Волновой редуктор принцип работы: устройство, принцип действия, варианты исполнения

Содержание

устройство, принцип действия, варианты исполнения

Содержание:

Устройство волнового редуктора

В состав волнового редуктора входят три основных части: генератор волны, жёсткое колесо и гибкое колесо. Генератор волны в самом распространённом варианте выполняется в виде шарикоподшипника с тонкими гибкими стенками. Он устанавливается на эллиптическую втулку, и сам принимает форму эллипса. Сборка из этих двух деталей и является генератором волны. Гибкое колесо – это деталь специфическая для волнового редуктора. Оно представляет собой тонкостенное зубчатое колесо с наружным зубом. Основная рабочая поверхность этого колеса имеет форму цилиндра. Материал и толщина гибкого колеса подобраны так, чтобы оно могло постоянно испытывать упругие деформации, не теряя своих свойств. Конструкция жёсткого колеса проще чем других частей волнового редуктора. Это обычное зубчатое колесо с внутренним зубом. Его размеры подобраны так чтобы обеспечивать достаточно большую жёсткость при рабочих нагрузках.

 
генератор волныгибкое колесожесткое колесо

При сборке волнового редуктора гибкое колесо устанавливают на генератор волны, в результате чего оно тоже принимает эллиптическую форму. Далее на гибкое колесо устанавливается жёсткое колесо. Поскольку гибкое колесо в процессе сборки приняло эллиптическую форму, то его зацепление с жёстким колесом происходит только на двух участках. Расположены они вдоль большой полуоси генератора волны и в сумме занимают около 40% окружности. За пределами этих участков зацепления зубьев жёсткого и гибкого колеса не происходит. Гибкое колесо имеет меньше зубьев чем жёсткое колесо. Чаще всего эта разница составляет 2 зуба, однако есть другие варианты конструкции волновых редукторов, где эта разница больше.

Принцип работы

По мере поворота генератора волны, зубья гибкого и жёсткого колёс поочерёдно начинают входить в зацепление. Участки зацепления зубьев в результате начинают смещаться в том же направлении в котором вращается генератор волны. Как только генератор волны совершит полный оборот, гибкое и жёсткое колесо окажутся смещены друг относительно друга на те самые 2 зуба, которые составляют разницу в количестве зубьев между этими колёсами. Это означает что гибкое и жёсткое колеса повернулись друг относительно друга со скоростью, существенно меньшей чем скорость с которой вращался генератор волны. Генератор волны вращаясь достаточно быстро позволяет получить сравнительно медленное вращение гибкого колеса относительно жёсткого – то есть механизм работает как редуктор. Коэффициент редукции такого волнового редуктора зависит от разницы зубьев между гибким и жёстким кольцом, а также от количества зубьев у жёсткого кольца.

Варианты включения

Когда волновой редуктор используется так как показано выше, то генератор волны используется как вход, гибкое колесо – это выход, а жёсткое колесо остаётся неподвижным. Волновой редуктор можно использовать и по-другому, если зафиксировать не жёсткое колесо, а генератор волны или гибкое колесо; входом и выходом в таком случае могут быть из двух оставшихся элементов редуктора. При различных вариантах включения волновая передача может быть использована как для понижения скорости, так и для её повышения. Передаточное число редуктора при этом также изменится. Может измениться и направление вращения выходного элемента относительно входного.

У волнового редуктора можно приводить во вращение все три элемента. Редуктор при этом будет иметь два входа и один выход или один вход и два выхода. Это позволяет использовать волновой редуктор как дифференциал, складывая скорости вращения на разных валах, или раскладывая вращение на два разных вала.

Варианты исполнения компактных волновых редукторов

За время, прошедшее с момента изобретения волнового редуктора, было придумано много вариантов его конструкции. И вариант, когда шарикоподшипник эллиптической формы используется как генератор волны, не исчерпывает всех возможных вариантов конструкции. Существуют и другие варианты. Например, генератор волны может быть выполнен в виде коромысла с роликами на его концах. Или в виде планетарных шестерён, установленных на водило, которые зацепляются с зубьями, сделанными с внутренней стороны гибкого колеса. Помимо этого, генератор волны может быть выполнен в виде детали более сложной формы, создающей на гибком кольце 3 или 4 зоны зацепления (вместо двух зон в самом простом случае).

Гибкое колесо также может иметь разную форму. На практике чаще всего встречаются три формы: «кастрюля», «шляпа» и цилиндр. Отличия между ними заключаются в удобстве использования.

Гибкое колесо типа «кастрюля»Гибкое колесо типа «цилиндр»Гибкое колесо типа «шляпа»

 

Основные отличия волнового редуктора

  • Большое передаточное число для одноступенчатого редуктора: до 320:1 в серийно выпускаемых изделиях
  • Большое количество зубьев, которые находятся в одновременном зацеплении
  • Высокая точность
  • Большой момент нагрузки в расчёте на единицу объёма или на единицу массы
  • Отсутствие маленьких передаточных чисел (менее 30:1)
  • Простая конструкция
  • Высокая надёжность
  • Простая передача вращения в другую среду
  • Полый вал
  • Жёсткость на скручивание ограничена
  • Короткая осевая длина

Практические преимущества волновых редукторов

Отличительные особенности волновых редукторов выступают как преимущества в ряде отраслей, получивших в настоящее время большое развитие.

В качестве примера можно назвать робототехнику (классические промышленные роботы, коллаборативные роботы, а также человекоподобные роботы) и медицинская техника (хирургические роботы, медицинские сканирующие установки и экзоскелеты). Короткая длина вдоль оси, возможность получить большой крутящий момент в компактных размерах, а также полый вал позволяют обеспечить компактные размеры всех звеньев робота, а высокая точность редукторов позволяет достичь хорошей точности всего робота.

В других отраслях, где готовые изделия должны работать в условиях агрессивных сред (например, вакуум, радиоактивное излучение, особо высокие или особо низкие температуры также часто применяются волновые редукторы. Здесь востребован высокий удельный момент, позволяющий обеспечить компактность конструкции, возможность просто передавать вращение в агрессивную среду без дополнительных уплотнений и хорошие показатели надёжности, обусловленные простой конструкцией.

Читать дальше:

Волновая передача | АВИ Солюшнс

Как работает волновая передача?

Волновая зубчатая передача состоит из трёх основных деталей: генератора волны, гибкого кольца и жёсткого кольца. Генератор волны представляет собой тонкостенный шарикоподшипник напрессованный на эллиптическую втулку. Гибкое кольцо  - это тонкостенное зубчатое колесо с внешним зубом. При сборке редуктора генератор волны устанавливается внутрь гибкого кольца. Диаметр гибкого кольца несколько меньше чем диаметр генератора волны, и при сборке гибкое кольцо принимает форму генератора волны. Жёсткое кольцо представляет собой прочное жёсткое зубчатое кольцо с внутренним зубом. Количество зубьев жёсткого кольца обычно на 2 зуба (реже – на 4) меньше чем у гибкого кольца. Гибкое кольцо, установленное на генератор волны, помещается внутрь жёсткого кольца и входит в зацепление с ним в двух зонах, расположенных по большой полуоси эллипса генератора волны. Вне этих зон зацепления зубья жёсткого и гибкого кольца не находятся в контакте.

Strain Wave Gear Principle - Harmonic Drive


При повороте генератора волны, зоны зацепления зубьев смещаются по окружности жёсткого кольца и, благодаря различному количеству зубьев на жёстком и гибком кольце, после поворота генератора волны на 360°, зубья гибкого кольца оказываются смещены относительно жёсткого кольца. Величина смещения равна разнице в количестве зубьев гибкого и жёсткого кольца. Таким образом, при постоянном вращении генератора волны и при неподвижном жёстком кольце получаем медленное вращение гибкого кольца.

А можно ли по-другому?

Описанный способ использования – неподвижное жёсткое кольцо, вход на генератор волны и выход с гибкого кольца - не единственный способ использования волнового редуктора. В качестве входа и выхода можно использовать любые из трёх указанных деталей волнового редуктора в любых сочетаниях. При этом редуктор может становиться понижающим или повышающим, изменяться передаточное число и направление вращение выхода относительно входа.

Описанная выше классическая схема волнового редуктора, в которой подшипник генератора волны принимает свою форму благодаря эллиптической  втулке, не является единственной. Вместо втулки может применяться коромысло с роликами (Harmonic Drive Polimer) или планетарная ступень (Micromotion).

В последнем случае речь, строго говоря, идёт уже о двухступенчатом планетарно-волновом редукторе.  Также возможны варианты конструкции волнового редуктора с тремя зонами зацепления вместо двух и генератором волны более сложной формы, но они применяются редко.

Чем отличается волновая передача?
  • Высокое передаточное отношение на одну ступень (для большинства серийных изделий Harmonic Drive от 50:1 до 160:1, для отдельных серий и специальных разработок – от 30:1 до 320:1)

  • Передаточное отношение ограничено снизу: не менее 30:1

  • Высокий удельный момент в расчёте на единицу объёма и массы

  • Короткая осевая длина

  • Возможность легко реализовать передачу вращения в другую среду

  • Возможность легко реализовать большой полый вал

  • Высокая точность (HDAG)

  • Отсутствие люфта (HDAG)

  • Стабильность точностных характеристик в течение срока службы

  • Ограниченная жёсткость на скручивание

  • Несамостопорящяяся (подвержена обратному прокручиванию)

  • Высокая надёжность вследствие простоты конструкции

Основные отличительные свойства волновой передачи  - высокая точность, низкая масса и малая осевая длина – однозначно указывают на те случаи, когда применение волновой передачи является наиболее  оправданным. По этой причине волновая передача часто применяется в применениях, требующих высокой точности, таких как высокоточные станки, роботы и промышленные манипуляторы самого разного назначения, приводы ориентации антенн связи и радаров, или требующих хороших массо-габаритных показателей: авиационная и космическая техника, оборудование для мобильных платформ. Кроме того, возможность реализации редукторов с полым валом позволяет создавать компактные конструкции многоосевых систем за счёт расположения внутри полого вала вращающихся контактных устройств (токосъёмников) для передачи электрических, оптических или гидравлических цепей на следующую ступень подвижности. Похожим образом можно размещать внутри полого вала другой вал, передающий вращение на следующую ступень подвижности, получая определённый выигрыш за счёт размещения двигателей в неподвижной части системы.


Волновые редукторы harmonic drive | АВИ Солюшнс

Важным компонентом современных высокоточных электромеханических систем являются редукторы. Одним из самых распространённых типов высокоточных редукторов являются волновые редукторы, впервые выведенные на рынок компанией harmonic drive более 45 лет назад. За прошедшее время ассортимент продукции в каталоге компании многократно увеличился, и разобраться в различиях многочисленных серий редукторов может оказаться непросто. Предлагаемая статья попробует в этом помочь. 

