ВОЛНОВАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1999 года по МПК F16H1/00 

Изобретение относится к механическим передачам, а именно к волновым зубчатым редукторам.

Известна волновая передача, содержащая жесткое колесо с зубчатым венцом на его внутренней поверхности и взаимодействующее с ним гибкое колесо, в плоскости которого размещен генератор волн, выполненный в виде двухвершинного овала, с закрепленным на нем гибким подшипником (Гинзбург Е.Г. Волновые зубчатые передачи. Л.: Машиностроение, 1969, с. 14).

Недостаток передачи - низкая надежность, обусловленная тем, что при сборке передачи в процессе осевого перемещения генератора волн и превращения гибкого колеса в овал возможны повреждения гибкого колеса и гибкого подшипника.

Известна волновая передача, кулачковый генератор волн которой содержит двухвершинный кулачок, изготовленный из материала, обладающего памятью формы (а.с. СССР N 1073512, F 16 H 1/00). Недостаток передачи - сложная технология изготовления кулачка.

Наиболее близкой к заявляемому объекту изобретения является передача, кулачок которой выполнен в виде полого корпуса, заполненного несжимаемой средой, взаимодействующей с плунжерным нагнетающим устройством (а.с. СССР N 657207, F 16 H 57/00). Недостаток прототипа - сложность контроля овальности кулачка при сборке передачи.

Важным недостатком рассмотренных аналогов и прототипа является низкая их надежность, обусловленная неэкономичным использованием ресурса гибкого колеса, тело которого после сборки передачи (перевода профиля кулачка из цилиндра в овал) остается в деформированном (напряженном) состоянии, включая этапы эксплуатации передачи, когда она не используется по прямому назначению (передача отключена, редуктор находится на хранении, на профилактике, в ремонте и т.п.). То есть на этих этапах мер для разгрузки гибкого колеса - одного из самых слабых, с точки зрения надежности, конструктивных элементов передачи - не предусмотрено, и оно постоянно находится в напряженном состоянии, что безусловно негативно сказывается на общем ресурсе гибкого колеса.

Цель изобретения - повышение надежности передачи путем экономичного расхода ресурса гибкого колеса за счет его разгружения при включении передачи.

Данная цель достигается тем, что передача снабжена электромагнитом-соленоидом, размещенным на жестком колесе в поперечной плоскости симметрии зубчатого венца, а двухвершинный кулачок генератора волн выполнен в виде мягкой оболочки, заполненной ферромагнитной жидкостью.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена передача - продольный разрез.

Волновая передача состоит из жесткого 1 и гибкого 2 колес, взаимодействующих через зубчатый венец 3, и генератора волн, содержащего гибкий подшипник 4 и кулачок 5, выполненный в виде двухвершинного овала и закрепленный на быстроходном валу 6. Корпус кулачка 5 выполнен в виде замкнутой мягкой оболочки 7, изготовленной, например, из высокопрочного полимерного материала и заполненной ферромагнитной жидкостью. По месту крепления кулачка вал 6 имеет сложнопрофилированные выступы (шлицы) 8, которые могут быть выполнены заодно с валом или запрессованны в тело вала и которые облегает оболочка 7 (на чертеже приведен частный случай исполнения выступов). Помимо уже отмеченных элементов пакет генератора волн включает статорные кольца 9 и 10, накладные шайбы 11 и 12, электромагнит-соленоид 13, запитываемый через ключ 14 с потенциометром 15 и размещенный на жестком колесе 1 в поперечной плоскости симметрии зубчатого венца 3 и кулачка 5. Разработанная передача имеет следующие особенности сборки, которые существенно упрощают ее: в полость гибкого колеса 2 первоначально монтируется гибкий подшипник 4 (установка по месту эластичного подшипника в цилиндрическое гибкое колесо не вызывает сложностей - при необходимости для продольной фиксации гибкого подшипника могут быть предусмотрены точечные упоры в виде подпружиненных лепестковых собачек - и исключает возможность повреждения внутренней поверхности колеса), затем во внутреннюю полость подшипника вводится собранный на быстроходном валу 6 пакет кулачка 5, при этом ферромагнитная жидкость, заполняющая мягкую оболочку 7, находится в желеобразном состоянии (см. В.Е.Фертман Магнитные жидкости - естественная конвекция и теплообмен. Минск: Наука и техника, 1978; Э. Т. Брук и В.Е.Фертман. Еж в стакане. Минск: Высшая школа, 1983) и кулачок свободно входит в подшипник (на чертеже одно из возможных положений оболочки при сборке показано пунктиром), причем гибкое колесо 2 сохраняет форму кругового цилиндра.

