Промышленный лизинг Промышленный лизинг  Методички 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [ 45 ] 46 47 48 49 50 51

тип генератора, число волн деформации и величина радиальной деформации. Этот вопрос специально исследовался в работах [33, 32 и др.].

Волновые вариаторы благодаря наличию нескольких зон нагружения компактны, обладают возможностями высокого редуцирования и значительным диапазоном регулирования. Основной деталью, в решающей степени определяющей работоспособность, габариты и другие параметры волновой передачи, является гибкий элемент. Долговечность передачи лимитируется в основном циклической прочностью этого элемента. Последняя определяется конструкцией гибкого элемента, способом его заделки, величиной радиальной деформации, характером деформации, величиной полезной нагрузки.

По кинематическому взаимодействию известные конструкции волновых вариаторов делятся на радиальные и торцовые. В первых - чаще встречающихся - гибкий элемент может иметь цилиндрическую, коническую или полусферическую форму, у вторых - плоскую диафрагму. Применение колоколообразных гибких колес позволяет их использовать для передачи механического движения в герметически отделенную сплошной деформируемой стенкой часть пространства. Благодаря этому свойству волновые передачи находят применение в летательных аппаратах; а также химическом оборудовании, работающем в агрессивной среде, вакууме.

Вторым по значению элементом волнового вариатора, лимитирующим его нагрузочную способность, является генератор волн.

В зависимости от характера опирания гибкого колеса на генератор различают генераторы свободной, принудительной и полупринудительной деформации. У первых гибкое колесо опирается на генератор только в зоне вершины волны деформации, у вторых - по всему периметру, у третьих - только на своем рабочем участке.В волновых вариаторах нашли преимущественное применение генераторы свободной деформации, реже полупринудительной деформации.

Генераторы свободной деформации отличаются относительной простотой конструкции и невысокой стоимостью изготовления, легко поддаются регулировке. В качестве тел качения в них обычно используются стандартные шарико- и роликоподшипники. Их недостаток - высокие контактные напряжения в зоне контакта рабочих тел генератора и гибкого колеса.

Регулирование передаточного отношения в волновых вариаторах осуществляется следующими способами:

изменением диаметра дорожки качения при применении одного из колес - гибкого или жесткого - нецилиндрической (чаще конической) формы; при этом в осевом направлении может перемещаться любое из указанных колес или генератор;

изменением окружных скоростей упругого перемещения раз-личных участков деформированного гибкого колеса, располо-

ЖенныХ под различными углами относительно большой оси генератора волн;

изменением диаметра цилиндрической поверхности трения жесткого колеса;

растяжением выполненного в виде бесконечной ленты гибкого колеса генератором волн.

На рис. 170 показан вариатор [85] с регулированием скорости по первому способу. В данном случае вариатор выполнен двухступенчатым. Роль I ступени выполняет регулируемая фрикционная волновая передача, а II - зубчатая волновая передача. Вариатор имеет сдвоенное гибкое звено 3, левая часть которого представляет собой усеченный конус, а правая - цилиндриче-


Рис. 170. Вариатор с конусной гибкой трубой: / - гибкая труба; - генератор

екая с зубчатым венцом на конце. Вмонтированная жесткая втулка 4 делит гибкий элемент на левую и правую части, препятствуя распространению деформации с одной части на другую. В торцовых расточках втулки расположены подшипники, поддерживающие входной / и выходной 5 валы. Вращение от вала / передается на двухволновой генератор, шарикоподшипники 2 которого создают волны деформации на левой конической части гибкого звена. Последняя охватывается расположенным в корпусе 6 вариатора жестким кольцом 7, имеющим возможность для регулирования скорости осевого перемещения по четырем направляющим 8. Это перемещение осуществляется при помощи двух винтов 9, ввинчивающихся в резьбовые отверстия кольца 7, насаженных на них червячных колес 10, вращаемых червяками , нарезанных на общем валу 12. Последний поворачивается вручную маховичком 13. Оси роликов 16, расположенные в пазах водила 14 генератора, опираются на овальную пружину 15, обеспечивающую необходимое прижатие гибкого колеса к жесткому. При перемещении кольца 7 в направлении от левого суженного наиболеежесткого участка к цилиндрической части гибкого элемента жесткость трубы и ее деформация уменьшаются. Во II ступени зубчатый венец на правом торце гибкой трубы зацепляется с жестким остановлен51Ым зубчатым венцом 19. Генератор II ступени состоит из двух роликов 18 и водила 17, закрепленного



