ВОЛНОВАЯ ПЕРЕДАЧА С ДВУМЯ ДЕФОРМИРУЕМЫМИ ЗУБЧАТЫМИ ИЛИ ФРИКЦИОННЫМИ КОЛЕСАМИ АБРАМОВА В.А. Российский патент 2016 года по МПК F16H1/00 F16H49/00 

Изобретение относится к машиностроению, технологическому оборудованию многих отраслей промышленности и, в частности, к волновым зубчатым передачам, в том числе к высокомоментным негерметичным и герметичным высокоресурсным, с двумя деформируемыми гибкими колесами, многопарными генераторами в способе передачи вращения в герметизируемый объем (камеру) через сплошную металлическую стенку от ведущего звена к ведомому волнообразными упругими деформациями, генерируемыми в герметизирующем и негерметичном звеньях передачи наружными и внутренними генераторами волн с замедлением в десятки и сотни раз.

Передача незаменима в вакуумном оборудовании при нанесении тонких пленок, ионном травлении, электронной и рентгенолитографии, выполняемых в вакууме, фармакологии, ядерных исследованиях, в приводной арматуре, роботах, в приводах трубогибочных станков, в составе приводов винтов яхт, при поднятии груза со дна моря, у автолюбителей, а также в лебедках и в приводах тяжелых машин (конвертере, миксере, шагающем экскаваторе).

Уровень техники

Известен параметрический ряд волновых редукторов общего назначения с пределами передаточных отношений от 80 до 315 и крутящими моментами от 32 до 8000 Нм и утвержден Госстандартом СССР как ГОСТ 23108-78 «Редукторы волновые зубчатые одноступенчатые. Основные параметры»

Ресурс наработки незначительный (10 тыс. часов). Ограничивает ресурс редукторов износ зубьев и гибких шарикоподшипников ГОСТ 23179-78. В редукторах применено двухволновое, 20° зубчатое зацепление с широкой впадиной по а.с. СССР №566044 и деформацией гибкого колеса.

Эксплуатационная характеристика редуктора - регулируемость зазоров в зацеплении, отсутствует, виброустойчивость низкая.

Крутильная жесткость редукторов в 6…8 раз ниже, чем у неволновых передач аналогичных эксплуатационных параметров, волновые редукторы ряда одногенераторных с внутренним расположением генератора, не являются герметичными.

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 1,3·10^-11 м³·Па/с; ресурс Тр не мене 2·10⁷ оборотов входного вала.

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

Недостатками волновых вводов являются 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 вибрации во вводах и разуплотнения фланцевых герметичных соединений, вибрации способствуют возникновению динамических нагрузок в зубчатом зацеплении.

Цилиндроконическая 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 наблюдается резкий излом, сопряженный с низким ресурсом гибкого звена. Поэтому при получении цилиндроконической 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 предполагаемого 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, F16C 43/08, ОИПОТЗ «Устройство для монтажа подшипника качения», В.А. Абрамов; а также «Волновой герметичный редуктор с цилиндрическим гибким звеном», инж. В.А. Абрамов, д.т.н. И.С. Кузьмин, «Вестник машиностроения», №1, 1980.

Аналоги предназначены для передачи вращения в камеру через сплошную металлическую стенку в вакуум при гелиевых температурах (4,2 К) 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 выполняется 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, закрепленными на длинном резцедержателе.

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, так как деформация неоднозначно зависит от физической величины, характеризующей внешние условия, - температуры конца обратного мартенситного превращения в материале кулачка. Это неоднозначная зависимость называется гистерезисной и лежит в пределах +-(3…7%).

Кроме этого демонтаж генератора производится поэлементно и затруднен в связи отношением а/⌀d<0,2, 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.

Аналогом предполагаемого изобретения может быть также волновая герметичная передача («Э.-И.», 1961, ДМ, №9, реф. 82-86, рис. 116, 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 сдеформирован 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 герметичного звена, простота сборки и образования волнового зацепления передачи.

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.

Близкими аналогами предлагаемого изобретения являются: а.с. СССР №1550253, 1990 «Волновая передача», автор В.А. Абрамов, патент РФ №2094362, 1997, «Лебедка Абрамова», испытания которой проведены, протокол от 08.08.08; «Повышение ресурса работы волнового редуктора», инж. В.А. Абрамов, д.т.н. И.С. Кузьмин; «Вестник машиностроения», №7, 1987, в статье приведены подбор трех пар гибких шарикоподшипников ГОСТ 23179-78 для использования в генераторах волновых передач с двумя деформируемыми гибкими колесами, а также увеличение ресурса волновых передач; «Волновая герметичная передача», автор В.А. Абрамов, специализированный журнал «Ритм», №1, 2014.