Принцип действия

В состав волновой зубчатой передачи классической конструкции входят три основных элемента: генератор волны, гибкое кольцо и жёсткое кольцо. С точки зрения конструкции, генератор волны – это тонкостенный шарикоподшипник, напрессованный на эллиптическую втулку. Гибкое кольцо - это тонкостенное зубчатое колесо с внешним зубом. Когда при сборке генератор волны устанавливается внутрь гибкого кольца, то последнее деформируется и принимает форму генератора волны. Жёсткое кольцо представляет собой зубчатое кольцо с внутренним зубом. Количество зубьев жёсткого кольца обычно на 2 меньше чем у гибкого кольца (несколько реже делают разницу в 4 зуба). При сборке волнового редуктора гибкое кольцо, установленное на генератор волны, помещается внутрь жёсткого кольца. Зубья жёсткого кольца и гибкого кольца входят в зацепление в двух зонах, которые располагаются на большой полуоси генератора волны (который имеет форму эллипса). 

Волновые редукторы harmonic drive в нашем каталоге

Когда генератор волны поворачивается, то по мере его поворота зоны зацепления зубьев смещаются по окружности жёсткого кольца. Благодаря тому, что количество зубьев на гибком и жёстком кольце различно, после того как генератор волны поворачивается на 360°, жёсткое кольцо оказывается смещено относительно жёсткого, при этом величина смещения соответствует разнице в числе зубьев этих колёс. Если при этом жёсткое кольцо неподвижно, то при быстром вращении генератора волны получаем медленное вращение гибкого кольца. Устройство в этом случае является понижающим редуктором: генератор волны является входом, гибкое кольцо – выходом, а жёсткое кольцо является корпусом. 

Если изменять элементы волнового редуктора, используемые в качестве входного и выходного элемента, то устройство можно будет использовать в качестве повышающего редуктора, или  например, поменять направление вращения выхода относительно входа. Третий элемент волнового редуктора не обязательно должен оставаться неподвижным. Если он также приводится во вращение, то устройство работает в качестве дифференциального редуктора.
Специфика конструкции волнового редуктора обеспечивает отсутствие люфта, что позволяет им находить применение в различных областях техники, требующих точной передачи вращения. Широкое применение волновых редукторов влечёт за собой очень различные требования к конструкции, что воплощается в широкий ассортимент редукторов в каталоге Harmonic Drive.

Конструкция редукторов: варианты

По конструкции все поставляемые волновые редукторы можно разделить на несколько групп. Самые простые по конструкции редукторы – это установочные комплекты. Они представляют собой три основных детали редуктора, пригнанные друг к другу, но не собранные в единое изделие. Подшипники в такой комплектации отсутствуют и при интеграции такого редуктора в конечное изделие можно установить именно те подшипники, которые наиболее подходят для конкретного применения. Такая возможность может дать преимущество в случае, когда подшипники стандартных готовых редукторов не устраивают по тем или иным параметрам. Вал в такой комплектации также отсутствует (ни полого, ни сплошного вала просто нет). Некоторые серии установочных комплектов снабжаются кулачково-дисковой муфтой на генераторе волны для компенсации несоосности вала. Легко видеть, что такая конструкция даёт большую гибкость в проектировании конечной системы и позволяет оптимально состыковать волновой редуктор с остальной частью системы.

Вторая группа по конструктивному исполнению – редукторы в исполнении модуль. Эти редукторы представляют собой полностью собранные изделия с установленными подшипниками, дополнительными корпусными деталями и часто с установленным валом - полым или сплошным. Несмотря на то, что полностью собранные изделия не дают такой же гибкости в построении системы, как и установочные комплекты, использование их упрощает конструирование за счёт отсутствия необходимости установки подшипников и вала. Ещё одна особенность этого конструктивного исполнения – отсутствие сплошного наружного корпуса у редуктора. 

Третья группа по конструктивному исполнению – корпусированные редукторы. Они, так же как и модули, представляют собой полностью собранные изделия, однако в отличие от них имеют наружный корпус. Корпусные редукторы всегда снабжаются подшипниками, входным и часто входным валом. Полый вал в таких редукторах в настоящее время отсутствует.

Вопрос о полом вале

Ещё один важный конструктивная особенность, важная во многих практических применениях, по которой можно провести различие между различными сериями редукторов – это наличие полого вала. Самый простой случай – полый вал уже есть (см. например чертёж редуктора из серии HFUS-2UH на рис. 1, полый вал выделен цветом). Полый вал здесь уже реализован как отдельный конструктивный элемент в стандартном каталожном исполнении редуктора. Второй случай относится к тем редукторам где полого вала нет – не предусмотрен в конструкции. Пример такой конструкции – редуктор серии CSD-2UH (см. рис. 2, выделено цветом).

 

Рис. 1 Пример волнового редуктора
с полым валом

Рис. 2 Пример волнового редуктора
без полого вала


Третий вариант конструкции – полый вал не установлен, но имеется сквозное отверстие, позволяющее это сделать без дополнительных модификаций редуктора. Пример - редуктор SHD-2UH (см. рис. 3). На ряде серий редукторов полый вал отсутствует, и на генератор волны установлена кулачково-дисковая муфта с втулкой со шпоночным пазом для установки на вал двигателя со шпонкой. Примером может служить CobaltLine-2UH (см. рис. 4). В таких редукторах полый вал установить можно только при наличии заказной модификации редуктора без входных элементов на генераторе волны (снимаются муфта и втулка). 

 

Рис. 3 Пример волнового редуктора 
с возможностью установить полый вал

Рис. 4 Пример волнового редуктора, 
где требуется доработка для установки полого вала


Основные серии установочных комплектов

В каталоге harmonic drive в настоящее время представлено шесть серий  редукторов в исполнении установочный комплект. Все эти серии отличаются по параметрам и в частности по производительности. Можно выделить группу серий с базовой производительностью: HFUC-2A, HFUS-2A и CPL-2A. Серия HFUC представлена в самом широком диапазоне габаритов (типоразмеров): от 8 до 100, в части прочих параметров она занимает среднее положение. Гибкое кольцо выполнено в классической форме «кастрюля». Серия HFUS имеет несколько иную конструкцию: гибкое кольцо выполнено в форме «шляпа», что даёт больше пространства внутри редуктора. С другой стороны, по этой причине наружный диаметр и масса редукторов HFUS-2A несколько увеличились по сравнению с аналогичными редукторами HFUC-2A. Серия установочных комплектов CPL-2A была разработана для применения в авиационных и космических системах, где требуется минимальные размеры и масса. При разработке была проведена оптимизация конструкции, благодаря чему масса и длина редуктора были уменьшены, и при этом удалось сохранить на прежнем уровне номинальный момент.


Рис.5 
CPL-2A

Ещё одна группа серий характеризуется увеличенной производительностью: номинальный момент у них выше, чем у серий с базовой производительностью. К таким сериям относятся CSG-2A и CobaltLine-2A. Обе серии кроме увеличенного номинального момента  (примерно на 30%) имеют также значительно (на 40%) увеличенный срок службы по сравнению с сериями базовой производительности. По остальным параметрам и по конструкции эти две серии одинаковы, различие состоит в месте производства: CSG-2A на заводе в Японии, CobaltLine-2A – на заводе в Германии.


Рис. 6 CobaltLine Double

Кроме двух перечисленных выше, есть ещё одна группа редукторов, отличающихся пониженной производительностью для тех же типоразмеров. В настоящее время к этой группе относится только одна серия: CSD-2A. Эта серия имеет пониженную массу (на 40% по сравнению с HFUC) и значительно сниженную осевую длину (на 50%). Легко видеть, что по длине эта серия даже более компактна, чем CPL-2A  (у последней длина короче, чем у HFUC, всего на 10%), однако за это приходится расплачиваться более низкой производительностью.

Поскольку установочные комплекты содержат в себе необходимый минимум компонентов с тем, чтобы все остальные детали добавлялись при интеграции редуктора в конструкцию конечного изделия, то полый вал как элемент конструкции также отсутствует. Он может быть  установлен непосредственно в конечном изделии, если это необходимо. Кроме того, необходимо отметить что установочные комплекты поставляются.

Основные серии модулей

Ассортимент волновых редукторов в исполнении модуль, выпускаемых harmonic drive существенно более широк, чем установочных комплектов. Они также как и установочные комплекты могут быть разделены на несколько групп по производительности, а также по наличию или отсутствию  полого вала. 

Среди волновых редукторов в исполнении модуль полый вал отсутствует в 10 сериях (2 серии со входным валом, 1 серия без отверстия в центре редуктора и остальные со входным элементом под вал со шпонкой). Из них четыре серии относятся к группе базовой производительности. Серия HFUC-2UH здесь тоже выступает в роли базовой серии со средним уровнем параметров и самым широким диапазоном габаритов. Серия HFUS-2SO отличается формой генератора волны («шляпа») и уменьшенной осевой длиной. Серии CPU-S и CPU-M отличаются входным элементом – входной вал и втулка со шпоночным пазом для установки на двигатель соответственно. Кроме того они имеют расширенный диапазон температур и массу увеличенную по сравнению с HFUC-2UH.

К редукторам увеличенной производительности среди серий в исполнении модуль без полого вала можно отнести пять серий: SHG-2SO, CSG-2UH, CobaltLine-2UH, CobaltLine-CPS и CobaltLine-CPM. Все представители этой группы серий имеют увеличенный на 30% номинальный момент и срок службы увеличенный на 40% по сравнению с сериями базовой производительности. Серия SHG-2SO при этом является развитием серии редукторов HFUS-2SO: размеры редукторов одинаковы, отличаются только момент и срок службы. Аналогичная ситуация и с редукторами CSG-2UH и HFUC-2UH: разница в конструкции и размерах минимальна. Серия CobaltLine-2UH имеет по сравнению с CSG-2UH расширенный диапазон рабочих температур. CobaltLine-CPM и CobaltLine-CPS представляют собой варианты для непосредственной установки на двигатель и с входным валом. 

К группе серий с пониженной производительностью среди модулей без полого вала относится только одна серия – CSD-2UH. Эта серия наряду с меньшим на 30% номинальным моментом, имеет меньший диаметр, меньшую осевую длину и массу, чем HFUC-2UH.


Рис. 7 CSD-2UH

Среди волновых редукторов в исполнении модуль есть группа серий с полым валом  (или с возможностью его легко установить). Из имеющихся в каталоге десяти серий подобных редукторов, полый вал  физически установлен в 6 сериях и ещё в двух есть возможность его установки без дополнительных модификаций. Из этих серий три – HFUS-2UH, HFUS-2SH и CPU-H можно отнести к группе изделий со средней производительностью. Обе упомянутые серии редукторов HFUS имеют низкую входную скорость (на 70% ниже) и высокую массу (до 60%), чем например у HFUC-2UH. При этом HFUS-2SH имеет более короткую конструкцию. Серия редукторов CPU-H имеет усиленные подшипники и расширенный диапазон рабочих температур, и также пониженную входную скорость. 

Три серии редукторов в исполнении модуль с полым валом можно отнести к группе серий повышенной производительности: SHG-2SH, SHG-2UH и CobaltLine-CPH. Первые две серии являются развитием HFUS-2SH и HFUS-2UH соответственно с увеличенным на 30% номинальным моментом и сроком службы, увеличенным на 40%. Аналогичным образом, CobaltLine-CPH является улучшенной версией редуктора CPU-H с увеличенным номинальным моментом и сроком службы. 

