Хвильова передача

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в грузоподъемных механизмах. Во многих конструкциях, например, в приводах металлургических машин, механизмах поворота кранов и экскаваторов необходимо применение редукторов с большими передаточными отношениями. Использование в таких конструкциях многоступенчатых з убчаты х передач приводит к значительному росту массы и габаритов механизма. Значительно сократить массу и габариты привода позволяет применение волновых зубчаты х передач (ВЗП). Известно применение в конструкциях различного вида грузоподъемных механизмов, например, механизме поворота крана КБ-160, двухволновой передачи с трехдисковым генератором волн [1, 2]. Диски генератора ВЗП соединены между собой болтами, что исключает погрешность относительного расположения. Шестерня механизма поворота крана изготовлена заодно с ведомым жестким колесом, что сокращает количество промежуточных звеньев. Такая конструкция двухволновой ВЗП уравновешена статически и динамически, но обладает избыточными связями, что повышает требования к точности изготовления деталей, а также имеет увеличенные габариты по сравнению с механизмом одноволновой ВЗП при том же передаточном числе. Существуют также одноволновые зубчатые передачи [1, 3], которые компактнее двухволновых при одинаковом передаточном числе. Конструкция одноволновой ВЗП содержит гибкое колесо, которое поджимается к жесткому при помощи диска, установленного на модуле. Ведомым звеном является гибкое колесо, передающее крутящий момент на выходной вал через зубчатую муфту. Данная конструкция проще в изготовлении и имеет меньшие габариты и массу, однако в известном устройстве однодисковый генератор волн неуравновешен, т.к. неуравновешены радиальные усилия, возникающие в ВЗП, передаются через диск на водило, что снижает его надежность и долговечность. Поэтому одноволновые передачи применения в гр узоподъемных механизмах не нашли, хотя обладают рядом преимуществ перед двухволновыми. Наиболее близким техническим решением-прототипом - является грузовая лебедка с ВЗП самоходного крана [1]. Передача содержит гибкое зубчатое колесо, взаимодействующее с з убчатым венцом жесткого зубчатого колеса и трехдисковый генератор волн, в котором средний диск, смещенный по отношению к крайним, в противоположную сторону от оси вращения передачи, создает одну зону зацепления, а крайние, жестко соединенные между собой, - вторую зону зацепления. Гибкое колесо закреплено консольне. Данная конструкция хорошо уравновешена статически и динамически, но, как и все двухволновые передачи имеет увеличенную массу и габариты из-за наличия двух зон зацепления, а консольное закрепление гибкого колеса приводит к неравномерному распределению напряжений в детали, что снижает нагрузочную способность передачи. В основу изобретения поставлена задача создать передачу, в которой за счет введения дополнительного конструктивного выполнения элемента и иной связи между .элементами достигается равномерное распределение напряжений в гибком колесе и создание одной зоны зацепления, что позволит повысить надежность и долговечность работы устройства и уменьшить массу и габариты при сохранении силового уравновешивания генератора волн. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве, содержащем гибкое зубчатое колесо, взаимодействующее с з убчатым венцом жесткого зубчатого колеса и трехдисковый генератор волн, в котором средний диск, смещенный по отношению к крайним в противоположную сторону от оси вращения передачи, установлен с возможностью деформации гибкого колеса, в соответствии с изобретением; гибкое колесо установлено своими, концами на корпусных втулках, которые выполнены с беговыми дорожками, контактирующими с крайними дисками генератора волн. В предложенном устройстве трехдисковый генератор аналогичен по конструкции с прототипом, но крайние диски имеют новое функциональное назначение, не связанное с деформированием гибкого колеса. Диски участвуют, в замыкании радиальных сил, возникающих в зоне волнового зацепления. Это позволяет обеспечивать надежное уравновешивание генератора волн и снижение динамических нагрузок на эксцентриковом валу, что в конечном итоге увеличивает надежность и долговечность передачи. При этом сохраняются положительные качества трехдискового генератора волн, а именно, простая балансировка вращающихся групп масс. Применение одноволновой передачи позволяет существенно сократить массу и габариты передаточного устройства за счет использования одной зоны зацепления при том же передаточном числе, при этом двухопорное крепление гибкого колеса позволяет увеличить надежность и долговечность работы этой детали за счет более равномерного распределения напряжений в гибком колесе по длине. Сущность изобретения, поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид механизма, в разрезе; на фиг.2 - схема действия сил на генераторе волн. Ме ханизм содержит корпусные втулки 1, на внешней стороне которых установлено гибкое зубчатое колесо 2, выполненное в виде тонкостенной цилиндрической оболочки с зубчатым венцом 3 посредине. Под .зубчатым венцом с натягом установлено подкладное кольцо 4, внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра корпусных втулок на величину радиальной деформации гибкого зубчатого колеса. На внутренней стороне корпусных втулок 1 выполнены беговые дорожки 5 и 6. Генератор волн выполнен трехдисковым и установлен так, что средний диск 7, смещенный по отношению к крайним в противоположную сторону от оси вращения передачи, контактирует с подкладным кольцом 4 и обеспечивает необходимую деформацию для создания одной зоны зацепления, а крайние диски 8 и 9 контактируют с беговыми дорожками 5 и 6. Диски 7, 8 и 9 установлены на эксцентриковом валу 10 при помощи радиальных подшипников 11. Жесткое зубчатое колесо 12 с внутренним зубчатым венцом 13 установлено при помощи радиальных подшипников 14, наружный обод которых опирается на жесткое зубчатое колесо, а внутренний - на корпусные втулки. Наружное крепление передачи осуществляется при помощи фланцев 15 и опорных лап 16. На фланцах выполнены отверстия для выхода концов эксцентрикового вала 10, что делает возможным подключение одного или двух электродвигателей. Передача работает следующим образом. При вращении эксцентрикового вала 10 средний диск 7 создает одну зону волнового зацепления гибкого зубчатого колеса 2 и жесткого зубчатого колеса 12, деформируя гибкое колесо посредством подкладного кольца 4. При этом ведомым является жесткое колесо. Крайние диски 8 и 9, обкатываясь по беговым дорожкам 5 и 6 корпусных втулок 1, обеспечивают силовое уравновешивание 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 равной сумме масс среднего диска и средней шейки эксцентрикового вала. Радиальные усилия, возникающие в зоне волнового зацепления на среднем диске 7. через крайние диски 8 и 9 передаются на корпусные втулки 1 на участке, диаметрально противоположном зоне волнового зацепления. Если рассматривать эксцентриковый вал как двухопорную балку, опирающуюся на крайние диски 8 и 9 и нагруженную со стороны диска 7 радиальной силой, то реакции опор. т.е. радиальные усилия на крайних дисках 8 и 9, соответственно равны R8 = R9 = P/2. Таким образом эксцентриковый вал, также уравновешен, т.к. R8 + R9 = P. Возникающие окружные силы, создающие момент качения на диске генератора, уравновешиваются моментом трения в подшипниковых опорах. Двухопорное крепление гибкого зубчатого колеса позволяет рассматривать его как двухопорную балку нагруженную посредине. Такое крепление позволяет распределить нагрузки на две опоры, что снижает напряжения в гибком зубчатом колесе, повышая тем самым его надежность и долговечность. Предлагаемая конструкция передачи по сравнению с прототипом имеет меньшие габариты и массу при тех же передаточных числах, при этом рациональная схема распределения радиальных сил, возникающих в зоне волнового зацепления, на генераторе волн и гибком зубчатом колесе повышает их надежность и долговечность. Указанные преимущества позволяют использовать предложенную передачу в подъемно-транспортных механизмах с существенным экономическим эффектом.