ВОЛНОВАЯ ПЕРЕДАЧА Советский патент 2005 года по МПК F16H1/00 

Известны волновые передачи с промежуточными телами в зацеплении (см., например, M.G.Batty Speed changing mechanisms. Pat. №11,99,257 - England (прототип)).

Прототип представляет собой волновую передачу с промежуточными телами качения в зацеплении, которые размещаются в пазах жесткой обоймы. Обычно эти передачи одноволновые. Генератор выполнен как эксцентрик относительно осей вращения входного и выходного валов. Профиль зубьев (впадин) жесткого колеса выбирается и рассчитывается из условия непрерывного контакта шарика с тремя звеньями: генератора, паза обоймы и профиля жесткого колеса. При этом исчезает необходимость в гибком звене, которое должно выводить промежуточные тела из зацепления с жестким колесом. Основным недостатком является наличие мертвого (свободного) хода в кинематической цепи передачи, обусловленного зазорами в зацеплении. Зазоры в зацеплении получаются при изготовлении деталей с технологически обоснованными допусками на линейные и угловые размеры и для компенсации погрешности взаимного положения деталей (несоосности, неперпендикулярности и т.д.).

Данный недостаток не позволяет использовать передачу в редукторах приводов антенн, гиростабилизаторов и в других устройствах авиационной и космической техники. Эти приводы входят в состав автоматических систем регулирования и к ним предъявляются жесткие требования, в частности, по мертвому ходу кинематической цепи редуктора.

Целью изобретения является устранение этого недостатка, т.е. снижение мертвого хода передачи, практически до нуля при передаче усилий, не превышающих тех, которые возникают при штатной эксплуатации. Уменьшение мертвого хода достигается поджатием упругими элементами разрезного наружного кольца генератора, значение усилий поджатия упругими элементами регулируется набором прокладок, изменяющих высоту упругих элементов. Упругие элементы размещаются в наружном кольце шарикоподшипника генератора в цилиндрических пазах. Выполнение наружного кольца генератора разрезным позволяет изменять его диаметр и дает возможность получить упругую форму генератора, обусловленную зацеплением шариков с профилем жесткого колеса, пазом обоймы с учетом погрешностей этих деталей, т.е. получить "плавающий генератор", что благоприятно скажется на распределении усилий в зонах контакта и улучшит износостойкость, точность и другие параметры передачи.

Изобретение иллюстрируется чертежом передачи, взятой в качестве примера, где показано поперечное сечение передачи. Для упрощения чертежа не показаны крепления обоймы с шариком и жесткого колеса к корпусу передачи и к выходному валу. В зависимости от условий работы передачи выходным звеном может быть обойма или жесткое колесо, для чего одно из них нужно закрепить на выходном валу, а другое на корпусе.

Передача, как и прототип, состоит из трех основных звеньев: генератора 1, обоймы 2 с телами качения 3 (гибкое колесо) и жесткого колеса 4, Генератор 1 в свою очередь включаем в себя эксцентричный кулачок (эксцентрик) 5, шарикоподшипник 6, жесткое колено 7 и разрезное кольцо 8. Шарикоподшипник 6 может быть выбран стандартным, и тогда его кольца крепятся на кулачке 5 и кольце 7 или дорожки качения для шариков выполняются непосредственно на этих деталях.

Для создания упругого натяга в зоне зацепления в кольце 7 размещаются упругие элементы 9, которые через шарики 10 поджимают разрезное кольцо 8 к шарикам 3, устраняя при этом зазоры в точках контакта шариков 3 со стенками пазов обоймы 2 и профилями колеса 4. Шарики 10 позволяют уменьшить потери на трение между упругими элементами 9 и кольцом 8 при работе передачи, когда кольцо 8 будет перемещаться относительно кольца 7, отслеживая погрешности формы и расположения деталей передачи. Выполнение кольца 8 разрезным позволит изменять его диаметр и получить "плавающий" генератор. Чтобы уменьшить значение зазора между концами разрезного кольца 8, предлагается разделить его на два, для чего в кольцо 7 устанавливается вставка 11, поверхность А у которой обрабатывается таким образом, что при отсутствии усилий от упругих элементов 9 на кольцо 8 она образует одну поверхность с наружным диаметром кольца 8. Более того, в точке перехода шарика 3 из одной впадины в другую, которая соответствует положению середины вставки 11 на генераторе, шарик 3 меняет направление радиального движения в пазу обоймы 2 и наличие зазора в кольце 8 в этой точке нежелательно.

