ВОЛНОВАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1995 года по МПК F16H1/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкции волновой зубчатой передачи.

Известна волновая передача, выполняемая, как правило, зубчатой, содержащая жесткое и гибкое колеса и генератор волн, приводимый в действие жидкостью или газом, включающая обойму с радиальными каналами, в которые через вращающийся золотник подается жидкая (газообразная) среда, волнообразно деформирующая гибкое колесо [1]
При отсутствии рабочей среды в генераторе волн зубчатые колеса выходят из зацепления, что может привести к нарушению их целостности при введении в действие генератора волн. Таким образом, недостатком этой передачи является низкая надежность.

Наиболее близкой к предлагаемой является содержащая жесткое колесо с наружным зубчатым венцом, охватывающее его колесо с внутренним зубчатым венцом, гидромеханический генератор волн, предназначенный для подачи гидравлической среды между венцами жесткого и гибкого колес, и размещенные у торцов венца гибкого колеса два уплотнительных диска, первый из которых связан с жестким колесом, а второй установлен с возможностью вращения внутри гибкого колеса, причем наружный диаметр второго уплотнительного диска равен размеру внутренней поверхности гибкого колеса по большой оси его деформации, а по малой оси деформации на этом диске срезаны два сегмента на глубину, большую глубины впадин венца жесткого колеса [2]
В этой передаче имеет место повышение надежности путем обеспечения сцепления колес после прекращения подачи гидравлической среды.

Однако обладая определенной инерцией, вращающийся уплотнительный диск при внезапном падении напора рабочей (гидравлической или пневматической) среды вследствие заклинивания на гибкое колесо может оказывать ударное воздействие на зубчатое зацепление, обуславливая его механические перегрузки и проскальзывание (в случае малой величины модуля зацепления), в результате чего понижается надежность передачи в целом.

Задачей изобретения является повышение надежности волновой зубчатой передачи путем обеспечения сцепления зубчатых колес как при внезапном падении давления, так и при прекращении подачи рабочей среды.

Это достигается тем, что в волновой зубчатой передаче, содержащей гибкое из магнитомягкого материала и жесткое колесо с зубчатыми венцами, одно из которых является выходным звеном, генератор волн преимущественно пневматического или гидравлического действия и по меньшей мере одно установленное с возможностью однонаправленного с выходным звеном вращения дополнительное жесткое колесо, поверхность которого, контактирующая с гибким колесом, выполнена гладкой и имеет диаметр, близкий или равный диаметру делительной окружности венца жесткого зубчатого колеса, упомянутое дополнительное жесткое колесо выполнено в виде кольцевого магнита, причем вектор намагничивания дополнительного жесткого колеса совпадает с его осью симметрии, а по торцам дополнительного жесткого колеса установлены кольцевые накладки из магнитомягкого материала, по меньшей мере в одной из которых выполнены радиальные прорези.

Сопоставительный анализ с известными решениями показывает, что предлагаемая волновая зубчатая передача отличается новизной. Причем новая совокупность признаков сообщает объекту в целом новое свойство, а именно вследствие выполнения дополнительного жесткого колеса в виде намагниченного вдоль оси симметрии кольцевого магнита, снабженного установленными по торцам кольцевыми накладками из магнитомягкого материала, деформация гибкого колеса, также изготовленного из магнитомягкого материала, при падении давления или отсутствии рабочей среды осуществляется силами магнитного поля, а не обладающей инерцией деталью (вращающимся уплотнительным диском), как в прототипе, вследствие отсутствия которой исключаются ударные нагрузки и проскальзывание (мелкомодульного) зубчатого зацепления; причем выполненные в кольцевых накладках радиальные прорези делают практически независимой работу участков кольцевого магнита, формирующих мгновенные максимумы волны гибкого колеса и таким образом выравнивают усилия магнитного поля этих участков, чем гарантируется стабильность существования указанных максимумов.

