Волновой редуктор: принцип работы, устройство, применение, типы

Strain wave gear principle — harmonic drive ag

А можно ли по-другому?

Описанный способ использования – неподвижное жёсткое кольцо, вход на генератор волны и выход с гибкого кольца — не единственный способ использования волнового редуктора. В качестве входа и выхода можно использовать любые из трёх указанных деталей волнового редуктора в любых сочетаниях.

Описанная выше классическая схема волнового редуктора, в которой подшипник генератора волны принимает свою форму благодаря эллиптической втулке, не является единственной. Вместо втулки может применяться коромысло с роликами (Harmonic Drive Polimer) или планетарная ступень (Micromotion).

В последнем случае речь, строго говоря, идёт уже о двухступенчатом планетарно-волновом редукторе. Также возможны варианты конструкции волнового редуктора с тремя зонами зацепления вместо двух и генератором волны более сложной формы, но они применяются редко.Чем отличается волновая передача?

• Высокое передаточное отношение на одну ступень (для большинства серийных изделий Harmonic Drive от 50:1 до 160:1, для отдельных серий и специальных разработок – от 30:1 до 320:1)
• Передаточное отношение ограничено снизу: не менее 30:1
• Высокий удельный момент в расчёте на единицу объёма и массы
• Короткая осевая длина
• Возможность легко реализовать передачу вращения в другую среду
• Возможность легко реализовать большой полый вал
• Высокая точность (HDAG)
• Отсутствие люфта (HDAG)
• Стабильность точностных характеристик в течение срока службы
• Ограниченная жёсткость на скручивание
• Несамостопорящяяся (подвержена обратному прокручиванию)
• Высокая надёжность вследствие простоты конструкции

Основные отличительные свойства волновой передачи — высокая точность, низкая масса и малая осевая длина – однозначно указывают на те случаи, когда применение волновой передачи является наиболее оправданным. По этой причине волновая передача часто применяется в применениях, требующих высокой точности, таких как высокоточные станки, роботы и промышленные манипуляторы самого разного назначения, приводы ориентации антенн связи и радаров, или требующих хороших массо-габаритных показателей: авиационная и космическая техника, оборудование для мобильных платформ.

Кроме того, возможность реализации редукторов с полым валом позволяет создавать компактные конструкции многоосевых систем за счёт расположения внутри полого вала вращающихся контактных устройств (токосъёмников) для передачи электрических, оптических или гидравлических цепей на следующую ступень подвижности.

Волновой редуктор. cерия dc

Данная серия стнята с производства!
Волновые редукторы имеют широкое применение в промышленности, в частности: производство высокоточных поворотных платформ, робототехника, станкостроение, космическая отрасль. Самые яркие примеры применения волновых редукторов — марсоход Curiosity, знаменитый японский робот Asimo . Там где имеет место жесткие ограничения по массе, где плавность и точность критически важны, где требуются большие передаточные отношения – волновые редукторы являются идеальным решением.

В данном разделе представлены волновые редукторы со следующим характеристиками:

Основные достоинства данного редуктора:

— Большое передаточное число.

— Большой момент на тихоходном валу.

— Отсутствие люфта

— Закрытый корпус c классом защиты IP65.

— Имеют пару радиально-упорных подшипников качения, на тихоходном валу.

https://www.youtube.com/watch?v=dyDE1dC7dpo

— Могут поставляться как с жидкой, так и с пластичной смазкой.

— Есть облегченная версия с алюминиевым корпусом.

— Компактный

— Имеют встроенную самоцентрирующуюся муфту.

Более подробную информацию можно получить скачав прилагаемое ниже описание. Если вы не нашли подходящей размерной серии, то мы совершенно БЕСПЛАТНО, разработаем для вас редуктор того габарита, который вам требуется. Напишите нам и мы рассмотрим вашу заявку в кратчайшие сроки.

