Расчёт мёртвого хода волновой передачи с промежуточными телами качения

Под понятием мёртвого хода подразумевается изменение положения выходного вала после приложения к нему рабочей нагрузки в обоих направлениях при жёстко зафиксированном входном валу. В момент замера мёртвого хода в крайних положениях вала нагрузка снимается. Представляется, что все зазоры в кинематической цепи передачи должны быть выбраны. Зазоры в передаче условно можно разделить на следующие составляющие: рабочие, т. е. необходимые для нормального функционирования; вызванные погрешностями изготовления и сборки; возникающие вследствие остаточных деформаций в зонах контакта шарика с деталями передачи; появляющиеся в процессе износа рабочих поверхностей при работе.

Рассмотрим схему (рис. 1.53) ВППТК, где показаны основные зазоры и погрешности, влияющие на них. Проведём анализ их влияния на мёртвый ход. Зазоры, которые могут быть в местах крепления деталей передачи в корпусах, в сочленениях, в соединении с исполнительным механизмом, здесь не рассматриваются. При необходимости они рассчитываются по методикам. К рабочим зазорам можно отнести только До - зазор между стенками пазов обоймы и телами качения. Как правило, материалы, используемые для изготовления деталей передачи, имеют значения физических свойств, одинаковые с подшипниковыми сталями или близкие к ним, поэтому зазоры для компенсации температурных изменений размеров в конструкцию нс закладываются.

Схема волновой передачи с промежуточными течами качения с зазорами и погрешностями

Рис. 1.53. Схема волновой передачи с промежуточными течами качения с зазорами и погрешностями

Детали и узлы, входящие в состав ВППТК, имеют допуски на их размеры, отклонения от формы и расположения рабочих поверхностей. Для большей надёжности принимаются максимальные отклонения допусков, влияющих на зазоры в кинематической цепи передачи.

Рассмотрим погрешности деталей и узлов, начиная с входного вала - генератора:

8'1 - допуск на эксцентриситет вала;

опп

  • • - посадка внутреннего кольца подшипника на вал;
  • ?рп
  • г - радиальный зазор между наружным и внутренним кольцами подшипника;

СПИ

- посадка наружного кольца генератора на подшипник;

спи

  • °г - допуск на наружное кольцо;
  • • ?ш - допуск на диаметр шарика.

Промежуточные тела качения выпускаются шарикоподшипниковыми предприятиями, и, как правило, покупаются. Размеры шариков и роликов и их отклонения стандартизированы.

Допуск на профиль зуба может быть задан двумя способами: либо одним параметром, включающим отклонения по координатам от оси жесткого колеса, угловому расположению и т. д., или несколькими параметрами по каждому отклонению. Примем первый вариант, когда все задаваемые отклонения приводятся к одному параметру: допуску на профиль зуба жесткого колеса 8т.

Допуск на ширину пазов обоймы 80 также может состоять из нескольких, отдельно задаваемых параметров, легко приводимых к одному значению.

Используя опыт разработки редукторов, содержащих данные передачи [15], применим конструктивные и технологические меры, уменьшающие или устраняющие влияние погрешностей деталей на мёртвый ход. Погрешности, зависящие от посадок (8"", 8"к), сводятся к нулю при применении посадок с натягом.

Величину р" можно существенно уменьшить при гарантированном натяге в посадках обоих колец подшипника созданием осевого сдвига их друг относительно друга, 8грп может быть сведена до нуля. Кроме того, рабочая поверхность наружного кольца генератора выполняется конусной или по форме дорожек качения для шариков, по аналогии с радиально-упорными подшипниками. На этапе сборки зазоры в месте контакта колец с шариками передачи окончательно устраняются регулировкой, тем самым устраняется влияние погрешности 8‘ на мёртвый ход.

Для ВППТК, которая применена в редукторе [15], был использован селективный подбор шариков. Номинальный размер шариков — 3,175 мм, отклонение по геометрической форме - 0,25 мкм. Шарики, по согласованию с предприятием-изготовителем, поставлялись по группам, разноразмерность которых не превышала (2...3) мкм, разноразмерность шариков внутри группы не превышала 0,5 мкм. Момент трогания входного вала и мёртвый ход контролировались в процессе сборки передачи, и по их значениям подбирались шарики, размеры которых обеспечивали заданные величины этих параметров. Тем самым можно существенно уменьшить влияние Sm на мёртвый ход передачи и практически исключить его.

