Хвильовий редуктор, або, як його ще називають, хвильова передача, ґрунтується на тому, щоб передавати обертальний рух, який виникає за рахунок хвилевої деформації одного з зубчастих коліс.
Хвилеві передачі
Поява і подальший процес розвитку хвильової передачі був здійснений в далекому 1959 році. Винахідником, а також людиною, яка запатентувала цю технологію, став американський інженер Массер.
Хвильовий редуктор складається з декількох основних елементів:
- Нерухоме колесо, що має внутрішні зуби.
- Обертове колесо, що має зовнішні зуби.
- Водило.
Серед переваг, які можна виділити у цього способу передачі руху, - менша маса і розміри пристрою, більш висока точність з кінематичної точки зору, а також менший мертвий хід. Якщо є необхідність, то використовувати такий тип передачі руху можна і в герметичному просторі, не використовуючи при цьому ущільнюючі сальники. Даний показник найбільш важливий для такої техніки, як авіаційна, космічна, підводна. Крім того, хвильовий редуктор застосовується і в деяких машинах, що використовуються в галузі хімічної промисловості.
Принцип роботи редуктора
З кінематичної точки зору, хвильові передачі - це різновид планетарних передач, який має одне гнучке і зубачате колесо.
Принцип роботи хвильового редуктора полягає в наступному. Нерухоме колесо пристрою кріпиться в потрібному корпусі, а виконується воно у вигляді простого зубчастого колеса, що має внутрішнє зачеплення. Гнучке ж зубчасте колесо виконується у формі склянки, що володіє тонкою стінкою, що легко піддається деформації. У більш товстій частині цього ж колеса, тобто лівій, нарізають зубтя, в той час як права частина виконується у формі валу. Найпростіший елемент - це водило, яке складається з овального кулачка і підшипника.
Сам же рух здійснюється за рахунок того, що відбувається деформація зубчастого вінця гнучкого колеса.
Конструкції редукторів
Наразі науці відомо безліч різноманітних конструкцій для хвильового редуктора. Найчастіше призначення всіх цих пристроїв - це перетворення вхідного обертального руху у вихідне обертальне або ж вихідне поступальне. Також варто відзначити, що хвилеву передачу можна розглядати, як різновид багатопоточного планетарного механізму. Це цілком можливо, оскільки ці механізми володіють багатозонним, а якщо брати в розрахунок зубчастий механізм, то ще й багатопарковим контактом між вихідною ланкою і гнучким колесом механізму. Можна відзначити, що при номінальному навантаженні на хвильовий редуктор лише від 15 до 20% всіх зубів пристрою знаходиться в зачепленні. Саме з цієї причини у всіх хвильових передачах використовують дрібномодульні механізми, число зубів на яких знаходиться в переділах від 100 до 600. Також можна додати, що в залежності від числа зон або ж хвиль у пристрої вони поділяються на однохвильові, двохвильові тощо.
Хвильовий мотор-редуктор
Опис даного типу хвильової передачі можна зробити на основі мотора редуктора моделі МВз2-160-5,5. Дана модель володіє здвоєною хвильовою зубчастою передачею. Конструкція даного редуктора складається з гнучкого колеса, яке виконано у вигляді кільця з тонкими стінками і двома зубчастими вінцями. Крім того, в конструкції є і спільний для цих деталей кулачковий генератор хвиль, що володіє гнучким підшипником.
Також у цієї моделі є кілька особливостей, що стосуються конструкції редуктора:
- Розмір уздовж осі валу невеликий.
- Генератор хвиль плаваючого типу, а з'єднання з валом електродвигуна шарнірне.
- На кінці вихідного валу цього пристрою розташовуються прямобічні шлиці.
Цей тип мотора-редуктора може використовуватися, як індивідуальний приводний модуль.
Технічні параметри мотора-редуктора
Технічні параметри для хвильового мотора-редуктора - це кілька основних критеріїв:
- Перший параметр, якому повинен відповідати редуктор - це момент, що крутиться на вихідному валу. Він повинен становити - 250 Н м.
- Другий параметр - це частота обертання валу редуктора. Показник цього параметра повинен бути - 5,5 хв-1.
- Третій параметр для цього пристрою - передавальне ставлення. Показник цього параметра - 264.
- Коефіцієнт корисної дії хвильового мотора-редуктора повинен бути 0,7.
- Параметри електродвигуна для цієї моделі такі: 0,31 кВт потужності, Частота обертання 1450 мін-1, робоча напруга для цього механізму 220 В або 380 В.
- Повна вага пристрою становить 20 кг.
Це основні параметри, які пред'являються до хвильового мотору-редуктору.
Зубчаста передача
Не так давно інженерами був створений новий вид зубчастої передачі, яка за своїми параметрами, а також конструкції схожа з планетарною передачею, однак при цьому володіє принципово новою передачею обертання. Ці нові винаходи - хвильові зубчасті редуктори. Для того щоб передавати обертальний рух у цих пристроях, була досягнута хвильова біжуча деформація, якою піддається один із зубчастих коліс редуктора. Даний винахід відмінно зарекомендував себе в деякого виду слідкуючих системах, а також в системах автоматичного управління з високою вимогою до точності. Таке специфічне призначення ці редуктори отримали через свої характеристики: невелика фізична вага, а також малі розміри всього пристрою в цілому, який при цьому володіє великим показником передавального ставлення, характеризується більш високим коефіцієнтом корисної дії, тобто ККД, невеликими люфтами, а також малим зносом деталей редуктора. Саме ці параметри і стали вирішальними у визначенні мети роботи для хвильових зубчастих редукторів.
Лебідка з хвильовим редуктором
Хвильові редуктори можуть бути двох типів - зубчасті і черв'якові. Застосування лебідки в даному пристрої знайшло себе лише при використанні редуктора черв'якового типу. Також у хвильових редукторах черв'якового типу з використанням лебідки існує два способи розташування черв'яка. Нижня установка, коли він знаходиться під черв'яковим колесом, а також верхня, коли черв'як розташовується над цим же колесом.
Крім того, привід з лебідкою може використовуватися для установки на космічному кораблі. Привід з лебідкою для космічного корабля являє собою двоступеневий хвильовий редуктор. Призначення цього пристрою на таких кораблях - це передача обертання в повністю герметичний простір. Оскільки редуктор є двоступеневим, то перший щабель - планетарний, а другий - хвильова передача. Також варто відзначити, що є можливість зробити пристрій самотормозящим. Для цього необхідно замінити планетарну передачу в редукторі на черв'якову.
Розрахунки редуктора
Як і для будь-якої іншої деталі, для створення редуктора необхідно проводити певні розрахунки, які будуть показувати, чи здатний пристрій виконувати свої функції, а також з якого матеріалу має виконуватися пристрій тощо. Основним критерієм для розрахунку хвильового редуктора, його працездатності, є міцність гнучкого колеса. Ви можете оцінити цей параметр за допомогою опору втоми зубчастого вінця. Основний габаритний розмір передачі - це внутрішній діаметр гнучкого колеса. Визначається він за наближеною залежністю опору втоми з урахуванням нормальних напружень.