Запросить цену

Волновые зубчатые передачи, область применения

А именно:

• тяжело нагруженные, грузоподъемные и высокоэффективные силовые механизмы приводов редукторов и мультипликаторов (теплоэнергетическая, строительная, пищевая, медицинская промышленность);
• запорная арматура магистральных нефтепроводов, нефтегазодобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность;
• тяжелые климатические условия (низкие температуры, высокая влажность воздуха, песчаные бури);
• герметизированные полости глубокого вакуума или химически агрессивных или радиоактивных сред;
• химическая и атомная промышленность;
• авиационная, космическая и подводная техника;
• следящие системы и системы автоматического управления высокой точности, робототехника.

• Заказать волновые зубчатые передачи всех типоразмеров можно в НТЦ «Редуктор».
• Для информации или оформления заказа позвоните по многоканальному номеру 8(812)777-8900 или заполните форму ниже.
• Показать все контакты

• новые направления
• Продукция

Волновые передачи

Волновыми называют механические передачи, содержащие кон­тактирующие между собой гибкое и жесткое звенья и обеспечивающие передачу и преобразование движения путем деформирования гибкого звена. Волновые передачи бывают фрикционные, зубчатые и винтовые.

Принцип передачи и преобразования движения путем волнового де­формирования одного из звеньев механизма впервые предложен в 1947 г. инженером А. И. Москвитиным.

На рис. 9.3 представлены две схемы фрикционного варианта волно­вой передачи, состоящей из жесткого колеса b,

гибкого колесаgи роли­кового генератора волнh,причем наружный диаметр недеформированного гибкого колеса несколько меньше внутреннего диаметра жесткого ко­леса; охватывающий размер по роликам сделан таким, чтобы деформиро­ванное гибкое колесо было прижато роликами к жесткому колесу. В схе­ме а с ведомым валом соединено жесткое колесо, а в схемеб— гибкое.

Если обкатка гибкого колеса по жест­кому происходит без проскальзывания, то за один оборот генератора ве­домое звено повернется на угол, соответствующий разности длин окружностей контактирующих поверхностей жесткого и гибкого колеса, следо­вательно, передаточное число будет равно отношению длины окружности ведомого звена к разности длин окружностей колес (отношение длин ок­ружностей в дальнейшем заменим отношением диаметров). У волновой передачи по схеме, а

рис. 9.3 направления вращения ведущего и ведомого звеньев совпадают, по схемеб— противоположны.

У зубчатых волновых передач гибкие колеса имеют наружные, а же­сткие колеса — внутренние зубья. В настоящее время такие передачи имеют основное распространение.

Достоинства волновых зубчатых передач заключаются в воз­можности получения значительных передаточных чисел, небольшой мас­се и габаритах конструкции, высокой кинематической точности передачи, являющейся результатом многопарного зацепления зубьев. Волновые зубчатые передачи долговечны и имеют более низкий уровень шума по сравнению с обычными зубчатыми передачами.

К недостаткам волновых зубчатых передач следует отнести сложную технологию изготовления деталей и отсутствие конструкций, у которых оси пересекаются или скрещиваются.

Волновые передачи в наше время начинают применять в станко­строении, подъемно-транспортных машинах, химическом машинострое­нии, авиационной и ракетной технике, промышленных роботах и др.

Передаточное отношение.В волновой фрикционной передаче пе­редаточное отношение зависит от разности диаметров жесткого и гибкого колес и равно отношению диаметра ведомого колеса к разности диамет­ров колес. Заменяя отношение диаметров колес отношением чисел их зубьев, получим передаточное отношение и

для волновой зубчатой пере­дачи: при ведомом жестком колесе

u = ωh/ωb=zb/(zb-zg);

при ведомом гибком колесе

u =

ωh/ωg=zg/(zb-zg);

где zb, zg

— числа зубьев жесткого и гибкого колес.

Очевидно, что для увеличения передаточного отношения разность чисел зубьев колес должна быть возможно меньшей, причем она должна быть равной или кратной числу волн деформации генератором гибкого колеса во избежание интерференции (наложения) зубьев.

Элементы зацепления.Качество зацепления волновых зубчатых передач в основном зависит от профиля зубьев, формы генератора и раз­мера деформации гибкого колеса.