Две серии редукторов в исполнении модуль с полым валом  имеют пониженную производительность. Это серии SHD-2SH и CSD-2UF. По сравнению с сериями стандартной производительности, они имеют укороченную конструкцию и номинальный момент, сниженный на 30%. Редукторы серии SHD-2SH кроме того имеет массу меньше чем CSD-2UF.


Рис. 8 SHD-2SH

Корпусные малогабаритные редукторы

В отдельную группу изделий можно выделить волновые редукторы, заключённые в сплошной наружный корпус. Сейчас в каталоге представлено две серии редукторов в таком исполнении: PMG и CSF-mini.Обе серии выпускаются в виде малогабаритных редукторов: габарит не превосходит 14, в то время как установочные комплекты и модули в подавляющем большинстве выпускаются в более крупных габаритах (14 и выше). 

 

Рис. 9 CSF-1U Single

Рис. 10 CSF-2XH-F Single

Серия PMG выпускается в двух вариантах: PMG-M для установки на двигатель и PMG-S со входным валом. На выходе в обоих случаях установлен вал. Серия CSF-mini имеет 6 различных вариантов, отличающихся видом входного и выходного элемента, а также крепёжного фланца: выходной вал или фланец, входной вал или втулка под вал со шпонкой, а также широкий или узкий крепёжный фланец.

Основные параметры волновых редукторов

Разбираясь в различиях между разными сериями редукторов, мы неминуемо сталкиваемся с их параметрами. С одной стороны эти параметры могут показаться очевидными, с другой стороны, различные производители имеют несколько различный подход к назначению параметров своих изделий, поэтому далее приводится обзор основных параметров волновых редукторов. 

Габарит (типоразмер) – число, позволяющее отличить большие редукторы от маленьких в рамках одной серии. Для волновых редукторов harmonic drive это число соответствует диаметру гибкого кольца выраженному в десятых долях дюйма. По этой причине число характеризующее габарит редуктора тесно связано с моментом, который может развить редуктор (гораздо теснее чем в случаях, когда число, характеризующее габарит привязано к какому-нибудь из наружных размеров редуктора или к габаритному размеру). Неудивительно, что многие серии редукторов имеют не просто похожую производительность, а точно совпадающие величины моментов для одинаковых габаритов.

Передаточное число (редукция) – определяет соотношение входной и выходной скорости. Значение в каталоге приводится для следующего варианта установки редуктора: генератор волны – вход, гибкое кольцо – выход, жёсткое кольцо – неподвижно. Практически доступный диапазон передаточных чисел ограничен значениями от 30 до 160.

Производительность редуктора определяется моментом и скоростью, с которыми он может работать. Для волновых редукторов harmonic drive в каталоге указывает четыре различных момента. Максимальный повторяющийся пиковый момент – указывает на предельные значения динамических нагрузок, максимально допустимые в рабочем цикле. Средний допустимый момент – определяет предельные значения момента нагрузки допустимые в продолжительном режиме работы. Номинальный момент – используется при расчётах срока службы редуктора, и не применяется как характеристика производительности редуктора. Кратковременный импульсный момент – момент который может прикладываться к редуктору при аварийном торможении на протяжении очень короткого времени. Приложение к редуктору такого момента допустимо всего несколько раз за весь срок службы. (Легко видеть, что средний допустимый момент наиболее близок к номинальному моменту в нашем традиционном понимании).

Скорость, которую может развивать редуктор характеризуется двумя параметрами: для работы при различной смазке: при жидкой и при консистентной. Значения скорости приводятся на входе редуктора. Максимальная скорость указывает на предельно допустимое значение скорости в кратковременных режимах работы. Средняя входная скорость – есть предельно допустимое значение скорости в продолжительном режиме работы. Оба параметра имеют разные значения для работы при различной смазке: более высокие при жидкой смазке и более низкие при консистентной смазке. Необходимо отметить что редуктор с консистентной смазкой – это стандартное каталожное решение, которое не требует принятия дополнительных конструкторских мер, в то время как редуктор с жидкой смазкой – это дополнительная возможность, лежащая за пределами стандартных решений и здесь потребуется создание резервуара для смазки (как минимум).

Диапазон рабочих температур – определяется главным образом смазкой и по этой причине не указывается для редукторов в исполнении установочный комплект – они поставляются без рабочей смазки.

Вместо заключения

Волновые редукторы harmonic drive представлены очень широким ассортиментом различных версий и вариантов исполнений, которые могут применяться в самых различных системах и технических устройствах, требующих компактные и точные решения.

Волновые редукторы. | PRO-TechInfo

Назначение и принцип работы волновых передач.

Волновые передачи основаны на принципе передачи вращательного движения за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес.

Такая передача была запатентована американским инженером Массером в 1959 г.

Волновые передачи имеют меньшие массу и габариты, большую кинематическую точность, меньший мёртвый ход,  высокую вибропрочность за счёт демпфирования (рассеяния энергии) колебаний, создают меньший шум.

При необходимости такие передачи позволяют передавать движение в герметичное пространство без применения уплотняющих сальников, что особенно ценно для авиационной, космической и подводной техники, а также для машин химической  промышленности.

Кинематически эти передачи представляют собой разновидность плане­тарной передачи с одним гибким зубчатым колесом.

Основные элементы волновой передачи:

  • неподвижное колесо с внут­ренними зубьями,
  • вращающееся упругое колесо с наружными зубьями,
  • водило.

Неподвижное колесо закрепляется в корпусе и выполняется в виде обычного зубчатого колеса с внутренним зацеплением. Гибкое зубча­тое колесо имеет форму стакана с легко деформирующейся тонкой стенкой: в утолщенной части (левой) нарезаются зубья, правая часть имеет форму вала. Водило состоит из овального кулачка и специального подшипника.

Передача движения осуществляется за счет деформирования зубчатого венца гибкого колеса. При вращении водила волна деформации бежит по окружности гибкого зубчатого венца; при этом венец обкатывается по не­подвижному жесткому колесу в обратном направлении, вращая стакан и вал. Поэтому передача и называется волновой, а водило — волновым генератором.

Конструкции волновых редукторов.

Существует большое количество конструкций волновых механизмов. Обычно эти механизмы преобразуют входное вращательное движение в выходное вращательное или поступательное. Волновые механизмы можно рассматривать как одну из разновидностей многопоточных планетарных механизмов, так как они обладают многозонным, а в случае зубчатого механизма, и многопарным контактом выходного звена с гибким колесом. Многозонный контакт обеспечивается за счет формы генератора волн (кулачок чаще с двумя, редко с тремя выступами), многопарный — за счет податливости зубчатого венца гибкого колеса. Такое сочетание позволяет волновым механизмам передавать значительные нагрузки при малых габаритах. Податливость зубчатого венца обеспечивает достаточно равномерное распределение нагрузки по зубьям, находящимся в зоне зацепления. При номинальных нагрузках процент зубьев находящихся в зацеплении составляет 15-25% от общего их числа. Поэтому в волновых передачах применяется мелкомодульное зацепление, а числа зубьев колес лежат в пределах от 100 до 600. Зона зацепления в волновой зубчатой передаче совпадает с вершиной волны деформации. По числу зон или волн передачи делятся на одноволновые, двухволновые и так далее. При вращении водила овальной формы образуются две волны. Такую передачу называют двухволновой. Бывают трехволновые передачи. Передачи с числом волн более трех применяются редко.

Соседние страницы

Волновой редуктор ZGH

Продукция Поиск
Контактная информация

Новости

13.05.2021 | Приглашаем посетить выставку «МЕТАЛЛООБРАБОТКА-2021» , 24-28 мая 2021 г.

Уважаемые Клиенты и Партнеры!

Компания "ЗЕТЕК" приглашает Вас посетить 21-ю международную специализированную выставку «Оборудование, приборы и инструменты для металлообрабатывающей промышленности»

Мы будем рады видеть Вас на выставке  24 мая по 28 мая 2021 г.

12.04.2021 | Приглашение на выставку «FoodTech 2021», 22-24 апреля 2021 г.

Уважаемые Клиенты и Партнеры!

Компания "ЗЕТЕК" приглашает Вас посетить выставку FoodTech Краснодар 2021, которая будет проходить с 22 по 24 апреля в Выставочно-конгрессный комплекс «Экспоград Юг», г. Краснодар, ул. Конгрессная, 1.



Волновые редукторы GTC

Принцип работы волнового редуктора основывается на деформации гибкого элемента, которая обеспечивает движение зубчатого колеса внутри втулки. Деформация происходит под действием специального эксцентричного механизма, который растягивает гибкую деталь до образования двух точек соприкосновения внутренней шестеренки с зубцами внешней втулки.

  • Волновые редукторы производства GTC серии GCSG с входным полым валом и шпоночным пазом обеспечивает удобное крепление, что позволяет использовать его в роботах манипуляторах. Высокая жесткость позволила сделать редуктор прецизионным. Редуктор компактен и обладает высокой точностью. Небольшой осевой размер редуктора позволяет применять его в приводах шарниров роботов манипуляторов.

    Детально ›››
  • Волновой редуктор GTC серии GSHG имеет полый выходной вал. Сам редуктор небольшого размера, с высокой жесткостью и точностью позиционирования. Это позволяет использовать редуктор GSHG для шарниров роботов-манипуляторов.

    Детально ›››
  • Волновые редукторы производства GTC миниатюрной серии GCSD14 с выходным фланцем большого размера с высокой точностью позиционирования. Редукторы серии GCSD14 применяются в производстве светодиодных полупроводников.

    Детально ›››
  • Волновые редукторы производства GTC серии AGV120 предназначены для автоматизированного управляемого колеса транспортного средства.

    Детально ›››

определение, описание, разновидности и принцип работы

Волновой редуктор, или, как его еще называют, волновая передача, основывается на том, чтобы передавать вращательное движение, которое возникает за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес.

Волновые передачи

Появление и дальнейший процесс развития волновой передачи был осуществлен в далеком 1959 году. Изобретателем, а также человеком, который запатентовал эту технологию, стал американский инженер Массер.

Волновой редуктор состоит из нескольких основных элементов:

  • Неподвижное колесо, имеющее внутренние зубья.
  • Вращающееся колесо, имеющее наружные зубья.
  • Водило.

Среди преимуществ, которые можно выделить у этого способа передачи движения, - меньшая масса и размеры устройства, более высокая точность с кинематической точки зрения, а также меньший мертвый ход. Если есть необходимость, то использовать такой тип передачи движения можно и в герметичном пространстве, не используя при этом уплотняющие сальники. Данный показатель наиболее важен для такой техники, как авиационная, космическая, подводная. Кроме того, волновой редуктор применяется и в некоторых машинах, использующихся в отрасли химической промышленности.

Принцип работы редуктора

С кинематической точки зрения, волновые передачи - это разновидность планетарных передач, которая имеет одно гибкое и зубачатое колесо.

