ВОЛНОВАЯ ГЕРМЕТИЧНАЯ ПЕРЕДАЧА АБРАМОВА В.А. Российский патент 2015 года по МПК F16H1/00 

Изобретение относится к вакуумному технологическому оборудованию, точнее к его механическим узлам, функционирующим в широком интервале температур от нормальной до 500°C и давлений от 10^-10 мм рт. ст. до нескольких атмосфер в способе передачи вращения в герметизируемый объем (камеру) через сплошную металлическую стенку в вакуум, в т.ч. при криогенных температурах в сжиженных газах (азот, гелий 4,2 К) от ведущего звена к ведомому волнообразными упругими деформациями, генерируемыми в герметизирующем звене передачи наружным генератором волн или внутренним. Передача незаменима при нанесении тонких пленок, ионном травлении, электронной и рентгенолитографии, выполняемых в высоком вакууме, фармакологии, ядерных исследованиях, космической технике.

Уровень техники

Известны «Вводы вакуумные волновые», см. отраслевой стандарт ОСТ 11.426.001-76, который распространяется на прогреваемые механические вакуумные волновые вводы с герметизацией через сплошную тонкостенную гибкую оболочку, предназначенные для передачи вращательного движения механизмам, расположенным в камерах с давлением от 1 до 1,3·10^-8 Н/м².

Поток натекания воздуха через вводы не более ; ресурс Тр не менее 2·10⁷ оборотов входного вала.

Крутящий момент на выходном валу ввода 10…80 Нм. Вводы присоединяются к вакуумным камерам с помощью фланцевых соединений шип-паз с металлическими уплотняющими прокладками и из вакуумной резины.

Недостатками волновых вводов является выполнение их нерегулируемыми, а также выполнение вводов с внутренним дисковым генератором, деформирующим изнутри гибкое колесо, выполненное в виде цельнометаллического глухого стакана с дном, установочным фланцем и расширяющейся частью стакана.

Это обстоятельство является причиной деформации гибкого колеса генератором при сборке и образования высоких контактных напряжений и задиров на внутренней поверхности гибкого колеса и как следствие низкого ресурса вводов по герметичности.

Входное звено, выходное звено и гибкое звено выполнены одноопорными, коэффициент жесткости консольных опор ниже в 5 раз двухопорных, такая конструкция опор является причиной появления вибраций во вводах и разуплотнения фланцевых герметичных соединений, вибрации способствуют возникновению динамических нагрузок в зубчатом зацеплении.

Цилиндро-коническая форма гибкого герметичного звена является нетехнологичной, не может быть изготовлена на токарных станках с ЧПУ, т.к. толщина гибкого звена находится в пределах 0,40…0,70 мм и является замыкающим размером в размерной цепи обработки наружного и внутреннего контуров, содержащей угловые размеры с большими допусками.

В результате при обработке на токарных станках с ЧПУ поверхности наружная и внутренняя гибкого звена накладываются и могут перерезаться резцом, а при изгибе наблюдаются резкий излом, сопряженный с низким ресурсом гибкого звена.

Поэтому при получении цилиндро-конической формы гибкого звена применяют метод многостадийного пластического деформирования и термообработки отжигом.

Технологичность конструкции гибкого герметичного звена вводов по форме поверхностей и по размерам низкая, а качественная характеристика технологичности - регулируемость конструкции отсутствует.

Близкими аналогами предлагаемого изобретения являются «Волновой герметичный редуктор и приспособление для его сборки» инж. В.А.Абрамов, к.т.н. И.С.Кузьмин «Вестник машиностроения», №8, 1979; авторское свидетельство СССР №781430, F16C43/08, ОИПОТЗ, БИ №43, 80 «Устройство для монтажа подшипника качения», В.А.Абрамов; а также «Волновой герметичный редуктор с цилиндрическим гибким звеном», инж. В.А.Абрамов, к.т.н. И.С.Кузьмин «Вестник машиностроения», №1, 1980.