Аналоги волновой передачи не являются регулирующими зазор в зацеплении и выборку мертвого хода передачи. В трех первых близких аналогах волновая передача выполнена с двумя парами деформируемых зубчатых колес и двумя генераторами волн, внутренним и наружным, гибкими шарикоподшипниками ГОСТ 23179-78, ресурс которых составляет 10 тысяч часов, что является их недостатком. Входной и выходной валы в волновых передачах указанных трех аналогов не является соосными и могут быть выполнены при этом передачи с многодвигательным вариантом.

Наружный генератор и выходной вал герметичной волновой передачи, см. «Ритм» №1, 2014, вращаются каждый в двух подшипниковых опорах на подшипниках качения и волновая передача является виброустойчивой, а гибкие звенья ее - технологичными в изготовлении. Выходной и входной валы герметичной волновой передачи являются соосными.

Авторское свидетельство СССР №161599, 1964, класс 47H, 6 «Волновая передача с двумя деформируемыми зубчатыми колесами», автор И.И. Петров, выбрана в качестве прототипа.

Предлагаемое изобретение с прототипом имеет ряд идентичных признаков и, прежде всего, начинается с наименования объекта, как родового понятия, и как наиболее существенного признака прототипа «Волновая передача с двумя деформируемыми зубчатыми колесами», а также второго существенного признака - соосности входного и выходного валов и третьего признака - жесткое соединение валов наружного и внутреннего генераторов, наличие на чертеже общего четвертого признака - гибких шарикоподшипников на наружном и внутреннем генераторах волновых передач с тонкими деформируемыми кольцами и признак пятый - меньшая величина перекоса каждого деформируемого колеса в зубчатом волновом зацеплении передач, а также существенный признак «деформирование двух зубчатых колес на встречных направлениях».

Прототип является новой принципиальной конструктивной идеей и имеет ряд недостатков: низкий ресурс и крутительная жесткость гибких колес, консольные опоры звеньев - не является виброустойчивым, отсутствует регулирование зазоров в зацеплении, раздельная установка величин деформации зубчатых колес, выборка мертвого хода передачи и варианты герметичной и трехволновой передач, отсутствие сепараторов в гибких подшипниках чревато их заклиниванием, ресурс гибких подшипников низкий. Отсутствие сепаратора в гибких подшипниках провоцирует отдельные шарики к возможности выпада их движения по беговым дорожкам под действием нагрузки в направлении зазора между кольцами подшипника и возможно их заклинивание, что также является недостатком прототипа.

Сущность изобретения

В данном предлагаемом изобретении решаются следующие принципиальные задачи: задача повышения виброустойчивости волновой негерметичной и герметичной передач, при этом изменены схемы систем опор звеньев - источников вибрации и введены двухопорные схемы гибкого негерметичного, герметичного, входного и выходного звеньев, обладающие большим, в 5…7 раз, коэффициентом жесткости взамен консольных опор на шарикоподшипниках и как следствие снижаются динамические нагрузки и напряжения в зацеплении, приводящие к увеличению ресурса передачи и увеличению процента выхода годных передач.

Известно, что при уменьшении механических напряжений на 20% число колебаний, требующихся для разрушения материала, возрастает примерно в 8…10 раз. Представляется возможность подтвердить эту цифру снижением деформации гибких оболочек герметичных и негерметичных волновых зубчатых передач на 200% и считать нагрузку величиной постоянной.

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 и негерметичной волновых передач с внутренним генератором в радиальном направлении всего на 15 мм.

В прототипе, а.с. СССР №161599, автор Петров И.И., не сказано ни слова о подшипниках генераторов, и понятно, только 16 лет спустя был утвержден ГОСТ №23179-78 в СССР «Подшипники шариковые для волновых передач», ресурс которых низкий, 10 тысяч часов, составляет 5% от ресурса обычных радиальных шарикоподшипников.

Наличие в них трения скольжения шариков в сепараторе является причиной их выхода из строя и низкого ресурса. Поэтому увеличение ресурса и замена трения скольжения в сепараторе на трение качения в сепараторе из шариков является существенной первоочередной задачей.

Высокие требования к плавности редуцируемых механических передач и передаточным отношениям в некоторых применениях в электронной технологии вызывают интерес к возможностям фрикционных волновых регулируемых передач с двумя деформируемыми гибкими колесами и их прочности, что также является важной задачей.

Решается в изобретении вторая задача - создание высокотехнологичных составных конструкций повышенной податливости в осевом и радиальном направлениях гибких негерметичных и герметичных звеньев волновой герметичной и негерметичной передач в прежнем объеме, снижение действия краевого эффекта фланца и дна на негерметичные и герметичные звенья, их востребованности технологиями изготовления точением звеньев на высокопроизводительных токарных станках с ЧПУ и изготовления зубчатых венцов гибких звеньев раскаткой с одновременным выдавливанием зубьев венцов в матрицу благодаря более технологичному расположению и инструментальной доступности к наружному зубчатому венцу герметичного гибкого звена, устанавливаемого на оправке.