Принцип работы волнового редуктора заключается в следующем. Неподвижное колесо устройства крепится в нужном корпусе, а выполняется оно в виде простого зубчатого колеса, имеющего внутреннее зацепление. Гибкое же зубчатое колесо выполняется в форме стакана, обладающего тонкой стенкой, легко поддающейся деформации. В более толстой части этого же колеса, то есть левой, нарезают зубья, в то время как правая часть выполняется в форме вала. Самый простой элемент - это водило, которое состоит из овального кулачка и подшипника.

Само же движение осуществляется за счет того, что происходит деформация зубчатого венца гибкого колеса.

Конструкции редукторов

В настоящее время науке известно множество разнообразных конструкций для волнового редуктора. Чаще всего предназначение всех этих устройств - это преобразование входного вращательного движения в выходное вращательное или же выходное поступательное. Также стоит отметить, что волновую передачу можно рассматривать, как разновидность многопоточного планетарного механизма. Это вполне возможно, так как эти механизмы обладают многозонным, а если брать в расчет зубчатый механизм, то еще и многопарным контактом между выходным звеном и гибким колесом механизма. Можно отметить, что при номинальной нагрузке на волновой редуктор лишь от 15 до 20% всех зубьев устройства находится в зацеплении. Именно по этой причине во всех волновых передачах используют мелкомодульные механизмы, число зубьев на которых находится в переделах от 100 до 600. Также можно добавить, что в зависимости от числа зон или же волн в устройстве они подразделяются на одноволновые, двухволновые и т.д.

Волновой мотор-редуктор

Описание данного типа волновой передачи можно сделать на основе мотора редуктора модели МВз2-160-5,5. Данная модель обладает сдвоенной волновой зубчатой передачей. Конструкция данного редуктора состоит из гибкого колеса, которое выполнено в виде кольца с тонкими стенками и двумя зубчатыми венцами. Кроме того, в конструкции имеется и общий для этих деталей кулачковый генератор волн, обладающий гибким подшипником.

Также у этой модели есть несколько особенностей, касающихся конструкции редуктора:

  1. Размер вдоль оси вала невелик.
  2. Генератор волн плавающего типа, а соединение с валом электродвигателя шарнирное.
  3. На конце выходного вала этого устройства располагаются прямобочные шлицы.

Этот тип мотора-редуктора может использоваться, как индивидуальный приводной модуль.

Технические параметры мотора-редуктора

Технические параметры для волнового мотора-редуктора - это несколько основных критериев:

  • Первый параметр, которому должен соответствовать редуктор - это крутящийся момент на выходном валу. Он должен составлять - 250 Н⋅м.
  • Второй параметр - это частота вращения вала редуктора. Показатель этого параметра должен быть - 5,5 мин-1.
  • Третий параметр для этого устройства - передаточное отношение. Показатель данного параметра - 264.
  • Коэффициент полезного действия волнового мотора-редуктора должен быть 0,7.
  • Параметры электродвигателя для этой модели следующие: 0,31 кВт мощности, Частота вращения 1450 мин-1, рабочее напряжение для этого механизма 220 В или 380 В.
  • Полный вес устройства составляет 20 кг.

Это основные параметры, которые предъявляются к волновому мотору-редуктору.

Зубчатая передача

Не так давно инженерами был создан новый вид зубчатой передачи, которая по своим параметрам, а также конструкции схожа с планетарной передачей, однако при этом обладает принципиально новой передачей вращения. Эти новые изобретения - волновые зубчатые редукторы. Для того чтобы передавать вращательное движение в этих устройствах, была достигнута волновая бегущая деформация, которой поддается одно из зубчатых колес редуктора. Данное изобретение отлично зарекомендовало себя в некоторого вида следящих системах, а также в системах автоматического управления с высоким требованием к точности. Такое специфическое предназначение эти редукторы получили из-за своих характеристик: небольшой физический вес, а также малые размеры всего устройства в целом, которое при этом обладает большим показателем передаточного отношения, характеризуется более высоким коэффициентом полезного действия, то есть КПД, небольшими люфтами, а также малым износом деталей редуктора. Именно эти параметры и стали решающими в определении цели работы для волновых зубчатых редукторов.

Лебедка с волновым редуктором

Волновые редукторы могут быть двух типов - зубчатые и червячные. Применение лебедки в данном устройстве нашло себя лишь при использовании редуктора червячного типа. Также в волновых редукторах червячного типа с использованием лебедки существует два способа расположения червяка. Нижняя установка, когда он находится под червячным колесом, а также верхняя, когда червяк располагается над этим же колесом.

Кроме того, привод с лебедкой может использоваться для установки на космическом корабле. Привод с лебедкой для космического корабля представляет собой двухступенчатый волновой редуктор. Предназначение этого устройства на таких кораблях - это передача вращения в полностью герметичное пространство. Так как редуктор является двухступенчатым, то первая ступень - планетарная, а вторая - волновая передача. Также стоит отметить, что есть возможность сделать устройство самотормозящим. Для этого необходимо заменить планетарную передачу в редукторе на червячную.

Расчеты редуктора

Как и для любой другой детали, для создания редуктора необходимо проводить определенные расчеты, которые будут показывать, способно ли устройство выполнять свои функции, а также из какого материала должно выполняться устройство и т.д. Основным критерием для расчета волнового редуктора, его работоспособности, является прочность гибкого колеса. Оценить данный параметр можно при помощи сопротивления усталости зубчатого венца. Основной габаритный размер передачи - это внутренний диаметр гибкого колеса. Определяется он по приближенной зависимости сопротивления усталости с учетом нормальных напряжений.

Редуктор волновой характеристики – принцип работы, устройство, применение, типы


Устройство волнового редуктора

В состав волнового редуктора входят три основных части: генератор волны, жёсткое колесо и гибкое колесо. Генератор волны в самом распространённом варианте выполняется в виде шарикоподшипника с тонкими гибкими стенками. Он устанавливается на эллиптическую втулку, и сам принимает форму эллипса. Сборка из этих двух деталей и является генератором волны. Гибкое колесо – это деталь специфическая для волнового редуктора. Оно представляет собой тонкостенное зубчатое колесо с наружным зубом. Основная рабочая поверхность этого колеса имеет форму цилиндра. Материал и толщина гибкого колеса подобраны так, чтобы оно могло постоянно испытывать упругие деформации, не теряя своих свойств. Конструкция жёсткого колеса проще чем других частей волнового редуктора. Это обычное зубчатое колесо с внутренним зубом. Его размеры подобраны так чтобы обеспечивать достаточно большую жёсткость при рабочих нагрузках.

генератор волныгибкое колесожесткое колесо

При сборке волнового редуктора гибкое колесо устанавливают на генератор волны, в результате чего оно тоже принимает эллиптическую форму. Далее на гибкое колесо устанавливается жёсткое колесо. Поскольку гибкое колесо в процессе сборки приняло эллиптическую форму, то его зацепление с жёстким колесом происходит только на двух участках. Расположены они вдоль большой полуоси генератора волны и в сумме занимают около 40% окружности. За пределами этих участков зацепления зубьев жёсткого и гибкого колеса не происходит. Гибкое колесо имеет меньше зубьев чем жёсткое колесо. Чаще всего эта разница составляет 2 зуба, однако есть другие варианты конструкции волновых редукторов, где эта разница больше.

принцип работы, устройство, применение, типы

С момента создания первой зубчатой передачи прошло много лет. Многие известные инженеры приложили немало усилий для усовершенствования этого процесса и изобретения новых механизмов. Одним из таких людей стал американский инженер У. Массер, который в 1959 году изобрел волновой редуктор. Принцип работы был основан на использовании гибкого зубчатого колеса, передающего движение другой шестерне. Это изобретение позволило ускорить развитие многих отраслей промышленности, увеличить передаточное число и точность оборудования.

Особенности конструкции

Устройство волнового редуктора зависит от сферы его применения. Основная цель, для которой используется этот механизм – преобразование входного вращательного движения двигателей в:

  • выходное поступательное;
  • выходное вращательное.

По своей конструкции они схожи с планетарными механизмами так как имеется несколько зон соприкосновения с гибким колесом. Обеспечивает одновременное соприкосновение кулачок. Он имеет несколько выступов, которые образуют волны при вращении. При этом нагрузка распределена по всем зацепляемым зубьям равномерно. При производстве волновых редукторов количество зубьев на колесах варьируется в пределах от 100 до 600.

Место, где вершина волны деформируемого элемента соприкасаются с другой шестерней, называется зоной зацепления.

По количеству таких зон редуктор с гибким элементом может быть:

  • одноволновый;
  • двухволновый;
  • трехволновый.

Большее количество волн встречается крайне редко.

Принцип работы

Волновые редукторы имеют следующий принцип работы:

  1. Недеформируемое колесо с внутренними зубьями крепится в корпусе.
  2. Гибкое зубчатое колесо с тонкими стенками устанавливается на генератор волн.
  3. При вращении генератор волн деформирует гибкое колесо, тем самым перемещает точки соприкосновения наружной и внутренней шестерней.

Плавность хода обеспечивается тем, что на гибком колесе меньшее количество зубьев.

Типы волновых редукторов

Среди всего многообразия устройств данного вида. наибольшее распространение получили волновые мотор-редукторы. Конструкция такого механизма состоит из электродвигателя и непосредственно самой волновой передачи. Основные характеристики, на которые стоит обращать внимание перед покупкой:

  • размеры;
  • мощность;
  • КПД;
  • максимальная нагрузка.

Преимущества таких устройств перед моторами другого типа:

  • меньшие размеры;
  • низкий уровень шума и вибраций;
  • устойчивость к нагрузкам.

Основной способ смазки таких устройств заключается в стандартном подводе масла к соприкасающимся элементам. Тем не менее, в некоторых ситуациях требуются герметичные механизмы, без использования смазывающе-охлаждающей жидкости. Работа волнового редуктора фланцевого с пневмодвигателем происходит без смазки. В таком аппарате охлаждение элементов происходит при помощи сжатого воздуха.

Червячный волновой редуктор имеет два вида размещения червяка в корпусе – верхнюю и нижнюю. Применение такой механизм нашел в космической отрасли, где требуется герметичность.

Используется в конструкции космической лебедки.

Волновая зубчатая передача появилась относительно недавно, но уже успела зарекомендовать себя с положительной стороны. Она обеспечивает большую волновую деформацию, тем самым увеличивая передаточное отношение. Из достоинств также стоит выделить высокий КПД, небольшие размеры и маленький вес.

Применение волнового редуктора

За ряд особенностей, недоступных другим механизмам такого типа, привод с волновым редуктором получил широкое распространение во многих отраслях промышленности. Такое устройство встречается:

  • в космонавтике и авиастроении;
  • в судостроении и на подводных лодках;
  • в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли;
  • на химическом производстве;
  • в атомных электростанциях;
  • в робототехнике и автоматизированных системах;
  • при добыче полезных ископаемых.

Герметичность устройства позволяет использовать его в сложных климатических условиях, в вакууме и под водой. Устойчивость к большим нагрузкам и сложным условиям работы нашло применение для этих аппаратов в атомной энергетике и местах с возможностью взрывов и землетрясений. Точность передаваемых движений позволяет использовать их в станках с числовым программным управлением. Высокий запас прочности и длительный срок эксплуатации позволяет использовать редуктор в любом производстве, внедрить его в технологический процесс, задействовать в работе конвейера, автоматизированных систем и другом оборудовании.

