Расчёт волновой передачи с промежуточными телами качения

Конструкции волновых передач с промежуточными телами качения

Волновая передача с промежуточными телами качения

Рис. 1.36. Волновая передача с промежуточными телами качения:

- диаметр шарика; DB - диаметр впадин зубчатого венца; с!в - диаметр выступов зубчатого венца; 1 - наружный диаметр обоймы; d0 - внутренний диаметр обоймы; Dr - диаметр генератора; аш - эксцентриситет генератора

Волновые передачи с промежуточными телами качения (ВППТК) являются симбиозом двух видов передач - механических передач с промежуточными телами качения и ВЗП. Заимствовав лучшие качества обеих передач, ВППТК позволяет получить и новые преимущества, например снижение нижнего предела передаточного числа по сравнению с ВЗП. Использование в данных передачах шариков или роликов, которые выпускаются шарикоподшипниковой промышленностью в массовых масштабах, с высокой точностью геометрических размеров, требуемой шероховатостью рабочих поверхностей, термообработки, высококачественных марок сталей и др., что при соответствующем изготовлении жёсткого колеса и генератора обеспечивает длительный ресурс передач с сохранением их работоспособности.

Основой рассматриваемых передач является конструкция, представленная на рис. 1.36. Генератор волн, эксцентрик 1, вращаясь, вызывает радиальные перемещения шариков 4 в пазах обоймы 3. Шарики 4 контактируют с поверхностями зубьев жёсткого колеса 2. Разность числа шариков и зубьев жёсткого колеса, обычно при эксцентриковом генераторе равная единице, обеспечивает редукцию движения выходного звена передачи. Выходным звеном могут служить обойма с шариками или жёсткое колесо, при фиксации одного из них относительно корпуса.

Конструкции передач с адаптивными генераторами, обеспечивающие беззазорное зацепление, позволяют повысить их качество прежде всего за счёт точности и долговечности.

На рис. 1.37, а представлена ВППТК [22], в которой наружное кольцо подшипника 1 и генератора 2 состоит из нескольких деталей: обоймы 3 с радиальными пазами и установленными упругими элементами 4 и наружного разрезного кольца 5. Регулировка усилий упругих элементов 4 ведётся подбором прокладок 6. Между упругими элементами 4 и кольцом 5 расположены шарики 7. В свободном состоянии диаметр кольца 5 равен расчётному диаметру генератора. При устранении зазоров в зацеплении упругие элементы 4 распирают кольцо 5 и поджимают промежуточные тела к зубьям жесткого колеса 8. Зазор а между концами растянутого кольца мал, по сравнению с размерами промежуточных тел, и нс оказывает особого влияния на работу передачи. При использовании роликов в качестве промежуточных тел и изготовлении концов кольца 5, как показано на рис. 1.37, б, зазор вообще не окажет никакого влияния на работу передачи.

а б

Рис. 1.37. ВППТК с разрезным наружным кольцом генератора

В представленных ниже конструкциях ВППТК в качестве промежуточных тел используются шарики, а наружное кольцо генератора выполняется конусным, что позволяет изменять диаметр контактирующей поверхности генератора с шариками под действием усилий упругих элементов, направленных в сторону вершины конуса.

В передаче (рис. 1.38) упругие элементы 1 размещены в осевых пазах наружного кольца 2 подшипника генератора и опираются на упорный подшипник 3, установленный в корпусе 4 передачи [23]. В конструкции (рис. 1.39) упругие элементы расположены непосредственно на входном валу, что упрощает ВППТК [24]. Упругий элемент 1 одним концом опирается на буртик входного вала 2, а другим концом на втулку 3 с генератором 4. Втулка 3 установлена на валу 2 с гарантированным зазором, что обеспечивает её осевое перемещение под действием упругого элемента 1. Более компактная конструкция ВППТК (рис. 1.40) получается при использовании в качестве упругого элемента кольцевой мембраны, обладающей малой осевой и радиальной жесткостью. Мембрана 1 входит в состав наружного кольца генератора 2 и соединяет наружное кольцо подшипника 3 и наружное конусное кольцо 4.

ВППТК с упругими элементами в наружном кольце подшипника генератора

Рис. 1.38. ВППТК с упругими элементами в наружном кольце подшипника генератора

ВППТК супругам элементом на входном вачу

Рис. 1.39. ВППТК супругам элементом на входном вачу

Для повышения нагрузочной способности передачи с шариками в зацеплении она выполняется с двумя рядами шариков [25]. Кольца 1 и 2 с конусными наружными поверхностями (рис. 1.41) устанавливаются для каждого ряда шариков 3 и 4. В осевых пазах колец 1, 2 размещены упругие элементы 5, которые отжимают кольца друг от друга и подпружинивают наружные конусные поверхности колец к шарикам 3, 4 обоих рядов. Передача движения от наружного кольца 7 подшипника генератора к кольцу 2 осуществляется через упругую диафрагму 8, их соединяющую.

