Передача
TRANSMISSION

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в электромеханических приводах оборудования в качестве редуктора или мультипликатора с волновой передачей.
Известна цепная волновая передача (Сычев А.А. Создание и исследование волновых передач с гибким колесом в виде стандартной многорядной роликовой цепи. Автореферат. Пермь, ППИ. 1972, с. 41), включающая входной и выходной валы, гибкое колесо в виде многорядной роликовой цепи, неподвижные зубья для зацепления с роликами нескольких рядов цепи и подвижную звездочку для зацепления с остальными рядами роликов цепи, а также генератор волн в виде наружных прижимов и внутренних направляющих.
Общими признаками аналога и предлагаемого технического решения являются: входной и выходной вал, генератором волн, диск с направляющими отверстиями.
Основным недостатком известной волновой передачи является недостаточная нагрузочная способность. Генератор волн оказывает нагрузку на ряды цепи, которые имеют контакт с зубьями колеса. Со стороны звездочки, на крайний ряд цепи действует консольная нагрузка. Консольную нагрузку воспринимает валик цепи, объединяющий три ряда втулок в одну трехрядную цепь. Под действием консольной нагрузки на крайний ряд цепи со стороны звездочки выходного вала этот крайний ряд смещается относительно остальных рядов, выбирая зазоры в цепи. Валики вместе с втулками с надетыми на них роликами перекашиваются, что приводит к уменьшению пятна контакта роликов с зубьями звездочки. При этом валик изгибается.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенный признаков является передача по патенту РФ №2478847, F16Н/00, опубл. в БИ №10, 2013 г., включающей корпус с колесом с внутренними зубьями, входной вал с установленным на нем генератором волн, выходной вал с диском, снабженным пазами, взаимодействующее с генератором волн, колесом и диском выходного вала подвижное устройство, выполненное в виде пальцев, установленных в пазах диска и объединенных пластинами с отверстиями для пальцев, выходной вал снабжен дополнительным диском с направляющими отверстиями для пальцев, пальцы установлены таким образом, что взаимодействуют с зубьями колеса и проходят через направляющие дополнительного диска выходного вала, причем, пазы для пальцев в диске, концы пальцев, взаимодействующие с диском, участки пальцев, взаимодействующие с пластинами, а также отверстия для пальцев в пластинах выполнены сферическими.
Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются: корпус, входной вал с генератором волн, диск с пальцами, пальцы объединены пластинами и установленных в опорной части диска в пазах сферической формы, диск с направляющими отверстиями, колесо с внутренними зубьями и выходной вал.
Недостатком известного устройства по патенту РФ №2478847 является недостаточная нагрузочная способность ограниченная конструктивными особенностями устройства. Это объясняется тем, что в передаче движения от генератора к выходному валу участвует только половина количества пальцев, взаимодействующими с наружной рабочей поверхностью кулачка генератора, отверстиями дополнительного диска и зубьями жесткого колеса совершая прямой ход. Остальные пальцы совершают обратный (холостой) ход, выходя из зацепления с зубьями жесткого колеса и не участвуют в передаче мощности и крутящего момента от входного к выходному валу. Это обусловлено тем, что генератор может активно воздействовать на пальцы только своей внешней поверхностью генератора. В свою очередь пальцы, совершая обратный (холостой) ход не могут активно воздействовать на зубья жесткого колеса, заставляя последнее вращаться в туже сторону.
Задачей (техническим результатом) является повышение нагрузочной способности передачи.
Поставленная задача решается тем, что в передаче, включающей корпус, входной вал с генератором волн, диск с пальцами, объединенными пластинами и установленными в опорной части диска в пазах сферической формы, диск с направляющими отверстиями, колесо с внутренними зубьями, взаимодействующими с пальцами, и выходной вал, диск с пальцами и диск с направляющими отверстиями жестко связаны и установлены в корпусе, генератор снабжен пазом, образующим наружный и внутренний контуры для передачи волнового движения пальцам, колесо с внутренними зубьями установлено на выходном валу и выполнено двухвенцовым, причем венцы колеса расположены по разные стороны от опорной части диска с пальцами.
Установка диска с пальцами и диска с направляющими отверстиями в корпусе и их жесткая связь повышают жесткость передачи, за счет упразднения консольного нагружения, что приводит к увеличению нагрузочной способности передачи.
Снабжение генератора пазом, образующим наружный и внутренний контуры для передачи волнового движения пальцам позволяет обратный ход пальцев сделать также рабочим ходом при передаче движения от генератора к колесу с внутренними зубьями, что приводит к увеличению количества участвующих в передаче движения пальцев вдвое, увеличивая тем самым нагрузочную способность передачи.
Выполнение колеса с внутренними зубьями на выходном валу и выполнение его двухвенцовым и расположение венцов колеса по разные стороны от опорной части диска с пальцами позволяет пальцам передавать движение выходному валу через зубья двухвенцового колеса во время прямого и обратного хода пальцев, чем достигается увеличение нагрузочной способности передачи.
Сущность устройства поясняется фиг. 1, на которой показана передача в разрезе по оси; на фиг. 2 - взаимное расположение пальцев в генераторе волн; на фиг. 3 - взаимное расположение пальцев и пазов диска с направляющими отверстиями; на фиг. 4 - взаимное расположение пальцев и венца 4 колеса с внутренними зубьями; на фиг. 5 - взаимное расположение пальцев и венца 5 колеса с внутренними зубьями.