Простая конструкция позволяет собрать такой механизм своими руками, но, если цели использования предполагают применение редуктора в сложном технологическом процессе, стоит приобрести профессиональное оборудование. Его стоимость окажется существенно выше, но производитель дает гарантию на оборудование и выполнение им всех поставленных задач.

Волновые редукторы имеют множество преимуществ, за которые нашли повсеместное применение. Они обладают высоким коэффициентом полезного действия, множеством вариантов передаточных чисел, небольшими размерами, высокой точностью и плавной работой движущихся элементов. Высокая стоимость таких устройств в сравнении с другими редукторами, окупается в длительном сроке эксплуатации и недорогом обслуживании.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Принцип работы

По мере поворота генератора волны, зубья гибкого и жёсткого колёс поочерёдно начинают входить в зацепление. Участки зацепления зубьев в результате начинают смещаться в том же направлении в котором вращается генератор волны. Как только генератор волны совершит полный оборот, гибкое и жёсткое колесо окажутся смещены друг относительно друга на те самые 2 зуба, которые составляют разницу в количестве зубьев между этими колёсами. Это означает что гибкое и жёсткое колеса повернулись друг относительно друга со скоростью, существенно меньшей чем скорость с которой вращался генератор волны. Генератор волны вращаясь достаточно быстро позволяет получить сравнительно медленное вращение гибкого колеса относительно жёсткого – то есть механизм работает как редуктор. Коэффициент редукции такого волнового редуктора зависит от разницы зубьев между гибким и жёстким кольцом, а также от количества зубьев у жёсткого кольца.

Варианты включения

Когда волновой редуктор используется так как показано выше, то генератор волны используется как вход, гибкое колесо – это выход, а жёсткое колесо остаётся неподвижным. Волновой редуктор можно использовать и по-другому, если зафиксировать не жёсткое колесо, а генератор волны или гибкое колесо; входом и выходом в таком случае могут быть из двух оставшихся элементов редуктора. При различных вариантах включения волновая передача может быть использована как для понижения скорости, так и для её повышения. Передаточное число редуктора при этом также изменится. Может измениться и направление вращения выходного элемента относительно входного.

У волнового редуктора можно приводить во вращение все три элемента. Редуктор при этом будет иметь два входа и один выход или один вход и два выхода. Это позволяет использовать волновой редуктор как дифференциал, складывая скорости вращения на разных валах, или раскладывая вращение на два разных вала.

Волновой мотор-редуктор МВз2-160-5,5 | PRO-TechInfo

Описание конструкции волнового мотор-редуктора.

Представлен волновой мотор-редуктор МВз2-160-5,5 со сдвоенной волновой зубчатой передачей. Волновая передача имеет гибкое колесо в виде тонкостенного кольца с двумя зубчатыми венцами и общий для этих зацеплений кулачковый генератор волн с гибким подшипником.

Особенности конструкции:

  • небольшой размер вдоль оси вала;
  • плавающий генератор волн, соединенный шарнирно с валом электродвигателя;
  • конец выходного вала имеет прямобочные шлицы.

Может быть использован в качестве индивидуального приводного модуля.

Технические характеристики волнового редуктора.

  1. Крутящий момент на выходном валу: 250 Н⋅м;
  2. Частота вращения выходного вала: 5,5 мин-1;
  3. Передаточное отношение: 264;
  4. КПД редуктора: 0,7;
  5. Электродвигатель:
      Типоразмер 4АА63В40У1;
  6. Мощность 0,31 кВт;
  7. Частота вращения 1450 мин-1;
  8. Рабочее напряжение 220 В или 380 В;
  9. Исполнение М303;
  10. Масса: 20 кг.

Параметры зацеплений (исходный контур по ГОСТ 9587-81).

I ступень:
  • Модуль: 0,8 мм;
  • Число зубьев гибкого колеса: 198;
  • Число зубьев жесткого колеса: 200.

Варианты исполнения компактных волновых редукторов

За время, прошедшее с момента изобретения волнового редуктора, было придумано много вариантов его конструкции. И вариант, когда шарикоподшипник эллиптической формы используется как генератор волны, не исчерпывает всех возможных вариантов конструкции. Существуют и другие варианты. Например, генератор волны может быть выполнен в виде коромысла с роликами на его концах. Или в виде планетарных шестерён, установленных на водило, которые зацепляются с зубьями, сделанными с внутренней стороны гибкого колеса. Помимо этого, генератор волны может быть выполнен в виде детали более сложной формы, создающей на гибком кольце 3 или 4 зоны зацепления (вместо двух зон в самом простом случае).

Гибкое колесо также может иметь разную форму. На практике чаще всего встречаются три формы: «кастрюля», «шляпа» и цилиндр. Отличия между ними заключаются в удобстве использования.

Гибкое колесо типа «кастрюля»Гибкое колесо типа «цилиндр»Гибкое колесо типа «шляпа»

Волновая передача

85 0

механическая передача (зубчатая, фрикционная, винтовая), в которой вращение передаётся и преобразуется циклическим возбуждением волн деформации в так называемом гибком элементе (отсюда название «волновая»). Изобретатель В. П. — американский инженер У. Массер (1959). Наиболее распространена зубчатая В. П. (рис. 1), которая обычно состоит из жёсткого элемента — зубчатого колеса с внутренними зубьями, неподвижно закреплённого в корпусе передачи. Гибкого элемента — цилиндрической тонкостенной шестерни, выполненной в виде стакана с наружными зубьями, число которых несколько меньше числа зубьев жёсткого колеса (стакан закреплён на выходном валу и расположен внутри жёсткого колеса). Генератора волн деформации (волнообразователя) — овального кулачка с надетым на него шарикоподшипником.

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.

Серийно выпускаемые (1970) в США 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 (Редуктор) и как ускоряющая (Мультипликатор) передача. Гибкие колёса В. П. Обычно изготовляют из металла с высоким пределом выносливости или из различных пластмасс, получаемых литьём под давлением. Существуют конструкции зубчатых В. П. С наружным расположением генератора волн. Жёсткое колесо в этом случае расположено внутри гибкого колеса (рис. 3). Гибкие колёса В. П. Выполняются в виде мембраны, конуса, сферы, колокола, узкого кольца или трубы, соединённых с выходным валом шлицами. В. П. Могут иметь также пневматическое и гидравлическое возбуждение волн (рис. 4), при котором роль кулачка выполняют радиально расположенные плунжеры, давление на которые подаётся через распределительное устройство.

Этот тип В. П. Малоинерционный, так как отсутствует быстровращающийся генератор. С помощью В. П. Можно передавать вращение через глухую металлическую стенку в замкнутое, герметично изолированное пространство или из него. Гибкое колесо герметичной В. П. (рис. 5) имеет обычно форму колокола с двумя донышками, одно из которых закрепляется на корпусе передачи. Внутри колокола располагается генератор волн, а снаружи — жёсткое колесо, закреплённое на выходном валу. Возможна также конструкция герметичной В. П. С внутренним расположением жёсткого колеса и наружным расположением генератора. Особое место среди зубчатых В. П. Занимает так называемый Респонсин. Прообразом этого устройства является изобретённый советским инженером А. И. Москвитиным тихоходный электродвигатель с гибким ротором для безредукторного привода (1944).

В респонсине нет быстровращающихся деталей, поэтому он не имеет себе равных по быстродействию среди всех известных силовых приводов, применяется в следящих системах и т.п. Механизмах. Фрикционная В. П. Имеет гладкие контактирующие поверхности гибкого и жёсткого элементов. Передаточное число фрикционных В. П. Равно где Рг и Рж — периметры контактирующих поверхностей гибкого и жёсткого элементов. Фрикционные В. П. Используются в качестве Вариаторов (рис. 6). В винтовой В. П. Гибким элементом может служить полый винт (рис. 7) или тонкостенная гайка. Генератор волн располагается соответственно внутри или снаружи гибкого элемента. В зависимости от соотношения параметров резьб винта и гайки вращение генератора в винтовых В. П. Преобразуется в поступательное или в винтовое движение выходного органа передачи.

Винтовые В. П. Применяются главным образом для передачи движения в герметизированное пространство и для очень медленных перемещении. Иногда к В. П. Относят также волновые муфты, передающие вращение через цилиндрическую оболочку в герметизированное пространство, имеющие передаточное отношение 1. В. П. Применяются в различных отраслях техники. В приводах грузоподъёмных машин, конвейеров, различных станков, в авиационной и космической технике, в точных приборах, исполнительных механизмах систем с дистанционным и автоматическим управлением, в приводах остронаправленных радарных антенн систем наблюдения за космическими объектами и т.п. Герметические В. П. Передают вращение в герметизированные полости с химической агрессивной и радиоактивной средой, в полости с высоким давлением и глубоким вакуумом, а также являются приводами герметических вентилей.

Например, в американской космической ракете «Кентавр» (60-е гг. 20 в.) герметическая В. П. Использована в механизме вентиля системы жидкого кислорода, что исключило утечку кислорода и повысило взрыво- и пожаробезопасность. Лит. Цейтлин Н. И., Цукерман Э. М., Волновые передачи, «Вопросы ракетной техники», 1965, № 8. «Экспресс — информация. Серия детали машин», 1968, №11. Гинзбург Е. Г., Волновые зубчатые передачи, М., 1969. Ю. Б. Синкевич. Рис. 1. Зубчатая волновая передача (редуктор). 1 — жёсткое колесо. 2 — гибкое колесо. 3 — генератор волн. Рис. 2. Схема работы зубчатой волновой передачи. А — исходное положение генератора. Б — генератор повернут на 90°. В — генератор повернут на 360°. Г — зона зацепления. 1 — жесткое колесо. 2 — гибкое колесо. 3 — генератор волн.

Рис. 3. Зубчатая волновая передача с наружным расположением генератора. 1 — жёсткое колесо. 2 — гибкое колесо. 3 — генератор. Рис. 4. Зубчатая волновая передача с гидравлическим генератором. 1 — жёсткое колесо. 2 — гибкое колесо. 3 — генератор. Рис. 5. Герметичная зубчатая волновая передача. 1 — жёсткое колесо. 2 — гибкое колесо. 3 — генератор волн. Рис. 6. Фрикционный волновой вариатор. 1 — жесткий элемент. 2 — эластичный гибкий элемент. 3 — генератор волн. 4 — дополнительные ролики генератора. Рис. 7. Винтовая волновая передача. 1 — гибкий элемент (полый винт). 2 — жесткий элемент (гайка). 3 — генератор волн..