Аналоги предназначены для передачи вращения в камеру через сплошную металлическую стенку в вакуум при гелиевых (4,2 К) температурах посредством волновой герметичной зубчатой передачи с внутренним кулачковым генератором и гибким герметичным звеном, выполненным как одно целое в виде цельнометаллического глухого цилиндрического стакана с зубчатым наружным венцом, установочным фланцем и закрытым дном. Фланец и дно отстоят по конструктивным условиям на некотором удалении от генератора - на расстоянии действия краевого эффекта фланца и дна на оболочку.

Сборка и разборка редуктора выполняются вне и внутри гибкого звена.

Ширина гибкого подшипника мала, при демонтаже возникают перекосы его в гибком звене, что затрудняет демонтаж редуктора. Эксплуатационная технологичность конструкции редуктора п.6 по ГОСТ 14.205-83 низкая.

Входное, выходное и гибкое звенья выполнены одноопорными. Редуктор не является виброустойчивым и вибропрочным.

Регулируемость конструкции редуктора при сборке, техобслуживании и ремонте для поддержания работоспособности отсутствует.

Инструментальная доступность конструкции гибкого звена при обработке внутреннего контура осуществляется специальными резцами.

Существует также способ сборки волновой передачи, в котором с целью упрощения сборки передачи изменение круговой формы профиля в овал, кулачок генератора выполняют из материала с эффектом памяти формы (а.с. 1073512, СССР, Бюл. №6, 1984), например, из никелида титана. При сборке исключаются прессовые операции, приводящие к снижению надежности волновой передачи.

Однако «вспомнить» заданную форму овала, адекватную рабочей форме деформации, он не может, т.к. деформация неоднозначно зависит от физической величины, характеризующей внешние условия, - температуры конца обратного мартенситного превращения в материале кулачка. Эта неоднозначная зависимость называется гистерезисной и лежит в пределах ±(3…7%).

Кроме этого демонтаж генератора производится поэлементно и затруднен в связи с отношением , что много меньше рекомендуемых 0,5…0,7, и возникновением самоторможения гибкого подшипника в гибком герметичном звене из-за слишком малого отношения ширины «а» гибкого подшипника к внутреннему диаметру гибкого звена d.

Прототипом и прямым аналогом предполагаемого изобретения выбрана волновая герметичная передача («Э.-И», 1961, ДМ, №9, реф. 82-86, рис.11б, стр.12) заключающаяся в том, что гибкий подшипник установлен на гибкое герметичное звено передачи со стороны дна звена недеформированным с относительной подвижностью, гибкое герметичное звено выполнено как одно целое с установочным фланцем и дном, а гибкий подшипник принудительно деформирован с изменением формы профиля с круговой формы на эллиптическую при монтаже его во внутренний двухвершинный овал генератора.

Достоинством устройства является применение наружного генератора волн принудительной деформации и герметичного звена с углом конуса оболочки, равным нулю, простота сборки и образования волнового зацепления передачи. Эффективность применения герметичного волнового редуктора в технологическом оборудовании весьма существенна, т.к. габариты в радиальном направлении продольного сечения генератора внешнего деформирования больше сечения выходного звена герметичной волновой передачи с внутренним генератором в радиальном направлении всего на 15 мм.

Входное, выходное и гибкое звенья выполнены одноопорными (консольной конструкции), не являются виброустойчивыми и вибропрочными.

Особенностью их конструкции является доминирование в них деформаций изгиба и кручения, конструкции этих звеньев обладают низкими собственными частотами и низким коэффициентом жесткости, в 5…7 раз меньшим, чем у двухопорных конструкций звеньев.

Возможность деформирования звеньев вследствие их малой жесткости приводит к вибрации звеньев и динамическим нагрузкам в зубчатом волновом зацеплении, возможен механический резонанс частей конструкции и появление механической усталости наиболее нагруженных элементов конструкции.

Глубокое расположение внутри гибкого герметичного звена зубчатого венца приводит к инструментальной недоступности при зубодолблении и невостребованности накатки зубчатых венцов методом пластического деформирования из-за малой жесткости накатного инструмента.

Вибрация приводит к разуплотнению герметичных соединений передачи и нарушению работы оборудования.