Передача (фиг. 1) включает корпус, в котором размещены: с одной стороны - входной вал 1 с установленным на нем генератором волн 3, с другой - выходной вал 2 с установленным на нем колесом с внутренними зубьями, причем колесо с внутренними зубьями выполнено двухвенцовым, с венцами 4 и 5. Между ними в корпусе неподвижно установлен диск 8 с направляющими отверстиями 9, который жестко связан с диском 6 с пазами сферической формы 7, образующими опорные поверхности для пальцев 10. Между собой пальцы 10 объединены пластинами 11 со сферическими отверстиями 12. Генератор волн 3 снабжен пазом, образующим наружный 13 и внутренний 14 контуры для передачи волнового движения пальцам 10. Колесо с внутренними зубьями, взаимодействует с пальцами 10 венцами 4 и 5, расположенными по разные стороны от опорной части диска 6 с пазами сферической формы 7 для пальцев 10. Венцы имеют одинаковое количество зубьев. Количество пальцев 10 меньше количества зубьев венцов 4 и 5 колеса с внутренними зубьями на 2.
Предлагаемая передача работает следующим образом.
Вращение от входного вала 1 передается установленному на нем генератору волн 3. Генератор волн 3 взаимодействует с концами пальцев 10, объединенных пластинами 11. Пальцы 10 в местах, объединенных пластинами 11, совершают волновое движение, подобное движению зубчатого венца традиционной волновой передачи с гибким колесом, выполненным в виде тонкостенного стакана, которое задается наружным 13 и внутренним 14 контурами паза (фиг. 2) в конструкции генератора волн 3 и формой направляющих отверстий 9 диска 8 (фиг. 3).
Пальцы 10 совершают пространственное вращение в сферических пазах 7 диска 6.
Кроме того, пальцы 10 взаимодействуют с направляющими отверстиями 9 диска 8, расположенного в корпусе и жестко соединенного с диском 6, а также с венцами 4 (фиг. 4) и 5 (фиг. 5) колеса с внутренними зубьями, расположенного на выходном валу 2. В результате чего палец 10 передает нагрузку выходному валу 2 в двух зонах контакта с венцами 4 и 5 колеса с внутренними зубьями, что также повышает нагрузочную способность передачи.
Точка, принадлежащая оси пальца 10 в районе пластин 11 (фиг. 1), движется по овальной кривой, относительно системы координат связанной с корпусом. Поскольку другие пальцы 10 установлены в сферических пазах 7 с возможностью пространственного вращения, траекторией оси пальца относительно корпуса является конус с центром, совпадающим с центром сферического паза 7. В результате, поверхностью направляющего отверстия 9 (фиг. 3) будет огибающая поверхность последовательных положений пальцев 10, двигающихся по конической траектории.
Точки, принадлежащие оси пальца 10 (фиг. 1) вблизи зубчатых венцов 4 и 5 движется относительно колеса с внутренними зубьями и выходным валом 2 по некоторым циклическим кривым. В средней части пальцы 10 будучи установлены в сферических пазах 7 диска 6, движутся по окружности. Траекторией движения оси пальца 10 является кривая, образуемая движением оси пальца 10 по двум направляющим, одна из которых может быть любая из циклических кривых, а другая окружность. Профилями боковой поверхности зубьев венцов 4 и 5 колеса с внутренними зубьями будет являться огибающая последовательных положений пальцев 9 совершающих сложное движение по заданной траектории относительно системы координат, связанной с выходным валом 2.
Палец 10, взаимодействуя с дисками 6 и 8, образует жесткую систему и движется однозначным образом, скользя по поверхности направляющего отверстия 9 и работая как рычаг, передавая движение попеременно зубьям венцов 4 и 5. Когда генератор 3 заставляет палец 10 перемещаться от оси передачи к периферии работая, совершая прямой ход наружным профилем 13 (фиг. 2), палец 10 воздействует на зуб венца 4, передавая вращение на колесо с внутренними зубьями и соответственно выходному валу 2. Когда генератор 3 заставляет палец 10 перемещаться к центру передачи совершая обратный ход внутренним профилем 14, палец 10 воздействует на зуб венца 5, передавая вращение на колесо с внутренними зубьями и соответственно выходному валу 2. Таким образом, вращение передается от пальцев колесу с внутренними зубьями за каждый ход пальцев (прямой и обратный) что приводит к увеличению многопарности зацепления передачи вдвое и соответственно к увеличению нагрузочной способности.
Во время передачи усилия от генератора волн 3 (фиг. 1) выходному валу 2 через пальцы 10, взаимодействующие с зубьями венцов 4 и 5, пластины 11 не используются, так как усилие передается непосредственно через палец 10. Выход пальца 10 из зацепления с зубьями венцов 4 и 5 обеспечивается за счет пластин 10, которые объединяют пальцы 10 в замкнутую цепь, совершающую волновое движение.
Пластины 11 выполняют только направляющую функцию однозначного движения пальцев 10 по заданной траектории, когда пальцы 10 не передают нагрузку, во время смены режимов прямого и обратного ходов. Поэтому неизбежные зазоры между пластинами 11 и пальцами 10 не влияют на непосредственную передачу нагрузки и, следовательно, не снижают нагрузочную способность передачи. Кроме того, повышение нагрузки не способствует увеличению этих зазоров за счет интенсивного износа.
Для обеспечения редуцирования, количество пальцев 10 подвижной системы, заменяющей собой гибкое колесо, должно быть меньше количества зубьев венцов 4 и 5, как и в обычной волновой передаче.