Исследования прочности гибкого колеса показали, что напряжения в его ободе существенно уменьшаются с увеличением ширины впадины по окружности впадин.

Наиболее распространенными являются зубья эвольвентного профиля с уменьшенной высотой и широкой впадиной у гибкого ко­леса, причем зубья жесткого колеса нарезаются стандартным инстру­ментом, а зубья гибкого колеса — модифицированным инструментом, отличающимся от стандартного только высотой головки зуба. Такой профиль принят в нашей стране для стандартных волновых редукто­ров общего назначения.

Наиболее стабильную деформацию гибкого колеса обеспечивает ку­лачковый генератор волн h

(рис. 9.4). Эти конструкции генераторов про­сты, технологичны и обеспечивают требования взаимозаменяемости.

Для уменьшения трения между кулачковым генератором и гибким колесом g

располагают тела качения, например гибкий шариковый под­шипник (рис. 9.5).

Гибким называется подшипник с тонкостенными кольцами, допус­кающий радиальную деформацию колец, соизмеримую с их толщиной, и обеспечивающий передачу вращательного движения при деформирован­ных кольцах.

Основные размеры и обозначения радиальных шариковых гибких подшипников для кулачковых генераторов зубчатых волновых передач общего назначения регламентированы ГОСТом.

Волновые зубчатые редукторы.ГОСТ устанавливают основные параметры волновых зубчатых одноступенчатых редукторов общего на­значения типа Вз с вращающими моментами на тихоходном валу от 22,4 до 6300 Н*м и передаточными отношениями от 80 до 315. КПД стандарт­ных волновых редукторов от 0,9 до 0,72 и уменьшается с увеличением передаточного отношения.

Технический ресурс волновых зубчатых редукторов 10 000ч.

На рис. 9.5 представлена конструкция стандартного волнового зубча­того редуктора Вз-160, внутренний диаметр гибкого колеса которого ра­вен 160 мм. Диапазон номинальных передаточных отношений для таких редукторов от 80 до 250, допускаемый вращающий момент на тихоход­ном валу от 710 до 1000 Н*м, масса редуктора не более 56 кг, КПД не менее 0,81.

Основными критериями работоспособности волновых передач яв­ляются прочность гибкого колеса и прочность гибкого подшипника ге­нератора.

Разрушение гибкого колеса и гибкого подшипника происхо­дит, как правило, в результате усталости материала или при перегрузках.

Волновые передачи можно применять как редуктор, дифференци­альный механизм и как вариатор скорости.

Волновые редукторы российского производства компании сервосила

Компания Сервосила наладила производство миниатюрных волновых редукторов, — впервые в современной России. Можно сказать, что с распадом Советского Союза технология производства волновых редукторов была утеряна. Усилиями конструкторов и технологов компании Сервосила, российского производителя и экспортера робототехники, был восстановлен этот пробел. Уже третий год компания Сервосила обеспечивает себя и своих партнеров миниатюрными волновыми редукторами .

Волновой редуктор — загадочная штука. Даже просто понять принцип его работы большинству людей удается не сразу. А в технологии его изготовления и методиках расчета скрыто множество подводных камней.

Компания Сервосила — это отечественный производитель мобильных роботов и сервоприводов. Волновые редукторы широко применяются в робототехнике , так как обеспечивают минимальную массу и минимальный люфт при заданном коэффициенте редукции. Изначально Сервосила закупала волновые редукторы за рубежом, что негативно сказывалось на себестоимости продукции.

Благодаря освоению производства волновых редукторов, удалось не только снизить себестоимость, но и значительно улучшить компоновку и технологичность выпускаемой продукции, в том числе сервоприводов . Также волновые редукторы применяются в станкостроении и авиации.

Волновые редукторы отличает малая масса при заданном коэффициенте редукции, а также малый люфт. По сравнению с планетарными редукторами, выигрыш по массе может составлять 1.5-2 раза. Также волновые редукторы отличает компактность формы и малые размеры.

Малая масса и компактная форма важны во многих областях, таких как робототехника и авиация

У волновых редукторов также малый люфт, что очень важно в точных электромеханических системах, таких как сервоприводы манипуляторов роботов или систем позиционирования

Габаритные размеры

Где купить?

