновых механизмов. Обычно эти механизмы преобразуют входное вращательное движение в выходное вращательное или поступательное. Волновые механизмы можно рассматривать как одну из разновидностей многопоточных планетарных механизмов, так как они обладают многозонным, а в случае зубчатого механизма, и многопарным контактом выходного звена с гибким колесом. Многозонный контакт обеспечивается за счет формы генератора волн (кулачок чаще с двумя, редко с тремя выступами), многопарный — за счет податливости зубчатого венца гибкого колеса. Такое сочетание позволяет волновым механизмам передавать значительные нагрузки при малых габаритах. Податливость зубчатого венца обеспечивает достаточно равномерное распределение нагрузки по зубьям, находящимся в зоне зацепления. При номинальных нагрузках процент зубьев находящихся в зацеплении составляет 15-25% от общего их числа. Поэтому в волновых передачах применяется мелкомодульное зацепление, а числа зубьев колес лежат в пределах от 100 до 600. Зона зацепления в волновой зубчатой передаче совпадает с вершиной волны деформации. По числу зон или волн передачи делятся на одноволновые, двухволновые и так далее. При вращении водила овальной формы образуются две волны. Такую передачу называют двухволновой. Бывают трехволновые передачи. Передачи с числом волн более трех применяются редко.

Волновой редуктор

Устройство волнового редуктора

В состав волнового редуктора входят три основных части: генератор волны, жёсткое колесо и гибкое колесо. Генератор волны в самом распространённом варианте выполняется в виде шарикоподшипника с тонкими гибкими стенками. Он устанавливается на эллиптическую втулку, и сам принимает форму эллипса. Сборка из этих двух деталей и является генератором волны. Гибкое колесо – это деталь специфическая для волнового редуктора. Оно представляет собой тонкостенное зубчатое колесо с наружным зубом. Основная рабочая поверхность этого колеса имеет форму цилиндра. Материал и толщина гибкого колеса подобраны так, чтобы оно могло постоянно испытывать упругие деформации, не теряя своих свойств. Конструкция жёсткого колеса проще чем других частей волнового редуктора. Это обычное зубчатое колесо с внутренним зубом. Его размеры подобраны так чтобы обеспечивать достаточно большую жёсткость при рабочих нагрузках.

генератор волныгибкое колесожесткое колесо

При сборке волнового редуктора гибкое колесо устанавливают на генератор волны, в результате чего оно тоже принимает эллиптическую форму. Далее на гибкое колесо устанавливается жёсткое колесо. Поскольку гибкое колесо в процессе сборки приняло эллиптическую форму, то его зацепление с жёстким колесом происходит только на двух участках. Расположены они вдоль большой полуоси генератора волны и в сумме занимают около 40% окружности. За пределами этих участков зацепления зубьев жёсткого и гибкого колеса не происходит. Гибкое колесо имеет меньше зубьев чем жёсткое колесо. Чаще всего эта разница составляет 2 зуба, однако есть другие варианты конструкции волновых редукторов, где эта разница больше.

Принцип работы

По мере поворота генератора волны, зубья гибкого и жёсткого колёс поочерёдно начинают входить в зацепление. Участки зацепления зубьев в результате начинают смещаться в том же направлении в котором вращается генератор волны. Как только генератор волны совершит полный оборот, гибкое и жёсткое колесо окажутся смещены друг относительно друга на те самые 2 зуба, которые составляют разницу в количестве зубьев между этими колёсами. Это означает что гибкое и жёсткое колеса повернулись друг относительно друга со скоростью, существенно меньшей чем скорость с которой вращался генератор волны. Генератор волны вращаясь достаточно быстро позволяет получить сравнительно медленное вращение гибкого колеса относительно жёсткого – то есть механизм работает как редуктор. Коэффициент редукции такого волнового редуктора зависит от разницы зубьев между гибким и жёстким кольцом, а также от количества зубьев у жёсткого кольца.

Варианты включения

Когда волновой редуктор используется так как показано выше, то генератор волны используется как вход, гибкое колесо – это выход, а жёсткое колесо остаётся неподвижным. Волновой редуктор можно использовать и по-другому, если зафиксировать не жёсткое колесо, а генератор волны или гибкое колесо; входом и выходом в таком случае могут быть из двух оставшихся элементов редуктора. При различных вариантах включения волновая передача может быть использована как для понижения скорости, так и для её повышения. Передаточное число редуктора при этом также изменится. Может измениться и направление вращения выходного элемента относительно входного.

У волнового редуктора можно приводить во вращение все три элемента. Редуктор при этом будет иметь два входа и один выход или один вход и два выхода. Это позволяет использовать волновой редуктор как дифференциал, складывая скорости вращения на разных валах, или раскладывая вращение на два разных вала.