Сущность изобретения

В данном предполагаемом изобретении решается задача повышения виброустойчивости и вибропрочности волновой герметичной передачи, при этом изменяют схемы систем опор звеньев - источников вибрации, и вводят двухопорные схемы гибкого герметичного, входного и выходного звеньев, обладающие большим в 5…7 раз коэффициентом жесткости взамен консольных опор на подшипниках и без них, и как следствие, снижают динамические нагрузки и напряжения в зацеплении, приводящие к увеличению ресурса передачи и увеличению процента выхода годных звеньев.

Как результат рационального членения прототипа напряжения от действия равномерно распределенной нагрузки среды устранены полностью в негерметичном гибком звене, тот же результат наблюдается в герметичном гибком звене от действия на него краевого эффекта установочного фланца и дна и присущего прототипу в обоих случаях, звенья членения разгружают друг друга, в частности, увеличением длины гибкого герметичного звена в прежних габаритах.

Известно, что при уменьшении механических напряжений на 20%, число колебаний, требующихся для разрушения материала, возрастает примерно в 8…10 раз.

Решается в изобретении вторая задача - создание высокотехнологичных составных конструкций из гибких герметичных и негерметичных звеньев и их востребованности технологиями изготовления звеньев на высокопроизводительных токарных станках с ЧПУ и с использованием оправок, изготовления зубчатых венцов гибких негерметичных звеньев раскаткой с одновременным выдавливанием зубьев венцов в матрицу благодаря более технологичному расположению и инструментальной доступности к зубчатым венцам негерметичного звена.

Одну составную деталь, гладкую герметичную или ортогональноступенчатую герметичную оболочку, как результат рационального членения прототипа, выполняют как номенклатурную единицу токарных станков с ЧПУ, вторую деталь членения, гибкое звено с одним или двумя зубчатыми или винтовыми венцами на концах, выполняют как деталь номенклатуры токарных станков с ЧПУ и оборудования накатки зубчатого и винтового профилей венцов холодной обработкой давлением без образования стружки.

Возможность реализации

На фиг.1 (поз.1-42) представлен пример волновой герметичной передачи с гладкой цилиндрической герметичной оболочкой, с хвостовиком и наружным нерегулируемым генератором волн принудительной деформации.

Передача состоит из корпуса 1, установленного на герметичной стенке 2, который уплотняется фланцевым соединением с прокладкой 3 из индиевой или оловоиндиевой проволоки или вакуумной резины. (См. ЭИ. «Испытательные приборы и стенды», №46, 1977).

Гибкая герметичная гладкая цилиндрическая оболочка 4 представляет собой одно целое из установочного фланца 5 и дна 6.

Оболочка 4 соединена герметично с корпусом 1 посредством соединения шип-паз и прокладки 7 из индиевой или оловоиндиевой проволоки или вакуумной резины. Корпус 1, установочный фланец 5 и крышка 8 прижимаются последовательно друг к другу и герметичной стенке 2 винтами.

Гибкий подшипник 9 устанавливают на оболочку 4 со стороны дна 6 недеформированным с относительной подвижностью за пределы посадочной шейки 10 оболочки 4.

В генератор 11, установленный на подшипниковую опору 12, гибкий подшипник 9 устанавливают принудительно с изменением его формы профиля с круговой формы на эллиптическую форму при монтаже его во внутренний двухвершинный овал 13 генератора 11 по наклонной заходной поверхности (фаске) 14 с деформированием оболочки 4.

За счет осевого усилия устанавливают подшипниковую опору 15 с подшипником 16, валом 17, зубчатым колесом 18 на шпонке со втулками 19, 20 в глухое отверстие 21 хвостовика 22 оболочки 4.

Двухвершинный внутренний эллиптический овал 13 генератора 11 выполняют как его часть на электроэрозионном станке с ЧПУ и устанавливают в генератор 11.

При сдеформированной оболочке 4 гибким подшипником 9 в кольцевой зазор между оболочкой 4 и установленным зубчатым колесом 18 методом осевой сборки вводят с усилием цилиндрическую оболочку 23 и образуют двухволновое зубчатое зацепление 24 передачи. Устанавливают крышку 8 с подшипниковой опорой 25, втулкой 26 и образуют резьбовое соединение 27 деталей 23 и 8.