Одну составную деталь, герметичную оболочку с наружным зубчатым венцом, не содержащую угловых размеров в размерной цепи, как результат усовершенствования прототипа, выполняют на оправках как номенклатурную единицу токарных станков с ЧПУ; вторую деталь модернизации - гибкое негерметичное, составное из оболочек, внутреннее звено - оболочку, не содержащую угловых размеров в размерной цепи, выполняют как деталь номенклатуры токарных станков с ЧПУ и номенклатуры оборудования накатки зубчатого профиля венцов холодной обработкой давлением без образования стружки.

Третьей решаемой в изобретении задачей является снижение вредного влияния перекосов зубьев, которое способствует концентрации нагрузки на элементах зацепления. Известно, что образующие гибкого герметичного звена под нагрузкой поворачиваются в окружном направлении прямо пропорционально длине герметичной оболочки, а деформация в радиальном направлении герметичного звена снижается с увеличением жесткости генератора.

Решение второй задачи и образование эллиптических цилиндров в гибких звеньях в зоне зубчатого венца введением дополнительной пары генераторов, внутреннего и наружного, а также введение внутренних нерегулируемых дискового генератора и четырех роликовых генераторов способствуют решению этой задачи.

Четвертой решаемой в изобретении задачей является повышение точности движения звеньев без мертвого хода, т.е. получение контакта зубьев с предварительным упругим нагружением в окружном направлении посредством пружин люфтовыбирающего устройства.

Достигаемый в изобретении технический результат заключается в уменьшении амплитуд вибрации звеньев, повышении их виброустойчивости и вибропрочности, повышении герметичности и ресурса передачи в эксплуатации и технологичности конструкции изготовления герметичного гибкого звена на токарных станках с ЧПУ и зубчатых венцов гибких колес раскаткой с одновременным выдавливанием зубьев в матрицу. Одновременное совместное решение и действие четырех задач в изобретении передачи повышает ее качество. Придание всем деталям волновой герметичной передачи конструктивных технологичных форм поверхностям, соответствующим номенклатурным требованиям их обработки на высокопроизводительных станках с ЧПУ, способствует внедрению автоматизированного сборочного процесса волновых зубчатых герметичных передач. Новое сочетание в волновой передаче с двумя деформируемыми зубчатыми колесами функций герметичного, и/или негерметичного исполнений, а также трехволновой передачи является хорошим дополнением к их технологичности и высокому ресурсу и будет способствовать их уверенному и надежному распространению, в том числе, и волновых фрикционных передач с двумя деформируемыми колесами негерметичных и герметичных.

Изобретение поясняется фиг. 1-10.

Возможность реализации

На фиг. 1 изображена в разрезе волновая редуцируемая передача в герметичном исполнении и возможностью откачки атмосферного воздуха через отверстия в крышке и передачи движения из одной среды в другую, 21 среда указаны в ТУ 2513-013-34724672-2010 «Кольца резиновые в оболочке из фторопласта». Передача выполнена с жестко соединенными между собой валами генераторов наружного и внутреннего расположения с гибкими подшипниками, двумя деформируемыми гибкими зубчатыми колесами, с двухволновым зубчатым зацеплением, расположенным на одном уровне с гибкими подшипниками, наружный и внутренний генераторы выполнены регулируемыми, двухопорными, установленными жестко на валу и в обойме. Валы генераторов соединены жестко между собой посредством штифтового соединения.

Передача снабжена металлическими герметичными или резиновыми прокладками и подвижным резинофторопластовым уплотнением входного вала внутреннего генератора.

Передача может быть выполнена негерметичной с одиночными или однопарными наружными и внутренними генераторами и с двумя деформируемыми гибкими колесами, регулируемыми генераторами и трехволновыми зубчатыми трехрядными генераторами наружного и внутреннего расположения.

Примечание. Изображенные разрезы передач на фигурах являются совмещенными с плоскостью чертежа.

На фиг. 2 изображена в разрезе волновая герметичная редуцируемая передача с жесткосоединенными между собой генераторами с гибкими подшипниками наружного и внутреннего расположения, двумя деформируемыми гибкими зубчатыми колесами, двухволновым зубчатым зацеплением, расположенным на одном уровне с гибкими подшипниками, наружный и внутренний генераторы выполнены двухопорными, установленными жестко на валу и в обойме, выполнены регулируемыми с осуществлением узлов смазкой (подшипников, зубчатого волнового зацепления) в герметичном исполнении, а также неподвижными уплотнениями, резинофторопластовыми, металлическими и подвижными резинофторопластовыми уплотнениями.

На фиг. 3 изображена в разрезе волновая герметичная передача с однопарными генераторами наружного и внутреннего расположения, расположенными симметрично относительно двухволнового зубчатого зацепления с двумя гибкими деформируемыми зубчатыми колесами, однопарные наружные и внутренние генераторы выполнены двухопорными, жестко закрепленными на валу и в обойме входного звена с возможностью регулировки зазоров в волновом зубчатом зацеплении и возможностью смазки и охлаждения узлов вращения прокачкой масла шестеренчатым насосом через внутреннюю полость гибкого герметичного звена и корпуса.

