ВОЛНОВОЙ ПРИВОД Российский патент 1997 года по МПК F16H1/00 

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в качестве приводов изделий авиационной и ракетной техники, работающих в условиях виброперегрузок.

Известен волновой привод, содержащий корпус, размещенные в нем электродвигатель и волновую передачу, генератор волн которой жестко связан с ротором электродвигателя [1] Недостатком этого волнового привода являются значительные габариты, вызванные значительным объемом, занимаемым волновой передачей.

Этого недостатка лишен волновой привод, содержащий корпус, установленные в нем плату, электродвигатель с редуктором и волновую передачу с неподвижным гибким колесом [2] Габариты такого привода существенно снижены за счет использования объема внутри гибкого колеса волновой передачи.

Недостатком такого волнового привода является его низкая вибропрочность, что вызвано его жесткой конструкцией. Вибрации, воздействующие на корпус привода, без ослабления передаются на плату и могут вызвать разрушение электродвигателя, что приводит к отказу привода. Установка же корпуса привода на амортизаторах приводит к снижению точности из-за люфта в компенсирующей муфте, которую придется установить между валом привода и валом нагрузки.

Техническим результатом, достигаемый с помощью изобретения, является повышение вибропрочности без снижения точности привода.

Этот результат достигается тем, что в известном волновом приводе, содержащем корпус, установленные в нем гибкое и жесткое колеса волновой передачи, а также плату, на которой установлены электродвигатель и редуктор, выходной вал которого связан с генератором волн волновой передачи, согласно изобретению подшипники выходного вала редуктора жестко установлены на плате, а между платой и корпусом, а также между генератором волн и выходным валом редуктора установлены амортизаторы. Совокупность всех указанных существенных признаков позволяет обеспечить достижение указанного технического результата
повышение вибропрочности привода, так как плата с установленными на ней электродвигателем и редуктором размещена между корпусом и генератором волн на амортизаторах, поэтому заявленное решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На чертеже приведен пример конкретного выполнения волнового привода, продольный разрез.

Волновой привод содержит корпус 1, установленные в нем гибкое 2 и жесткое 3 колеса волновой передачи. Жесткое колесо 3 выполнено заодно с выходным валом 4 привода, этот вал установлен в корпусе 1 на подшипниках 5. Гибкое колесо 2 соединено с корпусом 1 посредством шлицевого соединения. Волновой привод содержит также плату 6, на которой установлены электродвигатель 7 и редуктор, состоящий из шестерни 8, зубчатого колеса 9 и выходного вала 10 редуктора. Вал 10 связан с генератором волн 11 волновой передачи, а подшипники 12 выходного вала редуктора жестко установлены на плате 6. Плата 6 установлена на корпусе 1 посредством пальцев 13, ввернутых в корпус 1, при этом между платой и корпусом установлены амортизаторы 14. Аналогично посредством амортизаторов 15 и пальцев 16, установленных на выходном вале 10 редуктора, размещен на вале 10 генератор волн 11. Вал 10 редуктора размещен на подшипниках 12 на плате 6. Волновой привод работает следующим образом: при включении электродвигателя 7 он через шестерню 8, зубчатое колесо 9 и выходной вал 10 вращает генератор волн 11. Генератор волн 11 деформируют гибкое колесо 2 и приводит жесткое колесо 3 и вл 4 во вращение в подшипниках 5. Вибрации корпуса электродвигателя передаются на плату с одной ее стороны через амортизаторы 14, а с другой стороны через генератор волн, вал редуктора 10 и подшипники 12, что существенно снижает уровень вибрационных нагрузок на плату, электродвигатель и редуктор. Жесткость амортизаторов и их размеры рассчитываются исходя из уровня виброперегрузок по известным методикам. При этом выходной вал привода не колеблется относительно корпуса. Точность отработки выходным валом 4 положения вала электродвигателя при колебаниях платы на амортизаторах практически не снижается, так как угловой люфт выходного вала 10 редуктора относительно генератора волн 11, возникающий из-за колебаний платы и редуктора при виброперегрузках, передается на вал 4 уменьшенным в i раз (i передаточное число волновой передачи, находящееся в диапазоне от 100 до 200). Таким образом, при размещении амортизаторов 15 на диаметре 10 мм и возможном линейном смещении генератора относительно вала 10 на этом диаметре 2 мм, возможный угловой люфт генератора 11 относительно вала 10 составит 2: (100: 2)=0,04 рад=2,3 град. Это приведет к люфту выходного вала 4 на величину, в i раз меньшую, т.е. от 0,0115 до 0,023 град, или от 0,69 до 1,38 угловых минут. Эта величина приблизительно в десять раз меньше допуска на точность позиционирования приводов изделий авиационной и космической техники, так что такое снижение точности является допустимым для обеспечения значительного повышения вибропрочности. Надо заметить, что появление указанного люфта выходного вала полностью компенсируется тем, что устраняется несоосность жесткого колеса 3 и генератора волн 11 вследствие самоустановки генератора волн на амортизаторах по жесткому колесу 3. Амортизаторы 15, кроме функции защиты платы и установленных на ней элементах конструкции от виброперегрузок, выполняют функцию компенсации несоосностей. При этом вал 4 может быть выполнен заодно с жестким колесом 3, так как несоосность между валом 4 и жестким колесом будет компенсироваться самоустановкой генератора волн 14. Это позволит устранить компенсирующую шлицевую муфту между выходным валом и жестким колесом, имеющуюся в прототипе, и повысить точность позиционирования привода на величину люфта, имеющегося в этой муфте. Например, при делительном диаметре зубчатых колес компенсирующей муфты в 100 мм и боковом зазоре в соединении 0,1 мм (этот зазор конструктивно необходим, без него муфта не будет компенсировать несоосности) угловой люфт в компенсирующей муфте составит величину 0,1: (100:2)=0,002 рад=0,114 град=6,84 угловых минуты. Таким образом, устранение компенсирующей муфты, которое стало возможным благодаря установке платы на амортизаторах, позволяет повысить точность позиционирования привода, так как люфт, вносимый установкой амортизаторов, меньше того люфта, который устраняется за счет ликвидации компенсирующей муфты жестким колесом и выходным валом. Поэтому правомочно говорить о том, что существенное повышение вибропрочности достигается без снижения точности привода. Указанные преимущества позволяют рекомендовать волновой привод к внедрению в изделиях авиационной и космической техники, где при наличии значительных виброперегрузок высоки требования к точности приводов.

Использование: детали машин. Сущность изобретения: в корпусе волнового привода установлены гибкое и жесткое колеса, электродвигатель и редуктор, выходной вал которого связан с генератором волн волновой передачи. Подшипники выходного вала редуктора жестко установлены на плате, а между корпусом и платой, а также между генератором волн и выходным валом редуктора установлены амортизаторы. 1 ил.

Волновой привод, содержащий корпус, установленные в нем гибкое и жесткое колеса волновой передачи, а также плату, на которой установлены электродвигатель и редуктор, выходной вал которого связан с генератором волн волновой передачи, отличающийся тем, что подшипники выходного вала редуктора жестко установлены на плате, а между платой и корпусом, а также между генератором волн и выходным валом редуктора установлены амортизаторы.