Укладывают внахлест на шип соединения шип-паз 28 индиевую или оловоиндиевую проволоку или в паз соединения резиновое кольцо и надевают на шарикоподшипниковые опоры 12, 29 корпус 1.

Для разборки передачи используют резьбовые отверстия 30, 31, 32 и дет.поз 8.

Отверстия 33 в оболочке 23 предназначены для снижения ее жесткости.

Для демонтажа гибкого подшипника 9 в генераторе 11 выполнены отверстия 34. Фиксацию генератора 11 и негерметичной оболочки 23 осуществляют втулками 35 и 36 и резьбовым соединением 27.

Корпус 1 заключает в себя систему подшипниковых опор 12, 16, 37, взаимодействующих в силовом отношении звеньев - гибкого герметичного 23, и конечных входного (генератора) 11, и выходного (вала) 17 и фиксирующихся в опорах стопорными элементами.

Снижение влияния краевого эффекта в гибкой герметичной оболочке 4 от установочного фланца 5 и дна 6 в виде искривления образующих оболочки и уменьшения в ней напряжений достигнуто путем увеличения ее длины в прежних габаритах введением составных оболочек со ступенчатым изменением их сечений и расположенных концентрично основной гибкой герметичной оболочке 4.

Концы гибкой герметичной оболочки 4 соединены с установочным фланцем 5 и дном 6 двумя парами концентрично расположенных коротких оболочек 38, 39, концы которых последовательно жестко соединены круглыми пластинками 40, 41, 42.

Над зацеплением 24 и соединением 27 на наружном диаметре оболочки 23 выполнены местные кольцевые пояски.

Податливость гибкой герметичной оболочки 4 в сборе с составными оболочками и их непроницаемость достигаются также применением материала БрБ2 с меньшим в 2 раза модулем упругости и большей толщиной стенки гибкого составного герметичного звена благодаря рациональному членению гибкого герметичного звена прототипа.

На фиг.2 (поз.43-83) изображена волновая герметичная передача с ортогональноступенчатым гибким герметичным звеном, хвостовиком и наружным нерегулируемым генератором волн принудительной деформации.

Передача состоит из корпуса 43, установленного на герметичной стенке 44, который уплотняется фланцевым соединением с прокладкой 45 из индиевой или оловоиндиевой проволоки или установленным в паз кольцом из вакуумной резины.

Гибкая герметичная цилиндрическая ортогональноступенчатая оболочка 46 выполнена из совокупности цилиндрических и плоских поверхностей и представляет собой как одно целое из установочного фланца 47 и дна 48.

Фланец с оболочкой 47 в сборе соединен герметично с корпусом 43 посредством соединения шип-паз и прокладки 50 из индиевой или оловоиндиевой проволоки или установленного в паз кольца из вакуумной резины. Корпус 43, установочный фланец 47 и крышка 51 прижимаются последовательно друг к другу и герметичной стенке 44 винтами. Гибкий подшипник 52 ГОСТ 23179-78 устанавливают на оболочку 46 со стороны дна 48 недеформированным с относительной подвижностью за пределы посадочной шейки или места 53 оболочки 46.

В генератор 54, установленный на подшипниковую опору 55, гибкий подшипник 52 устанавливают принудительно с изменением его формы профиля с круговой формы на эллиптическую форму при монтаже его во внутренний двухвершинный овал 56 генератора 54 по наклонной заходной поверхности (фаске) 57 с деформированием оболочки 46.

За счет осевого усилия устанавливают подшипниковую опору 58 с подшипником 59, валом 60, зубчатым колесом 61 на шпонке, со втулками 62, 63 в глухое отверстие 64 хвостовика 65 оболочки 46. Двухвершинный внутренний эллиптический овал 56 генератора 54 выполняют как его часть на электроэрозионном станке с ЧПУ или фрезерном станке с ЧПУ (см. ВМ №2, 1980, с.31, инж. В.А.Абрамов, к.т.н. И.С.Кузьмин. Обработка кулачков генераторов волн волновых передач на фрезерном станке с ЧПУ) и устанавливают в генератор 54.