Валы волновых генераторов наружных и внутренних жестко соединены между собой штифтовым соединением. Передача снабжена неподвижными и подвижными уплотнениями и может быть выполнена в негерметичном исполнении.

На фиг. 4 изображен вариант конструкции трехволновой редуцируемой герметичной/негерметичной волновой передачи с двумя деформируемыми гибкими зубчатыми колесами точных кинематических волновых передач, одно из колес которых выполнено заодно, точением, с глухим дном и жестким фланцем и люфтовыбирающим устройством мертвого хода. Аналогично для двухволновых герметичной/негерметичной передач с люфтовыбирающим устройством, фиг. 1, 2, 3.

На фиг. 5 изображено сечение А-А, фиг. 4, вариант конструкции люфтовыбирающего устройства трехволновой передачи с двумя деформируемыми гибкими зубчатыми колесами; на входных валах генераторов закреплены жестко диски люфтовыбирающего устройства.

На фиг. 6 изображена конструкция среднего регулируемого наружного генератора трехволновых герметичной/негерметичной волновых передач с двумя деформируемыми гибкими колесами, парой втулок и дисков, снабженных шпоночным соединением, и гибким подшипником с сепаратором трения качения и с ограничительными круговыми выступами на дисках и втулках, упирающихся в насаженные кольца гибкого подшипника. Регулируемое кольцо выполнено составным, из двух сегментов, надетых на винты.

На фиг. 7 изображена в разрезе волновая редуцируемая передача в герметичном исполнении с гибким деформируемым зубчатым венцом, фланцем и дном. Деформируемое зубчатое колесо, податливое в осевом и радиальном направлениях, выполнено как единое целое точением и может быть применено в редуцируемой волновой негерметичной передаче. Волновая герметичная передача выполнена с жестко соединенными между собой валами генераторов внутренних и внешнего расположения, последние являются регулируемыми, составными, состоящими из трех генераторов, жестко закрепленных в составной обойме.

Внутренние генераторы, дисковый, два роликовых, жестко насаженные на вал, и внешние выполнены двухопорными. Передача имеет два деформируемых зубчатых колеса и снабжена неподвижными резинофторопластовыми уплотнительными соединениями, металлическими прокладками и подвижным О-образного сечения уплотнительным резинофторопластовым кольцом. Альтернативой жесткому соединению валов генераторов штифтовым соединением может быть установка люфтовыбирающего устройства на входных валах передачи.

Передача может быть выполнена с двумя деформируемыми зубчатыми колесами и с трехволновым зубчатым зацеплением. Внутренние генераторы собираются вне внутреннего зубчатого колеса с радиальной деформацией, равной модулю зацепления, с последующей установкой в негерметичное колесо.

Передача состоит из корпуса 1, установленного на герметичной или монтажной стенке 2, который уплотняется фланцевым соединением с прокладкой 3 из индиевой или оловоиндиевой проволоки из припоя ПОИн 52 или прокладки из вакуумной резины.

Гибкое герметичное и негерметичное зубчатое колесо 4 в двух, трех волновых зубчатых зацеплениях и фрикционных контактах, выполнено из совокупности составных концентрично расположенных оболочек и соединяющих пластин, изготовленных как одно целое точением на станках с ЧПУ из бериллиевой бронзы БрБ2 на оправках, специальными резцами, трубчатыми секториальными с углом сектора меньше 180 градусов, закрепленных на резцедержателе.

Оболочки и пластины, расположенные вверху, внутри гибкого деформируемого зубчатого колеса 4 - средняя оболочка 5, наружная 6, верхняя пластина 7, нижние вверху 8, 103.

Оболочки и пластины, расположенные внизу и внутри гибкого деформируемого зубчатого колеса 4, - средняя оболочка 9, внутренняя 10, сопряженная с хвостовиком 11, гибкого деформируемого зубчатого колеса 4, верхняя пластина 12, нижняя 13.

Гибкое неподвижное деформируемое герметичное зубчатое колесо 4 с венцом зубчатым соединено герметично с корпусом 1 посредством соединения шип - паз 14 и прокладки 15 из индиевой или оловоиндиевой проволоки или прокладки из вакуумной резины, укладываемых на шип соединения.

Корпус 1, установочный фланец 16 и крышка 17 прижимаются последовательно друг к другу и герметичной стенке 2 винтами 55. В крышке 17 и нижней пластине 18 деформируемого зубчатого колеса 19 выполнены отверстия 20, 21 для откачки атмосферного воздуха и другой среды из полости передачи. Зубчатое колесо 19 выполнено точением на оправке как единое целое, преимущественно из бронзы БрБ2, с выполнением составных единиц нижней пластины 18, верхней пластины 22, средней оболочки 23. Осевым усилием устанавливают вставную подшипниковую, преимущественно несовмещенную опору 24 в глухое отверстие 25 хвостовика 11 с подшипником 26.