иа выходном валу 5. Вариатор обладает свойством обратимости, может передавать вращение как от вала / к валу 5, так и наоборот! Передаточное отношение вариатора при ведущем вале /

(242)

Rr - Ry,


Рис. 171. Торцовый вариатор с гибкой диафрагмой

Здесь и R - радиусы гибкого и жесткого колес I ступени; и 2ж - числа зубьев гибкого и жесткого звеньев П ступени. Фрикционная волновая передача со стальным гибким колесом может реализовать в режиме редукции передаточные отношения в интервале от 50 до 1000 и более. Нижний предел i лимитируется

усталостной прочностью гибкого колеса, поскольку минимальное / соответствует максимальной деформации гибкого элемента в его сечении с наименьшим диаметром. Верхний предел i соответствует, наоборот, минимальной деформации гибкого элемента, когда различие в периметрах гибкого и жесткого колес минимально и может нарушаться плавность вращения выходного вала вариатора.

Применение в рассмотренном типе вариатора дополнительной зубчатой волновой передачи позволяет реализовать передаточные отношения менее 50.

Особенностью зтого вариатора является переменное усилие прижатия гибкого и жесткого колес при осевом перемещении последнего вследствие изменения затрачиваемого пружиной усилия на деформацию конической части гибкого элемента.

На рис. 171 показан волновой вариатор торцового типа с регулированием передаточного отношения по второму способу [92]. С этой целью в вариаторе используется упругая диафрагма 1. Вариатор заключен в корпус 2. Вращение от входного вала 3 через жесткую плоскую шайбу 4, шары 5, диафрагму /, ступицу 6 передается ведомому валу 7. Два шара удерживаются в диаметрально противоположном положении сепаратором 8. Упругая диафрагма опирается на плоскую поверхность неподвижного фланца 9. Прижатие рабочих тел осуществляется с помощью тарельчатой пружины 10 через упорный подшипник . Ведомый вал расположен в подшипнике 12, вмонтированном в резьбовую муфту 13. С помощью резьбового соединения муфта вместе с ведомым валом может перемещаться в осевом направлении, создавая прогиб диафрагмы / (показано пунктиром).

При вращении входного вала между фланцем 9 и диафрагмой / под давлением шаров 5 происходит контакт по окружности диа-

метром 4. определяемым положением отверстий под шары в сепараторе 8. При положении выходного вала, соответствующем плоской форме гибкой диафрагмы (показано сплошной линией), длины окружностей контакта на фланце 9 и на диафрагме одинаковы; вследствие зтого при вращении входного вала выходной будет оставаться неподвижным.

При осевом перемещении гибкой диафрагмы вместе с выходным валом диафрагма прогибается и начинает контактировать с фланцем точками, расположенными (при измерении на недеформирован-ной диафрагме) на диаметре d, большем чем d, и выходной



Рис. 172. Схема вариатора с регулируемым пружинным жестким звеном

Рис. 173. Схема вариатора с растягиваемым гибким звеном

вал приходит во вращение, поскольку создается различие в длинах контактируемых окружностей.

Передаточное отношение вариатора определяется разностью диаметров d и d; последняя зависит от величины максимального осевого прогиба диафрагмы.

Рассмотренный вариатор характеризуется большим передаточным отношением, регулируемым в широком диапазоне.

На рис. 172 показан вариатор с регулированием передаточного отношения по третьему способу, т. е. изменением диаметра цилиндрической поверхности качения жесткого колеса, выполненного в виде специальной пружины /, осуществляемого торцовым нажатием винта 2.

Вследствие ограниченных возможностей изменения внутреннего диаметра пружины диапазон регулирования такого типа вариатора небольшой.