При сдеформированной оболочке 46 гибким подшипником 52 генератора 54 в кольцевой зазор между оболочкой 46 и установленным зубчатым колесом 61 методом осевой сборки вводят с усилием оболочку 66 и образуют двухволновое зубчатое зацепление 67 передачи.

Устанавливают крышку 51 с подшипниковой опорой 68, резьбовым соединением 69 деталей 51 и 66 и втулкой 70. Укладывают внахлест на шип соединения шип-паз 50 индиевую или оловоиндиевую проволоку или в паз соединения резиновое кольцо и надевают на шарикоподшипниковые опоры 55, 71 корпус 43.

Для разборки передачи используют резьбовые отверстия 72, 73, 74, дет. поз.51 и резьбовое соединение 69.

Отверстия 75 в оболочке 66 предназначены для снижения ее жесткости.

Для демонтажа гибкого подшипника 52 ГОСТ 23179-78 в генераторе 54 выполнены сквозные отверстия 76.

Фиксацию генератора 54 и негерметичной оболочки 66 осуществляют втулками 77 и 78.

Корпус заключает в себя систему подшипниковых опор 55, 59, 68, 71, 79, взаимодействующих между собой в силовом соотношении звеньев - гибкого герметичного 46 и конечных входного (генератора) 54 и выходного (вала) 60 и фиксирующихся в опорах стопорными элементами.

Снижение влияния краевого эффекта в гибком герметичном звене 46 от установочного фланца 47 и дна 48 в виде искривления образующих оболочки и уменьшения в ней напряжений достигнуто путем увеличения ее длины в прежних габаритах введением составных оболочек 80, 81 со ступенчатым изменением их сечений и расположенных концентрично основной гибкой герметичной оболочке 46.

Концы гибкого герметичного звена 46 соединены с установочным фланцем 47 и дном 48 двумя парами концентрично расположенных коротких оболочек 80, 81, концы которых последовательно жестко соединены круглыми пластинками 82, 83.

Над зацеплением 67 и поз.75 на наружном диаметре оболочки 66 выполнены местные кольцевые пояски. Податливость гибкого герметичного звена 46 в сборе и выполненного как одно целое с установочным фланцем 47 и дном 48 с составными оболочками 80, 81 и их непроницаемость достигаются также применением материала БрБ2 с меньшим в 2 раза модулем упругости и большей толщиной стенки гибкого герметичного составного звена 46 благодаря рациональному членению гибкого герметичного звена прототипа.

Сборка/разборка звена 66 в передаче производится совместно с дет. 51.

Допуск на толщины пластинок 82 и др. выбирают приемлемым, а выполнение кольцевых канавок производят режущими элементами, приклеенными к кольцевому резцедержателю (см. ВМ №7 1980. с.64) или обработку ведут медным электродом на электроэрозионном станке с ЧПУ.

На фиг.3 (поз.84-113) представлен пример волновой герметичной передачи с гладкой герметичной цилиндрической оболочкой, хвостовиком и наружным регулируемым генератором волн принудительной деформации.

Гибкие звенья 96: длинная герметичная цилиндрическая оболочка с отношением , снабжена расположенными снаружи и внутри соосно с ней короткими составными оболочками со ступенчатым изменением сечений с отношением , образованными из концентрично расположенных оболочек, при этом концы гибкого герметичного звена соединены с установочным фланцем 8 и дном 48, пластинами 6, 40, по меньшей мере двумя парами концентрично расположенных коротких оболочек 38, 39, концы которых последовательно жестко соединены круглыми пластинками 37, 40, 41, 42 или выполнены как одно целое, одни из них соединены с установочным фланцем 8, а другие пластинка или оболочка соединены с дном гибкого герметичного звена, и оболочка средней длины 116,23, цилиндрическая с отношением в пределах , соединенная гладким соединением с наружной оболочкой 117 и резьбовым соединением 118 с крышкой 119 передачи посредством ее кольцевого выступа, где L - длина оболочки, R - радиус оболочки.