Основные отличия волнового редуктора

  • Большое передаточное число для одноступенчатого редуктора: до 320:1 в серийно выпускаемых изделиях
  • Большое количество зубьев, которые находятся в одновременном зацеплении
  • Высокая точность
  • Большой момент нагрузки в расчёте на единицу объёма или на единицу массы
  • Отсутствие маленьких передаточных чисел (менее 30:1)
  • Простая конструкция
  • Высокая надёжность
  • Простая передача вращения в другую среду
  • Полый вал
  • Жёсткость на скручивание ограничена
  • Короткая осевая длина

Практические преимущества волновых редукторов

Отличительные особенности волновых редукторов выступают как преимущества в ряде отраслей, получивших в настоящее время большое развитие. В качестве примера можно назвать робототехнику (классические промышленные роботы, коллаборативные роботы, а также человекоподобные роботы) и медицинская техника (хирургические роботы, медицинские сканирующие установки и экзоскелеты). Короткая длина вдоль оси, возможность получить большой крутящий момент в компактных размерах, а также полый вал позволяют обеспечить компактные размеры всех звеньев робота, а высокая точность редукторов позволяет достичь хорошей точности всего робота.

В других отраслях, где готовые изделия должны работать в условиях агрессивных сред (например, вакуум, радиоактивное излучение, особо высокие или особо низкие температуры также часто применяются волновые редукторы. Здесь востребован высокий удельный момент, позволяющий обеспечить компактность конструкции, возможность просто передавать вращение в агрессивную среду без дополнительных уплотнений и хорошие показатели надёжности, обусловленные простой конструкцией.

Harmonic Drive® деформационно-волновой механизм - нулевой люфт | Гармонический Драйв

Как это работает

Ниже представлена ​​увеличенная двухмерная диаграмма, демонстрирующая, как три зубчатых элемента входят в зацепление и вращаются.

Flexspline немного меньше в диаметре и имеет на два зубца меньше, чем Circular Spline. Эллиптическая форма генератора волн заставляет зубцы гибкого сплайна взаимодействовать с круговым сплайном в двух противоположных областях по главной оси эллипса.При каждом повороте генератора волн на 180 градусов по часовой стрелке зубцы Flexspline выдвигаются против часовой стрелки на один зуб по отношению к круговой шлице. Каждое полное вращение генератора волн по часовой стрелке приводит к тому, что Flexspline перемещается против часовой стрелки на два зубца от своего исходного положения относительно кругового сплайна. Поскольку зубья шестерни всегда полностью входят в зацепление в области вдоль главной оси, редукторы с волновой деформацией Harmonic Drive® имеют нулевой люфт.

Ниже представлена ​​увеличенная двухмерная диаграмма, демонстрирующая, как три зубчатых элемента входят в зацепление и вращаются.

Flexspline немного меньше в диаметре и имеет на два зубца меньше, чем Circular Spline. Эллиптическая форма генератора волн заставляет зубцы гибкого сплайна взаимодействовать с круговым сплайном в двух противоположных областях по главной оси эллипса. При каждом повороте генератора волн на 180 градусов по часовой стрелке зубцы Flexspline выдвигаются против часовой стрелки на один зуб по отношению к круговой шлице. Каждое полное вращение генератора волн по часовой стрелке приводит к тому, что Flexspline перемещается против часовой стрелки на два зубца от своего исходного положения относительно кругового сплайна.Поскольку зубья шестерни всегда полностью входят в зацепление в области вдоль главной оси, редукторы Harmonic Drive® имеют нулевой люфт.

В наборах компонентов Harmonic Drive чашечного типа, используемых в редукторах CSF-GH и CSG-GH, нижняя часть Flexspline (выходная сторона) ограничена кругом, а верх Flexspline имеет эллиптическую форму. Это приводит к тому, что зубья шестерни Flexspline слегка расширяются наружу. Мы называем это коническим углом, и он служит для предварительной нагрузки на зубья шестерен Flexspline и Circular Spline.Этот предварительный натяг гарантирует отсутствие люфта в течение всего срока службы шестерни. Поскольку в зубчатом колесе нет истинного люфта, мы измеряем крутильный налет зубчатого колеса при +/- 4% от номинального крутящего момента, и все редукторы Harmonic Drive имеют холостой ход менее 1 угловой минуты. Предварительная нагрузка на шестерню гарантирует, что она будет оставаться стабильной в течение всего срока службы шестерни.

Щелкните здесь, чтобы увидеть полную линейку нашей продукции.

Превосходные характеристики зубчатой ​​передачи с использованием S-образного зуба

Harmonic Drive разработал уникальный профиль зуба шестерни, который оптимизирует зацепление зуба.Этот профиль зуба («зубец S») позволяет одновременно задействовать до 30% от общего количества зубьев. Кроме того, большой радиус корня зуба увеличивает прочность зуба по сравнению с эвольвентным зубом. Эта технологическая инновация обеспечивает высокий крутящий момент, высокую жесткость на кручение, длительный срок службы и плавное вращение.

Гармонический привод

| компонент машины

Harmonic Drive , механическое устройство переключения скорости, изобретенное в 1950-х годах, которое работает по принципу, отличному от обычных преобразователей скорости, и имеет возможности, выходящие за рамки их возможностей.Он состоит из тонкого кольца, которое упруго отклоняется при катании по внутренней части более жесткого круглого кольца.

Три элемента основного Harmonic Drive показаны на рисунке. Круглый шлиц имеет внутренние зубцы, которые входят в зацепление с внешними зубьями гибкого шлица. Гибкий шлиц имеет меньше зубцов и, следовательно, меньший эффективный диаметр, чем круговой шлиц. Генератор волн представляет собой звено с двумя роликами, которое вращается внутри гибкой шины, заставляя ее постепенно зацепляться с круговой шлицей в диаметрально противоположных точках.Если генератор волн (вход) вращается по часовой стрелке, в то время как круговой шлиц зафиксирован, гибкий контур (выход) будет вращаться или катиться по внутренней части кругового шлица с гораздо меньшей скоростью против часовой стрелки.

Отношение входной скорости к выходной скорости зависит от разницы в количестве зубцов в круговом шлице и гибком шлице. Передаточные числа до 320: 1 могут быть произведены в одинарных редукторах Harmonic Drive, которые легче, меньше и более эффективны, чем обычные приводы с большим передаточным числом.Составные приводы могут создавать отношения до 1 000 000: 1. Либо круговой шлиц, либо гибкий контур, либо генератор волн могут быть закреплены, в то время как два других элемента служат входом и выходом.

Уникальной и полезной характеристикой Harmonic Drive является его способность передавать движение через герметичные стены. Зубья flexspline могут быть размещены рядом с центром длинной, герметично закрытой, гибкой цилиндрической трубки. Генератор волн может находиться внутри трубки и своим вращением отклонять гибкий шлейф и производить медленное вращение окружающего кругового шлица.Поворотно-линейная версия Harmonic Drive использует винт и перемещает управляющий стержень в головке ядерного реактора без механического контакта через герметичную трубку. Гармонические приводы используются во множестве приложений, которые варьируются от таких недорогих потребительских приложений, как торговые автоматы и вращающиеся антенны домашнего телевидения, до сложных систем для использования в военных и авиакосмических целях.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас Циклоидный редуктор

: что это?

Обновлено 2020 г. ⚙️ Для многих современных прецизионных приложений требуются шестерни, способные значительно снизить скорость, удельную мощность и точность передачи.Лидирующий выбор в этих конструкциях включает трохоидальные и циклоидальные зубчатые передачи, а также зубчатые передачи, основанные на вызывающих волны подкомпонентах, имеющих эллиптическую форму, форму Reuleaux или другую многоугольную форму.

Варианты волновой и циклоидальной передачи включают (сверху вниз) волновую передачу, планоцентрическую и циклоидальную передачу, планетарную передачу и динамическую передачу с упорными зубьями.

Вспомните из геометрии, что трохоидальная и циклоидальная передача включает элементы, которые вращаются и образуют кривые вокруг какого-либо другого элемента.Более конкретно, циклоиды, обозначенные точкой на окружности элемента качения, включают эпициклоиды (для которых элемент катится по внешней стороне солнечной шестерни или другого эталонного компонента) и гипоциклоиды, для которых элемент катится внутри кольца или другого эталонного компонента. Напротив, трохоиды (и их подтипы) отслеживаются не точкой на окружности тела качения, а некоторой точкой внутри или снаружи. Одним из наиболее распространенных подтипов планетарной передачи является планетарная передача.

Поскольку мы рассмотрели планетарные системы в предыдущих публикациях на сайте motioncontroltips.com, здесь мы рассмотрим другие варианты, которые все чаще встречаются в высокотехнологичных станках, аэрокосмической отрасли, в сфере обработки материалов и робототехнике, требующих точного сервопривода.

Рассмотрим последнее - в роботизированном соединении, использующем двигатель (работающий со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту), оснащенный зубчатой ​​передачей для выходных скоростей в 100 раз медленнее. Зубчатая передача в таких конструкциях также служит для увеличения момента ускорения для достижения максимальной удельной мощности - приоритетной цели проектирования для SCARA и совместной робототехники, для которых вся сборка по существу представляет собой консольную массу.Напомним, что обычные зубчатые передачи, используемые в таких конструкциях (включая некоторые планетарные зубчатые передачи), обычно имеют очень небольшой люфт. Часто это ограничивается всего несколькими угловыми минутами. (100 долей градуса) и служит для компенсации смазки и теплового расширения. Однако этот люфт может в некоторых случаях снизить точность системы на неприемлемые величины. Итак, давайте посмотрим на другие варианты снаряжения, которые позволят избежать этой проблемы.

Зубчатая передача

Зубчатая передача с деформационной волной использует упругость (отклонение) металла шестерни для снижения скорости.Ключевые преимущества зубчатых передач с волновой деформацией включают нулевой люфт, высокую удельную мощность и точность позиционирования.

Зубчатая передача для деформационных волн состоит из трех компонентов: генератора волн, гибкого колеса и кругового шлицевого соединения. Генератор волн представляет собой сборку подшипника и стального диска эллиптической формы, обработанную в соответствии с точными спецификациями. Вокруг этого диска установлен специальный шарикоподшипник, имеющий эллиптическую форму. В большинстве конструкций генератор волн присоединяется к серводвигателю, чтобы он служил входом движения.

Flexspline представляет собой тонкостенную стальную чашку. Эти стенки чашки радиально податливы, но остаются жесткими на кручение, потому что чаша имеет большой диаметр. Производители врезают зубья шестерни во внешнюю поверхность около открытого конца чашки… около того, что можно было бы назвать краем. Flexspline обычно служит выходом.

Чашка имеет жесткий выступ на одном конце для обеспечения прочной монтажной поверхности. Генератор волн вставлен внутри гибкого колеса, поэтому подшипник находится в том же осевом положении, что и зубья гибкого колеса.Стенка flexspline рядом с краем чашки соответствует той же эллиптической форме, что и подшипник. Это придает зубьям на внешней поверхности гибкого шлейфа эллиптическую форму. Таким образом, гибкая шина имеет на своей внешней поверхности эллиптический диаметр с шагом зубчатого колеса.

Круговой шлиц представляет собой жесткое круглое стальное кольцо с зубьями на внутреннем диаметре. Обычно он прикреплен к корпусу и не вращается. Его зубы сцепляются с зубами гибкого сплайна. Зубцы гибкого шлица входят в зацепление с зубьями кругового шлица вдоль большой (длинной) оси эллипса.Таким образом, есть две области зацепления, образованные эллипсом, концентрически вписанным в кольцо. Приблизительно 30% зубьев находятся в зацеплении постоянно - в отличие от шести или около того зубьев, находящихся в зацеплении в любое время для эквивалентного набора планетарных шестерен, и одного или двух зубцов для эквивалентного набора прямозубых шестерен.

