Однохвилева передача

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в транспортном машиностроении, судостроении и других отраслях. В ряде конструкций, например, в приводах тяжелых машин в металлургии [1]· приводе поворота баллера руля судов [2] возникает потребность в применении редукторов с большими передаточными отношениями. Такие передаточные отношения достигаются за счет применения многоступенчатых зубчатых передач, причем количество ступеней достигает пяти и более, масса приводов измеряется десятками тонн. Значительно сократить массу и габариты привода позволяет применение волновых зубчатых передач. Известно применение в конструкциях приводов тяжелых машин двухволновых зубчатых передач с трехдисковым генератором волн [3,4], диски которого контактируют торцевыми поверхностями и соединены между собой, что исключает погрешность относительного расположения дисков. Такая конструкция уравновешена статически и динамически, но, обычно, обладает значительным количеством избыточных связей, что повышает требования к точности изготовления, а также имеет увеличенные габариты и массу передачи в сравнении с одноволновой при том же передаточном числе. Существуют также одноволиовые передачи [3, 4], которые компактнее двухволно-вых при одинаковом передаточном числе. Конструкция одноволновой передачи содержит гибкое зубчатое колесо, которое поджимается к жесткому зубчатому колесу с помощью диска, установленного на водиле." Данная конструкция проще в изготовлении и имеет меньшие габариты и массу, однако она обладает существенным недостатком, а именно, однодискавый генератор волн неуравновешен, т. е. радиальные усилия, возникающие в волновом зацеплении, передаются через диск на водило. В тяжело нагруженных высокомоментных волновых передачах радиальные усилия в зацеплении велики и достигают 200-500 кН. Кроме того, неуравновешенными остаются центробежные силы, действующие на диск, что приводит к возникновению значительных динамических нагрузок, снижающих их долговечность и надежность. Наиболее близким техническим решением - прототипом - является конструкция, разработанная для обеспечения синхронного вращения двух соосных валов [5]. Передача содержит. Два гибких зубчатых колеса, жесткое зубчатое колесо с двумя зубчатыми венцами и трехдисковый генератор волн, при этом оба крайних диска установлены с возможностью деформации гибких колес, а средний, смещенный по отношению к крайним в противоположную сторону от оси передачи, установлен с возможностью контакта с беговой дорожкой, выполненной на корпусе передачи. В основе изобретения лежит возможность применения двух одно-волновых передач в качестве единого передаточного механизма, что сохраняет большое передаточное число. Данная конструкция одноволновой передачи является сложной по исполнению, так как содержит два гибких колеса, жесткое колесо с двумя зубчатыми венцами, полые выходные валы, что предъявляет повышенные требования к точности компановки элементов конструкции, а незначительное отклонение групп масс крайних дисков от групп масс среднего диска может привести к разбалансировке передачи. Задачей изобретения является упрощение конструкции и увеличение ее надежности при сохранении силового уравновешивания и большого передаточного числа за счет рациональной схемы распределения радиальных нагрузок, передаваемых генератором волн. Поставленная задача решается тем, что в устройстве, содержащем гибкое зубчатое колесо, жесткое зубчатое колесо и трехдисковый генератор волн, один из крайних дисков которого установлен с возможностью деформирования гибкого колеса, средний диск, смещенный по отношению к крайним в противоположную сторону от оси передачи, установлен с возможностью контакта с цилиндрической беговой дорожкой, выполненной на корпусе передачи вне гибкого колеса, одновременно, в соответствии с изобретением, второй крайний диск тоже контактирует с беговой дорожкой на корпусе. Применение для одноволновой передачи трехдискового генератора волн с использованием для деформирования гибкого колеса лишь одного диска