Значения зазоров, вследствие остаточных деформаций в зонах контакта шарика с деталями передачи, полученные в процессе экспериментальных исследований, составили менее 1 мкм. Это позволяет не учитывать их в расчётах мёртвого хода на этапе предварительного проектирования.

Следует принять во внимание, что в ВППТК выходным звеном может быть либо обойма, либо жёсткое колесо. При фиксации одного из них в корпусе, второе звено вращается с редуцированной скоростью. Вследствие наличия зазоров мёртвый ход передачи целесообразно связать с угловым изменением положения центра шарика относительно общего центра обоймы и жёсткого колеса Ов (рис. 1.54).

К определению мёртвого хода 97

Рис. 1.54. К определению мёртвого хода 97

Наличие рабочего зазора До между шариками и стенками паза, даже при отсутствии всех остальных зазоров в кинематической цепи передачи, позволяет перемещаться центру шарика из положения От в положение Ошг, что вызывает поворот выходного звена на угол у/0. Зазоры, обусловленные погрешностями профиля зубчатого венца Sm, допуском на диаметр шарика бш и погрешностями деталей генератора SZr, допускают смещение центра шарика в положение Ош, что приводит к повороту выходного вала на угол у/п.

Суммарный угол поворота выходного вала является мёртвым ходом передачи у/т = у/0 + ц/л.

Угол ^„определится по следующей зависимости:

где Y - расстояние от центра шарика Ош до центра зубчатого венца жёсткого колеса Ов, которое определяется из выражения (1.34).

Угол {^„определим из следующих рассуждений. Зазоры, обусловленные погрешностями деталей передачи, приводят к тому, что точка контакта шарика с профилем зуба К перемещается в положение Кь а центр шарика из точки Ош в точку 0ш1. Линейное перемещение точек контакта шарика с профилем составит AZ. Для выражения значения этой величины используем параметрические уравнения профиля зуба, а точнее, её олну кооплинату X :

Данная методика была применена на этапе предварительного проектирования редуктора для японской компании «Komatsu». Основные параметры и размеры редуктора были приведены выше. Расчёт проводился для двух вариантов:

  • • первый - с устранением всех зазоров, вызванных погрешностями изготовления и сборки, и селективным подбором роликов;
  • • второй - с минимальными зазорами, обусловленными посадкой де-

( и Л

талей —2_ и использованием роликов, разноразмерность которых

UJ

не более 10 мкм. Зазор между роликами и стенками пазов обоймы был принят равным 0,1 мм.

Требований по долговечности редуктора на этом этапе не предъявлялось, поэтому износ /ш в расчётах не учитывался. На рис. 1.55 приве

дены результаты расчётов мёртвого хода у/ьк :

  • 1. Величина мёртвого хода (вариант 1).
  • 2. Мёртвый ход (вариант 2).
  • 3. Требуемое значение мёртвого хода превышено в 2 раза, наибольшее влияние оказывает Д0.
  • 4. Значение мёртвого хода с уменьшенным Д0 (вариант 1).
  • 5. Значение мёртвого хода с уменьшенным Д0 (вариант 2).
Результаты расчётов мёртвого хода

Рис. 1.55. Результаты расчётов мёртвого хода

Таким образом, величины мёртвого хода по 1 и 2 вариантам превышают требуемое значение примерно в 2 раза. Анализ показал, что максимальное влияние на мертвый ход оказывает зазор между шариками и стенками паза обоймы Д0. Поэтому было произведено уменьшение зазора Д0 до 0,032 мм, что обеспечивается посадкой ролика в пазу

обоймы 2L .

1*7 )

Уменьшение зазора До практически обеспечило требуемую величину мертвого хода. Болес того, использование селективной сборки позволяет получить достаточную долговечность редуктора за счёт большего значения допускаемого 1Ш.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >