Волновые передачи с промежуточными звеньями
В сложившейся ситуации наукоемкие отечественные разработки в сочетании с производительными и качественными зарубежными технологиями должны привести к созданию конкурентного продукта. К одному из примеров реализации вышеупомянутого сочетания можно отнести «волновые передачи с промежуточными звеньями».
Высокоэффективные силовые передаточные механизмы на базе волновой передачи с промежуточными звеньями (ВППЗ) обладают качественно новыми ресурсными и силовыми характеристиками, превосходящими известные аналоги.
Волновая передача с промежуточными звеньями (ВППЗ) является уникальной разработкой в области силовых зацеплений, в том числе и на мировом рынке и обладает большими передаточными числами, высоким ресурсом работы, высоким КПД и обеспечивает передачу высоких крутящих моментов при малых габаритах, плавность и бесшумность работы.
Эта передача отличается от традиционной волновой передачи с гибким звеном тем, что в ней нет деформируемых звеньев. Все звенья передачи представляют собой жесткие тела, выполненные с высокой точностью. При работе передачи между звеньями практически отсутствует трение скольжения, а присутствует трение качения.
Эта передача многократно превосходит червячную передачу: по удельному крутящему моменту на единицу веса, по износостойкости, по точности, по плавности хода и другим характеристикам.
Например, при одинаковых номинальных нагрузках и скоростях движения рабочего звена электроприводы, оснащенные роликовым волновым редуктором, по сравнению со своим аналогом, имеющим червячный редуктор, позволили добиться следующих преимуществ:
в четыре раза снизить вес (128 кг против 568 кг);
в два раза уменьшить габариты (392х402х392 против 1070х820х790);
в 1,9 раза снизить мощность электродвигателя (4 кВ против 7,5 кВ);
в 12 раз повысить гарантированную наработку (36000 циклов против 3000 циклов);
в 2,5 раза увеличить срок службы (30 лет против 12 лет)
На базе волновой передачи с промежуточными звеньями созданы новые высокоэффективные силовые передаточные механизмы — редукторы и мультипликаторы, обладающие качественно новыми ресурсными и силовыми характеристиками, эксцентрик, превосходящими известные аналогии. Основная конструктивная особенность этой передачи состоит в классической волновой схеме тел качения (шариков или роликов) вместо гибкого элемента (рис. 2.40).
Рис. 2.35. Схема волновой передачи с промежуточными звеньями:
1 – эксцентрик; 2 – сепаратор; 3 – тела качения; 4 – венец кулачковых секторов
Передача состоит из четырех основных элементов: приводного вала с эксцентриком 1, сепаратора 2, тел качения 3 и венца кулачковых секторов 4. Эксцентриковый вал, вращаясь, вызывает радиальное перемещение тел качения в пазах сепаратора. Создается эффект «волны», бегущей по цепочке сепарированных тел качения, т.е. эта цепочка является аналогом гибкого элемента в классических волновых схемах. Тела качения, контактируя с рабочими поверхностями венца кулачковых секторов, вызывают его вращение. Каждый полный оборот эксцентрикового вала поворачивает венец на один кулачковый сектор. Таким образом, передаточное отношение определяется количеством кулачковых секторов венца.
Основные особенности и преимущества волновой передачи с промежуточными звеньями: высокое передаточное число, диапазон передаточных отношений редукторов ВППЗ: одноступенчатых — 9...60, двухступенчатых — до 3500; многоступенчатых — свыше 1000000.
Передачи ВППЗ позволяют очень компактно реализовать большие передаточные числа. При этом ступени передачи можно располагать последовательно («ступень за ступенью» в осевом направлении) и параллельно («ступень над ступенью» в диаметральном направлении). При расположении ступеней в осевом направлении при очень малом диаметре редуктора можно реализовывать большие передаточные числа до миллиона в четырех ступенях.
Высокие крутящие моменты на выходном звене, большие перегрузочные резервы и высокая жесткость кинематических звеньев.
Компактность: по сравнению с зубчатой передачей, при равных передаточных числах и крутящих моментах, ВППЗ меньше по габаритам в 2–6 раз, в зависимости от типоразмера.
Высокий КПД: КПД ВППЗ составляет 0,8–0,9, в бессепараторной конструкции передачи — 0,97.
Малый угловой зазор: за счет большой жесткости кинематических звеньев ВППЗ при номинальных нагрузках общий угловой зазор (люфт) составляет в градусах: особо точные — до 0,05; повышенной точности — до 0,12; нормальной точности — до 0,8.
Высокая надежность и продолжительный срок службы.
Волновая передача с промежуточными звеньями (рис.2.36) обладает простой компоновкой, прочной конструкцией и длительным сроком службы. Применение пластичной смазки в конструкции не требует контроля за ее уровнем и значительно уменьшает затраты на техническое обслуживание. При применении перманентной смазки имеется возможность создания специальных необслуживаемых механизмов со сроком службы до 15 лет.
Рис. 2.36. Волновая передача с промежуточными звеньями
Данные передачи выпускаются серийно. Таким образом, применение такой передачи требует только подбора из уже имеющихся в наличии, либо разработки технического задания на выпуск необходимого оборудования из унифицированных деталей на специализированном предприятии.