Волновая передача

механическая передача (зубчатая, фрикционная, винтовая), в которой вращение передаётся и преобразуется циклическим возбуждением волн деформации в так называемом гибком элементе (отсюда название «волновая»). Изобретатель В. П. — американский инженер У. Массер (1959). Наиболее распространена зубчатая В. П. (рис. 1), которая обычно состоит из жёсткого элемента — зубчатого колеса с внутренними зубьями, неподвижно закреплённого в корпусе передачи. Гибкого элемента — цилиндрической тонкостенной шестерни, выполненной в виде стакана с наружными зубьями, число которых несколько меньше числа зубьев жёсткого колеса (стакан закреплён на выходном валу и расположен внутри жёсткого колеса). Генератора волн деформации (волнообразователя) — овального кулачка с надетым на него шарикоподшипником.

Генератор вставлен соосно в гибкое колесо и при вращении растягивает его. Число волн деформации равно числу выступов кулачка. В вершинах волн зубья гибкого колеса полностью входят в зацепление с зубьями жёсткого, а во впадинах волн полностью из него выходят. При вращении генератора с той же угловой скоростью движутся волны деформации, т. Е. В гибком колесе возбуждаются бегущие волны, в вершинах которых происходит зацепление. Разница чисел зубьев жёсткого и гибкого колёс обычно равна (реже кратна) числу волн деформации. В зависимости от числа волн В. П. Называются одно-, двух- или трёхволновыми. Если, например, число зубьев гибкого колеса равно Zг = 200, жёсткого колеса — Zж = 202, передача двухволновая (рис. 2), генератор волн выполнен в виде водила с двумя роликами, то при вращении генератора по часовой стрелке первый зуб гибкого колеса будет входить в первую впадину жёсткого, второй во вторую и т.д.

До двухсотого зуба и двухсотой впадины. При дальнейшем вращении генератора первый зуб гибкого колеса войдёт в двести первую впадину, второй — в двести вторую, а третий — в первую впадину жёсткого колеса (рис. 2, г). Таким образом, за один полный оборот генератора волн гибкое колесо сместится относительно жёсткого на 2 зуба или на угол (рис. 2, в) в противоположном направлении, т. Е. Передаточное число В общем случае передаточное число В. П. С вращающимся гибким колесом равно Применяются также зубчатые В. П. С закреплённым гибким и вращающимся жёстким колёсами. В этом случае направления вращения генератора и выходного вала совпадают. Одна из главных особенностей В. П. — возможность получения высокого передаточного числа в одной ступени.

Серийно выпускаемые (1970) в США волновые редукторы имеют передаточные числа от 60 до 320. Вследствие малой разности диаметров гибкого и жёсткого колёс и гибкости одного из элементов в зацеплении участвует одновременно от 10 до 50% всех зубьев, т. Е. Имеет место многопарность зацепления, что позволяет применять колёса с мелким модулем зацепления. В. П. Могут передавать крутящий момент в несколько раз больший, чем другие зубчатые передачи с теми же габаритами и массой, и значительно компактнее зубчатых передач других видов с той же нагрузочной способностью. Кпд зубчатых В. П. Обычно составляет 80—92%. В. П. Отличается мягкостью, безударностью, повышенной кинематической точностью, позволяет создавать безлюфтовые зацепления.

В. П. Может работать как замедляющая (Редуктор) и как ускоряющая (Мультипликатор) передача. Гибкие колёса В. П. Обычно изготовляют из металла с высоким пределом выносливости или из различных пластмасс, получаемых литьём под давлением. Существуют конструкции зубчатых В. П. С наружным расположением генератора волн. Жёсткое колесо в этом случае расположено внутри гибкого колеса (рис. 3). Гибкие колёса В. П. Выполняются в виде мембраны, конуса, сферы, колокола, узкого кольца или трубы, соединённых с выходным валом шлицами. В. П. Могут иметь также пневматическое и гидравлическое возбуждение волн (рис. 4), при котором роль кулачка выполняют радиально расположенные плунжеры, давление на которые подаётся через распределительное устройство.