Варианты исполнения компактных волновых редукторов

За время, прошедшее с момента изобретения волнового редуктора, было придумано много вариантов его конструкции. И вариант, когда шарикоподшипник эллиптической формы используется как генератор волны, не исчерпывает всех возможных вариантов конструкции. Существуют и другие варианты. Например, генератор волны может быть выполнен в виде коромысла с роликами на его концах. Или в виде планетарных шестерён, установленных на водило, которые зацепляются с зубьями, сделанными с внутренней стороны гибкого колеса. Помимо этого, генератор волны может быть выполнен в виде детали более сложной формы, создающей на гибком кольце 3 или 4 зоны зацепления (вместо двух зон в самом простом случае).

Гибкое колесо также может иметь разную форму. На практике чаще всего встречаются три формы: «кастрюля», «шляпа» и цилиндр. Отличия между ними заключаются в удобстве использования.

Гибкое колесо типа «кастрюля»Гибкое колесо типа «цилиндр»Гибкое колесо типа «шляпа»

Основные отличия волнового редуктора

  • Большое передаточное число для одноступенчатого редуктора: до 320:1 в серийно выпускаемых изделиях
  • Большое количество зубьев, которые находятся в одновременном зацеплении
  • Высокая точность
  • Большой момент нагрузки в расчёте на единицу объёма или на единицу массы
  • Отсутствие маленьких передаточных чисел (менее 30:1)
  • Простая конструкция
  • Высокая надёжность
  • Простая передача вращения в другую среду
  • Полый вал
  • Жёсткость на скручивание ограничена
  • Короткая осевая длина

Практические преимущества волновых редукторов

Отличительные особенности волновых редукторов выступают как преимущества в ряде отраслей, получивших в настоящее время большое развитие. В качестве примера можно назвать робототехнику (классические промышленные роботы, коллаборативные роботы, а также человекоподобные роботы) и медицинская техника (хирургические роботы, медицинские сканирующие установки и экзоскелеты). Короткая длина вдоль оси, возможность получить большой крутящий момент в компактных размерах, а также полый вал позволяют обеспечить компактные размеры всех звеньев робота, а высокая точность редукторов позволяет достичь хорошей точности всего робота.

В других отраслях, где готовые изделия должны работать в условиях агрессивных сред (например, вакуум, радиоактивное излучение, особо высокие или особо низкие температуры также часто применяются волновые редукторы. Здесь востребован высокий удельный момент, позволяющий обеспечить компактность конструкции, возможность просто передавать вращение в агрессивную среду без дополнительных уплотнений и хорошие показатели надёжности, обусловленные простой конструкцией.

Волновой редуктор: определение, описание, разновидности и принцип работы

  • Главная
  • О компании
  • Продукция
  • Контакты
  • Главная
  • О компании
  • Продукция
  • Контакты
  • Главная

Волновой редуктор. Cерия ВРС

  • размер шрифта уменьшить размер шрифта увеличить размер шрифта
  • Печать
  • Эл. почта

Волновые редукторы имеют широкое применение в промышленности, в частности: производство высокоточных поворотных платформ, робототехника, станкостроение, космическая отрасль. Самые яркие примеры применения волновых редукторов — марсоход Curiosity , знаменитый японский робот Asimo . Там где имеет место жесткие ограничения по массе, где плавность и точность критически важны, где требуются большие передаточные отношения – волновые редукторы являются идеальным решением.

В данном разделе представлены волновые редукторы в стандартном корпусном исполнении со следующим характеристиками:

Момент номинальный, нм

Номинальная скорость

входного вала, об/мин

Основные достоинства данного редуктора:

— Большое передаточное число.

— Большой момент на тихоходном валу.

— Наличие роликового перекрестного подшипников качения, на тихоходном валу.

— Имеет встроенную центрирующую муфту.

— Исполнения под входной гладкий вал и вал со шпоночным пазом

Более подробную информацию можно получить скачав прилагаемое ниже описание. Если вы не нашли подходящей размерной серии, то мы готовы БЕСПЛАТНО, разработать для вас редуктор того габарита, который вам требуется. Напишите нам и мы рассмотрим вашу заявку в кратчайшие сроки.

Волновой редуктор: принцип работы, устройство, назначение

С момента создания первой зубчатой передачи прошло много лет. Многие известные инженеры приложили немало усилий для усовершенствования этого процесса и изобретения новых механизмов. Одним из таких людей стал американский инженер У. Массер, который в 1959 году изобрел волновой редуктор. Принцип работы был основан на использовании гибкого зубчатого колеса, передающего движение другой шестерне. Это изобретение позволило ускорить развитие многих отраслей промышленности, увеличить передаточное число и точность оборудования.

Особенности конструкции

Устройство волнового редуктора зависит от сферы его применения. Основная цель, для которой используется этот механизм – преобразование входного вращательного движения двигателей в:

  • выходное поступательное;
  • выходное вращательное.

По своей конструкции они схожи с планетарными механизмами так как имеется несколько зон соприкосновения с гибким колесом. Обеспечивает одновременное соприкосновение кулачок. Он имеет несколько выступов, которые образуют волны при вращении. При этом нагрузка распределена по всем зацепляемым зубьям равномерно. При производстве волновых редукторов количество зубьев на колесах варьируется в пределах от 100 до 600.

