Волновая передача

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для редуцирования вращательного движения. Волновая передача содержит ведущий 1 и ведомый 13 валы, генератор волн, неподвижное колесо 8, подвижное колесо 5 с радиальными пазами. В пазах расположены витки пружины 7, зацепляющейся с зубьями неподвижного колеса 8. Генератор волн выполнен в виде гибкого подшипника, между внутренним 3 и наружным 4 кольцами которого расположены тела качения. На внутреннем кольце 3 гибкого подшипника выполнены проушины 10. На ведущем валу 1 волновой передачи установлен цилиндр 2 с пазами. Винты 18 устанавливают в пазах цилиндра 2 и связывают с проушинами 10. Это позволяет стягивать внутреннее кольцо подшипника по малой оси и выполнять натяг в зоне зацепления витков пружины и зубьев колеса по большой оси эллипса. Технический результат - уменьшение мертвого хода ведомого вала. 11 ил.

Изобретение относится к усовершенствованию механических передач, а более точно к усовершенствованию волновых передач, предназначенных для редуцирования вращательного движения. Изобретение может быть использовано в различных отраслях техники, например, в машиностроении и приборостроении.

Известны волновые передачи (см., например, Б.И.Павлов. Механизмы приборов и систем управления. Л., "Машиностроение" 1972, стр.67, рис.34 и др. аналоги, приведенные в справке о патентном исследовании заявляемого объекта), содержащие ведущий и ведомый валы, жесткое и гибкое колеса, волновой генератор, который может быть свободной или принудительной деформации, регулируемым или нерегулируемым.

Общим недостатком указанных передач является невозможность устранения мертвого хода, который вызван погрешностями изготовления деталей и износом зубьев в процессе эксплуатации, что не позволяет использовать их в качестве выходной ступени редуктора приводов космических аппаратов, где высокие требования к мертвому ходу, порядка 1-2 угловых минут, в течение всего срока службы, например в приводах рамок карданова подвеса гиростабилизатора активного типа.

Ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемого устройства является волновая передача с регулируемым двухволновым генератором принудительной деформации (см. Б.И.Павлов. Механизмы приборов и систем управления. "Машиностроение". Л., 1972, стр.67, рис.34).

Такая передача содержит регулируемый двухволновой генератор принудительной деформации, который состоит из эллиптического кулачка, размеры которого можно регулировать при помощи винта с правой и левой резьбой, и шариков, которые подразделяются в зависимости от размера диаметра на рабочие и сепараторные. Гибкое колесо изготовлено из полиформальдегида и имеет металлическое подкладное кольцо, а жесткое из алюминиевого сплава.

Изменением размеров кулачка регулируется мертвый ход передачи в процессе сборки и регулировки. В процессе работы мертвый ход, вызванный износом зубьев колес, увеличивается, необходимо опять проводить регулировку, что часто связано с большими трудностями или вообще невозможно сделать. Кроме того, регулировкой генератора волн нельзя выбрать мертвый ход полностью, так как несоосность генератора и зубчатых колес, отклонения от правильной геометрической формы этих деталей не позволяет получить "нулевой" мертвый ход во всех возможных взаимных положениях генератора волн и зубчатых колес.

При регулировке генератора волн такой конструкции возможно уменьшать мертвый ход до определенной величины, дальнейшее уменьшение может привести к натягу в зубчатом зацеплении, что, естественно, приведет к более быстрому износу зубьев.

Целью настоящего изобретения является уменьшение мертвого хода волновой передачи практически до нуля и сохранение его в этих пределах при эксплуатации длительное время.

Для достижения этой цели в передаче, содержащей неподвижное жесткое колесо, подвижное колесо с радиальными пазами, в которых расположены витки зигзагообразной, замкнутой в кольцо пружины, которые входят в зацепление с зубьями неподвижного колеса при деформации пружины регулируемым генератором волн, выполненным как гибкий подшипник, состоящий из наружного гибкого кольца, внутреннего гибкого кольца, сепаратора и тел качения (ролики, шарики), который может самоустанавливаться, компенсируя несоосность подвижного и неподвижного колеса, регулировка происходит за счет деформации внутреннего кольца гибкого подшипника винтами, которые с ним связаны.

Сущность изобретения поясняется чертежами и фотографиями, где на фиг.1 изображен продольный, а на фиг.2 - поперечный разрезы предлагаемой волновой передачи; на фиг.3 - схема деформации внутреннего кольца гибкого подшипника; на фиг.4 и 5 представлен макет предлагаемой передачи (на фиг.4 со стороны выходного вала, на фиг.5 со стороны входного вала); на фиг.6 - неподвижное жесткое колесо, запрессованное в корпус; на фиг.7 - колесо с радиальными пазами; на фиг.8 - зигзагообразная пружина; на фиг.9 показана сборка колеса с пружиной и генератора с гибким подшипником (фиг.10 и 11). Слева (фиг.9) расположено кольцо, которое фиксирует наружное кольцо гибкого подшипника от сползания с тел качения.

