ВОЛНОВОЙ ПРИВОД Российский патент 2005 года по МПК F16H57/00 F16H1/00 

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в составе изделий авиационной и ракетной техники.

Известен волновой привод, содержащий корпус, размещенные в нем электродвигатель и волновую передачу, а также промежуточный редуктор между валом электродвигателя и генератором волн [1]. Недостатком этого волнового привода являются значительные осевые габариты, что вызвано установкой подшипников выходного вала с одной стороны генератора волн.

Этого недостатка лишен волновой привод, содержащий корпус, внутри которого установлены n (n=1, 2 и т.д.) электродвигателей с входными валами, крышку, закрывающую корпус с противоположной входным валам стороны, выходной вал, установленный на подшипниках в корпусе и крышке, и волновую передачу с генератором волн, установленным на выходном валу между его подшипниками и связанным с входными валами, при этом входные валы установлены эксцентрично выходному валу, выбранный в качестве прототипа [2]. Установка подшипников выходного вала по разные стороны генератора волн позволяет существенно снизить осевые габариты.

Недостатком такого волнового привода являются значительные радиальные и осевые габариты и масса, что обусловлено значительным диаметром гибкого колеса, вызванным необходимостью размещения внутри него выходного вала, электродвигателей и охватывающей их платы так, что диаметр гибкого колеса выбирается не из прочностных, а из геометрических соображений и имеет значительный запас по передаваемому моменту. Увеличение диаметра гибкого колеса ведет, в свою очередь, к увеличению его длины, исходя из принятых соотношений диаметра и длины гибкого колеса, и увеличению диаметра корпуса, что приводит к увеличению радиальных и осевых габаритов и массы привода. В условиях авиационной и особенно ракетной техники наличие избыточной массы и габаритов крайне нежелательно, что объясняется малыми располагаемыми для размещения агрегатов объемами и высокой удельной стоимостью вывода груза на орбиту.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является снижение габаритов и массы.

Этот результат достигается за счет того, что в известном волновом приводе, содержащем корпус, внутри которого установлены n (n=1, 2 и т.д.) электродвигателей с входными валами, крышку, закрывающую корпус с противоположной входным валам стороны, выходной вал, установленный на подшипниках в корпусе и крышке, и волновую передачу с генератором волн, установленным на выходном валу между его подшипниками и связанным с входными валами, при этом входные валы установлены эксцентрично выходному валу, согласно изобретению выходной вал снабжен размещенным между его подшипниками барабаном, внутри которого выполнена цилиндрическая полость, электродвигатели установлены в цилиндрической полости на ближайшей к генератору волн стенке барабана, в выходном валу со стороны крышки выполнено сквозное аксиальное отверстие под провода электрической коммутации электродвигателей, а на цилиндрической стенке барабана выполнены n пазов под установку электродвигателей. Совокупность всех указанных существенных признаков позволяет уменьшить диаметры и длины гибкого колеса и корпуса. Все это приводит к существенному снижению массы и габаритов.

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

Волновой привод содержит корпус 1, внутри которого установлены n (n=1, 2 и т.д.) электродвигателей 2 с входными валами 3, крышку 4, закрывающую корпус 1 с противоположной входным валам 3 стороны, выходной вал 5, установленный на подшипниках 6, 7 в корпусе 1 и крышке 4, и волновую передачу 8 с генератором волн 9, установленным на подшипнике 10 на выходном валу 5 между его подшипниками 6 и 7 и связанным с входными валами 3 посредством зубчатой передачи 11. Входные валы 3 установлены эксцентрично выходному валу 5. Выходной вал 5 снабжен размещенным между его подшипниками 6 и 7 барабаном 12, внутри которого выполнена цилиндрическая полость 13. Электродвигатели 2 установлены на ближайшей к генератору волн 9 стенке 14 барабана 12 в его полости 13. В выходном валу 5 со стороны крышки 4 выполнено сквозное аксиальное отверстие 15 под провода 16 электрической коммутации электродвигателей 2, а на цилиндрической стенке 17 барабана 12 выполнены n пазов 18 под установку электродвигателей 2. Волновая передача 8 выполнена с неподвижным гибким колесом 19, а ее жесткое колесо 20 установлено неподвижно на выходном валу 5 посредством шпонки 21.

Волновой привод работает следующим образом: при включении электродвигателей 2 вращение входных валов 3 через зубчатую передачу 11 передается на генератор волн 9. Генератор волн 9 деформирует гибкое колесо 19, вводит его в зацепление с жестким колесом 20 и приводит в движение выходной вал 5. При этом вместе с выходным валом 5 вращаются и электродвигатели 2, установленные на стенке 14 барабана 12. Провода 16 размещены в аксиальном отверстии 15. При этом провода 16, проходящие внутри отверстия 15 и закрепленные неподвижно на электродвигателях 2, испытывают скручивание на величину, равную углу поворота выходного вала 5. Поскольку в агрегатах космической техники этот угол невелик - обычно не более 180°, длина проводов 16 значительна, а жесткость проводов на кручение мала, то деформации поворота проводов весьма незначительны, находятся в пределах упругой деформации и не приводят к нарушению их целостности. Пазы 18 позволяют установить электродвигатели 2 внутри полости 13 барабана 12. При этом за счет значительного диаметра цилиндрической стенки 17 барабана 12 она обладает большим моментом сопротивления изгибу и кручению и значительным запасом прочности, что не повышает уровень напряжений в конструкции по сравнению с прототипом даже при наличии ослабляющих сечение барабана 12 пазов 18. Совокупность всех указанных существенных признаков позволяет уменьшить диаметр цилиндрической части корпуса 1 и гибкого колеса 19 на величину, равную сумме диаметра выходного вала и двух толщин платы в прототипе, т.е. около 20%. На такую же величину уменьшается длина гибкого колеса и корпуса. По предварительным расчетам снижение массы составляет около 10%.

Указанные результаты позволяют рекомендовать заявленный привод к использованию в агрегатах авиационной и космической техники.

Литература

1. Е.Г. Гинзбург "Волновые зубчатые передачи", Л., "Машиностроение", 1969, стр.125, рис.60.

2. Патент Российской федерации N 1580088 по кл. F 16 H 1/00, 1993 г. - прототип.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в составе изделий авиационной и ракетной техники. Волновой привод содержит корпус 1, внутри которого установлены n (n=1, 2 и т.д.) электродвигателей 2 с входными валами 3, крышку 4, выходной вал 5 с барабаном 12 и волновую передачу 8 с генератором волн 9, установленным на выходном валу 5 и связанным с входными валами 3. Входные валы 3 установлены эксцентрично выходному валу 5. Электродвигатели 2 установлены в цилиндрической полости 13 барабана 12 на ближайшей к генератору волн 9 стенке 14 барабана. В выходном валу 5 со стороны крышки 4 выполнено сквозное аксиальное отверстие 15 под провода 16 электрической коммутации электродвигателей 2. На цилиндрической стенке 17 барабана выполнены n пазов под устанавливаемые электродвигатели. Технический результат - снижение габаритов и массы. 1 ил.

Волновой привод, содержащий корпус, внутри которого установлено n (n=1, 2 и т.д.) электродвигателей с входными валами, крышку, закрывающую корпус с противоположной входным валам стороны, выходной вал, установленный на подшипниках в корпусе и крышке, и волновую передачу с генератором волн, установленным на выходном валу между его подшипниками и связанным с входными валами, при этом входные валы установлены эксцентрично выходному валу, отличающийся тем, что выходной вал снабжен размещенным между его подшипниками барабаном, внутри которого выполнена цилиндрическая полость, электродвигатели установлены в цилиндрической полости на ближайшей к генератору волн стенке барабана, в выходном валу со стороны крышки выполнено сквозное аксиальное отверстие под провода электрической коммутации электродвигателей, а на цилиндрической стенке барабана выполнено n пазов под устанавливаемые электродвигатели.