Место, где вершина волны деформируемого элемента соприкасаются с другой шестерней, называется зоной зацепления.

По количеству таких зон редуктор с гибким элементом может быть:

  • одноволновый;
  • двухволновый;
  • трехволновый.

Большее количество волн встречается крайне редко.

Принцип работы

Волновые редукторы имеют следующий принцип работы:

  1. Недеформируемое колесо с внутренними зубьями крепится в корпусе.
  2. Гибкое зубчатое колесо с тонкими стенками устанавливается на генератор волн.
  3. При вращении генератор волн деформирует гибкое колесо, тем самым перемещает точки соприкосновения наружной и внутренней шестерней.

Плавность хода обеспечивается тем, что на гибком колесе меньшее количество зубьев.

Типы волновых редукторов

Среди всего многообразия устройств данного вида. наибольшее распространение получили волновые мотор-редукторы. Конструкция такого механизма состоит из электродвигателя и непосредственно самой волновой передачи. Основные характеристики, на которые стоит обращать внимание перед покупкой:

  • размеры;
  • мощность;
  • КПД;
  • максимальная нагрузка.

Преимущества таких устройств перед моторами другого типа:

  • меньшие размеры;
  • низкий уровень шума и вибраций;
  • устойчивость к нагрузкам.

Основной способ смазки таких устройств заключается в стандартном подводе масла к соприкасающимся элементам. Тем не менее, в некоторых ситуациях требуются герметичные механизмы, без использования смазывающе-охлаждающей жидкости. Работа волнового редуктора фланцевого с пневмодвигателем происходит без смазки. В таком аппарате охлаждение элементов происходит при помощи сжатого воздуха.

Червячный волновой редуктор имеет два вида размещения червяка в корпусе – верхнюю и нижнюю. Применение такой механизм нашел в космической отрасли, где требуется герметичность.

Используется в конструкции космической лебедки.

Читать еще:  Ремонт ходовой части (подвески) Mercedes в Москве

Волновая зубчатая передача появилась относительно недавно, но уже успела зарекомендовать себя с положительной стороны. Она обеспечивает большую волновую деформацию, тем самым увеличивая передаточное отношение. Из достоинств также стоит выделить высокий КПД, небольшие размеры и маленький вес.

Применение волнового редуктора

За ряд особенностей, недоступных другим механизмам такого типа, привод с волновым редуктором получил широкое распространение во многих отраслях промышленности. Такое устройство встречается:

  • в космонавтике и авиастроении;
  • в судостроении и на подводных лодках;
  • в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли;
  • на химическом производстве;
  • в атомных электростанциях;
  • в робототехнике и автоматизированных системах;
  • при добыче полезных ископаемых.

Герметичность устройства позволяет использовать его в сложных климатических условиях, в вакууме и под водой. Устойчивость к большим нагрузкам и сложным условиям работы нашло применение для этих аппаратов в атомной энергетике и местах с возможностью взрывов и землетрясений. Точность передаваемых движений позволяет использовать их в станках с числовым программным управлением. Высокий запас прочности и длительный срок эксплуатации позволяет использовать редуктор в любом производстве, внедрить его в технологический процесс, задействовать в работе конвейера, автоматизированных систем и другом оборудовании.

Простая конструкция позволяет собрать такой механизм своими руками, но, если цели использования предполагают применение редуктора в сложном технологическом процессе, стоит приобрести профессиональное оборудование. Его стоимость окажется существенно выше, но производитель дает гарантию на оборудование и выполнение им всех поставленных задач.

Волновые редукторы имеют множество преимуществ, за которые нашли повсеместное применение. Они обладают высоким коэффициентом полезного действия, множеством вариантов передаточных чисел, небольшими размерами, высокой точностью и плавной работой движущихся элементов. Высокая стоимость таких устройств в сравнении с другими редукторами, окупается в длительном сроке эксплуатации и недорогом обслуживании.

Волновой редуктор

Внешние видеофайлы
Конструкция промышленного одноволнового редуктора
Конструкция промышленного двухволнового редуктора

Волнова́я передача — разновидность зубчатой механической передачи. Примечательна тем что в ней в одновременном зацеплении могут находиться множество зубцов, что обеспечивает высокую жесткость и малые люфты. Изобретена в 1959 году американским инженером У. Массером.