Чтобы уменьшить перемещение кольца 8 относительно кольца 7, к кольцу 8 крепится штифт 12, который перемещается при минимальных зазорах в направляющих кольца 7.

При сборке передачи проводится регулировка усилий упругих элементов 9 прокладками 13 изменением высоты.

Представленная передача работает, как и прототип. При вращении кулачка 5 движение через подшипник 6 передается кольцу 7, которое в свою очередь через упругие элементы 9, шарики 10 передаёт движение кольцу 8. Далее начинают радиально перемещаться в пазах обоймы 2 шарики 3, при этом они оказывают давление на профили колеса 4 и начинает вращаться выходное звено (обойма 2 или колесо 4). В процессе работы передачи упругие элементы 9 постоянно поджимают кольцо 8 к шарикам 3, выбирая зазоры в зацеплении, т.е. генератор, а точнее его наружное кольцо 8 является "плавающим". Значение максимального зазора между наружным диаметром кольца 7 и внутренним диаметром кольца 8 при работе передачи должно быть равно сумме всех погрешностей формы и расположения деталей передачи, влияющих на зацепление. При качественном изготовлении деталей передачи сумма погрешностей невелика, в пределах до 0,1 мм, поэтому зазоры между свободными концами кольца 8 и вставкой 11 будут в пределах до 0,3 мм. Это очевидно из следующих рассуждений - увеличение радиуса окружности на ΔR приведет к увеличению длины окружности на 2πΔR. Зазор между вставкой 11 и концом кольца 8 в пределах до 0,3 мм не окажет заметного влияния на работу передачи, шарик или ролик не сможет провалиться в этот зазор.

Осевую фиксацию кольца 8 относительно кольца 7 можно осуществить щечками или фланцами (на чертеже не показаны). При перегрузках и аварийных ситуациях кольцо 8 ложится на наружный диаметр жесткого кольца 7 и передача работает как прототип с жестким нерегулируемым генератором. После снятия перегрузки упругие элементы 9 возвращают кольцо 8 в исходное положение для обеспечения беззазорного зацепления.

Предлагаемая передача, по сравнению с прототипом, позволит практически полностью устранить мертвый ход передачи, одновременно "плавающий" подпружиненный генератор обеспечит благоприятное распределение усилий на звенья передачи, что увеличит износостойкость и другие параметры передачи. Все эти преимущества позволят использовать передачу в системах автоматического регулирования высокого качества, которые используются в авиационной и космической технике.

На предприятии разрабатываются редукторы, в состав которых входят передачи, выполненные по предлагаемой схеме.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах автоматического регулирования. Волновая передача содержит корпус, установленные в нем гибкое колесо, жесткое колесо 4 и генератор 1 волн с наружным кольцом. Гибкое колесо состоит из обоймы 2 с радиальными пазами и размещенных в них тел качения 3. Наружное кольцо 8 генератора 1 выполнено разрезным и подпружинено в радиальном направлении упругими элементами 9, установленными в радиальных пазах генератора. Технический результат - устранение мертвого хода, обусловленного зазорами в зацеплении, увеличение долговечности и точности передачи. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Волновая передача, содержащая корпус, установленные в нем гибкое колесо, состоящее из обоймы с радиальными пазами и размещенных в них тел качения, жесткое колесо и генератор волн с наружным кольцом, отличающаяся тем, что, с целью устранения мертвого хода, обусловленного зарядами в зацеплении, увеличения долговечности и точности передачи, наружное кольцо генератора выполнено разрезным и подпружинено в радиальном направлении упругими элементами, установленными в радиальных пазах генератора.2. Волновая передача по п.1, отличающаяся тем, что на кольце генератора выполнен радиальный паз, а на разрезном кольце генератора закреплен штифт, входящий в паз.3. Волновая передача по п.1, отличающаяся тем, что между упругими элементами и разрезным кольцом размещены тела качения.4. Волновая передача по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена вставкой, закрепленной на генераторе волн, входящей в разрез разрезного кольца и образующая наружную поверхность генератора.