Волновой редуктор
Волновая передача представляет собой механизм, который передаёт и преобразует чаще всего вращательное движение. Механизм также носит название зубчатого или фрикционного.Преобразование движения в данном случае осуществляется, когда генератор волн деформирует волновым способом венец гибкого колеса. Волновой механизм состоит из нескольких основополагающих элементов, от работы которых зависит функционирование всего редуктора. Он составлен из быстроходного или входного вала, содержащего генератор волн, гибкого колеса (с 1-ым тихоходным валом его соединяет муфта), жёсткого колеса, соединяющегося со 2-ым тихоходным валом, корпуса.
В конструкцию генератора волн входит овальный кулачок, специальный шарикоподшипник, гибкие кольца. Также генератор волн может представлять собой два диска, находящиеся на валу. Сборка зацепления осуществляется после деформирования гибкого колеса.
Волновые механизмы могут иметь различную конструкцию. Для того, чтобы разобраться с особенностями конструкции, стоит отметить основное предназначение волнового редуктора: преобразование вращательного движения на входе в поступательное или вращательное на выходе. В целом волновые механизмы относятся к многопоточным планетарным типам редукторов. Такая классификация обусловлена возможностью работы редуктора не несколько зон, а зубчатый механизм отличается многопарностью контакта гибкого колеса и выходного звена. Возможность многозонного контакта обеспечивается формой волнового генератора. Она представляет собой кулачок с 2-3 выступами. Возможность многопарного контакта – податливостью зубчатого венца одного из колес (гибкого). С помощью таких особенностей конструкции волновые нагрузки даже при небольших габаритах передают существенные нагрузки. Благодаря податливым характеристикам зубчатого венца нагрузка по всем зубьям, которые находятся в области сцепления, распределяется равномерно. Из общего количества зубьев 15-25% будут находиться в зацеплении при оптимальном значении нагрузки. Для волновых передач характерно мелкомодульное зацепление. Вершина волны деформации и зона зацепления в передаче волнового типа находятся на одинаковом уровне. В зависимости от числа волн и зон передачи могут быть одноволновыми, двухволновыми и пр. Именно эти передачи чаще всего используются в конструкциях. Три волны и более используются реже. В случае если передаваемые усилия распределяются по нескольким зонам, нагрузка на элементы пар уменьшается, что влияет на сокращение массы механизма и его габаритов. Такие характеристики, как многозонность и многопарность, делают механизм более жестким, количество ошибок и зазоров приближается к среднему уровню, а кинематическая погрешность и мертвый ход уменьшается. Именно поэтому для волновых механизмов характерна высокая кинематическая точность и показатель жесткости, что никак не зависит от гибкого элемента. Благодаря образованию внутреннего контура в волновом механизме увеличивается число пассивных и избыточных связей в конструкции. А возникшие перекосы можно компенсировать податливостью гибкого колеса. В этом заключается особенность волнового механизма: процесс изготовления и сборки требует меньшего числа компенсационных развязок в отличие от других механизмов, имеющих жесткие звенья. За счет гибкого колеса движение передается по средствам герметичной стенки (именно она служит разделителем двух сред). В конструкции волнового редуктора генератор волн и входной вал находятся на одной стороне, а выходное звено – на другой. Такая схема характерна, например, для космического аппарата.
В кинематическом понимании волновая передача – это планетарная передача, где одно колесо имеет форму гибкого венца. Его деформация осуществляется через генератор волн, после чего он закрепляется в 2 частях с центральным колесом. Бесспорное преимущество именно такого типа передачи – это многопарность крепления зубьев. Для волновых передач характерны большие передаточные числа в рамках одной ступени. В зубчатых колесах из стали передаточное отношение колеблется от 60 до 300 максимум. КПД при таких значениях не меньше КПД в планетарной передаче.
Однако волновые редукторы имеют и определенные недостатки. В частности ограниченное значение частот вращения ведущего вала в генераторе волн при существенном диаметре колес, а также небольшие модули у зубчатых колес. В рамках серийного производства волновые передачи по стоимости ниже планетарных. Кроме того, показатель крутильной жесткости ниже, однако и этого для работы достаточно.