Содержание

  • 1 Волновая зубчатая передача
    • 1.1 Принцип действия
    • 1.2 Достоинства и недостатки
      • 1.2.1 Достоинства
      • 1.2.2 Недостатки
  • 2 Характеристики
  • 3 Применение
  • 4 См. также
  • 5 Источники

Волновая зубчатая передача

Принцип действия

Состоит из жёсткого неподвижного элемента — зубчатого колеса с внутренними зубьями, неподвижного относительно корпуса передачи; гибкого элемента — тонкостенного упругого зубчатого колеса с наружными зубьями, соединённого с выходным валом; генератора волн — кулачка, эксцентрика или другого механизма, растягивающего гибкий элемент до образования в двух (или более) точках пар зацепления с неподвижным элементом. Число зубьев гибкого колеса несколько меньше числа зубьев неподвижного элемента. Число волн деформации равно числу выступов на генераторе. В вершинах волн зубья гибкого колеса полностью входят в зацепление с зубьями жёсткого, а во впадинах волн — полностью выходят из зацепления. Линейная скорость волн деформации соответствует скорости вершин выступов на генераторе, то есть в гибком элементе существуют бегущие волны с известной линейной скоростью. Разница чисел зубьев жёсткого и гибкого колёс обычно равна (реже кратна) числу волн деформации.

Например, при числе зубьев гибкого колеса 200, неподвижного элемента — 202 и двухволновой передаче (два выступа на генераторе волн) при вращении генератора по часовой стрелке первый зуб гибкого колеса будет входить в первую впадину жёсткого, второй — во вторую и т.д. до двухсотого зуба и двухсотой впадины. На следующем обороте первый зуб гибкого колеса войдёт в двести первую впадину, второй — в двести вторую, а третий — в первую впадину жёсткого колеса. Таким образом, за один полный оборот генератора волн гибкое колесо сместится относительно жёсткого на 2 зуба.

Достоинства и недостатки

Достоинства
  • большое передаточное отношение, при малом количестве деталей (i = 80-320)
  • улучшенные массо-габаритные характеристики по сравнению с обычными зубчатыми передачами
  • высокая кинематическая точность и плавность хода
  • высокая нагрузочная способность
  • передача момента через герметичные стенки
Недостатки
  • высокая напряжённость основных элементов гибкого колеса и генератора волн
  • пониженная крутильная жесткость.

Характеристики

Волновые передачи применяются при больших передаточных отношениях, когда требуется повышенная кинематическая точность и низкий уровень шума. Оптимальное передаточное отношение, которое зависит от материала гибкого элемента, составляет 75. 320. Коэффициент полезного действия (при передаточном отношении 100) составляет 0,9.

Применение

Волновые передачи применяют в авиационной и космической технике, в промышленных роботах и манипуляторах, в приводах грузоподъёмных машин, станков, конвейеров и др.

Существуют герметичные волновые передачи, передающие вращение в герметизированной полости, находящейся в химически агрессивной или радиоактивной среде, или в глубоком вакууме, а также существуют конструкции, служащие приводами герметических вентилей.

Применялся на лунном автомобиле, использовавшемся в ходе лунных экспедиций «Аполлон-15», «Аполлон-16» и «Аполлон-17» в начале 1970-х годов.

Справочная информация по выбору редуктора

Редукторы (латинского слова reductor) получили широкое распространение во всех отраслях промышленного и аграрного хозяйства, поэтому их производство с каждым годом увеличивается, появляются новые модификации, совершенствуются уже существующие модели.

Редуктор служит для снижения частоты вращения тихоходного вала и увеличения усилия на выходном валу. Редуктор может иметь одну или несколько ступеней, цель которых увеличение передаточного отношения. По типу механической передачи редукторы могут быть червячными, коническими, планетарными или цилиндрическими. Конструктивно редуктор выполнен как отдельное изделие, работающее в паре с электродвигателем и установленное с ним на одной раме.

Промышленностью сегодня выпускаются редукторы общего и специального назначения.
Редукторы общего назначения могут применяться во многих случаях и отвечают общим требованиям. Специальные же редукторы имеют нестандартные характеристики подходящие под определенные требования.

Классификация, основные параметры редукторов

В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные. Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.д.).

Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами.
Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические — между пересекающимися, а червячные — между пересекающимися валами.

Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.

Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов, серийно выпускаемые промышленностью.

Цилиндрические редукторы

Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%. Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени — от 10 до 60, а три ступени — от 60 до 400.

Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:

А) — Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор
Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес
В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями
Г) – Соосный цилиндрический редуктор
Д) — Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи
Е) — Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей
Ж) — Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей
З) — Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей

Червячные редукторы

Червячные редукторы получили большую популярность в виду своей простоты и достаточно низкой стоимости. Из всех видов червячных редукторов наиболее распространены редукторы с цилиндрическими или глобоидными червяками. Как и многие другие типы редукторов червячные могут состоять из одной или нескольких ступеней. На одноступенчатом редукторе передаточное отношение может быть в пределах 5-100, а на двух ступенях может достигать 10000. Основными достоинствами редукторов червячного типа являются компактные размеры, плавность хода и самоторможение. Из недостатков можно отметить не очень высокий КПД и ограниченная нагружаемая способность. Основными элементами являются зубчатое колесо и цилиндрический червяк. Цилиндрический червяк представляет собой винт с нанесенной на его поверхности резьбой определенного профиля. Число заходов зависит от передаточного отношения, и может составлять от 1 до 4. Вторым основным элементом редуктора является червячное колесо. Оно представляет собой зубчатое колесо из сплава бронзы, количество зубьев также зависит от передаточного отношения и может составлять 26-100.

