Хвильова силова передача з проміжними тілами кочення

Реферат: Хвильова силова передача з проміжними тілами кочення містить корпус з прецесійним колесом, виконаним з періодичними криволінійними доріжками кочення на сферичній поверхні та розташованим на вхідному валу з можливістю контакту через тіла кочення, розміщені в тонкостінних сепараторах, з рухомим колесом, жорстко пов'язаним з вихідним валом і нерухомим колесом, укріпленим у корпусі, які також мають на сферичній поверхні періодичні криволінійні доріжки кочення. При цьому хвильовий генератор, утворений двома гнучкими оболонками, кінці яких закріплені по периметру у прецесійному колесі, а центральні частини, які мають отвір, притиснуті до проміжного кільця, встановленого на вхідному валу за допомогою втулки і фланцевого з'єднання. UA 108160 C2 (12) UA 108160 C2 UA 108160 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до машинобудування і може бути використаний в приводах верстатів, автомобілів, металургійних машин, сільськогосподарських машин і побутовій техніці. В багатьох галузях техніки застосовуються хвильові передачі. Вони отримали розповсюдження завдяки малій масі та невеликим габаритам. Відомий передаточний механізм (див. патент України № 25503 МПК F16Н 25/00, Маргуліс М.В., Шайда А.С., 2007 p.), що складається з хвильового генератора та передавального вузла. Передавальний вузол складається з ланок, кожна з яких має профільовану кулачкову поверхню у вигляді періодичної по периметру доріжки кочення, що постійно взаємодіє з тілами кочення, які розташовані в отворах тонкостінного сепаратора, причому одна з ланок пов'язана з хвильовим генератором. Доріжки кочення на ланках передаточного вузла виконані у вигляді скруглення між сферичними поверхнями різних діаметрів з центрами, співпадаючими з центром прецесії, причому центри округлення знаходяться на лінії, лежачій на сферичній поверхні, центр якої співпадає з центром прецесії і має зигзагоподібний замкнутий періодичний по периметру контур. Хвильовий генератор виконаний у вигляді вала, на кривошипній ділянці якого встановлені підшипники кочення. Передавальний вузол містить прецесуюче колесо, що взаємодіє з хвильовим генератором, нерухомо встановлене в корпусі колесо та рухоме колесо, сполучене з вихідним валом. На сферичній поверхні рухомого колеса виконана періодична по периметру доріжка кочення, яка розташована з можливістю контакту через проміжні тіла кочення з аналогічною доріжкою кочення, виконаною на сферичній поверхні прецесуючого колеса. Доріжки кочення виконані таким чином, що спрощено їх виготовлення і збирання механізму в цілому. При виготовленні коліс з описаними доріжками кочення відкритий доступ ріжучому інструменту. При збиранні ряд ланок може бути незафіксований в осьовому напрямі, що дозволить їм самовстановлюватись в процесі роботи. В той же час складна конструкція прецесуючого колеса та його велика масоємність створюють додаткові динамічні навантаження на ланки механізму, підвищують шум і вібрацію, що знижує надійність і довговічність механізму. Крім того, підвищується трудомісткість і собівартість прецесуючого колеса і механізму в цілому. Відома конструкція хвильової передачі з проміжними тілами кочення, яка містить корпус, хвильовий генератор, утворений двома дисками, розміщеними в прецесійному колесі, виконаному з періодичними криволінійними доріжками кочення на сферичній поверхні та розташованому на ексцентриковому вхідному валу з можливістю контакту через тіла кочення, розміщені в тонкостінних сепараторах, з рухливим колесом, жорстко пов'язаним з вихіднім валом і нерухливим колесом, укріпленим у корпусі, які також мають на сферичній поверхні періодичні криволінійні доріжки кочення, Диски, які закріплені на валу з ексцентриковими шийками, при обертанні вала штовхають прецесійне колесо. Таким чином генеруються хвилі і механізм передає обертальний момент (Патент України № 92297 МПК F16Н 25/00 - прототип). Проте недоліком цієї конструкції є складна конструкція механізму генерації хвиль за рахунок нетехнологічного ексцентрикового вала або вала з ексцентриковими шийками, який потрібно динамічно врівноважувати. Виникає можливість непостійного нутаційно-прецесійного руху прецесійного колеса, що може погано впливати на працездатність механізму. Динамічне врівноважування потребує наявності додаткових деталей, що збільшить масу та габаритні розміри механізму. При зміненій конструкції вхідного вала з'являється необхідність змінювати механізм генерації хвиль. