Редукторы
5. ВОЛНОВЫЕ РЕДУКТОРЫ.
Одним из эффективных путей повышения несущей способности и точности работы зубчатых передач является увеличение числа зубьев, одновременно находящихся в зацеплении. Этот путь привел к многопоточным простым, а затем и планетарным передачам, а далее к планетарным передачам с гибким сателлитом. Планетарные передачи с гибким сателлитом известны под названием волновых передач. В волновых передачах благодаря облегчению в зоне зацепления гибким колесом сопряженного с ним жесткого колеса число контактирующих зубьев может быть доведено до 25% (40%) от общего числа зубьев колеса, а передаточное число может быть очень большим.
Кроме этих основных особенностей волновые передачи имеют и другие характерные свойства:
1) равномерное распределение износа, малую скорость скольжения зубьев только одной стороной и только в одном направлении при входе в зацепление и в другом направлении при входе, хорошие условия смазки, бесшумность работы.
2) большую площадь контактов зубьев и низкие удельные давления, так как точечный и линейный контакт почти исключаются, напряжения срезов зубьев малы.
3) высокий К.П.Д. при больших передаточных числах, так как с увеличением передаточного числа К.П.Д. снижается в меньшей степени, чем у обычных зубчатых передач, неограниченный выбор больших передаточных чисел изменяя числа зубьев и волн и применяя планетарные генераторы волн.
4) малые габариты и вес редуктора, удобство встраивать в другие агрегаты.
5) не требуется точность межцентрового расстояния, малое влияние радиального биения колес и ошибки в профиле зуба.
6) снижаются динамические нагрузки в передаче и всего привода за счет крутильной податливости гибкого колеса при пусках, торможении и других случаях динамического приложения нагрузки.
На рисунках 33 и 34 показаны принцип работы волновой передачи и ее основные элементы: генератор волн Н-водило с двумя роликами; жесткое колесо Ж с внутренними зубьями, гибкое колесо Г с наружными зубьями.
Ролики генератора волн деформируют гибкое колесо и вводят зубья в зацепление по большой оси овала (эллипса) и полностью выводятся из зацепления по меньшей оси.
Движение передается за счет бегущей волны деформации гибкого колеса. Отсюда и название передачи - волновая.
Три основных элемента передачи - Н, Ж и Г - дифференциально связаны между собой и каждое из них может быть ведущим или ведомым. В редукторах ведущим является генератор волн (водило Н), а из двух других элементов передачи один является неподвижным, а второй - ведомым.
В точном соответствии с методами кинематического анализа планетарных передач можем получить основное уравнение кинематики волновой передачи
; .
Если неподвижное жесткое колесо (nж=0), то гибкое колесо будет вращаться в сторону, противоположную вращению генератора. За один оборот генератора гибкое колесо повернется на угол, равный Zж-Zг угловых шагов.
Передаточное число, как видно из основного уравнения кинематики, будет:
Как видим, кинематика волновой передачи и методы ее анализа аналогичны кинематики и методам анализа трехзвенной планетарно-кривошипной передачи.
Метод инверсии планетарных передач полностью применим и к волновым. В самом деле, передаточные числа какой-то волновой передачи и передачи, полученной от нее переменой мест ведомого и неподвижного элементов, связаны зависимостью:
Строящиеся одноступенчатые волновые редукторы имеют передаточное число, в большинстве случаев лежащее в пределах 80?U?400. К.П.Д. таких редукторов обычно равен 0,9-0,85.
Если число зубьев волновой передачи стремится к бесконечности, то высота зубьев стремится к нулю, а передача к фиксированной.
Наиболее распространенные двухволновые передачи, но могут быть и передачи и с другим числом волн. Обычно волновые передачи применяют как понижающие (редукторы), так и повышающие (ускорители).
Генераторы волн могут быть механическими, гидромеханическими и другими.
Общее уравнение кинематики как и в планетарной передаче с двумя внутренними зацеплениями будет:
Плунжерные редукторы характеризуются плавностью работы, компактностью, малым весом, небольшим шумом.
Если остановить ротор, то за один поворот эксцентрика колесо повернется на один зуб . Знак «плюс» ставится, когда эксцентрик и колесо вращаются в одном направлении, а знак «минус» - когда в противоположных направлениях.
Если неподвижные колеса, то:
Наиболее приемлемые значения передаточных чисел =20+80, т.к. при значениях передаточного числа больше 80 затрудняется размещение плунжеров, а при значениях меньше 20, получается большой эксцентрицитет.
Обычно число зубьев нечетное (от 21 до 79).
Число плунжеров , n-число рядов.
Чаще, при неподвижном роторе, делают вращение колеса в обратном направлении, тогда во всех формулах принимается верхний знак.