В ниже приведенной таблице представлена зависимость передаточного отношения от количества зубов колеса и заходов винта.

Волновой мотор редуктор

Волновой редуктор представляет собой механическую передачу, которая преобразует энергию деформации гибкого элемента в движение. Редуктор данного типа впервые был построен в 1959 году американским изобретателем Массером. Открытие стало новым этапом в развитии инженерной техники. Волновая передача позволила обеспечивать недостижимый до того момента уровень кинематической точности и невероятную плавность движения.

Также с ней можно было добиваться высокого передаточного отношения при небольшом количестве составных деталей. Сейчас подобные механизмы используются в ракетной и авиационной отраслях, в робототехнике, в точном машиностроении, а также при производстве манипуляторов, от которых требуется высокая точность перемещения.

Принцип работы устройства

Принцип работы волнового редуктора основывается на деформации гибкого элемента, которая обеспечивает движение зубчатого колеса внутри втулки. Деформация происходит под действием специального эксцентричного механизма, который растягивает гибкую деталь до образования двух точек соприкосновения внутренней шестеренки с зубцами внешней втулки.

Благодаря зацеплению зубьев между собой появляется возможность продолжить вращение внутренней части. При этом количество зубьев у гибкого элемента меньше, чем это число у неподвижного элемента. Благодаря этому факту и получается обеспечивать требуемую плавность и точность движений. В любой момент времени линейная скорость волн соответствует скорости вращения генератора, поэтому не возникают дополнительные колебания, которые могли бы вывести всю систему из равновесия.

Волновой мотор редуктор представляет собой волновую передачу, объединенную с электрическим двигателем. Они имеют очень широкую сферу применения во многих отраслях промышленности. Этим обусловлено большое количество различных вариантов исполнения. Двигатели отличаются размерами, максимально возможной нагрузкой, мощностью и коэффициентом полезного действия.

Из преимуществ силовых агрегатов данного типа можно отметить более компактные габариты, чем у других моторов при одинаковой мощности. Также они способны длительное время работать на предельных нагрузках без видимого износа основных механизмов. Волновые моторы характеризуются низким уровнем шума при работе и практически отсутствующей вибрацией.

Где купить?

Купить редуктор сегодня не составит труда. Предложений на рынке огромное множество, так что выбирать будет из чего. Что касается качества изделий, то ему необходимо уделять повышенное внимание еще на этапе поиска подходящей модели. Многие ленятся прочитать полный перечень технических характеристик, ограничиваясь лишь информацией о мощности и количестве оборотов.

Вместе с тем недостаток данных может привести к неправильному выбору, что в конечном итоге скажется на дальнейшей эксплуатации. Поэтому все-таки стоит уделить больше времени и ознакомиться со всеми рабочими параметрами, чтобы после покупки вдруг не выяснилось, что двигатель не может справляться с возложенными на него обязанностями. Производители волновых редукторов предлагают продукцию примерно сопоставимого качества.

Уровень конкуренции в современном мире чрезвычайно высок, поэтому одна партия бракованных товаров может привести к банкротству компании. Поэтому контроль качества и тщательный подбор комплектующих практикуются на всех заводах на протяжении всего производственного цикла. Поэтому при выборе лучше сделать акцент именно на технически характеристиках, а не на фирме-изготовителе.

Также можно заранее узнать о наличии сервисных центров в конкретном городе, чтобы в случае поломки не пришлось долго искать контору, которая занимается ремонтом подобных устройств. Цена волнового редуктора напрямую зависит от его размеров и функциональных возможностей. Это значение колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч рублей.

Применение редукторов волнового типа

Волновой редуктор РВП 240-21 используется в качестве привода для шнекового конвейера КШ25/12,5. Механизм изготовлен с применением самых передовых конструкторских решений отечественных и мировых инженеров. Он обладает высоким запасом прочности и рассчитан на длительный период эксплуатации. Все электронное оборудование изготовлено в полностью взрывобезопасном варианте, так что механизм может быть использован и на опасных производствах.

Конвейеры были разработаны отечественным «Опытно-механическим заводом» и введены в эксплуатацию на некоторых предприятиях лишь в 2014 году. Их использование позволило повысить безопасность производства. Волновые редукторы для ЧПУ пользуются достаточно высоким спросом. Причем многие заводы предлагают изготовление механизмов по индивидуальным запросам клиента. Для станков с числовым управлением очень важна точность и плавность движений, которую могут обеспечить волновые передачи. Подобные элементы используются в медицине, ювелирном деле, точном машиностроении и робототехнике.

Читать еще:  Меняем масло в МКПП «Лады Весты» своими руками

Стоимость индивидуально изготовленного прибора будет не маленькой, зато он идеально подойдет для выполнения отведенных функций. Кроме того изготовитель выедет на место и поможет осуществить правильную настройку механизма по желанию клиента. Также заказчик может рассчитывать и на гарантийное обслуживание в случае возникновения каких-либо проблем.