Купить редуктор сегодня не составит труда. Предложений на рынке огромное множество, так что выбирать будет из чего. Что касается качества изделий, то ему необходимо уделять повышенное внимание еще на этапе поиска подходящей модели. Многие ленятся прочитать полный перечень технических характеристик, ограничиваясь лишь информацией о мощности и количестве оборотов.

Вместе с тем недостаток данных может привести к неправильному выбору, что в конечном итоге скажется на дальнейшей эксплуатации. Поэтому все-таки стоит уделить больше времени и ознакомиться со всеми рабочими параметрами, чтобы после покупки вдруг не выяснилось, что двигатель не может справляться с возложенными на него обязанностями. Производители волновых редукторов предлагают продукцию примерно сопоставимого качества.

Уровень конкуренции в современном мире чрезвычайно высок, поэтому одна партия бракованных товаров может привести к банкротству компании. Поэтому контроль качества и тщательный подбор комплектующих практикуются на всех заводах на протяжении всего производственного цикла. Поэтому при выборе лучше сделать акцент именно на технически характеристиках, а не на фирме-изготовителе.

Также можно заранее узнать о наличии сервисных центров в конкретном городе, чтобы в случае поломки не пришлось долго искать контору, которая занимается ремонтом подобных устройств. Цена волнового редуктора напрямую зависит от его размеров и функциональных возможностей. Это значение колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч рублей.

Гибкое колесо волновой передачи

Гибкое колесо (рис. 3) выполняют в виде тонкостенного стакана с гибким дном и фланцем для присоединения к валу (исполнение I) или с шлицевым присоединением к валу (исполнение II).

Шлицевое соединение, обеспечивая осевую подвижность, уменьшает напряжения в гибком колесе.

Осевая податливость в варианте I обеспечивается тонким дном (этому способствуют отверстия в дне и минимально необходимые для присоединения к валу размеры фланца d0). Применяют также сварные соединения цилиндра с гибким дном.

Чтобы избежать задевания вершин зубьев колес (интерференции) при входе в зацепление под нагрузкой, в большинстве случаев зубья гибкого колеса нарезают с уменьшенной высотой ножки. При этом получаются зубья с широкой впадиной, что повышает гибкость обода колеса, уменьшает напряжения в нем, увеличивает число пар зубьев в зацеплении.

1. Зубья гибкого колеса с широкой впадиной имеют высоту h = 1,35m, где m – 0,15…0,25 мм – модуль зацепления.
2. Размеры гибкого колеса d, df, da1, b1 и S1 определяют расчетом, другие назначают по рекомендациям:
3. S2 = (0,7…0,9)S1;      а = (0,15…0,25)b1;      d0 = (0,5…0,6)d;      l = (0,6…0,8)d;      b2 = (0,3…0,5)b1.
4. Буртик а уменьшает концентрацию напряжений в торце колеса.

Материалом для гибких колес служат стали марок 30ХГСА, 40Х13, 40ХНМА. Для волновых редукторов общего назначения чаще других применяют сталь марки 30ХГСА с термообработкой улучшения (Н = 280…320 НВ), а зубчатый венец подвергают дробеструйному наклепу.

Обслуживание и ремонт

Сложность рассматриваемого механизма определяет то, что возникает необходимость в своевременном обслуживании и проведении ремонта

Для начала уделим внимание тому, каким образом проводится расчет планетарного редуктора. Среди особенностей этого процесса отметим следующие моменты:. Определяется требуемое число передаточных ступеней

Для этого применяются специальные формулы. Определяется число зубьев и расчет сателлитов. Зубчатые колеса могут иметь самое различное число зубьев

Определяется требуемое число передаточных ступеней. Для этого применяются специальные формулы. Определяется число зубьев и расчет сателлитов. Зубчатые колеса могут иметь самое различное число зубьев

В рассматриваемом случае их число довольно много, что является определяющим фактором

Уделяется внимание выбору наиболее подходящего материала, так как от его свойств зависят и основные эксплуатационные характеристики устройства. Определяется показатель межосевого расстояния

Делается проверочный расчет. Он позволяет исключить вероятность допущения ошибок на первоначальном этапе проектирования. Выбираются подшипники

Они предназначены для обеспечения плавного вращения основных элементов

При выборе подшипника уделяется внимание тому, на какую нагрузку они рассчитаны. Кроме этого, не рекомендуется использовать этот элемент без смазки, так как это приводит к существенному износу

Обслуживание колесного редуктора

Для повышения надёжности агрегата и продления срока его безопасного функционирования, необходимо с определённой периодичностью проводить его техосмотр и соответствующее обслуживание, используя для этого специальную контролирующую и измерительную аппаратуру.

Перед началом ремонтных работ следует предварительно отсоединить коробку передач от корпуса сцепления, под который, впрочем, как и под передний мост, устанавливают подвижные подставки. Под коробку передач ставится подставка неподвижного типа. Далее следует отключить гидросистему и разъединить тракторный остов, раскатать его и отсоединить от корпуса сцепления полураму.

После того как разборка завершена, можно переходить к диагностике агрегата, в первую очередь обратив внимание на следующие моменты:

• Показатели уровня масла в гидравлическом баке;
• Функционирует ли двигатель на полной мощности;
• В каком состоянии находится ходовая;
• Имеет ли место утечка масла;
• Есть ли давление в сливной линии гидромотора и на входе в него;
• В каком состоянии находятся крепёжные соединения;
• Исправны ли подшипники роликового типа;
• Не нуждается ли в замене система зубчатого сцепления на верхних и нижних конических парах.

Если в процессе осмотра колёсного редуктора будет обнаружено существенное уменьшение уровня масла в верхней конической паре, значит это верный признак того, что в системе имеется утечка. Нужно обязательно выявить причины её возникновения и максимально оперативно устранить неисправность.

Применение волнового редуктора

https://www.youtube.com/watch?v=1F4k6oEkFOI

За ряд особенностей, недоступных другим механизмам такого типа, привод с волновым редуктором получил широкое распространение во многих отраслях промышленности. Такое устройство встречается:

• в космонавтике и авиастроении;
• в судостроении и на подводных лодках;
• в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли;
• на химическом производстве;
• в атомных электростанциях;
• в робототехнике и автоматизированных системах;
• при добыче полезных ископаемых.

Герметичность устройства позволяет использовать его в сложных климатических условиях, в вакууме и под водой. Устойчивость к большим нагрузкам и сложным условиям работы нашло применение для этих аппаратов в атомной энергетике и местах с возможностью взрывов и землетрясений.

Точность передаваемых движений позволяет использовать их в станках с числовым программным управлением. Высокий запас прочности и длительный срок эксплуатации позволяет использовать редуктор в любом производстве, внедрить его в технологический процесс, задействовать в работе конвейера, автоматизированных систем и другом оборудовании.

Простая конструкция позволяет собрать такой механизм своими руками, но, если цели использования предполагают применение редуктора в сложном технологическом процессе, стоит приобрести профессиональное оборудование. Его стоимость окажется существенно выше, но производитель дает гарантию на оборудование и выполнение им всех поставленных задач.

Волновые редукторы имеют множество преимуществ, за которые нашли повсеместное применение. Они обладают высоким коэффициентом полезного действия, множеством вариантов передаточных чисел, небольшими размерами, высокой точностью и плавной работой движущихся элементов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl Enter.

Принцип работы устройства

Различают приборы прямого и обратного действия. Принцип работы газового редуктора определяется конструкцией.

В варианте прямого действия газ из резервуара через штуцер давит на клапан, газовая смесь проникает в камеру высокого давления. Теперь пропан давит изнутри – прижимает клапан пружиной и перекрывает доступ следующей порции газа. Рабочая мембрана медленно возвращает клапан, давление газа уменьшается до рабочего – той величины, с которой работает плита.

При снижении напора пружина расслабляется и освобождает клапан. Последний открывается под напором газа, поступающего из резервуара, и весь цикл повторяется.