На ведущем валу 1 выполнен цилиндр 2 с диаметральными пазами, в которые входят винты 18, связанные с ушками 10 осью 22 внутреннего кольца 3 гибкого подшипника. На кольце 3 выполнена канавка, которая определяется телами качения 19, причем последние находятся в сепараторе 20. У наружного кольца 4 внутренняя поверхность (так же, как и наружная) - гладкая, т.е. нет канавки, концентратора напряжений, для тел качения, что увеличивает его долговечность. Собранный гибкий подшипник крепится на ведущем валу 1 щечками 21 и помещен во внутреннюю полость подвижного колеса 5, кольцо 6 и торцевая поверхность колеса 5 предохраняют от сползания наружного кольца 4 с тел качения 19. Кольцо 6 крепится к колесу 5. В радиальных пазах колеса 5 расположены витки зигзагообразной замкнутой в кольцо пружины 7, которая деформируется гибким подшипником, и витки, обработанные с необходимым для зацепления профилем, которые входят в зацепление с зубьями неподвижного колеса 8, которое крепится в корпусе 9. Для регулировки мертвого хода передачи винтами 18 и гайками 23 сжимается гибкое кольцо 3 и деформируется в овал эллиптической формы (схема деформации на фиг.3), при этом выбирается боковой зазор между витками пружины 7 и зубьями колеса 8. Возможна деформация кольца 3 и после того, как боковой зазор будет выбран. В этом случае кольцо 3 будет работать как упругий элемент, который по мере износа витков пружины 7 и зубьев кольца 8 будет автоматически выбирать боковой зазор, т.е. мертвый ход передачи будет длительный срок минимален. Жесткость гибкого кольца 3 определится из условия максимального момента нагрузки выходного вала передачи. Кроме того, данная конструкция внутреннего кольца гибкого подшипника позволит скомпенсировать погрешности геометрической формы зубчатого кольца 8. Винты 18 кольца 5 устанавливаются в пазы цилиндра 2 ведущего вала 1 с зазором, необходимым для того, чтобы гибкий подшипник мог самоустанавливаться относительно колеса 8 и скомпенсировать неравномерность усилий деформации гибкого кольца 3 винтами 18 и гайками 23.

Передача работает следующим образом: ведущим вал, вращаясь в подшипниках 11, 12, вращает и генератор принудительной деформации, состоящей из гибкого подшипника, по наружному кольцу 4 которого начинает бежать волна деформации, передавая деформацию пружине 7. Витки пружины 7 входят в зацепление с зубьями колеса 8, т.е. происходит обкатывание витков пружины 7 по колесу 8, как в обычной волновой передаче. За счет разности числа витков пружины 7 и числа зубьев колеса 8 выходной вал, выполненный за одно целое с колесом 5, в пазах которого расположены витки пружины 7, начинает вращаться в подшипниках 14, расположенных в корпусе 15.

Для устранения поломки гибкого кольца 3 из-за больших деформаций и выхода витков пружины 7 из зацепления с колесом 8 в результате возможного резкого увеличения момента нагрузки устанавливаются в цилиндре 2 винты 16 и контрятся гайками 17. Между кольцом 3 и головкой винта 16 выставляется необходимый зазор (в пределах от 0,05 до 0,2 мм), величина которого определяется глубиной захода витков пружины 7 во впадины колеса 8. В случае перегрузки кольцо ляжет на головки винтов 16, и тем самым ограничится величина деформации кольца 3 и витки пружины 7 не выйдут из зацепления с колесом 8.

Передача реверсивная

Эффективность предлагаемой передачи по сравнению с прототипом выражена в следующем:

1. Возможно получение мертвого хода передачи, близкого к нулю, в пределах 0-2' с автоматическим регулированием его в процессе эксплуатации передачи, что позволит увеличить срок службы без дополнительной регулировки.

2. Увеличение ресурса гибкого подшипника за счет выполнении наружного кольца гладким, без канавки для тел качения, т.е. при отсутствии концентратора напряжений.

3. Уменьшение осевых габаритов передачи, что влечет и уменьшение массы за счет замены гибкого зубчатого колеса зигзагообразной замкнутой в кольцо пружиной, витки которой расположены в радиальных пазах подвижного колеса.

На предприятии были изготовлены макеты предложенной волновой передачи (см. фотографии фиг.4-11).

Формула изобретения

Волновая передача, содержащая ведущий и ведомый валы, неподвижное колесо, подвижное колесо с радиальными пазами, в которых расположены витки зигзагообразной замкнутой в кольцо пружины, входящей в зацепление с зубьями неподвижного колеса, генератор волн, выполненный в виде гибкого подшипника, имеющего внутреннее и наружное кольца, между которыми расположены тела качения, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения мертвого хода ведомого вала, она снабжена цилиндром с пазами, установленными на ведущем валу, винтами с гайками, на внутреннем кольце гибкого подшипника выполнены проушины, а винты установлены в пазах цилиндра и связаны с проушинами так, что обеспечивают стягивание внутреннего кольца гибкого подшипника по малой оси эллипса и натяг в зоне зацепления витков пружины и зубьев колеса по большой оси эллипса.

РИСУНКИ