Волновые мотор-редукторы

Волновые

Мотор-редукторы. Волновые. Мотор-редукторы типа МВз

Мотор-редуктор 2МВз-160

Мотор-редукторы волновые зубчатые 2МВз-160 предназначены для создания крутящего момента в кинематических схемах с высокими требованиями точности. Особенности волновой передачи, используемой в мотор-редукторе 3МВз-160, позволяют свести к минимуму люфт в зацеплении, что даёт низкий уровень шума при работе.

Мотор-редуктор 2МВз-63

Волновой мотор-редуктор МВз-63 воплотил в своей конструкции все преимущества и недостатки волновой зубчатой передачи. К последним можно отнести малый крутящий момент даже для такого малогабаритного привода.

Мотор-редуктор 2МВз-80

Волновые зубчатые модели редукторов 2МВз-80 могут поставляться заказчикам в двух вариантах. Документация допускает вертикальное и горизонтальное исполнение. У вертикальной модификации выходной вал направлен вниз.

Волновые мотор-редукторы – принцип работы.

Принцип работы волновых мотор-редукторов основан на волновой передаче, изобретённой в 1959 году американцем Массером. В мотор-редукторе подобного типа вращение передаётся от двигателя посредством кулачка, который возбуждает во внутреннем гибком кольце равномерные цикличные волны. Эти волны появляются за счёт того, что диаметр внутреннего гибкого элемента или кольца меньше наружного жёсткого, а кулачок, имеющий форму эксцентрика, растягивает внутренний элемент. Количество одновременно возникающих волн зависит от количества вершин эксцентрика. В том месте, где внутренне кольцо растянулось эксцентриком, образуется волна и внутренний элемент входит в контакт с внешним элементом. Зацепление может быть, как зубчатым, так и фрикционным. В нашем каталоге представлены волновые мотор-редукторы с зубчатой передачей.

Преимущества и недостатки волновых мотор-редукторов.

При сравнительно небольшом сроке существования, волновые мотор-редукторы заняли свою нишу в самых разнообразных отраслях промышленности благодаря своим преимуществам, которые заключаются в следующем:

  • конструкция позволяет достигать высоких передаточных чисел;
  • небольшая масса и малые габариты по сравнению с аналогичными приводами других конструкций;
  • высокая точность передачи и плавность работы мотор-редуктора;
  • возможность передачи момента в герметично изолированные пространства.

Но существует и ряд недостатков – напряжённость в рабочих элементах волновой передачи и малый порог разрушения при нагрузке на скручивание.

Детали машин

Волновые зубчатые передачи

Общие сведения о волновых передачах

Волновой называют передачу, в которой вращение передается за счет волны деформации упругого гибкого звена. Основное применение имеют зубчатые волновые передачи с механическими передачами волн и цилиндрическими колесами. Кроме зубчатых, бывают еще волновые передачи с промежуточными телами качения, в которых тела качения подшипника принимают непосредственное участие в передаче движения, а также фрикционные волновые передачи.
Волновая передача была изобретена относительно недавно – в 1959 году американским инженером У. Массером.

Волновая передача (рис. 1) состоит из трех кинематических звеньев: вращающегося гибкого колеса 1 с наружными зубьями, неподвижного жесткого колеса 2 с внутренними зубьями и вращающегося генератора волн Н.

Гибкое колесо выполняют в виде упругого тонкостенного цилиндра, на кольцевом утолщении (венце) которого нарезаны эвольвентные зубья. Длина цилиндра близка к его диаметру. Гибкое колесо соединяют с тихоходным валом передачи.

Жесткое колесо – обычное зубчатое колесо – соединено с корпусом. Число зубьев z2 жесткого колеса больше числа зубьев z1 гибкого колеса.

Генератор волн, представляющий собой водило, состоит из овального кулачка и напрессованного на него специального гибкого шарикоподшипника. При сборке деформированное гибкое колесо вставляют в генератор волн, придающий колесу овальную форму, и вводят в зацепление с жестким колесом.

Гибкое колесо деформируется так, что на концах большой оси овала зубья его зацепляются с зубьями жесткого колеса на полную рабочую высоту, образуя две зоны зацепления (рис. 1). На малой оси зубья колес не зацепляются, их вершины расположены друг напротив друга. Между этими участками зацепление частичное. Как видно из рис. 1, волновая передача может обеспечить одновременное зацепление большого числа зубьев.

При вращении каждая точка венца гибкого колеса имеет радиальную деформацию: по большой оси овала удаляясь от центра, по малой – приближаясь к нему. Совокупность всех перемещений на угле π радиан образует волну деформаций, а на угле 2π – две волны. Такую передачу называют двухволновой.

