Волновая Передача
Волновая Передача в Энциклопедическом словаре:
Волновая Передача - механическая передача (зубчатая, фрикционная,винтовая); состоит из жесткого и гибкого элементов (один из которыхзакреплен) и т. н. генератора волн. Благодаря специальной кинематикевзаимодействия между ними волновая передача обеспечивает значительныепередаточные отношения (''100).
Определение «Волновая Передача» по БСЭ:
Волновая передача - механическая передача (зубчатая, фрикционная, винтовая), в которой вращение передаётся и преобразуется циклическим возбуждением волн деформации в так называемом гибком элементе (отсюда название «волновая»). Изобретатель В. п. - американский инженер У. Массер (1959).
Наиболее распространена зубчатая В. п. (рис. 1), которая обычно состоит из жёсткого элемента - зубчатого колеса с внутренними зубьями, неподвижно закреплённого в корпусе передачи; гибкого элемента - цилиндрической тонкостенной шестерни, выполненной в виде стакана с наружными зубьями, число которых несколько меньше числа зубьев жёсткого колеса (стакан закреплён на выходном валу и расположен внутри жёсткого колеса); генератора волн деформации (волнообразователя) - овального кулачка с надетым на него шарикоподшипником. Генератор вставлен соосно в гибкое колесо и при вращении растягивает его. Число волн деформации равно числу выступов кулачка. В вершинах волн зубья гибкого колеса полностью входят в зацепление с зубьями жёсткого, а во впадинах волн полностью из него выходят.
При вращении генератора с той же угловой скоростью движутся волны деформации, т. е. в гибком колесе возбуждаются бегущие волны, в вершинах которых происходит зацепление. Разница чисел зубьев жёсткого и гибкого колёс обычно равна (реже кратна) числу волн деформации. В зависимости от числа волн В. п. называются одно-, двух- или трёхволновыми. Если, например, число зубьев гибкого колеса равно Zг = 200, жёсткого колеса - Zж = 202, передача двухволновая (рис. 2), генератор волн выполнен в виде водила с двумя роликами, то при вращении генератора по часовой стрелке первый зуб гибкого колеса будет входить в первую впадину жёсткого, второй во вторую и т.д. до двухсотого зуба и двухсотой впадины. При дальнейшем вращении генератора первый зуб гибкого колеса войдёт в двести первую впадину, второй - в двести вторую, а третий - в первую впадину жёсткого колеса (рис. 2, г). Таким образом, за один полный оборот генератора волн гибкое колесо сместится относительно жёсткого на 2 зуба или на угол
(рис. 2, в) в противоположном
направлении, т. е. передаточное число
В общем случае передаточное число В. п. с вращающимся гибким
колесом равно
Применяются
также зубчатые В. п. с закреплённым гибким и вращающимся жёстким колёсами. В этом случае
направления вращения генератора и выходного вала совпадают. Одна из главных особенностей В. п. -
возможность получения высокого передаточного числа в одной
ступени. Серийно выпускаемые (1970) в США волновые редукторы имеют
передаточные числа от 60 до 320.
Вследствие малой разности диаметров гибкого и жёсткого колёс и
гибкости одного из элементов в зацеплении участвует
одновременно от 10 до 50% всех зубьев, т. е. имеет
место многопарность зацепления, что позволяет
применять колёса с мелким модулем зацепления. В. п. могут
передавать крутящий
момент в несколько раз
больший, чем другие зубчатые
передачи с теми же габаритами и
массой, и
значительно компактнее зубчатых передач других видов с той же нагрузочной
способностью. Кпд зубчатых В. п. обычно составляет 80-92%. В. п. отличается
мягкостью, безударностью, повышенной кинематической
точностью, позволяет
создавать безлюфтовые зацепления. В. п.
может работать как замедляющая
(Редуктор) и как ускоряющая
(Мультипликатор) передача. Гибкие колёса В. п. обычно изготовляют из металла с высоким пределом
выносливости или из различных пластмасс, получаемых литьём под давлением.
Существуют конструкции зубчатых В. п. с наружным расположением генератора волн; жёсткое колесо в этом случае расположено внутри гибкого колеса (рис. 3). Гибкие колёса В. п. выполняются в виде мембраны, конуса,
сферы, колокола, узкого
кольца или
трубы, соединённых с выходным
валом шлицами. В. п. могут
иметь также пневматическое и гидравлическое
возбуждение волн (рис. 4), при котором роль кулачка выполняют радиально
расположенные плунжеры,
давление на которые подаётся
через распределительное
устройство. Этот тип В. п. малоинерционный, так как отсутствует быстровращающийся генератор.