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення конструкції хвильової передачі з проміжними тілами кочення, в якій за рахунок введення нового елемента, що забезпечує компенсацію складного прецесійно-нутаційного руху, досягається спростування конструкції вхідного вала, зменшення маси та габаритних розмірів механізму. Для вирішення поставленої задачі в хвильової силової передачі з проміжними тілами кочення, яка містить корпус з прецесійним колесом, виконаним з періодичними криволінійними доріжками кочення на сферичній поверхні та розташованим на вхідному валу з можливістю контакту через тіла кочення, розміщені в тонкостінних сепараторах, з рухливим колесом, жорстко пов'язаним з вихідним валом і нерухомим колесом, укріпленим у корпусі, які також мають на сферичній поверхні періодичні криволінійні доріжки кочення, хвильовий генератор, розміщений в прецесійному колесі, відповідно до винаходу, хвильовий генератор утворений двома гнучкими оболонками, кінці яких закріплені по периметру прецесійного колеса, а центральні частини, які мають отвір, притиснутий до проміжного кільця, встановленого на вхідному валу, за допомогою втулки і фланцевого з'єднання. 1 UA 108160 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Виконання хвильового генератора у вигляді двох гнучких оболонок забезпечує можливість спростити конструкцію вхідного вала, вилучити врівноважуючі диски, так як гнучка оболонка компенсує складний прецесійно-нутаційний рух, таким чином зменшуючи масу та габаритні розміри механізму. З метою мінімізації динамічних навантажень в процесі роботи даний передавальний механізм виконується повністю врівноваженим статично і динамічно. Використовуючи принцип статичної визначимості, проведемо теоретичне обґрунтування необхідності конкретних видів кінематичних пар, що дозволяють виключити надлишкові зв'язку. Визначимо число надлишкових зв'язків за формулою Малишева: q  W  6n  5PV  4PIV  3PIII  2PII  1 I , (1) P де q - число надлишкових зв'язків; W  1 - рухливість механізму; n - число рухомих ланок; PV ...PI - число кінематичних пар відповідно V…І класів. q  1 6  4  5  2  4  0  3  1 2  4  1 2  0 . Таким чином, виконаний розрахунок за формулою Малишева показав відсутність надлишкових зв'язків, що впливатиме на зменшення маси та габаритів приладу. Конструкція хвильової передачі з проміжними тілами кочення пояснюється кресленням, де на кресленні зображено загальний вид хвильової передачі. Хвильова передача з проміжними тілами кочення містить корпус 1, в якому на підшипниках 2, 3 встановлено вхідний вал 4. На вхідному валу 4 виконаний шпонковий паз, на якому встановлена втулка 5, яка призначена для кріплення гнучкої оболонки 6 за допомогою фланця 7 до проміжного кільця 8. Гнучка оболонка 6 виконана у формі діафрагми з гуми або гумокордового матеріалу, із центральним отвором та складається з двох частин. Закріплюється гнучка оболонка 6 по внутрішньому та зовнішньому діаметрах діафрагми за допомогою гвинтів та фланцевих з'єднань. До проміжного кільця 8, встановленого на втулці 5, притиснуті гнучкі оболонки за допомогою фланця 7 та гвинтів (на кресл. не показані). У прецесійному колесі 9, яке виконане із двома періодичними криволінійними доріжками кочення на сферичної поверхні, монтується гнучка оболонка 6 за допомогою отворів на внутрішньому виступі і гвинтових з'єднань (на кресл. не показані). Прецесійне колесо 9 взаємодіє за допомогою тіл кочення 10, котрі розташовані в отворах тонкостінних сепараторів 11, з рухомим колесом 13 встановленим на вихідному валу 14 за допомогою шліцьових з'єднань, та нерухомим колесом 12, встановленим на кришці корпусу 1 за допомогою болтових з'єднань (на кресл. не показані). Рухоме колесо 13 і нерухоме колесо 12 також виконане із криволінійними доріжками кочення на сферичній поверхні, а сепаратори 11 розташовані між доріжками кочення нерухомого, прецесійного та рухомого коліс. Вся конструкція монтується на опорах 15. Хвильова передача працює наступним чином: обертальний момент від електродвигуна (на кресл. не показано) передається за допомогою вхідного вала 4 на втулку 5, яка закріплена через шпонковий паз на валу. Втулка 5 передає обертальний момент на прецесійне колесо 9 за допомогою гнучкої оболонки 6. Обертальний момент від прецесійного колеса 9 за допомогою тіл кочення 10 передається на рухоме колесо 13 та нерухоме колесо 12. Застосування запропонованої конструкції дозволить зменшити трудомісткість виготовлення, масу та габаритні розміри хвильової передачі, таким чином зменшується собівартість механізму в порівнянні з класичними механізмами з такими ж характеристиками. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Хвильова силова передача з проміжними тілами кочення, яка містить корпус з прецесійним колесом, виконаним з періодичними криволінійними доріжками кочення на сферичній поверхні та розташованим на вхідному валу з можливістю контакту через тіла кочення, розміщені в тонкостінних сепараторах, з рухомим колесом, жорстко пов'язаним з вихідним валом і нерухомим колесом, укріпленим у корпусі, які також мають на сферичній поверхні періодичні криволінійні доріжки кочення, хвильовий генератор, розміщений в прецесійному колесі, яка відрізняється тим, що хвильовий генератор утворений двома гнучкими оболонками, кінці яких закріплені по периметру у прецесійному колесі, а центральні частини, які мають отвір, притиснуті до проміжного кільця, встановленого на вхідному валу за допомогою втулки і фланцевого з'єднання. 2 UA 108160 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3