На рис. 173 показан вариатор с регулированием скорости по четвертому способу - за счет растяжения гибкого элемента. В данном случае вариатор является автоматическим регулятором скорости вращения, обеспечивающим постоянство частоты вращения выходного вала при разных входных частотах вращения.

С увеличением скорости вращения вала генератора передаточное отношение возрастает в связи с растяжением центробежными силами гибкого элемента, выполненного из эластичного материала.



Вследствие относительно невысокой прочности эластичного материала вариатор может передавать небольшие нагрузки.

Предпочтительное применение находят волновые вариаторы, у которых изменение передаточного отношения осуществляется либо перемещением гибкого колеса при неподвижном жестком колесе, либо наоборот.

Одним из недостатков волновых вариаторов с цилиндрическими и коническими гибкими элементами, выполняемыми в виде стакана, является значительная длина стакана (и соответственно вариатора), которая должна быть в 1 ... 1,5 раза больше его диаметра, что необходимо для затухания деформации, возника-



Рис. 174. Схема вариатора с полусферическим гибким колесом

ющей под генератором до места заделки, и для уменьшения напряжения в диафрагме.

В этом отношении выгодно отличается вариатор с полусферическим гибким колесом, разработанный и исследованный Г. А. Хи-талишвилИ (СТАНКИН).

На рис. 174 показана схема этого вариатора. Здесь гибкое колесо 1 имеет полусферическую форму.

Расположенное в корпусе 2 жесткое колесо 3 имеет возможность осевого перемещения для регулировки эксцентриситета е (рис. 174, а). Последний обеспечивает переменность радиального зазора А, что необходимо для регулирования передаточного отношения.

Зазор Д = VRo + е- 2Roe cos Q - R.

Изменение передаточного отношения производится наклонением шарнирно сочлененных рычагов генератора центробежного действия 4 относительно оси вариатора с помощью винтового механизма 5. В этом вариаторе полусферическая форма гибкого колеса помимо сокращения осевых размеров обеспечивает также более благоприятное. напряженное состояние гибкого элемента, удобство его крепления к валу (отсутствие диафрагмы), компактное размещение органов регулирования внутри полости гибкого колеса.

Образующая наружной поверхности роликов генератора волн очерчена дугой, радиус которой равен радиусу внутренней поверхности гибкого колеса.

Диапазон регулирования

д max max

Здесь зазор An,i„ ограничивается возникновением неплавности вращения ведомого вала и должен быть на порядок больше суммы шероховатостей контактирующих поверхностей и разнотолщинности гибкого колеса; Ах ограничен возрастанием локальных напряжений при деформации гибкого колеса. Максимально допустимый диапазон регулирования Дах = 30. Толщина стенок гибких колес составляет 0,3 ... 0,5 мм. Расчет их прочности и устойчивости базируется на теории оболочек.

Оптимальное значение запаса сцепления р = 2 ... 2,5. Замеренное при испытаниях максимальное значение г\ = 0,62 (при «1 = 1800 об/мин); при этом относительная потеря скорости составляла 10 ... 20%.

Значительная относительная потеря скорости в волновой фрикционной передаче связана со специфическими условиями работы гибкого тонкостенного элемента, испытывающего большие деформации изгиба. И хотя нейтральный слой остается нерастяжимым, однако в результате совместного проявления тангенциального и радиального перемещений гибкого элемента контактирование его наружного слоя с жестким колесом сопровождается проскальзыванием и понижением КПД.

Фрикционные волновые вариаторы наряду со своими достоинствами в части высокой степени редукции, широкого диапазона регулирования, компактности привода обладают серьезными недостатками - прежде всего относительно небольшим КПД (timax «10,65)! Это связано с существенными гистерезисными потерями при передеформировании гибкого элемента, долговечность которого невелика. Поэтому возможно их применение только в качестве кинематических передач и в приводах малой мощности - в различного рода следящих системах, намоточных устройствах, устройствах с передачей движения в герметизированное пространство, в компактных периодически действующих приводах.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [ 45 ] 46 47 48 49 50 51