позволяет сохранить известные положительные качества трехдискового генератора-простую балансировку вращающихся групп масс среднего и крайних дисков и разгрузку опор эксцентрикового вала, т. е. в данной конструкции распределение радиальных нагрузок осуществляется на три опоры: две жесткие средний и крайний диски, обкатывающиеся по беговым дорожкам корпуса, и одна подвижная второй крайний диск, взаимодействующий с гибким колесом. Таким образом, два диска генератора волн - средний и один крайний - имеют новое функциональное назначение, не связанное с деформированием гибкого колеса. Диски участвуют в замыкании радиальных сил, возникающих в плоскости волнового зацепления или фрикционного контакта поверхностей гибкого и жесткого колес вне этой плоскости. Это позволяет обеспечить надежное самоуравновешивание генератора и снижение динамических нагрузок в волновой передаче и, в конечном счете, увеличивает надежность и долговечность одноволновой передачи. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид одноволновой передачи, а на фиг. 2 - схема действия сил. Передача содержит корпус 1, в котором установлены гибкое колесо 2, выполненное в виде стакана без дна, жесткое колесо 3 с одним зубчатым венцом и генератор волн, обеспечивающий волновое зацепление. На корпусе 1 вне гибкого колеса выполнены беговые дорожки 4, 5. Генератор выполнен трехдисковым, крайний диск 6 установлен с возможностью контакта с гибким колесом 2, а средний 7 и крайний 8 - контакта с беговыми дорожками 4 и 5. Диски 6,7, 8 установлены на эксцентриковом валу 9 при помощи радиальных подшипников. Эксцентриковый вал 9 смонтирован с использованием радиально-упорного подшипника 10, воспринимающего осевую силу и фиксирующего вал в осевом направлении. Подшипник 10 установлен внутренним кольцом на шейку эксцентрикового вала 9, а наружным - на шейку выходного вала 11. Гибкое колесо 2 соединено с выходным валом 11 через зубчатую муфту 12, находящуюся в зацеплении с зубчатыми венцами на колесе - 13 и на валу - 14. С целью упрощения технологии изготовления корпуса беговые дорожки могут выполняться на промежуточном элементе -втулке. Передача работает следующим образом. При вращении эксцентрикового вала 9 крайний диск б создает волновое зацепление гибкого колеса 2 и жесткого колеса 3. а средний 7 и крайний 8, обкатываясь по цилиндрическим беговым дорожкам 4 и 5 корпуса 1, обеспечивают силовую уравновешенность генератора волн. Так как эксцентриситеты крайних и среднего дисков одинаковы, то Для самоуравновешивания генератора волн достаточно сумму масс крайних дисков и крайних шеек эксцентрикового вала выполнить равную массе среднего диска и средней шейки эксцентрикового вала. При этом в массу обеих групп необходимо включать массы входящих в них подшипников, крепежных элементов и т. д. Радиальные усилия, возникающие в зоне волнового зацепления на крайнем диске 6, через средний диск 7 передаются на корпус 1 на участке, диаметрально противоположном зоне волнового зацепления. Если рассматривать эксцентриковый вал как двухопорную балку, опирающуюся на средний 7 и крайний 8 диски и нагруженную радиальной силой со стороны диска 6, то реакции опор, т. е. радиальные усилия на дисках 7 и 8, соответственно равны Re ~ 2Р; RK = Р. Таким Образом, эксцентриковый вал также уравновешен, т. к. Rc = Ρ + RK (фиг. 2), Возникающие, окружные силы, создающие момент качения на диске генератора, уравновешиваются моментом трения, возникающем в подшипниковых опорах. Предлагаемая волновая передача по сравнению с прототипом имеет упрощенную конструкцию, что применение ее в приводах позволит снизить их массу и габариты при тех же мощностях и передаточных числах. При этом данная конструкция обладает большей надежностью за счет уравновешивания как сил волнового зацепления, так и центробежных сил в генераторе волн. Указанные преимущества позволяют использовать одноволновую передачу для высокомоментных приводов тяжелых машин с существенным экономическим эффектом, где они раньше не находили применения из-за конструктивных недостатков.