ВОЛНОВОЙ РЕДУКТОР С ЭКСЦЕНТРИКОВЫМИ РОЛИКАМИ Российский патент 2013 года по МПК F16H1/32 

Изобретение относится к авиационному машиностроению, робототехнике и может быть использовано в приводах авиакосмической техники и других отраслях, где требуется реализовать большие моменты с наименьшими габаритами.

Известна волновая передача (см. авт. свид. 200384 за 1967 г., СССР, кл. 47h, 7), содержащая волнообразователь, имеющий форму кулачка, жесткое колесо с внутренними периодическими впадинами и гибкое колесо, выполненное из подвижных толкателей, расположенных в радиальных пазах сепаратора, при этом концы толкателей взаимодействуют с жестким колесом и кулачком волнообразователя.

Данная волновая передача обладает широким диапазоном передаточных чисел и высокой нагрузочной способностью, которая недостижима в обычной зубчатой волновой передаче.

Недостатком такой волновой передачи является невысокий КПД ввиду большого количества сопряженных пар трения скольжения.

Наиболее близким по технической сути и количеству совпадающих признаков является редуктор с волновым принципом действия (см. авт. свид. СССР №314023 за 1971 г. МПК: F16H 25/04). Редуктор содержит волнообразователь с кулачковьм валом, жесткое колесо с внутренними периодическими впадинами, выполненными в форме сопряженных эпициклоидных поверхностей и сепаратор с радиальными пазами, в которых расположены оси роликов. При этом оси роликов и сами ролики расположены соосно.

Такая передача обладает более высоким КПД, т.к. сопрягаемые звенья образуют пары качения.

Недостатком прототипа является ограниченная нагрузочная способность, т.к. контактирование роликов с жестким колесом и волнообразователем происходит по линии контакта.

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности за счет реализации контакта роликов с жестким колесом по поверхностям.

Поставленная цель достигается тем, что волновой редуктор с эксцентриковыми роликами содержит волнообразователь в виде кулачкового вала, жесткое колесо с внутренними периодическими впадинами, выполненными в форме сопряженных цилиндрических поверхностей, сепаратор, в котором размещены оси роликов. В сепараторе выполнены пары рядов радиальных отверстий, в которых, с возможностью перемещения вдоль оси, размещены толкатели с отверстиями, в которых расположены оси роликов. При этом ось каждого ролика параллельна центральной оси редуктора и эксцентрична рабочей цилиндрической поверхности ролика, а впадина жесткого колеса и рабочая поверхность ролика имеют одинаковые радиусы.

Технический эффект изобретения заключается в увеличении нагрузочной способности редуктора за счет замены контакта по линии или точке между роликами и профилем жесткого колеса на контакт по поверхности.

Суть изобретения проиллюстрирована чертежами на фиг.1-3, на которых изображено:

на фиг.1 - продольный разрез волнового редуктора;

на фиг.2 - поперечный разрез волнового редуктора;

на фиг.3 - схема перемещения центра наружной обоймы ролика «A_i» по траектории «а» и центра оси ролика «B_i» по траектории «b».