Такого типа регуляторы делятся на 2 вида:

• Одноступенчатый – с 1 камерой, где снижается давление. Минус – показатель газа на выходе зависит от величины на входе.
• Двухступенчатый – включает 2 камеры. Газ последовательно проходит камеру высокого и рабочего давления и лишь затем подается к плите. Такая конструкция позволяет установить любое значение на выходе, вне зависимости от напора в баллоне и более точно регулировать показатели. Скачки давления исключаются.

Регуляторы могут оборудоваться подводом дополнительной энергии за счет установки пневматических и гидравлических датчиков или электронных автоматических устройств.

Принцип работы редуктора давления газа обратного действия другой. При поступлении газа клапан сжимается, перекрывая доступ следующей порции смеси. Регулятивный винт заставляет сжиматься базовую пружину. При этом мембрана между камерами изгибается, а передаточный диск давит на обратную пружину. Клапан поднимается и пропускает газ из баллона.

В рабочей камере редуктора давление растет вместе с показателем в баллоне или трубе, по которой подается смесь из газгольдера. Основная пружина распрямляет мембрану, передаточный диск двигается вниз и давит на обратную пружину. Последняя вновь сдавливает пропускающий клапан и перекрывает подачу.

Спецификация

Типы волновых редукторов

Среди всего многообразия устройств данного вида. наибольшее распространение получили волновые мотор-редукторы. Конструкция такого механизма состоит из электродвигателя и непосредственно самой волновой передачи. Основные характеристики, на которые стоит обращать внимание перед покупкой:

• размеры;
• мощность;
• КПД;
• максимальная нагрузка.

Преимущества таких устройств перед моторами другого типа:

• меньшие размеры;
• низкий уровень шума и вибраций;
• устойчивость к нагрузкам.

Основной способ смазки таких устройств заключается в стандартном подводе масла к соприкасающимся элементам. Тем не менее, в некоторых ситуациях требуются герметичные механизмы, без использования смазывающе-охлаждающей жидкости. Работа волнового редуктора фланцевого с пневмодвигателем происходит без смазки. В таком аппарате охлаждение элементов происходит при помощи сжатого воздуха.

Червячный волновой редуктор имеет два вида размещения червяка в корпусе – верхнюю и нижнюю. Применение такой механизм нашел в космической отрасли, где требуется герметичность.

Используется в конструкции космической лебедки.

Волновая зубчатая передача появилась относительно недавно, но уже успела зарекомендовать себя с положительной стороны. Она обеспечивает большую волновую деформацию, тем самым увеличивая передаточное отношение. Из достоинств также стоит выделить высокий КПД, небольшие размеры и маленький вес.

Устройство и назначение редуктора

Редуктор — это механизм, который состоит из зубчатых и червячных передач, и выполнен в виде отдельного устройства. Он служит для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочего механизма.

Основное назначение редуктора это понижение угловой скорости и, вследствие этого увеличение крутящего момента ведомого вала по отношению к ведущему.

Есть несколько типов редукторов, можно купить редуктор червячный, цилиндрический редуктор, волновой редуктор, конический угловой редуктор.

Все эти виды обусловлены типом передач, на которых построена работа редуктора, или по типу зубчатых колес, это относится к цилиндрическим и коническим редукторам. Кроме того редукторы подразделяются по числу ступеней передачи, существует одноступенчатый редуктор, двухступенчатый редуктор и редукторы с большим ступенчатым числом.

Редуктор представляет собой корпус, в который помещены все элементы передачи – валы, зубчатые колеса, подшипники и остальное.

Иногда в корпусе редуктора расположены устройства, которые служат для смазки зацепления и подшипников (к примеру, в корпус редуктора может быть размещен шестеренный масляный насос) или охлаждающие устройства (к примеру, змеевик с водой в корпусе червячного двухступенчатого редуктора).

Редукторы проектируются либо для привода конкретного механизма, либо можно купить редуктор, ориентируясь по заданной нагрузке и его передаточному числу без указания конкретного назначения. Так же редукторы подразделяются на горизонтальные и вертикальные, в соответствии с положением вала в пространстве.