Сборка/разборка передачи производится посредством деталей 84, 85, 86, 87. При этом гибкий подшипник ГОСТ 23179-78 поз.88 приводится в недеформированное цилиндрическое состояние при помощи генератора внешнего деформирования, у которого две функции: приведение генератора в рабочее положение при сборке и регулирование зазоров в зубчатом волновом зацеплении при эксплуатации.

Генератор состоит из установленного в стакан 88 на резьбе 89 блока, выполненного из разнесенной регулировочным кольцом 90 и соединенной жестко винтами 91, пары дисков 101 и 102 и сопряженных с подвижностью их взаимного перемещения по наклонным цилиндрическим поверхностям 94 с пересекающимися осями, и расходящихся в противоположные стороны втулок 92, 93, на которых выполнены седлообразные контуры, охватывающие и деформирующие гибкий подшипник 95 и гибкие звенья 96. Генератор снабжен втулкой 97, упирающейся в торец наружной обоймы гибкого подшипника ГОСТ 23179-7895. Фиксацию натяга и усилия втулки 97 осуществляют с помощью винтов 98 разрезного фланца 99, а фиксацию положения генератора на резьбе 89 осуществляют стяжными винтами 100.

Между втулками 92, 93 предусмотрен зазор.

Смещение втулок 92, 93 относительно дисков 101. 102 в окружном направлении вызывает их поворот и заклинивание, которые предотвращают цилиндрические шпонки 103, закрепленные на дисках 101, 102 стопорными винтами 104.

При вращении фланца 99 в резьбе 89 относительно стакана 88 диски 101, 102 перемещаются в осевом направлении, а втулки 92, 93 в радиальных направлениях, деформируя гибкий подшипник 95 седлообразными контурами.

Окна 105 и 106 в корпусе 109 предназначены для выполнения регулировки. Входное звено 107 (генератор в сборе) соединено жестко с фланцем 99.

Входное звено 107 снабжено опорой 108, установленной в корпусе 109 передачи, на хвостовике 110 гибкого герметичного звена 96 установлена подшипниковая опора 112 выходного звена 113.

На фиг.4 (поз.114-147) изображена волновая герметичная передача с ортогональноступенчатой герметичной оболочкой с хвостовиком, внутренним регулируемым генератором волн принудительной деформации и гибким негерметичным звеном.

Гибкое герметичное цилиндрическое звено 117 выполнено в виде сборочной единицы, составной из сопряженных гладким соединением, посадкой с зазором, внутреннего диаметра наружной 117 оболочки и наружного диаметра крышки 119 и свинченных резьбовым соединением 118 с зазором крышки 119 с внутренней оболочкой.

Устанавливают генератор в сборе с гибким подшипником 114 под зубчатый венец 115 и только потом устанавливают гибкое негерметичное звено 116 в зазор между гибким герметичным звеном (оболочкой 117), используя резьбовое соединение 118 как винтовой привод с дет. поз.116.

Волновое зубчатое зацепление 115 образуют после деформации гибкого зубчатого герметичного звена 117 и звена 116 гибким подшипником 114 генератора.

Сборка/разборка передачи производится посредством деталей: крышки 119, резьбового соединения 118 и резьбовых глухих отверстий 121, 122, 123. При этом, гибкий подшипник 114 приводится в недеформированное цилиндрическое состояние при помощи генератора внутреннего деформирования, у которого две функции: приведение генератора в рабочее деформированное положение при сборке и регулирование зазоров в зубчатом волновом зацеплении 115 при эксплуатации передачи.

Во фланец 134 вала 126 опираются втулки 124 и 125, которые разнесены по оси вала 126 с зазором, устанавливаемым толщиной регулировочного кольца 127, надетого на вал 126 с обеих сторон кольца 127 надеты на вал 126 диски 128, 129, имеющие равнонаклоненные в разные стороны цилиндрические поверхности, на которые надеты с подвижностью втулки 124, 125.

На наружную поверхность втулки 125 надета с зазором втулка 130, которая поджимает внутреннюю обойму гибкого подшипника 114, надетого на шейки втулок 124, 125.