На фиг.1 представлен фрагмент волновой зубчатой передачи, продольное сечение; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Волновая передача содержит заторможенное жесткое колесо 1 и подвижное гибкое колесо 2, выполненное из магнитомягкого материала, колеса 1 и 2 имеют входящие в зацепление зубчатые венцы 3 и 4 соответственно. Внутри гибкого колеса 2 установлена неподвижная обойма 5 с вращающимся золотником 6, имеющим аксиальное отверстие 7 для подачи рабочей среды (жидкости или газа) и сообщающееся с ним радиальное отверстие 8, в обойме 5 выполнены также равномерно распределенные по окружности радиальные отверстия 9, сообщающиеся с аксиальными пазами 10. В торцовых зонах жесткого колеса 1 выполнены кольцевые проточки 11, в которые вставлены с возможностью однонаправленного с гибким колесом 2 вращения дополнительные жесткие колеса, представляющие собой намагниченные вдоль оси симметрии кольцевые магниты 12 с кольцевыми накладками 13 и 14 из магнитомягкой стали, поверхности которых, контактирующие с гибким колесом 2, имеют цилиндрическую форму и проточены по диаметру d, приблизительно равному диаметру делительной окружности зубчатого венца 4 (точное оптимальное значение проточки подбирается опытным путем). Между колесом 2 и обоймой 5 имеется щель 15. Кольцевые накладки 13 выполнены с радиальными прорезями 16 и имеют меньшую толщину по сравнению с накладками 14, в которых радиальные прорези отсутствуют. Области гибкого колеса 2, контактирующие с кольцевыми накладками 13 и 14, выполнены с зубцами 17, являющимися продолжением нижней части зубчатого венца 4, верхняя часть которого в указанных областях срезана по диаметру, близкому к диаметру делительной окружности.

Золотник 6, вращаясь в направлении стрелки, открывает доступ рабочей среде, например жидкости, в радиальные отверстия 9 и пазы 10, где рабочая среда давит на гибкое колесо 2 и волнообразно его деформирует, сливаясь, через щели 15 между колесом 2 и обоймой 5. Зацепление зубчатых венцов 3 и 4 осуществляется традиционно для волновой передачи в области деформаций гибкого колеса 2, ограниченных кольцевыми накладками 14, которые, обладая существенно большей жесткостью по сравнению с накладками 13, в основном воспринимают избыточные радиальные усилия, обусловленные пульсирующим действием рабочей среды, поступающей порциями в отверстия 9 и пазы 10. Кольцевые накладки 13 и 14 совместно с деформированным 0-образно гибким колесом 2 образуют замкнутый магнитопровод, через который, как показано замкнутыми стрелками на фиг. 1, циркулирует магнитный поток, инициируемый кольцевыми магнитами 12. Благодаря радиальным прорезям 16, выполненным в кольцевых накладках 13, участки кольцевого магнита 12, формирующие мгновенные максимумы волны гибкого колеса, работают практически независимо друг от друга, чем достигается примерное равенство усилий магнитного поля этих участков и стабильность существования упомянутых максимумов. При нормальном режиме, а также при внезапном падении давления или прекращении подачи рабочей среды магнитные силы поддерживают деформированное состояние гибкого колеса 2, не только не являясь при этом возможным источником ударных воздействий на гибкое колесо, но, напротив, удерживая зубчатое зацепление от проскальзывания при толчках, создаваемых полезной нагрузкой на выходном валу передачи.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения состоит в повышении надежности передачи путем обеспечения сцепления зубчатых колес при внезапном падении давления и прекращении подачи рабочей среды. Изобретение особенно целесообразно использовать в волновых зубчатых передачах, имеющих генератор волн преимущественно пневматического или гидравлического действия, гибкое колесо большого диаметра, мелкий модуль зацепления, высокую скорость вращения волны гибкого колеса.

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: передача имеет жесткое 1 и подвижное гибкое 2 колеса с венцами 3 и 4. Внутри колеса 2 установлена неподвижная обойма 5 с вращающимся золотником 6, имеющим отверстие 7, сообщающееся с отверстием 8. В обойме 5 выполнены отверстия 9, сообщающиеся с пазами 10. В колесе 1 выполнены кольцевые проточки 11, в которые вставлены кольцевые магниты 12 с накладками 13 и 14. Накладки 13 имеют прорези. Колесо 2 имеет области с зубцами. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ВОЛНОВАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая гибкое и жесткое колеса с зубчатыми венцами, одно из которых является выходным звеном, генератор волн преимущественно пневматического или гидравлического действия и по меньшей мере одно установленное с возможностью однонаправленного с выходным звеном вращения дополнительное жесткое колесо, поверхность которого, контактирующая с гибким колесом, выполнена гладкой, отличающаяся тем, что гибкое колесо выполнено из магнитомягкого материала, а дополнительное жесткое колесо выполнено в виде кольцевого магнита. 2. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что вектор намагничивания дополнительного жесткого колеса совпадает с его осью симметрии. 3. Передача по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что по торцам дополнительного жесткого колеса установлены кольцевые накладки из магнитомягкого материала. 4. Передача по п. 3, отличающаяся тем, что по меньшей мере в одной кольцевой накладке выполнены радиальные прорези.