Передача функционирует следующим образом.

В исходном состоянии электромагнит-соленоид 13 обесточен (ключ 14 включен, потенциометр 15 - в крайнем правом положении), ферромагнитная жидкость находится в желеобразном состоянии, оболочка 7 занимает неопределенное пространственное положение, гибкое колесо 2 имеет форму кругового цилиндра, плоскость симметрии генератора волн совпадает с плоскостью симметрии зубчатой пары 3 и плоскостью симметрии соленоида 13. Для использования передачи по назначению замыкают ключ 14 и подают питание на электромагнит 13, при протекании тока по обмотке которого возникает магнитное поле. Под действием магнитного поля ферромагнитная жидкость переходит из желеобразного состояния в твердое, при этом оболочка 7 разворачивается и принимает заданную ей форму двухвершинного овала, деформируя подшипник 4 и гибкое колесо 2 и вводя в зацепление зубчатую пару 3 по вершинам овала. Для увеличения жесткости кулачка перемещением влево потенциометра 15 увеличивают силу тока, пропускаемого по соленоиду 13. Затем включают привод (не показан) быстроходного вала 6, и кулачок генератора волн через гибкий подшипник 4 обкатывается по внутренней поверхности сдеформированного в овал гибкого колеса 2, которое, обкатываясь по зубчатому венцу 3, реализует заложенное в передаче соотношение угловых скоростей ее вращающихся звеньев.

Для выключения передачи прекращают вращение вала 6 и размыкают ключ 14, снимая питание с электромагнита-соленоида 13. При этом вследствие устранения внешнего магнитного поля ферромагнитная жидкость кулачка 5 переходит из твердого состояния в желеобразное, наведенная в гибком колесе 2 деформация снимается и оно разгружается от внутренних механических повреждений, принимая форму кругового цилиндра. В разгруженном состоянии гибкое колесо 2 волновой передачи остается до ее повторного включения (замыкания ключа 14).

Исполнение предложенной конструкции генератора волн упрощает их монтаж в передачу и разгружает гибкое колесо на этапах ее отключения, что позволяет экономично расходовать ресурс гибкого колеса и тем самым повысить эффективность и надежность.

Изобретение относится к волновым зубчатым редукторам. Жесткое и гибкое колеса взаимодействуют между собой через зубчатую венцовую пару. Генератор волн выполнен в виде гибкого подшипника и смонтирован на быстроходном валу двухвершинного кулачка. Корпус кулачка выполнен в виде мягкой оболочки, заполненной ферромагнитной жидкостью, управляемой магнитным полем, создаваемым электромагнитом-соленоидом. Электромагнит-соленоид размещен на жестком колесе симметрично относительно поперечной плоскости симметрии кулачка и зубчатого венца и электрически запитывается через потенциометр. Волновая передача обладает повышенной надежностью вследствие экономичного расходования ресурса гибкого колеса за счет снятия в нем внутренних механических напряжений в моменты отключения передачи. 1 ил.

Волновая передача, содержащая жесткое и гибкое колеса, взаимодействующие через зубчатую венцовую пару, генератор волн, выполненный в виде гибкого подшипника и смонтированного на быстроходном валу кулачка в форме двухвершинного овала, отличающаяся тем, что кулачок выполнен в виде мягкой оболочки, заполненной ферромагнитной жидкостью, управляемой магнитным полем, создаваемым электромагнитом-соленоидом, который установлен на жестком колесе симметрично относительно поперечной плоскости симметрии кулачка и зубчатого венца и электрически запитан через потенциометр.