Подшипниковые опоры 27, 28, 29, и 30 передачи устанавливают соответственно на хвостовике 11, трубчатом входном валу 31 выходном валу 32, корпусе 1 и крышке 17. Подшипниковая опора 33 обоймы 34 наружного регулируемого генератора с резьбовым соединением 35 обоймы 34 установлена в корпусе 1, снабжена монтажной втулкой 36. Обойма 34 снабжена отверстиями 37 для поворота обоймы 34 спец. инструментом через окно 38 в корпусе 1, чем достигается автономное перемещение наружных генераторов и осуществление регулировки величины деформации наружного зубчатого колеса 4. Положение наружных генераторов фиксируется посредством прорезей 39 во фланце 40 и винтов 41, завинчиваемых через отверстия 42 в корпусе 1.

Одиночные и/или однопарные наружные регулируемые генераторы принудительной деформации с подшипниками 43 выполнены в виде соединенного жестко одиночного или однопарных блоков, установленных на резьбе 35 обоймы 34, состоящих из разнесенных регулировочными кольцами 44, соединенных жестко винтами 45 с возможностью вращения пары дисков 46, 47 и кольца 44, сопряженных с дисками 46, 47 с подвижностью их взаимного перемещения по цилиндрическим равнонаклоненным поверхностям 48 с пересекающимися осями, расходящимися в противоположные стороны втулками 49, 50, на которых выполнены криволинейные внутренние контуры 51 с возможностью деформации ими подшипника 43, при этом кольцо подшипника 43 прижато втулкой 52 посредством винтов 53, ввинченных во фланец 40 через окно 54 в корпусе 1 и перемещающийся по резьбе 35 обоймы 34 и фиксируемый на ней винтами 41, а фланец 40 выполнен заодно целое с диском 47.

Подшипники генераторов, внутренних и наружных, выполнены с тонкостенными внутренними и наружными кольцами δ=0,02Д, дорожками качения, из шариков разных диаметров, чередующихся на дорожках, причем шарик меньшего диаметра отличается от большего на величину деформации шарика большего диаметра, между шариками имеются зазоры, при функционировании шарики сходятся и расходятся, суммарные зазоры равны величине r=p+(a-b), где p - зазор, образующийся при сборке подшипника, а,b - большая и малая оси эллипса кулачка; между внутренними диаметрами деформируемых в радиальном направлении колец подшипников и диаметрами втулок 49, 50 или дисками 46, 47, упертых в насаженные и посаженные кольца подшипников, выполнены кольцевые выступы 56, которые введены в подшипники с обеих сторон с радиальными зазорами большими радиальной деформации зубчатого колеса и осевым зазором в пределах 0,03…0,05 мм на сторону и кольцевыми выступами на торцах втулок 52 и дисков 56, где δ - толщина кольца подшипника, Д - наружный диаметр кольца подшипника.

Внутренние генераторы, установленные посредством винтов 57 и винтовых соединений 58 на выходном валу 59 внутренних генераторов и наружные генераторы или по меньшей мере один генератор с подшипниками 43, установленные в обойме 34 по обе стороны волнового зубчатого зацепления 61, прикреплены жестко на равных угловых расстояниях к входному трубчатому валу 31 наружных генераторов, жестко соединенному с входным валом 59 внутреннего генератора, например, посредством зажима 62 и/или штифтового соединения 63, при этом концам гибкого неподвижного зубчатого колеса входных валов внутренних и наружных генераторов придано прочное постоянное положение фиксирующими, преимущественно, несовмещенными опорами 26, силы взаимодействия которых направлены от одних элементов опор на другие элементы других опор звеньев и на корпус 1 передачи.

Корпус 1 передачи уплотнен кольцами 64 и/или прокладками 15 преимущественно металлическими при герметичном исполнении передачи, установленными между корпусом 1 и герметичной стенкой 2, крышкой 17 и гибким неподвижным деформируемым зубчатым колесом 4, снабжены кольцевыми уплотнительными соединениями 65, 66, выполненными в виде сборных деталей, установленных в канавках хвостовика 11 и крышки 17 передачи - резинофторопластовых колец ТУ 2513-013-34724672-2010 «Кольца резиновые в оболочке из фторопласта» и канавок под них ГОСТ 9833-73. Обойма 34 наружных генераторов, навинченная на трубчатый вал 31, выполнена трехчастевой, из двух крайних частей 67, в которых размещены наружные регулируемые генераторы на угловых, равных 120 градусам расстояниях с возможностью фиксации их положения на резьбе 68 двух крайних частей 67 обоймы 34 и третьей части обоймы, выполненной в виде кольца 72 с внутренними резьбами 70, 71 на концах, навинченного на резьбы крайних частей обоймы и охватывающего с обеих сторон с зазором диск 44, выполненный составным, например, из двух сегментов 104 надетых на винты 45, с возможностью его перемещения на величину хода регулирования деформации наружного неподвижного деформируемого зубчатого колеса 4, равную модулю передачи, например, осуществления его винтового перемещения посредством приспособления или инструмента через окно 38, выполненное в корпусе 1, при этом генераторы, наружные и внутренние, жестко закреплены на равных угловых расстояниях в обойме 34 и на входных валах 31, 59 передачи. Трехволновой наружный генератор установлен на двух опорах, одной из них является опора скольжения 73 металлофторопластовая, см. фиг. 3, 7.