При вращении генератора волна деформации бежит по окружности гибкого зубчатого венца; при этом венец обкатывается по неподвижному жесткому колесу в сторону, обратную вращению генератора, вращая выходной вал (см. стрелки на рис. 1).

Принцип работы волновой зубчатой передачи наглядно показан на небольшом видеоролике внизу страницы.

В волновой передаче, как и в планетарной, неподвижным может быть любое звено. Например, для передачи движения через герметичную стенку в химической, авиационной, космической, атомной и других отраслях техники применяют волновую передачу с неподвижным гибким колесом (рис. 2). Здесь гибкий зубчатый венец расположен в середине глухого стакана 1, герметично соединенного с корпусом. Движение передается от генератора волн Н к жесткому колесу 2, соединенному с выходным валом.

Достоинства и недостатки волновых передач

К достоинствам волновых передач можно отнести следующие их свойства:

  • способность передавать большие нагрузки при малых габаритах и массе, поскольку в зацеплении одновременно находится до трети всех зубьев;
  • возможность передачи движения в герметизированное пространство без применения дополнительных уплотнений;
  • возможность получения большого передаточного числа при сравнительно высоком КПД. Так, для одноступенчатой передачи с передаточным числом u ≤ 320 КПД составляет η = 0,8…0,9, что выше, чем у червячных передач с такими же параметрами;
  • малая кинематическая погрешность вследствие двухзонности и многопарности зацепления;
  • небольшие нагрузки на валы и опоры вследствие симметричности конструкции;
  • относительно низкий уровень шума и плавность хода во время работы.

Недостатки волновых передач:

  • сложность изготовления гибкого колеса и генератора;
  • ограничение частоты вращения вала генератора при больших диаметрах колес (во избежание больших окружных скоростей в ободе генератора);
  • высокая напряжённость основных элементов гибкого колеса и генератора волн;
  • появление вибрации при работе передачи.

Область применения волновых передач

Волновые передачи применяют в промышленных роботах и манипуляторах, в механизмах с большим передаточным числом, а также в устройствах с повышенными требованиями к кинематической точности и герметичности.
Широко применяются волновые передачи в авиационной и космической технике, в приводах грузоподъёмных машин, станков, конвейеров и др.
Существуют герметичные волновые передачи, передающие вращение в объем с химически агрессивной или радиоактивной средой, а также работающие в глубоком вакууме.

Основные элементы конструкции волновых передач

Гибкое колесо волновой передачи

Гибкое колесо (рис. 3) выполняют в виде тонкостенного стакана с гибким дном и фланцем для присоединения к валу ( исполнение I ) или с шлицевым присоединением к валу ( исполнение II ). Шлицевое соединение, обеспечивая осевую подвижность, уменьшает напряжения в гибком колесе. Осевая податливость в варианте I обеспечивается тонким дном (этому способствуют отверстия в дне и минимально необходимые для присоединения к валу размеры фланца d ). Применяют также сварные соединения цилиндра с гибким дном.

Чтобы избежать задевания вершин зубьев колес (интерференции) при входе в зацепление под нагрузкой, в большинстве случаев зубья гибкого колеса нарезают с уменьшенной высотой ножки. При этом получаются зубья с широкой впадиной, что повышает гибкость обода колеса, уменьшает напряжения в нем, увеличивает число пар зубьев в зацеплении.

Зубья гибкого колеса с широкой впадиной имеют высоту h = 1,35 m , где m – 0,15…0,25 мм – модуль зацепления.

Размеры гибкого колеса d , df , da1 , b1 и S1 определяют расчетом, другие назначают по рекомендациям:

Буртик а уменьшает концентрацию напряжений в торце колеса.

Материалом для гибких колес служат стали марок 30ХГСА, 40Х13, 40ХНМА. Для волновых редукторов общего назначения чаще других применяют сталь марки 30ХГСА с термообработкой улучшения (Н = 280…320 НВ), а зубчатый венец подвергают дробеструйному наклепу.

Жесткое колесо волновой передачи

Жесткое колесо волновых передач по конструкции подобно колесам с внутренним зацеплением обычных и планетарных передач. Жесткое колесо характеризуется менее высоким напряженным состоянием, чем гибкое колесо. Изготавливают жесткие колеса волновых передач из обычных конструкционных сталей.

Волновой генератор

Волновые генераторы воспринимают большие нагрузки выходного звена, при этом они вращаются с высокой скоростью входного звена. Генераторы волн бывают механическими, гидравлическими, пневматическими и электромагнитными. Механические генераторы могут быть двухроликовыми, четырехроликовыми, дисковыми, кольцевыми и кулачковыми. Генератор волн может располагаться внутри или вне гибкого колеса. Число волн может быть любым.

Кулачковый волновой генератор (рис. 1) состоит из овального кулачка и напрессованного на него гибкого подшипника качения. Профиль кулачка выполняют эквидистантным к принятой форме деформирования гибкого колеса. Этот генератор лучше других сохраняет заданную форму деформирования под нагрузкой. Применяют в массовом производстве. Для кулачкового генератора применяются специальные шариковые однорядные гибкие подшипники, отличающиеся от обычных меньшей толщиной колец, которые должны быть гибкими. Текстолитовый сепаратор подшипника необходимо удерживать от осевого смещения.

