 |
Назначение, разновидности, основные конструктивные элементы волновых передач.
|
|
|
|
Волнова́я передача — механическая передача, передающая движение за счет циклического возбуждения волн деформации в гибком элементе. Передача движения может производиться посредством зубьев, винтового принципа, а также фрикционного контакта. Изобретена в 1959 году американским инженером У. Массером.
Принцип действия. Состоит из жесткого неподвижного элемента — зубчатого колеса с внутренними зубьями, неподвижного относительно корпуса передачи; гибкого элемента — тонкостенного упругого зубчатого колеса с наружными зубьями, соединенного 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.
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.
|
|
|
Преимущества:
- 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 напряженность основных элементов гибкого колеса и генератора волн
- пониженная крутильная жесткость.
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.
60. Передаточное число волновых передач. Расчет волновых передач.
Генератор вставлен соосно в гибкое колесо и при вращении растягивает его. Число волн деформации равно числу выступов кулачка. В вершинах волн зубья гибкого колеса полностью входят в зацепление с зубьями жёсткого, а во впадинах волн полностью из него выходят. При вращении генератора с той же угловой скоростью движутся волны деформации, т. е. в гибком колесе возбуждаются бегущие волны, в вершинах которых происходит зацепление. Разница чисел зубьев жёсткого и гибкого колёс обычно равна (реже кратна) числу волн деформации. В зависимости от числа волн В. п. называются одно-, двух- или трёхволновыми. Если, например, число зубьев гибкого колеса равно Zг = 200, жёсткого колеса — Zж = 202, передача двухволновая (рис. 2), генератор волн выполнен в виде водила с двумя роликами, то 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. При дальнейшем вращении генератора первый зуб гибкого колеса войдёт в двести первую впадину, второй — в двести вторую, а третий — в первую впадину жёсткого колеса (рис. 2, г). Таким образом, за один полный оборот генератора волн гибкое колесо сместится относительно жёсткого на 2 зуба или на угол
|
|
|
(рис. 2, в) в противоположном направлении, т. е. передаточное число
В общем случае передаточное число В. п. с вращающимся гибким колесом равно
Применяются также зубчатые В. п. с закреплённым гибким и вращающимся жёстким колёсами. В этом случае
направления вращения генератора и выходного вала совпадают.
Одна из главных особенностей В. п. — возможность получения высокого передаточного числа в одной ступени. Волновые редукторы имеют передаточные числа от 60 до 320. Вследствие малой разности диаметров гибкого и жёсткого колёс и гибкости одного из элементов в зацеплении участвует одновременно от 10 до 50% всех зубьев, т. е. имеет место многопарность зацепления, что позволяет применять колёса с мелким модулем зацепления. В. п. могут передавать крутящий момент в несколько раз больший, чем другие зубчатые передачи с теми же габаритами и массой, и значительно компактнее зубчатых передач других видов с той же нагрузочной способностью. Кпд зубчатых В. п. обычно составляет 80—92%. В. п. отличается мягкостью, безударностью, повышенной кинематической точностью, позволяет создавать безлюфтовые зацепления. В. п. может работать как замедляющая и как ускоряющая передача.
61. Классификация червячных передач. Конструктивные элементы червячной передачи. Нарезание червяков и червячных колес.
Червячные передачи относят к передачам зацеплением. Их применяют для передачи вращательного движения между валами, угол скрещивания осей которых составляет Θ = 90°. В большинстве случаев ведущим является червяк, т. е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней нарезкой.
|
|
|
Червячная передача — это зубчато-винтовая передача, движение в которой осуществляют
по принципу винтовой пары.
Достоинства червячных передач 1. Возможность получениябольшого передаточного числа водной ступени (и до 80). 2. Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции.
3. Плавность и бесшумность работы. 4. Возможность получения самотормозящей передачи, т. е. допускающей движение только от червяка к колесу. Самоторможение червячной передачи позволяет выполнить механизм без тормозного устройства, препятствующего обратному вращениютколес (например, под действием силы тяжести поднимаемого груза). 5. Возможность получения точных и малых перемещений.
Недостатки. 1. Низкий КПД. 2. Необходимость применения для венцов червячных колес дорогих антифрикционных материалов. 3. Повышенное изнашивание и склонность к заеданию.
4. Необходимость регулировки зацепления.
Применение. Червячные передачи применяют при небольших и средних мощностях, обычно не превышающих 100 кВт. Применение передач при больших мощностях неэкономично
из-за сравнительно низкого КПД и требует специальных мер для охлаждения передачи. Червячные передачи широко применяют в транспортных и подъемно-транспортных машинах, а также с целью получения малых и точных перемещений (делительные устройства станков, механизмы настройки, регулировки и др.). Червячные передачи во избежание их перегрева предпочтительно использовать в приводах периодического, а не непрерывного действия.
В зависимости от формы внешней поверхности червяка передачи бывают с цилиндрическим или с глобоидным червяками. Глобоидная передача имеет повышенный КПД и более высокую (в 1,5 раза) несущую способность, но сложна в изготовлении, сборке и очень чувствительна к осевому смещению червяка, вызываемому, например, изнашиванием подшипников.
|
|
|
В зависимости от направления линии витка червяка червячные передачи бывают с правым (предпочтительнее для применения) и левым направлениями линии витка.
В зависимости от расположения червяка относительно колеса передачи бывают с нижним, верхним и боковым червяками. Расположение червяка определяетобщая компоновка изделия и принятый способ смазываниязацепления.
В зависимости от формы винтовой поверхности резьбы цилиндрического червяка передачи бывают с архимедовым,конволютным и эвольвентным червяками. Каждый из них требует своего способа нарезания.
Архимедов червяк в осевом сечении имеет прямолинейный профиль витка, аналогичный инструментальной рейке. Угол между боковыми сторонами профиля витка у стандартных червяков 2 а = 40°.
Если тот же резец повернуть на угол подъема винтовой линии червяка так, чтобы его верхняя плоскость была перпендикулярна винтовой линии, то получаемая при нарезании винтовая поверхность даст в торцовом сечении кривую — конволюту (удлиненную или укороченную эвольвенту окружности). Такой червяк называют конволютным.
62. Основные геометрические соотношения в червячной передаче. Скорость скольжения в передаче. Передаточное число. Силы в зацеплении
Геометрические размеры червяка и колеса определяют по формулам, аналогичным формулам для зубчатых колес.
В червячной передаче расчетным является осевой модуль червяка т, равный торцовому модулю червячного колеса.
Значения расчетных т модулей и выбирают из ряда: 2; 2,5;3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20 мм.
Основными геометрическими размерами червяка являются:
делительный диаметр, т. е. диаметр такого цилиндра червяка, на котором толщина витка равна ширине впадины: d = mq,
где q — число модулей в делительном диаметре червяка, или коэффициент диаметра червяка. С целью сокращения номенклатуры зуборезного инструмента значения q стандартизованы;
расчетный шаг червяка р = π т;
ход витка Рh= pz 1, где z 1 — число витков червяка: 1; 2 или 4 (z 1 = 3 стандартом не предусмотрено);
высота головки витка червяка и зуба колеса
ha1=ha2=m;
высота ножки витка червяка и зуба колеса
hf1=hf2=1,2m;
угол профиля витка в осевом сечении 2α = 40°;
Диаметр вершин витков
da1 = d1 + 2ha1 = d1 + 2m;
Диаметр впадин витков
df1 = d – 2hf1 = d1 – 2,4m;
|
|
|