При вращении диска 128, выполненного как одно целое с разрезным фланцем 130, по резьбе 131, выполненной на входном валу 126, диски 128, 129 перемещаются в осевом (вдоль вала 126) направлении, а втулки 124, 125 перемещаются в противоположных радиальных направлениях, тем самым деформируют гибкий подшипник 114 выпуклыми контурами, выполненными на втулках 124, 125.

Смещение втулок 124, 125 относительно дисков 128, 129 в окружном направлении вызывает их разворот и заклинивание, которые предотвращают цилиндрические шпонки 132, закрепленные на втулках 124, 125 стопорными винтами 133.

Гибкое герметичное звено 117 выполнено с круглой пластинкой 134, составными оболочками 135, 136, хвостовиком 137, подшипниковой опорой 138 и съемной опорой 139. Выходное звено 140 установлено в подшипниковых опорах 141, 142 и фиксируется втулкой 143. Индиевую, оловоиндиевую проволоку 144 укладывают внахлест на шип соединения шип-паз 145, а резиновое кольцо в паз и надевают на шарикоподшипниковые опоры 141, 142 корпус 146. Винты 147 обеспечивают стопорение фланца 130 на резьбе 131.

Технологичность волновой герметичной передачи может быть оценена ресурсом передачи, характеризующим продолжительность выполнения изделием заданных функций.

Ресурс позволит получить сравнимые удельные трудоемкость и себестоимость изготовления как отношение трудоемкости изготовления изделия к величине его полезного эффекта или к номинальному значению основного параметра, например, ресурсу см. ГОСТ 14.205-83 п.14.

На фиг.5 (поз 114-149) представлен пример конструктивной схемы волновой герметичной передачи с ортогональноступенчатым гибким герметичным звеном 117, негерметичной внутренней оболочкой средней длины 116, хвостовиком 137 и внутренним регулируемым генератором волн принудительной деформации. Жесткое зубчатое колесо 140 выполнено сдвоенным и имеет кольцо 149 с возможностью его поворота в окружном направлении и выборки мертвого хода в передаче, т.е. получении беззазорной волновой герметичной передачи и ее плавности работы.

Оболочка 116 ограничена в перемещении в осевом направлении деталями 119 и 148. Использование регулируемого и нерегулируемого генераторов в конструкции, изображенной на фиг.5, сопряжено с определенной последовательностью сборки передачи, предусматривающей первоочередность их установки в звено 117 (генераторов) и во вторую очередь необходимо устанавливать оболочку 116 посредством резьбового соединения 118, оболочка 116 при этом вращается на кольцевых поясках.

Для выборки мертвого хода волновой герметичной передачи, т.е. свободного перемещения в некоторых пределах входного звена при неподвижном выходном звене, служат пружины растяжения 150, расположенные на торцовых плоскостях составных 140, 149 венцов жесткого колеса передачи, фиг.5.

Пружины 150 обеспечивают контактное окружное усилие контактирующих зубьев волнового зацепления гибкого 117 и жесткого колес. Составное зубчатое колесо 149 фиксируется в расточке колеса 140 секторами 151. Передаточное отношение i волновой герметичной передачи определяется по зависимости ; где Y1 и Y2 - углы поворота конечных звеньев передачи, величина ΔY является кинематической погрешностью волновой передачи, вызванная погрешностями изготовления отдельных звеньев, их сборки, деформацией в процессе работы передачи.

Исключение мертвого хода передачи позволяет снизить величину слагаемого (вычитаемого) ΔY преимущественно в кинематических передачах. Дальнейшее уменьшение величины ΔY, в которой доминирует плавность передачи, может быть получено за счет повышения параметров точности передачи при изготовлении всех элементов звеньев передачи, точности формы поверхностей, размеров, устранения вибрации звеньев, а функция i ограничена величиной ΔY = ±4'min для волновой негерметичной передачи.

Источники информации

Б.И.Павлов, Л.С.Чернова. Волновые мелкомодульные зубчатые передачи и результаты их проверки на кинематическую точность. ЛДНТП, Ленинград, 1968.