На фиг. 7 изображена в разрезе волновая редуцируемая передача в герметичном исполнении с гибким деформируемым зубчатым колесом 4, фланцем 16 и дном. Деформируемое зубчатое колесо 4, податливое в осевом и радиальном направлениях, выполнено как единое целое точением на оправках и может быть применено в редуцируемой волновой негерметичной передаче.

Сопряжение разных по диаметрам, верхней части ортогонально ступенчатой оболочки 4 посредством пластины (шайбы) 103, расположенной выше внутренних зубчатого или фрикционного венцов на оболочке, например, толщиной 5 мм, см. фиг. 2 и 10, с нижней частью оболочки 4, выполнена с направляющей фаской, например, 3×45°, которая обеспечивает заход зубчатого или фрикционного венцов, расположенных внутри на детали поз. 19, и деформативность оболочки 4 в радиальном направлении при пониженном моменте сопротивления изгибу.

Внутренний генератор, выполненный составным, установленным на эксцентриках 74 вала, является нерегулируемым дисковым 75, с возможностью деформирования колеса 76 на величину радиальной деформации, равную модулю зубчатого зацепления, и двух четырехроликовых генераторов 77, установленных по обе стороны волнового зацепления и закрепленных гайками 78 и посредством шпоночных соединений 79 резьбы 80 на валу 59 внутренних генераторов и образованием эллиптического цилиндра на внутреннем деформируемом зубчатом колесе 76, предотвращающем перекос в зубчатом волновом зацеплении и наружный генератор, выполненный в виде сборочной единицы из двух, регулируемых генераторов, установленных по обе стороны волнового зацепления, зафиксированных на резьбе 35 обоймы 34, образованием эллиптического цилиндра на наружном деформируемом зубчатом колесе 4, при этом входные валы 59, 31 генераторов соединены между собой жестко, например, посредством штифтового соединения 63, волновая герметичная передача образована посредством уплотнения 65 входного вала 59 внутренних генераторов, установленного с подвижностью в сквозном отверстии хвостовика 11 неподвижного зубчатого наружного колеса 4, соединенного с крышкой 17 герметично, и посредством резинофторопластового кольца 65 О-образного сечения, установленного в канавке хвостовика 11 зубчатого колеса 4.

В любом из вариантов волновой передачи деформация гибких колес может быть осуществлена в любом соотношении.

Зубчатое трехволновое зацепление 81 выполнено длиною, по меньшей мере, равной или больше расстояния между подшипниками внутренних или наружных генераторов передачи.

Входные валы 59, 31 блоков внутренних и наружных генераторов снабжены люфтовыбирающим устройством, выполненным вне корпуса 1 передачи в виде двух дисков 82, 83, закрепленных жестко на входных валах 59, 31 блоков, распирающих крутящим моментом, создаваемым усилием пружины 84 сжатия, установленных в сквозных резьбовых отверстиях 85 посредством винтов 86, регулирующих усилия.

На фиг. 9 изображена в разрезе волновая фрикционная передача с фрикционными контактными кольцевыми поверхностями передачи, выполненными в виде поясков 100 на двух деформируемых гибких колесах концентрично цилиндрическим поверхностям оболочек гибких колес, на обратных поверхностях поясков установлены один или несколько гибких подшипников с регулируемыми генераторами.

Внутренние регулируемые генераторы аналогичны по конструкции наружным регулируемым генераторам с подшипниками принудительной деформации и выполнены в виде соединенных жестко одиночного или однопарных блоков, установленных на резьбе 58 входного вала 59, состоящих из разнесенных регулировочными кольцами 87, соединенных жестко винтами 88 с возможностью вращения пары дисков 89, 90 и кольца 87, сопряженных с дисками 91, 92 на которых выполнены криволинейные наружные контуры с возможностью деформации ими подшипников 93, при этом кольцо подшипника 93 прижато втулками 94, 95 посредством винтов 57 и фиксируемых винтами 96, ввинченных во фланец 97, фланец 97 выполнен заодно с диском 89.

Перемещение с подвижностью с зазором дисков по цилиндрическим равно- наклоненным поверхностям с пересекающимися осями, расходящимися в противоположные стороны без перекосов в передаче обеспечивается постановкой шпонки 98, закрепляемой винтами 99 к сопрягаемой детали соединения.