С помощью В. п.
можно передавать вращение через глухую металлическую стенку в
замкнутое, герметично
изолированное пространство или из него. Гибкое колесо
герметичной В. п. (рис. 5) имеет обычно форму колокола с двумя донышками, одно из которых закрепляется на корпусе передачи.
Внутри колокола располагается генератор волн, а
снаружи - жёсткое колесо, закреплённое на выходном валу. Возможна также конструкция герметичной В. п. с внутренним расположением жёсткого колеса и наружным расположением генератора. Особое место
среди зубчатых В. п. занимает так
называемый Респонсин. Прообразом этого устройства является
изобретённый советским инженером А. И. Москвитиным
тихоходный электродвигатель с гибким ротором для безредукторного привода (1944). В
респонсине нет быстровращающихся деталей,
поэтому он не имеет себе равных по
быстродействию среди всех известных силовых приводов, применяется в следящих системах и т.п. механизмах.
Фрикционная В. п. имеет гладкие контактирующие поверхности гибкого и жёсткого элементов. Передаточное число фрикционных В. п. Равно
где P
г и P
ж - периметры контактирующих поверхностей гибкого и жёсткого элементов. Фрикционные В. п. используются в качестве Вариаторов (рис. 6).
В винтовой В. п. гибким элементом может
служить полый винт (рис. 7) или тонкостенная
гайка. Генератор волн располагается
соответственно внутри или снаружи гибкого элемента. В зависимости от
соотношения параметров резьб винта и гайки вращение генератора в винтовых В. п. преобразуется в поступательное или в винтовое
движение выходного органа передачи. Винтовые В. п. применяются
главным образом для передачи движения в герметизированное пространство и для
очень медленных перемещении.
Иногда к В. п. относят также волновые муфты, передающие вращение через цилиндрическую
оболочку в герметизированное пространство, имеющие передаточное
отношение 1.
В. п. применяются в различных отраслях техники: в приводах грузоподъёмных машин, конвейеров, различных станков, в авиационной и космической технике, в точных приборах, исполнительных механизмах систем с дистанционным и автоматическим управлением, в приводах остронаправленных радарных антенн систем
наблюдения за космическими объектами и т.п.
Герметические В. п. передают вращение в герметизированные полости с химической
агрессивной и радиоактивной средой, в полости с высоким давлением и глубоким вакуумом, а также являются приводами герметических вентилей.
Например, в американской космической ракете «Кентавр» (60-е гг. 20 в.) герметическая В. п. использована в
механизме вентиля системы жидкого кислорода, что исключило утечку кислорода и повысило взрыво- и пожаробезопасность.
Лит.:
Цейтлин Н. И.,
Цукерман Э. М., Волновые передачи, «Вопросы ракетной техники», 1965, № 8; «Экспресс - информация.
Серия детали машин», 1968, №11;
Гинзбург Е. Г., Волновые зубчатые передачи, М., 1969.
Ю. Б. Синкевич.
Рис. 1. Зубчатая
волновая передача (редуктор): 1 - жёсткое колесо; 2 - гибкое колесо; 3 - генератор волн.
Рис. 2.
Схема работы зубчатой волновой передачи: а - исходное
положение генератора; б - генератор повернут на 90°; в - генератор повернут на 360°; г - зона зацепления; 1 - жесткое колесо; 2 - гибкое колесо; 3 - генератор волн.
Рис. 3. Зубчатая волновая передача с наружным расположением генератора: 1 - жёсткое колесо; 2 - гибкое колесо; 3 - генератор.
Рис. 4. Зубчатая волновая передача с гидравлическим генератором: 1 - жёсткое колесо; 2 - гибкое колесо; 3 - генератор.
Рис. 5. Герметичная зубчатая волновая передача: 1 - жёсткое колесо; 2 - гибкое колесо; 3 - генератор волн.
Рис. 6. Фрикционный волновой вариатор: 1 -
жесткий элемент; 2 -
эластичный гибкий элемент; 3 - генератор волн; 4 - дополнительные
ролики генератора.
Рис. 7. Винтовая волновая передача: 1 - гибкий элемент (полый винт); 2 - жесткий элемент (гайка); 3 - генератор волн.
Волновая Оптика
Волновая Передача
Волновая Функция