Этот тип В. П. Малоинерционный, так как отсутствует быстровращающийся генератор. С помощью В. П. Можно передавать вращение через глухую металлическую стенку в замкнутое, герметично изолированное пространство или из него. Гибкое колесо герметичной В. П. (рис. 5) имеет обычно форму колокола с двумя донышками, одно из которых закрепляется на корпусе передачи. Внутри колокола располагается генератор волн, а снаружи — жёсткое колесо, закреплённое на выходном валу. Возможна также конструкция герметичной В. П. С внутренним расположением жёсткого колеса и наружным расположением генератора. Особое место среди зубчатых В. П. Занимает так называемый Респонсин. Прообразом этого устройства является изобретённый советским инженером А. И. Москвитиным тихоходный электродвигатель с гибким ротором для безредукторного привода (1944).

В респонсине нет быстровращающихся деталей, поэтому он не имеет себе равных по быстродействию среди всех известных силовых приводов, применяется в следящих системах и т.п. Механизмах. Фрикционная В. П. Имеет гладкие контактирующие поверхности гибкого и жёсткого элементов. Передаточное число фрикционных В. П. Равно где Рг и Рж — периметры контактирующих поверхностей гибкого и жёсткого элементов. Фрикционные В. П. Используются в качестве Вариаторов (рис. 6). В винтовой В. П. Гибким элементом может служить полый винт (рис. 7) или тонкостенная гайка. Генератор волн располагается соответственно внутри или снаружи гибкого элемента. В зависимости от соотношения параметров резьб винта и гайки вращение генератора в винтовых В. П. Преобразуется в поступательное или в винтовое движение выходного органа передачи.

Винтовые В. П. Применяются главным образом для передачи движения в герметизированное пространство и для очень медленных перемещении. Иногда к В. П. Относят также волновые муфты, передающие вращение через цилиндрическую оболочку в герметизированное пространство, имеющие передаточное отношение 1. В. П. Применяются в различных отраслях техники. В приводах грузоподъёмных машин, конвейеров, различных станков, в авиационной и космической технике, в точных приборах, исполнительных механизмах систем с дистанционным и автоматическим управлением, в приводах остронаправленных радарных антенн систем наблюдения за космическими объектами и т.п. Герметические В. П. Передают вращение в герметизированные полости с химической агрессивной и радиоактивной средой, в полости с высоким давлением и глубоким вакуумом, а также являются приводами герметических вентилей.

Например, в американской космической ракете «Кентавр» (60-е гг. 20 в.) герметическая В. П. Использована в механизме вентиля системы жидкого кислорода, что исключило утечку кислорода и повысило взрыво- и пожаробезопасность. Лит. Цейтлин Н. И., Цукерман Э. М., Волновые передачи, «Вопросы ракетной техники», 1965, № 8. «Экспресс — информация. Серия детали машин», 1968, №11. Гинзбург Е. Г., Волновые зубчатые передачи, М., 1969. Ю. Б. Синкевич. Рис. 1. Зубчатая волновая передача (редуктор). 1 — жёсткое колесо. 2 — гибкое колесо. 3 — генератор волн. Рис. 2. Схема работы зубчатой волновой передачи. А — исходное положение генератора. Б — генератор повернут на 90°. В — генератор повернут на 360°. Г — зона зацепления. 1 — жесткое колесо. 2 — гибкое колесо. 3 — генератор волн.

Рис. 3. Зубчатая волновая передача с наружным расположением генератора. 1 — жёсткое колесо. 2 — гибкое колесо. 3 — генератор. Рис. 4. Зубчатая волновая передача с гидравлическим генератором. 1 — жёсткое колесо. 2 — гибкое колесо. 3 — генератор. Рис. 5. Герметичная зубчатая волновая передача. 1 — жёсткое колесо. 2 — гибкое колесо. 3 — генератор волн. Рис. 6. Фрикционный волновой вариатор. 1 — жесткий элемент. 2 — эластичный гибкий элемент. 3 — генератор волн. 4 — дополнительные ролики генератора. Рис. 7. Винтовая волновая передача. 1 — гибкий элемент (полый винт). 2 — жесткий элемент (гайка). 3 — генератор волн..