Напомним, что люфт - это разница между пространством для размещения зубьев и шириной зуба… и эта разница равна нулю в зубчатой ​​передаче с волновой деформацией. Упругая радиальная деформация гибкой шины деформационной волны (предварительно нагруженная производителем по отношению к деформации круглой шлицевой шины на главной оси) действует как очень жесткая пружина, чтобы компенсировать пространство между зубьями, которое в противном случае могло бы вызвать люфт.Предварительная нагрузка настроена таким образом, чтобы удерживать напряжения значительно ниже предела выносливости материала.

Угол давления зубьев шестерни преобразует тангенциальную силу выходного крутящего момента в радиальную силу, действующую на подшипник волнового генератора. Зубцы гибкого и круглого шлицев входят в зацепление около большой оси эллипса и выходят из зацепления на малой оси. Гибкий шлиц имеет на два зубца меньше, чем круговой шлиц, поэтому каждый раз, когда генератор волн совершает один оборот, гибкий шлиц и круговой шлиц сдвигаются на два зубца.Передаточное число - это количество зубьев гибкого колеса ÷ (количество зубьев гибкого колеса - количество зубьев кругового шлица).

Легкая конструкция и одноступенчатые передаточные числа (до 160: 1) волновой передачи позволяют инженерам использовать шестерни в конструкциях, требующих минимального веса и объема. Даже маленькие двигатели могут использовать их большое механическое преимущество. Определенные профили зубьев (с выпуклыми и вогнутыми дугами) для зубчатых передач с волновой деформацией позволяют зацеплять большее количество зубьев - для увеличения жесткости на кручение и крутящего момента ... а также для увеличения среднего времени наработки на отказ.

Зубчатая передача с упорными зубьями

Теперь рассмотрим упомянутую ранее конструкцию с упорными зубьями. Это новая запатентованная коробка передач с высоким крутящим моментом от WITTENSTEIN, зарегистрированная под торговой маркой Galaxie. Он предлагает исключительную жесткость на скручивание и работу без люфта для приложений, где требуется высочайшая точность движения на выходе. В отличие от других предложений шестерен, которые передают мощность по линиям контакта на зубьях шестерен, зацепляющие шестерни в Galaxie обеспечивают контакт почти по всей поверхности.Это обеспечивает контакт зубьев в 6,5 раз больше, чем у некоторых типов обычных эвольвентных зубьев.

Изображения дисков Galaxie любезно предоставлены WITTENSTEIN

. Как это работает? Короче говоря, редуктор направляет большое количество отдельных зубьев вдоль шестерни с внутренним кольцом. Геометрия зуба повторяет логарифмическую спираль, которая позволяет нескольким зубцам передавать мощность одновременно за счет гидродинамического контакта, покрывая гораздо большие площади поверхности, чем при традиционном линейном контакте. В результате получается коробка передач с нулевым люфтом даже при переходе через ноль.Логарифмический спиральный ход зубьев обеспечивает точность синхронизации, которая превосходит традиционные приводы с полым валом с сопоставимыми внешними диаметрами.

Коробка передач Galaxie может сочетаться с двигателем с возможностью подключения к Интернету вещей. Он может похвастаться КПД до 91% - на 18–29% лучше, чем традиционные механизмы с волновой деформацией и циклоидальной зубчатой ​​передачей.

Как часть системы привода, гидродинамический зубчатый контакт Galaxie также обеспечивает высокую перегрузочную способность. Крутящий момент аварийной остановки на 150–300% лучше, чем у устаревших систем, а жесткость на кручение на 580% выше… поэтому редукторы других конструкций могут потребовать в три раза больше, чтобы обеспечить такой же крутящий момент, как у данной модели Galaxie.Конструкция Galaxie также допускает очень большой диаметр полого вала по отношению к внешнему диаметру - в некоторых случаях на 70% больше.

Циклоидальная передача

Эксцентриковые зубчатые передачи роликового механизма, известные как циклоидальные редукторы, представляют собой тип сервопривода, который имеет входной вал, который приводит в движение подшипниковый узел. Это, в свою очередь, приводит в движение циклоидальный диск (иногда называемый кулачком), который соединяется с выходным валом. Кулачок имеет выступы или зубья, которые входят в зацепление с толкателем кулачка - обычно со штифтовыми или игольчатыми подшипниками.Вращение эксцентрикового кулачка вызывает вращение выходного вала с более низкой скоростью и более высоким крутящим моментом, чем входной.

Типичные циклоидальные редукторы скорости, такие как редукторы серии Dojen от Onvio, предлагают нулевой люфт за счет комбинирования сложного редукционного кулачка с предварительно нагруженными толкателями кулачков с игольчатыми подшипниками.

Основным преимуществом циклоидальных редукторов является их свойство нулевого или почти нулевого люфта (до 1 угл. Мин.), Что обеспечивает высокую точность и высокую точность. Это особенно востребовано там, где требуется высокоточное и точное позиционирование, например, в роботизированных приложениях, станках и подобных приложениях.Циклоидные редукторы также отличаются качением, а не скользящим контактом, что снижает общий износ. Некоторые циклоидальные редукторы скорости предлагают нулевой люфт за счет комбинирования составного кулачка редуктора с полным комплектом толкателей кулачка с игольчатыми подшипниками.

Циклоидальная передача из-за конструкции с пальцами и шестернями поддерживает постоянный и распределенный контакт передачи энергии, что обеспечивает более высокую ударопрочность по сравнению с традиционными редукторами. Фактически, некоторые вариации могут выдерживать кратковременное воздействие с четырехкратным увеличением их номинального крутящего момента.Высокая плотность крутящего момента обеспечивает передаточное число до 185: 1 при разумных размерах коробки передач.

гармоническая передача | гармонический редуктор | деформационная волна

Состав редуктора волны деформации

Устройство для деформационных волн в основном состоит из трех основных частей: генератора волн, гибкого колеса и круглого шлица.

Генератор волн : Состоит из гибкого подшипника и овального кулачка.Генератор волн, как правило, снабжен на входном конце редуктора внутренним кругом гибкой опоры, закрепленным на кулачке, и упругой деформацией внешнего круга до овальной формы, осуществляемой шариками качения.

Flexspline : Это часть тонкостенного эластомера, несущая внешнюю окружность зубьев ,, которая обычно оборудована на выходном конце редуктора.

Круглый шлиц : Это часть жесткого круглого кольца, несущего внутреннюю окружность зубьев, как правило, в нем на 2 зубца больше, чем на гибком шлице.Жесткий шлиц обычно закреплен на корпусе редукторной машины.

Принцип деформационной волны

Когда гармоническая шестерня используется в качестве редуктора, генератор волн активен, круговой шлиц фиксирован, а гибкий контур принимает форму выхода.

Когда генератор волн загружается во внутреннюю окружность гибкой шины, гибкая линия деформируется до овальной формы из-за упругости, затем зубья гибкой шины в месте длинной оси тщательно вставляются в жесткий шлиц, таким образом реализуется состояние полного зацепления.При этом два колеса зубьев шестерни в месте короткой оси не соприкасаются полностью, другими словами, в отсоединенном положении. В процессе от зацепления до разъединения зубчатая передача деформационной волны находится в состоянии зацепления или зацепления.

Когда волновой генератор вращается непрерывно, гибкая линия деформируется непрерывно, два колеса зубчатых колес изменяют свое рабочее состояние с зацепления, зацепления, зацепления на разъединение, таким образом происходит так называемое ступенчатое движение, наконец, передача движения от активного волнового генератора к flexspline достигается.

Характеристики волнового механизма деформации

Высокая точность : Несколько зубьев одновременно входят в зацепление в двух положениях симметрии 180 °, следовательно, погрешность зазора между зубьями и накопленная погрешность зазора между зубьями равномерно влияют на точность вращения, поэтому может быть получена чрезвычайно высокая точность положения и вращения.

Большое передаточное число : Одинарное передаточное отношение редуктора волны деформации может достигать i = 30 ~ 500, кроме того, конструкция очень проста, и три основные части на одной оси могут легко достичь высокого передаточного отношения.

Высокая несущая способность : В редукторе деформационных волн зацепление зубьев связано с поверхностным контактом, кроме того, одновременно может зацепляться сравнительно больше зубцов, поэтому на единицу площади приходится небольшая нагрузка, а допустимая нагрузка выше, чем у других форм трансмиссии.

Малый размер и легкий вес : По сравнению с обычным редуктором, редуктор волн деформации может значительно уменьшить размер и вес, таким образом, миниатюризация и легкий вес могут быть достигнуты при производстве..

Высокая эффективность передачи и долгий срок службы.

Плавная передача, свободный удар и низкий уровень шума.

Уникальный взгляд на гармоническую передачу

Традиционно конструкция жесткой передачи, продаваемой на рынке, основана на теории сопряженных зацеплений (теорема Уиллиса). Однако
Исследователи из Leaderdrive обнаружили, что зацепление зубчатых зацеплений с волновой деформацией является более сложным.Вместо этого зубчатая передача с волновой деформацией
сетку можно более точно описать теорией геометрического отображения кривых. Включив эту теорию в дизайн, этот
Запатентованная технология значительно улучшила сцепление зубчатых передач с волновой деформацией, что выгодно отличает продукт от конкурентов. Конструкция также может быть расширена до жестких редукторов с большим передаточным числом для большей точности и контроля.

Профиль зуба P-типа


Уникальный профиль P-типа имеет отличительные преимущества по сравнению с обычным профилем:

1.Более низкий профиль снижает изгибающее напряжение в основании для улучшения крутящего момента.
2. Широкое основание зуба и обтекаемый переход профиля снижают концентрацию напряжений в сердечнике.
3. Более низкий профиль уменьшает смещение и деформацию гибкого позвоночника, что продлевает срок его службы.
4. Более чем на 20% -30% зубьев по сравнению с зубьями других конкурентов в зацеплении, чтобы снизить контактное давление на поверхность.

Редукторы нового поколения

В основном привод работает как гармоническая шестерня, наиболее отличительным отличием является то, что гибкий шлиц теперь заменен роликами для создания необходимого волнового движения.

Редуктор нового поколения

Yawder Wang | Prodrives & Motions

Тайваньская компания Prodrives & Motions предлагает на рынок новый вид редукторов скорости. В этом новом редукторе скорости не используется традиционная конструкция шестерен, и в нем нет гибких шлицев, как Harmonic Drive®, или циклоидальной конструкции, как у Nabtestco RV или Sumitomo.Имя накопителя называется OCAM, а структура OCAM чрезвычайно проста. В состав привода входят всего четыре основных компонента: входной кулачок, ролики, выходной вал и седло ролика.