Одиночные и двухпарные внутренние и наружные регулируемые генераторы принудительной деформации с подшипниками выполненными в виде соединенного жестко одиночного или двухпарных блоков, установленных на резьбах 58 вала 59 и обоймы 34, состоящих из разнесенных регулировочными кольцами 87 и жестко соединенных с возможностью осевого перемещения с подвижностью пары диска 49 и кольца 46 посредством шпонки 60 и сопряженных с подвижностью их взаимного перемещения по цилиндрическим поверхностям 48 с пересекающимися осями, а расходящиеся полувтулки 49, 50 выполнены с внутренними криволинейными разомкнутыми контурами и возможностью деформации наружных гибких подшипников 43.

Криволинейные профили отверстий ступиц (втулок 49, 50) наружных генераторов выполнены из отдельных сопряженных эллиптических частей, отсеченных по малой оси эллипсов и круговых частей, выполненных с возможностью перемещения с подвижностью в осевом направлении, например, посредством шпоночных соединений 60, сумма периметров внешних контуров профилей частей равна периметру наружного кольца 51 наружного подшипника 43 наружного генератора, а радиус «r» окружности круговых частей контура отверстия ступицы наружного генератора определен из равенства

π·d=Lэл/2+π·r;

где d - диаметр наружного кольца гибкого подшипника наружного генератора,

(Lэл/2) - полупериметр эллиптической части профиля отверстия ступицы,

π=3,14.

Изобретение относится к волновым передачам. Волновая передача с двумя деформируемыми зубчатыми или фрикционными колесами включает корпус, крышку, соосные входной и выходной валы, два деформируемых зубчатых колеса, неподвижное и подвижное, каждое деформируемое гибкое зубчатое колесо снабжено по крайней мере одним генератором. Генераторы, внутренний и наружный, установлены на встречных направлениях деформации деформируемых зубчатых колес. В передачах с двумя и тремя волновыми зубчатыми зацеплениями, фрикционными контактами концы неподвижного деформируемого зубчатого колеса и конец подвижного деформируемого зубчатого колеса, переходящего в выходной вал, снабжены одной или несколькими концентрическими оболочками, торцы которых последовательно жестко соединены круглыми пластинами. Неподвижное деформируемое зубчатое колесо выполнено ортогонально ступенчатым с фланцем и хвостовиком, в который установлена съемная подшипниковая опора вала внутренних генераторов, снабженных второй подшипниковой опорой вала, выполненной в выходном валу передачи. Достигается уменьшение амплитуд вибрации звеньев, повышение их виброустойчивости и вибропрочности, повышение герметичности и ресурса передачи. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Волновая передача с двумя деформируемыми зубчатыми или фрикционными колесами, включающая корпус, крышку, соосные входной и выходной валы, два деформируемых зубчатых колеса, неподвижное и подвижное, каждое деформируемое гибкое зубчатое колесо снабжено, по крайней мере, одним генератором, с гибким подшипником, валы которых соединены жестко, генераторы, внутренний и наружный, установлены на встречных направлениях деформации деформируемых зубчатых колес, отличающаяся тем, что в передачах с двумя и тремя волновыми зубчатыми зацеплениями, фрикционными контактами концы неподвижного деформируемого зубчатого колеса и конец подвижного деформируемого зубчатого колеса, переходящего в выходной вал, снабжены одной или несколькими концентрическими оболочками, торцы которых последовательно жестко соединены круглыми пластинами, неподвижное деформируемое зубчатое колесо выполнено ортогонально ступенчатым с фланцем и хвостовиком, в который установлена съемная подшипниковая опора вала внутренних генераторов или, по меньшей мере, одного генератора, снабженных второй подшипниковой опорой вала, выполненной в выходном валу передачи, внутренние генераторы, установленные посредством винтов и винтовых соединений на входном валу внутренних генераторов, и наружные генераторы или, по меньшей мере, один генератор, с подшипниками, установленными в обойме и по обе стороны волнового зубчатого зацепления, прикреплены жестко на равных угловых расстояниях к входному трубчатому валу наружных генераторов, жестко соединенному с входным валом внутреннего генератора, например, посредством шпоночного или бесшпоночного соединения, при этом безопорным концам гибкого неподвижного зубчатого колеса входных валов внутренних и наружных генераторов придано прочное постоянное положение фиксирующими, преимущественно не совмещенными, опорами, силы взаимодействия которых направлены от одних элементов опор на другие элементы других опор звеньев и на корпус передачи, корпус передачи уплотнен кольцами и/или прокладками, преимущественно металлическими при герметичном исполнении передачи, установленными между корпусом и герметичной стенкой, крышкой и гибким неподвижным зубчатым колесом, снабжены кольцевыми уплотнительными соединениями, выполненными в виде сборных деталей, установленных в канавках хвостовика и крышки передачи, - резинофторопластовых колец; одиночные и/или парные внутренние и наружные регулируемые генераторы принудительной деформации с подшипниками выполнены в виде соединенного жестко одиночного или парных установленных на резьбах вала и обоймы блоков, состоящих из разнесенных регулировочными кольцами и жестко соединенных с возможностью осевого перемещения с подвижностью пары диска и кольца, сопряженных с подвижностью их взаимного перемещения по цилиндрическим поверхностям с пересекающимися осями, а расходящиеся полувтулки выполнены с внутренними криволинейными контурами и возможностью деформации наружных гибких подшипников.