Редуктор содержит волнообразователь в виде кулачкового вала 1, ось которого совпадает с центральной продольной осью редуктора, а его кулачки имеют специальный профиль и повернуты друг относительно друга на угол 180°. Толкатели 2 расположены в радиальных отверстиях сепаратора 3 равномерно по окружности, при этом пары соседних рядов отверстий с толкателями 2 смещены друг относительно друга на угол 180°/z, где z - число толкателей 2 в одном ряду. Один конец каждого толкателя 2 имеет контакт с поверхностью кулачка вала 1, а другой конец толкателя 2 имеет отверстие, ось которого параллельна центральной продольной оси редуктора. В отверстиях каждой пары соседних толкателей 2 размещена ось 4 ролика 5. Ролик 5 выполнен в виде подшипника с телами качения 6 и наружной обоймой 7. Оси 4 роликов 5 расположены эксцентрично оси подшипника. Наружные обоймы 7 подшипников роликов 5 имеют контакт с периодическим профилем жесткого колеса 8. Профиль жесткого колеса 8 выполнен из z+1 вогнутых цилиндрических поверхностей, радиус которых равен радиусу наружной обоймы 7 подшипника ролика 5, и сопряженных с ними вспомогательных выпуклых цилиндрических поверхностей. На фиг.3 показаны: траектория «а» движения центра «А» подшипника ролика 5, обкатывающегося по профилю жесткого колеса 8 и траектория «b» центра «В» оси 4 ролика 5. Отрезки «A_iB_i» показывают связь соответствующих точек «А» и «В» через равные промежутки времени. Кулачковый вал 1 волнообразователя является входным звеном редуктора, и закреплен с помощью подшипников 9 в сепараторе 3. Сепаратор 3 закреплен в жестком колесе 8 с помощью подшипников 10. Выходным звеном редуктора может являться сепаратор 3 при остановленном жестком колесе 8 или жесткое колесо 8 при остановленном сепараторе 3. Передаточное число редуктора равно числу роликов 5 при выходном звене - сепараторе 3 или числу впадин жесткого колеса 8 при выходном звене - жестком колесе 8.

Редуктор работает следующим образом. При вращении кулачкового вала 1 волнообразователя поверхности кулачков взаимодействуют с толкателями 2, перемещающимися в сепараторе 3 попарно вдоль своих радиальных осей. Центры отверстий толкателей 2 и оси 4 роликов 5 перемещаются по траектории, эквидистантной к профилю жесткого колеса 8. Наружные обоймы 7 одних роликов 5 лежат во впадинах профиля жесткого колеса 8, а других роликов 5 - обкатываются по вспомогательным выпуклым цилиндрическим поверхностям жесткого колеса 8. Под действием силы со стороны кулачкового вала 1 волнообразователя толкатели 2, перемещающиеся в направлении от центральной продольной оси редуктора, осуществляют поворот сепаратора 3 при остановленном жестком колесе 8, или жесткого колеса 8 при остановленном сепараторе 3. За один оборот кулачкового вала 1 волнообразователя выходное звено повернется на угол 360°/z, если им является сепаратор 3, или на угол 360°/(z+1), если им является жесткое колесо 8.

Изобретение предназначено для преобразования скорости и крутящего момента и может быть использовано в приводах с большими выходными моментами при малых габаритах. Жесткое колесо (8) редуктора имеет внутренние периодические впадины, выполненные в форме сопряженных цилиндрических поверхностей. Толкатели (2) перемещаются в радиальных отверстиях сепаратора (3) и контактируют с кулачками вала (1). В отверстиях толкателей (2) расположены оси (4) роликов (5). Ось (4) каждого ролика (5) параллельна центральной оси редуктора и эксцентрична рабочей цилиндрической поверхности ролика (5). Впадина жесткого колеса (8) и рабочая поверхность ролика (5) имеют одинаковые радиусы. Контакт роликов (5) с жестким колесом (8) происходит по поверхности, за счет чего увеличивается нагрузочная способность редуктора. 3 ил.

Волновой редуктор с эксцентриковыми роликами, содержащий волнообразователь в виде кулачкового вала, жесткое колесо с внутренними периодическими впадинами, выполненными в форме сопряженных цилиндрических поверхностей, сепаратор, в котором размещены оси роликов, отличающийся тем, что в сепараторе выполнены пары рядов радиальных отверстий, в которых, с возможностью перемещения вдоль оси, размещены толкатели с отверстиями, в которых расположены оси роликов, при этом ось каждого ролика параллельна центральной оси редуктора и эксцентрична рабочей цилиндрической поверхности ролика, а впадина жесткого колеса и рабочая поверхность ролика имеют одинаковые радиусы.