В основном привод работает как гармоническая шестерня, наиболее отличительным отличием является то, что гибкий шлиц теперь заменен роликами для создания необходимого волнового движения. Дополнительной уникальной особенностью этого механизма генератора волн является самоблокировка.Обычно самоблокировка достигается двумя способами: червячной передачей и электромагнитным тормозом. OCAM обеспечивает самоблокировку по тому же принципу, что и червячная передача, создавая угол опережения (угол статического трения скольжения) контакта между роликом и кулачковым валом менее 4 °. Тем не менее, OCAM отличается от червячной передачи концентрическим механизмом при сохранении необходимого угла опережения.

Поскольку в качестве материала используется стальная основа с твердостью HRC 60 и выше, OCAM имеет превосходную стоимость, жесткость и долговечность, сочетая простоту конструкции и уникальную встроенную самоблокировку.

Проблемы, стоящие перед Prodrives & Motions и их OCAM, связаны с оставшимися не упомянутыми обратными ударами (менее 5 угловых минут), эффективностью (менее 60%) и шумами (менее 70 дБ). Как и всем другим игрокам, когда они впервые вышли на рынок, Prodrives & Motions потребует больше терпения и усилий, чтобы стать одним из немногих лучших вариантов.

Несмотря на то, что скорость еще не достигнута, существует довольно много приложений, которые в полной мере используют OCAM и то, что он предлагает.

Мобильный радар нуждается в самоблокирующемся механизме для фиксации положения во время транспортировки и сильного ветра, когда он стоит и отслеживает. Благодаря своим компактным размерам, OCAM может предложить владельцам приложений позиционер наклона меньшего размера, но с большей грузоподъемностью. По той же причине для всех приложений, требующих меньшего веса или меньшего размера с более высокой способностью к скручивающим нагрузкам, но при этом чрезвычайно важной функцией предохранительного тормоза или самоблокировки, будет OCAM, который выделяется как лучший доступный вариант.

В связи с тем, что OCAM построен на основе одноступенчатого механизма снижения скорости и в настоящее время может предлагать только коэффициент снижения скорости от 1:20 до 1:60, Prodrives & Motions создала еще один родственный привод, названный FUSION, чтобы предложить почти такой же размер, но многоступенчатый редуктор с гораздо большим передаточным числом, вплоть до тысяч. Поразительно, как она устроена, и снова делает семейство OCAM / FUSION такими уникальными инновационными устройствами.

Prodrives & Motions использует очень интересный пример, чтобы продемонстрировать возможность создания высокого передаточного числа в очень компактном пространстве.Вышеуказанный привод с грузоподъемностью 50 Нм имеет передаточное число 1: 5142, а его габаритные размеры соответствуют границе Φ60x26,5 мм.

Причина, по которой может быть достигнута такая высокая степень уменьшения, заключается в том, что входной CAM может быть полым, поэтому дополнительный механизм уменьшения помещается внутри полого пространства и увеличивает общее передаточное число без значительного увеличения общих размеров системы.

Для более широкого использования Prodrives & Motions теперь предлагает стандартный редуктор FUSION с передаточным отношением 1: 300, номинальной грузоподъемностью 40 Нм, размером Φ55x28 мм, весом 450 г, самоблокирующимся и встроенным подшипником с перекрестными роликами.Это универсальный редуктор скорости, который может быть изменен в соответствии с любыми конкретными требованиями.

Для тестирования производительности предлагается ограниченное количество бесплатных образцов. Лучше поторопись, пока они все не ушли.

О Prodrives & Motions
Prodrives & Motions - инженерная компания, занимающаяся разработкой и производством инновационных передающих устройств, которые делают возможными рентабельные, высокоточные и надежные движения.Основатели Prodrives & Motions объединили обширный отраслевой опыт и знания для достижения настоящих инноваций в технологии движения, выходящей за рамки производства OEM и ODM. Наша основная ценность - продолжать двигаться вперед вместе с коллективным талантом и новаторским духом нашей команды для достижения лидирующей роли в индустрии машиностроения.
Содержание и мнения в этой статье принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения ManufacturingTomorrow
.

Комментарии (0)

У этой записи нет комментариев.Будьте первым, кто оставит комментарий ниже.


Опубликовать комментарий

Вы должны войти в систему, прежде чем сможете оставлять комментарии. Авторизуйтесь сейчас.

Рекомендуемый продукт

Ручные принтеры и системы промышленной печати для производственной линии

Печать на любой поверхности...Металлы, пластмассы / композиты и стекло. Ручные принтеры и системы струйной печати InLine для автоматизации производства с управлением через ПЛК. Струйные принтеры для кодирования и маркировки могут использоваться для прямого кодирования деталей или промышленных продуктов и маркировки соответствия на первичной или вторичной упаковке. Струйное кодирование и маркировка мелких и крупных символов с помощью штрих-кодов и печати логотипов. Интеграция с портативными считывателями штрих-кода (сканирование и печать) для отслеживания и отслеживания, а также печать переменных данных с подключением к базе данных.Управление движением. Автоматизация печати. Ведущие бренды: EBS HandJet 260, EBS250 HandJet, портативный принтер Sojet V1H, Reiner JetStamp 790MP и система печати RN Mark 7.

Принцип работы и применение планетарного редуктора

Принцип работы планетарного редуктора
Планетарный редуктор и коробка передач являются своего рода передаточным механизмом.В нем используется датчик скорости коробки передач для уменьшения числа оборотов двигателя до необходимого и получения большого крутящего момента. Как работает планетарный редуктор? Мы можем узнать об этом больше из структуры.
Основной конструкцией трансмиссии планетарного редуктора являются планетарные шестерни, солнечная шестерня и коронная шестерня. Зубчатый венец находится в плотном контакте с внутренним картером редуктора. Солнечная шестерня, приводимая в действие внешним источником, находится в центре зубчатого венца. Между солнечной шестерней и коронной шестерней находится планетарный ряд, состоящий из трех шестерен, равномерно установленных на водиле планетарной передачи, которое плавает между ними, опираясь на опору выходного вала, коронной шестерни и солнечной шестерни.Когда солнечная шестерня приводится в действие входной мощностью, планетарные шестерни будут вращаться, а затем вращаться вокруг центра вместе с орбитой коронной шестерни. Вращение планетарных шестерен приводит в движение выходной вал, соединенный с водилом, для вывода мощности.

Применение планетарного редуктора
Планетарные редукторы и коробки передач имеют множество преимуществ, таких как небольшой размер, легкий вес, высокая грузоподъемность, длительный срок службы, высокая надежность, низкий уровень шума, большой выходной крутящий момент, широкий диапазон передаточного числа, высокая эффективность и так далее.Кроме того, редукторы планетарных редукторов на ATO.com разработаны с квадратным фланцем, которые просты и удобны в установке и подходят для серводвигателей переменного / постоянного тока, шаговых двигателей, гидравлических двигателей и т. Д.
Благодаря этим преимуществам применимы планетарные редукторы. для подъемного транспорта, машиностроения, металлургии, горнодобывающей, нефтехимической, строительной техники, легкой и текстильной промышленности, медицинского оборудования, приборов и средств измерения, автомобилей, кораблей, вооружений, авиакосмической и других отраслей промышленности.

Что такое гидроудар? Все, что вам нужно знать!

Что такое гидроудар?

Гидравлический удар - это явление, которое может возникнуть в любой трубопроводной системе, где клапаны используются для управления потоком жидкости или пара. Гидравлический удар - это результат скачка давления или ударной волны высокого давления, которая распространяется по системе трубопроводов, когда движущаяся жидкость вынуждена менять направление или внезапно останавливаться. Эту ударную волну также обычно называют гидравлическим ударом или гидравлическим ударом, и она может характеризоваться выраженным стуком или стуком по трубам сразу после отключения.

Гидравлический удар может возникнуть, когда открытый клапан внезапно закрывается, в результате чего вода ударяется в него, или когда насос внезапно выключается и поток меняет направление обратно к насосу. Поскольку вода несжимаема, удар воды приводит к возникновению ударной волны, которая распространяется со скоростью звука между клапаном и следующим коленом в системе трубопроводов или внутри водяного столба после насоса.

Последствия гидроудара

Несмотря на то, что это может выглядеть и звучать безвредно, сила удара на клапан, вызванная импульсом жидкости, может вызвать скачки давления, которые могут в десять раз превышать рабочее давление системы.Эти внезапные остановки потока и, как следствие, увеличение давления из-за ударных волн могут вызвать значительные повреждения всей трубопроводной системы либо из-за единичного события, либо из-за совокупного повреждения, происходящего с течением времени.

Игнорирование гидравлического удара может в конечном итоге привести к катастрофическому отказу вашей проточной системы. Долгосрочные последствия гидроудара могут включать:

  • Повреждение насоса и подающей системы

Неоднократный гидравлический удар может также вызвать значительные повреждения насосов, существующих клапанов и инструментов, привести к катастрофическому выходу из строя герметичных и компенсирующих стыков, а также повлиять на целостность стенок труб и сварных стыков.

Гидравлический удар может повредить фитинги, соединения и соединения, что приведет к утечкам. Эти утечки часто начинаются медленно, постепенно усиливаясь с течением времени. Небольшие утечки могут оставаться незамеченными в течение некоторого времени, в результате чего окружающее оборудование становится уязвимым.

Ремонт трубопроводов, разорвавшихся из-за скачков давления, особенно дорог. Разрыв приводит к отказу местного трубопровода и может вызвать отказ всей системы и другого оборудования. Последующее повреждение может быть значительным, часто требуя серьезных операций по замене.

Если не остановить, утечки воды могут повредить электрическое оборудование и / или привести к коррозии оборудования или инфраструктуры.

Разрыв трубопровода также может поставить под угрозу здоровье и безопасность сотрудников и обслуживающего персонала. В зависимости от отрасли и конкретного объекта неуправляемые утечки также могут увеличить риск поскользнуться, упасть и получить удар электрическим током.

Материальный ущерб может повлечь за собой дорогостоящий ремонт или замену оборудования. Дополнительные финансовые потери также могут быть понесены из-за простоев, необходимых для дополнительного обслуживания, ремонта или установки.

Как видите, важно немедленно принять меры при первых признаках гидроудара. Невыполнение этого требования в конечном итоге приведет к повреждению всей системы и может распространиться за пределы проточной системы на другое оборудование или инфраструктуру объекта.

Предотвращение гидроудара

Одним из основных факторов гидравлического удара может быть выбор типа обратного клапана. Типы клапанов, такие как поворотные, поворотные дисковые или поршневые обратные клапаны, зависят от силы тяжести и реверсирования потока, чтобы вернуть клапаны в закрытое положение.Это приводит к попаданию воды в клапанный механизм, создавая волну давления, которая распространяется по системе трубопроводов.

С другой стороны, бесшумные обратные клапаны или обратные клапаны с подпружиненной пружиной оснащены внутренней пружиной, которая бесшумно переводит клапан в закрытое положение перед реверсированием потока, тем самым уменьшая или исключая возможность гидравлического удара.

Воздушные камеры также являются эффективным решением для гидравлических ударов. Эти системы состоят из короткого сегмента трубы, обычно в форме тройника, с пустой / заполненной воздухом камерой, которая служит подушкой (амортизатором) для воды, которая расширяется при резком изменении направления.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *