ГЕРМЕТИЧНА ХВИЛЬОВА ПЕРЕДАЧА

Хвильові герметичні передачі широко використовуються в машино будуванні для передачі обертального руху в герметизований простір.

Відома хвильова герметична передача, яка містить герметичну оболонку, контактуючий з нею генератор хвиль, гнучке зубчасте колесо, що охоплює оболонку, та жорстке зубчате колесо, що входить в зачеплення з ним, при цьому гнучке колесо в районі зубчастого вінця з'єднане нерухомо в окружному напрямку з герметичною оболонкою, наприклад, зубчастою муфтою або шпонками [1]. Щоб забезпечити окремо деформацію кожної оболонки в зазначеному поєднанні повинні бути гарантовані бічні зазори.

Недоліком відомої конструкції є те, що в межах цих бічних зазорів можливий невеликий відносний рух гнучкого колеса і оболонки та переривчаста поява хвильової фрикційної передачі з обертовим моментом, який може зруйнувати герметичну оболонку, а шліци муфти на оболонці і гнучкому колесі або пази для заставних шпонок є концентраторами напружень, що знижує довговічність як герметичної оболонки, так і самого гнучкого колеса.

Найбільш близьким аналогом для запропонованої хвильової передачі є хвильова герметична передача, яка містить ведучий вал, корпус, жорстке і гнучке колеса, генератор хвиль, герметичну оболонку, закріплену до корпусу, ведений вал, з'єднаний з гнучким колесом, гнучкий підшипник кочення, встановлений між герметичною оболонкою і гнучким колесом [2].

Повне усунення тертя ковзання забезпечує повне розвантаження тонкої герметичної оболонки від усіх моментів, що крутять, і виключає знос навантаженої контактної поверхні герметичної оболонки.

Недоліком відомої конструкції є незафіксованість гнучкого підшипника в осьовому напрямку щодо гнучкого колеса і герметичної оболонки, що в навантаженій передачі, за рахунок появи осьових навантажень, призводить до зміщення гнучкого підшипника в ту чи іншу сторону. При цьому гнучкий підшипник, який виконує роль дублера генератора хвиль, виходить із зони зачеплення гнучкого колеса з жорстким колесом, що призводить до зниження навантажувальної здатності передачі і проскакування зубів. Крім того, відомо, що стандартні гнучкі підшипники для хвильових передач (ГОСТ 23179-78) виконуються з корончатими сепараторами, які витискаються в осьовому напрямку з підшипників [3, с. 107]. Для виключення цього в конструкції генератора хвиль передбачена установка спеціальних упорних кілець [3, с. 165, рис. 11.1]. У розглянутій конструкції передачі установка таких кілець неможлива. Тому сепаратор неминуче буде вичавлений з підшипника, що призведе до збігання кульок в одну купу і в подальшому розбиранню гнучкого підшипника, до втрати працездатності та пошкодження елементів передачі.

Авторами поставлена задача виключення можливості втрати працездатності хвильової герметичної передачі за рахунок виходу гнучкого підшипника із зони зачеплення гнучкого колеса із жорстким колесом.

Поставлена задача досягається тим, що в хвильовій герметичній передачі, що містить ведучий вал, корпус, жорстке і гнучке колеса, генератор хвиль, герметичну оболонку, закріплену до корпусу, ведений вал, з'єднаний з гнучким колесом, гнучкий підшипник кочення із сепаратором, встановлений між герметичною оболонкою і гнучким колесом, гнучкий підшипник розташовано між кільцевими торцями потовщень, які виконано відповідно на внутрішній поверхні гнучкого колеса і зовнішній поверхні герметичної оболонки. Вихід гнізд сепаратора гнучкого підшипника спрямований в бік ведучого валу, а між торцем потовщення гнучкого колеса і зовнішнім кільцем гнучкого підшипника встановлено упорне кільце, зовнішній діаметр якого дорівнює розміру малої осі деформованого гнучкого колеса, а внутрішній діаметр гарантовано виключає його контакт з внутрішнім кільцем гнучкого підшипника.

Сутність пропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, де на рис. 1 схематично показана пропонована хвильова герметична передача; на рис. 2 показаний виносний елемент А на рис. 1, на якому в збільшеному масштабі показано взаємне розташування гнучкого підшипника, оболонки та гнучкого колеса.