ВППТК с двумя рядами шариков и упругим натягом в зацеплении

Рис. 1.41. ВППТК с двумя рядами шариков и упругим натягом в зацеплении

Приведённые конструкции ВППТК с упругим натягом разработаны в процессе создания редуктора исполнительного органа системы ориентации КА, который находится в эксплуатации на орбите около 10 лет.

Результаты работ по созданию и исследованию редуктора ПВР показали, что более рациональным и предпочтительным является конструирование редуктора на базе одного вида передач, что и было реализовано в работе «Навигационные спутниковые системы, их роль и значение в жизни современного человека» [26]. Конструкция редуктора состоит из трёх ступеней и выполнена модульным построением кинематической цепи. Под модулем понимается унифицированная ВГ1ПТК, при этом каждая предыдущая передача размещена в последующей. Входная передача размещена внутри второй, обе они - внутри третьей ступени. Выходные звенья первой и второй ступени редуктора являются входными звеньями второй и третьей ступени, соответственно, без промежуточных звеньев (валов, муфт и т. п.).

Такое построение конструкции редуктора обеспечивает максимально рациональное заполнение объёма и минимальных габаритов редуктора, которые фактически определяются габаритами выходной ступени. Данная конструкция позволяет более рационально проводить оптимизацию кинематической цепи редуктора. В модели редуктора в качестве исходных переменных величин, используемых в расчёте передач, приняты размеры тел качения (шариков и роликов), выпускаемых шарикоподшипниковой промышленностью. Ограничения по минимальным и максимальным значениям размеров принимаются из условий технологической возможности изготовления деталей передач и невысокой нагружсности выходного вала. Основными критериями при определении диапазонов передаточных отношений передач и их соотношений по ступеням приняты габариты и масса редуктора и приведённый момент инерции. Размеры деталей передач, при незначительном упрощении их конфигурации, определяются размерами тел качения и передаточным отношением, что позволяет автоматизировать процесс расчётов по оптимизации кинематической цепи, профилей зубьев жёстких колёс, сил в зонах контактов тел качения, приведённого момента инерции, массы и габаритов.

На рис. 1.42 представлен редуктор, в котором применены волновые передачи, рассмотренные выше. В качестве первой ступени использована волновая передача (рис. 1.39). Упругий натяг в зонах контакта достигается тем, что наружная поверхность подшипника генератора 2 выполнена конической и постоянно поджата к телам качения 1 упругими элементами 20, которые через упорный подшипник 19 опираются на корпус 18 редуктора. Тела качения 1 расположены в радиальных пазах обоймы 21, закреплённой на корпусе 18. Выходным звеном первой ступени является жёсткое колесо 17 с эксцентрической наружной цилиндрической поверхностью, входящей в состав генератора второй ступени.

В конструкции второй ступени использована волновая передача (рис. 1.39). Опорами колеса 17 являются радиально-упорные подшипники 3. На колесо 17 установлен шарикоподшипник 4, на наружное кольцо которого с гарантированным зазором устанавливается кольцо 5 с конической наружной поверхностью. Наружное кольцо подшипника 4 и кольцо 5 соединены упругой мембраной 16, которая имеет малые осевую и радиальную жёсткости и высокое значение жёсткости на кручение. Мембрана 16

Редуктор с модульным построением кинематической цепи

Рис. 1.42. Редуктор с модульным построением кинематической цепи

сдвигает кольцо 5 относительно подшипника 4, и конусная поверхность кольца поджимается к телам качения 15, создавая упругий натяг в зонах их контакта с зубьями колеса 14 и стенками пазов обоймы 22. Колесо 14 установлено на радиально-упорных подшипниках 6 в корпусе 18, к которому крепится обойма 22 с радиальными пазами, в которых расположены тела качения 15.

Для третьей (выходной) ступени редуктора используется волновая передача (рис. 1.41). С целью повышения нагрузочной способности выходной ступени редуктора передача выполнена с двумя рядами тел качения 10 и 12, расположенных в обойме 8, закреплённой на корпусе редуктора 18. В состав генератора третьей ступени входят: наружная эксцентрическая поверхность колеса 14, на которую установлен шарикоподшипник 13 втулка 26, напрессованная на наружное кольцо подшипника 13', две втулки 24, 25 с коническими наружными поверхностями. Втулки 24, 25 имеют возможность перемещаться вдоль оси под действием упругих элементов 23, установленных между ними, поджимая тела качения 9, 12 в зоне их контакта.

Передачу вращательного движения от втулки 26 к втулкам 24 и 25 осуществляет упругая мембрана 7, имеющая малые осевую и радиальную жёсткости, но высокое значение жёсткости на кручение, которая закреп- лёна одним концом на втулке 26, другим на одной из втулок 24 или 25. Функцию выходного вала осуществляет жёсткое колесо 11, установленное на радиально-упорных подшипниках 10. Это обстоятельство обеспечивает автономность редуктора при его сборке, настройке и испытаниях.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >