Принцип роботи та деякі схеми хвильових зубчастих передач

Хвильова передача здійснюється на принципі перетво­рення параметрів руху хвильовим деформуванням однієї з ланок пе­редачі. Цей принцип вперше був запропонований російським вченим А. І. Москвітіним у 1944 р. для варіанту фрикційної передачі та американським вченим В. Массером у 1959 р. для зубчастої передачі.

Хвильова передача (рис. 27.1) складається з гнучкого зубчастого вінця 1, з'єднаного з веденим валом і здеформованого генератором хвиль 3, на якому розміщений гнучкий підшипник 2. Гнучкий зуб­частий вінець у здеформованому стані входить у зачеплення з двох діаметрально протилежних боків із нерухомим жорстким зубчастим вінцем 4, який розміщений у корпусі передачі і має внутрішні зубці. При обертанні генератора хвиль, виконаного у вигляді кулачка, з ку­товою швидкістю ω₁ гнучке колесо і ведений вал, зв'язаний із ним, будуть обертатись із кутовою швидкістю ω₂. Передавання обертового руху із зміною кутової швидкості забезпечується різницею чисел зубців жорсткого та гнучкого зубчастих коліс. Гнучкий підшипник призначений для зменшення тертя між генератором хвиль та гнучким колесом. Передача такого виду називається хвильовою через хвилеподібне деформування гнучкого колеса при обертанні генера­тора. Хвильова передача за схемою на рис. 27.1 називається двохвильовою, оскільки за один оберт генератора гнучке колесо сприймає дві хвилі деформації. Відомі також одно – і трихвильові та рідко за­стосовувані чотирихвильові передачі. Число хвиль деформації гнуч­кого колеса залежить від форми та конструкції генератора хвиль.

На сьогодні відома велика кількість схем та конструкцій хвильо­вих зубчастих передач. На рис. 27.2 показані деякі найпоширеніші схеми хвильових зубчастих передач.

Хвильова передача, що зображена на рис. 27.2, а, має з'єднане з веденим валом гнучке зубчасте колесо, а жорстке колесо нерухомо встановлене в корпусі передачі. У хвильовій передачі за схемою рис. 27.2, б гнучке колесо не обертається, бо воно з'єднане з корпусом, а жорстке зубчасте колесо обертається разом із веденим валом. На рис. 27.2, в зображена схема хвильової передачі, за допомогою якої можна передавати обертовий рух в ізольований простір. Тут гнучке зубчасте колесо виготовлене у формі стакана і закріплене герметично своїм краєм із корпусом, а жорстке зубчасте колесо розміщене на веденому валу, який обертається в ізольованому просторі.

На рис. 27.2 і в подальших випадках вибране позначення числа зубців гнучкого колеса z₁ (незалежно від того, чи воно обертається, чи закріплене нерухомо), а числа зубців жорсткого колеса – z₂.

Доцільність використання принципу хвильової передачі полягає у багатопарності зачеплення зубців, яка визначає всі переваги такої передачі у порівнянні з іншими, а саме:

а) достатньо висока несуча здатність хвильових передач при малій масі та габаритних розмірах;

б) можливість здійснення за допомогою однієї пари коліс великих передаточних чисел у межах 60–300;

в) достатньо високий ККД, що досягає 0,85–0,90;

г) висока кінематична точність;

д) передача дає змогу передавати обертовий рух у ізольований простір.

Недоліками хвильових передач є такі:

а) обмеження частоти обертання генератора хвиль (до 4000 хв–¹);

б) складність виготовлення гнучкого колеса;

в) низька довговічність гнучкого колеса з огляду на великі на­вантаження та значні деформації.

Сучасний стан використання хвильових передач можна характе­ризувати як такий, що має перспективу. Розроблено також стандарт­ний ряд редукторів, до складу якого входять 11 типорозмірів із діа­пазоном діаметрів ділильних кіл гнучких коліс 50–510 мм і різни­ми передаточними числами. Діапазон обертових моментів на веде­ному валу 30 – 30 000 Н·м.