Изобретение относится к вакуумному технологическому оборудованию. Волновая герметичная передача включает в себя соединенные герметично корпус и выполненные как одно целое установочный фланец, дно и входное и выходное звенья, гибкое герметичное звено, деформируемое внешним эллиптическим генератором волн принудительной деформации, выполненным в виде двухвершинного контура и установленного в контур гибкого подшипника, гибкое герметичное звено, двухволновое зубчатое зацепление, образованное венцами зацепляющихся колес. Выходное, гибкое герметичное и входное звенья выполнены двухопорными, гибкое герметичное звено расчленяют и выполняют составным из неподвижных, надетых одна на другую с относительной подвижностью свинченных тонкостенных оболочек, и наделяют их отдельными функциями. Гибкая герметичная оболочка выполняет функцию обеспечения герметичности, а внутренняя негерметичная гибкая оболочка выполняет функцию передачи силовой нагрузки. В изобретении описаны устройство и последовательность операций сборки/разборки герметичной волновой передачи и области ее применения. Обеспечивается уменьшение амплитуд вибрации звеньев, повышение их жесткости, виброустойчивости и вибропрочности, повышение герметичности и ресурса передачи. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Волновая герметичная передача, включающая крышку, соединенные герметично корпус и выполненные как одно целое установочный фланец, дно, гибкое герметичное звено, деформируемое эллиптическим генератором волн принудительной деформации, имеющим гибкий подшипник, конечные входное и выходное звенья, двухволновое зубчатое зацепление, образованное венцами зацепляющихся колес, отличающаяся тем, что входное, гибкое герметичное и выходное звенья выполнены двухопорными, гибкое герметичное звено выполнено в виде сборочной единицы из двух неподвижных, надетых одна на другую с относительной подвижностью оболочек длинной герметичной оболочки с отношением L/R≥8, снабженной расположенными снаружи и внутри соосно с ней короткими составными оболочками со ступенчатым изменением сечений с отношением L/R≥2, образованными из концентрично расположенных оболочек, при этом концы гибкого герметичного звена соединены с установочным фланцем и дном по меньшей мере двумя парами концентрично расположенных коротких оболочек, концы которых последовательно жестко соединены круглыми пластинками или выполнены как одно целое, одни из них соединены с установочным фланцем, а другая пластинка или оболочка соединены с дном гибкого герметичного звена, и оболочки средней длины с отношением L/R в пределах 8≥L/R≥2, соединенной с герметичной оболочкой резьбовым соединением и выполненной с двумя наружными местными кольцеобразными поясками, где L - длина оболочки, R - радиус оболочки.

2. Волновая герметичная передача по п.1, отличающаяся тем, что генератор волн выполнен регулируемым в виде соединенного жестко с входным звеном и установленного на резьбе блока, состоящего из разнесенной регулировочным кольцом и жестко соединенной с возможностью вращения пары дисков и кольца и сопряженных с дисками с подвижностью их взаимного перемещения по цилиндрическим равнонаклоненным поверхностям с пересекающимися осями расходящихся втулок, на которых выполнены криволинейные контуры с возможностью деформации гибкого подшипника, при этом обойма гибкого подшипника прижата втулкой посредством винтов, ввинченных во фланец, выполненный за дно целое с диском с возможностью перемещения по резьбе и фиксации на ней.

3. Волновая герметичная передача по п.1, отличающаяся тем, что подшипниковая опора конечного звена выполнена вставной в глухое отверстие хвостовика герметичного звена, а вал конечного звена установлен в подшипник, преимущественно, шариковый сферический, вставной опоры.

4. Волновая герметичная передача по п.1, отличающаяся тем, что подшипниковая опора конечного звена установлена и зафиксирована на хвостовике герметичного звена и в корпусе передачи.

5. Волновая герметичная передача по п.1, отличающаяся тем, что подшипниковая опора герметичного звена установлена и зафиксирована на хвостовике герметичного звена.

6. Волновая герметичная передача по п.1, отличающаяся тем, что жесткое зубчатое колесо передачи выполнено сдвоенным.