2. Волновая передача по п. 1, отличающаяся тем, что обойма наружных генераторов, навинченная на трубчатый входной вал, выполнена трехчастевой, из двух крайних частей, в которых размещены наружные регулируемые генераторы на угловых равных расстояниях между ними, равными 120°, с возможностью фиксации их положения на резьбе двух крайних частей обоймы, и третьей части обоймы, выполненной в виде кольца с внутренними резьбами на концах, навинченного на резьбы крайних частей обоймы и охватывающего с обеих сторон с зазором регулировочного кольца среднего наружного генератора с возможностью его перемещения на величины хода регулирования и деформации наружного неподвижного зубчатого колеса и гибкого подшипника, например осуществления его винтового перемещения посредством приспособления или инструмента через окно, выполненное в корпусе, при этом регулировочное кольцо выполнено составным, например, из двух сегментов, надетых на винты, генераторы, наружные и внутренние, жестко закреплены на равных угловых расстояниях в обойме и на входном валу передачи, а криволинейные профили отверстий ступиц наружных генераторов выполнены из отдельных сопряженных эллиптических частей, отсеченных по малой оси эллипсов, и круговых частей, выполненных с возможностью перемещения с подвижностью в осевом направлении, например, посредством шпоночных соединений, сумма периметров внешних контуров профилей частей равна периметру наружного кольца наружного гибкого подшипника наружного генератора, а радиус r окружности круговых частей контура отверстия ступицы наружного генератора определен из равенства
π·d=Lэл/2+π·r;
где d - диаметр наружного кольца гибкого подшипника наружного генератора,
(Lэл/2) - полупериметр эллиптической части профиля отверстия ступицы,
π=3,14.

3. Волновая передача по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний генератор выполнен установленным на эксцентриках вала одиночным нерегулируемым дисковым с возможностью деформирования колеса на величину радиальной деформации, равной модулю зубчатого зацепления передачи или составным генератором в виде сборочной единицы из дискового генератора и двух четырехроликовых генераторов, установленных по обе стороны волнового зацепления и закрепленных посредством шпоночных соединений на валу внутренних генераторов и образованием эллиптического цилиндра на внутреннем деформируемом зубчатом колесе, и наружный генератор выполнен в виде сборочной единицы из одиночного регулируемого или двух регулируемых генераторов, установленных по обе стороны волнового зацепления и зафиксированных на резьбе обоймы, и образованием эллиптического цилиндра на наружном деформируемом зубчатом колесе, при этом входные валы генераторов соединены между собой жестко, например, посредством штифтового соединения; волновая герметичная передача образована посредством уплотнения входного вала внутренних генераторов, установленного с подвижностью в сквозном отверстии хвостовика неподвижного зубчатого наружного колеса, соединенного с крышкой герметично, в виде резинофторопластового кольца, установленного в канавке хвостовика зубчатого колеса.

4. Волновая передача по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что входные валы блоков внутренних и наружных генераторов снабжены люфтовыбирающим устройством, выполненным вне корпуса передачи в виде двух дисков, закрепленных жестко на входных валах блоков, распираемых крутящим моментом, создаваемым усилием пружины сжатия, установленной в одном из дисков.

5. Волновая передача по п. 1, отличающаяся тем, что подшипники генераторов, внутренние и наружные, выполнены с тонкостенными внутренними и наружными кольцами δ=0,02Д, сепараторами и шариками и/или подшипники выполнены с тонкостенными кольцами δ=0,02Д, без сепараторов, с шариками двух разных диаметров, поочередно расположенных в кольцевых канавках подшипников, при этом между внутренними диаметрами деформируемых в радиальном направлении колец подшипников и диаметрами втулки и диска, упертых в насаженные и посаженные кольца подшипников, выполнены кольцевые выступы и введены в подшипник с обеих сторон с радиальным зазором, большим радиальной деформации зубчатого колеса, и осевым зазором в пределах 0,03…0,05 мм между шариками большего диаметра и кольцевыми выступами на торцах втулок и/или дисков, где δ - толщина кольца; Д - наружный диаметр кольца подшипника.

6. Волновая передача по п. 1, отличающаяся тем, что фрикционные контактные кольцевые поверхности передачи выполнены в виде поясков на двух деформируемых гибких колесах концентрично цилиндрическим поверхностям оболочек гибких колес, на обратных поверхностях поясков установлены один или несколько гибких подшипников с регулируемыми генераторами.