Рисунок 1 – Хвильова герметична передача

Рисунок 2 – Виносний елемент А на рис. 1

Передача містить ведучий вал 1, герметичну оболонку 2, закріплену на корпусі 3, генератор хвиль 4, встановлений на ведучому валу 1 і контактуючий з оболонкою 2, жорстке колесо 5, встановлене в корпусі 3, гнучке колесо 6, поєднане з вихідним валом 7. Між гнучким колесом 6 і герметичною оболонкою 2 встановлений гнучкий підшипник кочення 8. На внутрішній поверхні гнучкого колеса 6 виконано потовщення 9 з утворенням кільцевого торця 10. На зовнішній поверхні герметичної оболонки 2 виконано потовщення 11 з утворенням кільцевого торця 12. Гнучкий підшипник 8 розташовано між кільцевими торцями 10 і 12 потовщень 9 і 11 відповідно, внаслідок чого він зафіксований в осьовому напрямку і позбавлений можливості зміщуватися в працюючій передачі.

Сепаратор 13 гнучкого підшипника 8 встановлений так, що вихід його гнізд 14 направлений в сторону ведучого валу 1 (на рис. 2 ліворуч), а його кільцева торцева поверхня 15 направлена в сторону веденого валу 7 (на рис. 2 праворуч).

Між торцем 10 потовщення 9 гнучкого колеса 6 і зовнішнім кільцем 16 гнучкого підшипника 8 встановлено упорне кільце 17, зовнішній діаметр якого дорівнює розміру малої осі деформованого гнучкого колеса 6, а внутрішній діаметр гарантовано виключає його контакт з внутрішнім кільцем 18, також деформованого гнучкого підшипника 8, після установки всередину герметичної оболонки 2 генератора хвиль 4. Між кільцями 16 та 18 розташовані тіла кочення 19, наприклад, кульки.

Якщо сепаратор 13 виконаний самозамикальним [3, с. 107, рис. 6.20], то потреба в установці упорного кільця 17 відпадає.

Хвильова герметична передача працює наступним чином

При обертанні генератора хвиль 4 через герметичну оболонку 2 хвиля радіальних деформацій передається гнучкому підшипнику 8, а через нього і гнучкому колесу 6. Хвиля радіальних деформацій що поширюється в окружному напрямку, в зачепленні гнучкого колеса 6 з жорстким колесом 5, число зубів якого перевищує число зубів гнучкого колеса 6, призводить до редукування обертального руху з передавальним відношенням, яке визначається за формулою:

де – число зубів на гнучкому колесі;

– число зубів на жорсткому колесі.

Знак мінус вказує на те, що напрямок обертання ведучого і веденого валів протилежні.

Так, як гнучкий підшипник 8 зафіксовано в осьовому напрямку щодо гнучкого колеса 6 і герметичної оболонки 2, то він постійно знаходиться в площині розташування генератора хвиль 4, хвильового зачеплення гнучкого 6 і жорсткого 5 коліс, забезпечуючи максимальну радіальну жорсткість, а, отже, максимальну навантажувальну і перевантажувальну здібності, виключаючи проскакування зубів. Сепаратор 13 гнучкого підшипника 8 після упирання своєї кільцевої торцевою поверхнею 15 в упорне кільце 17 не може бути вичавлений з підшипника 8, що запобігає втраті працездатності та пошкодження елементів передачі.

Крім того, виключається можливість додаткового навантаження розвантажуючого гофра герметичної оболонки 2 за рахунок осьових переміщень від перепаду тисків в поділюваних передачею середовищах (тиск в порожнині ведучого вала перевищує тиск в порожнині веденого валу, наприклад, при передачі обертання в вакуумний простір). Осьове зусилля від перепаду тисків через торець 12 передається на внутрішнє кільце 18 гнучкого підшипника 8, від нього через тіла кочення 19 підшипника на зовнішнє кільце 16, кільцевої торець 10 гнучкого колеса 6 і замикається на корпусі 3 через підшипник веденого валу 7.

Гнучкий підшипник є зафіксований в осьовому напрямку відносно герметичної оболонки та гнучкого колеса, що запобігає зміщенню його з зони зачеплення гнучкого колеса з жорстким колесом, та призводить до збільшення навантажувальної здатності передачі, а також виключає можливість проскакування зубів.

Виключено можливість вичавлювання сепаратора з гнучкого підшипника, що запобігає його розбиранню та збіганню кульок в одну купу, при цьому зберігається працездатність елементів передачі.

Література

1. Авторское свидетельство СССР №947527, F161/00, F16H55/00. Волновая герметичная передача, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР №1714247, F16H1/00. Волновая герметичная передача, 1992.

3. Иванов М. Н. Волновые зубчатые передачи: Учеб. пособие для студентов вузов. – М.: Высш. школа, 1981. – 184 с.