В мелкосерийном производстве применяют дисковый волновой генератор (рис. 4), который имеет два больших диска-ролика, расположенных на эксцентриковом валу. Точность изготовления дисков и их взаимное расположение оказывают большое влияние на качество и долговечность передачи. Диски устанавливают на обычных подшипниках.

На рис. 5 приведена типовая конструкции стандартного волнового зубчатого редуктора общего назначения.

Передаточное число волновых передач

В волновой передаче при вращении генератора осуществляется относительный поворот колес (рис. 1), при этом зубья гибкого колеса 1 должны переходить из одной впадины жесткого колеса 2 в другую. Для этого необходимо расцепление зубьев, которое и происходит в зоне малой оси овала.

За половину оборота генератора при неподвижном жестком колесе 2 зубья гибкого колеса 1 в окружном направлении смещаются на один шаг, а за полный оборот генератора — на два шага. Это возможно при условии, если разность чисел зубьев колес z2 – z1 = 2 или равна числу волн генератора сb (как в планетарной передаче кратна числу сателлитов). Обычно сb = 2.

Передаточное число волновых передач определяют также, как и для планетарных – методом остановки водила.

При неподвижном жестком колесе (см. рис. 1) передаточное число будет равно:

где nН и n1 – соответственно частоты вращения волнового генератора и гибкого колеса; z1 и z2 – соответственно числа зубьев гибкого и жесткого колес. Знак минус указывает на противоположное направление вращения генератора и гибкого колеса.

При неподвижном гибком колесе (рис. 2) направление вращения генератора и жесткого колеса совпадают:

где z2 – частота вращения жесткого колеса.

Волновая передача может иметь большие передаточные числа. При стальном гибком колесе u = 80…320; при пластмассовом колесе – u = 20…320. Бόльшие значения передаточных чисел могут быть достигнуты при малых значениях модулей m (0,2…0,15 мм).

Расчет волновых передач на сопротивление усталости

Основным критерием работоспособности волновых зубчатых передач является прочность гибкого колеса, которую оценивают сопротивлением усталости зубчатого венца. Изнашивание зубьев незначительно и не ограничивает ресурс передачи.

Проектировочный расчет

Внутренний диаметр d гибкого колеса (рис. 3) как основной размер передачи определяют из условия сопротивления усталости с учетом действия только нормальных напряжений:

где T1 – вращающий момент на валу гибкого колеса, Нм;
u – передаточное число передачи;
[ σ ] – допускаемое напряжение, Н/мм 2 ; для стали марки 30ХГСА [ σ ] = 150…170 Н/мм 2 ;
Е – модуль упругости материала венца, для сталей Е = 2,1×105 Н/мм 2 ;
ψbd = b1/d = 0,15…0,20 – коэффициент ширины зубчатого венца;
ψsd = S1/d = 0,012…0,014 – коэффициент толщины зубчатого венца.

Для передач с кулачковым генератором расчетный диаметр d согласуют с наружным диаметром D гибкого подшипника качения.

Модуль зацепления m не лимитирует нагрузочной способности передачи. Учитывая, что внутренний диаметр d гибкого колеса близок его делительному диаметру, приближенно находят модуль зацепления:

Полученное значение модуля согласуют со стандартным из ряда: 0,25; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0 мм.

Определяют диаметр окружностей впадин (см. рис. 3):

и подбирают коэффициент смещения x1 гибкого колеса и число зубьев z1 , обеспечивающие полученный df1 . Для зубьев с широкой впадиной x1 = (-1)…3. Бόльшие значения x1 для передаточных чисел u ≥ 150.

При нарезании зубьев гибкого колеса модифицированной стандартной червячной фрезой с уменьшенной высотой головки зуба диаметр окружности впадин колеса определяют по формуле:

где ha0 = 0,35 – коэффициент высоты головки зуба фрезы.

Величина деформации гибкого колеса:

где меньшие значения для u проверочный расчет на прочность зубчатого венца .

Согласно теории гладких цилиндрических оболочек, с учетом влияния зубьев основные напряжения зубчатого венца следующие:

1. Напряжения изгиба при деформировании венца генератором, изменяющиеся по симметричному циклу:

Амплитуда напряжений цикла σиа = σи .

2. Напряжения растяжения зубчатого венца от окружных сил в зацеплении, изменяющиеся по отнулевому циклу:

3. Напряжения кручения зубчатого венца , изменяющиеся по отнулевому циклу:

Коэффициент запаса прочности гибкого колеса волновой передачи обычно принимают s = 1,5.

Подшипники качения генератора волн проверяют по динамической грузоподъемности.

Принцип работы волновой зубчатой передачи проще понять, просмотрев короткий видеоролик, представленный ниже.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector