Волновой редуктор: принцип работы, устройство, применение, типы

2000. 10 5
u h1 ж = z 1 Ч z г / / ( z 1 Ч z г — z м Ч z ж )

Если z м = z 1 , то u h1 ж = — z г / ( z ж — z г )

Кинематика волнового механизма Рассмотрим идеальную фрикционную волновую передачу. В этой передачи контактирующие поверхности гибкого и жесткого колес будут соответствовать начальным поверхностям зубчатых колес. Толщину гибкого колеса принимаем бесконечно малой. Тогда срединная поверхность гибкого колеса совпадает с его начальной поверхностью. Считаем, что срединная поверхность гибкого колеса нерастяжима, то есть длина ее до и после деформирования колеса генератором волн остается неизменной.

На рис.18.8 приняты следующие обозначения :

r wу — радиус начальной окружности условного колеса; r wж — радиус начальной окружности жесткого колеса; r д — радиус деформирующего диска; r сг — радиус срединной окружности гибкого колеса; r су — радиус срединной окружности условного колеса; w 0 — радиальная деформация гибкого колеса.

Рассмотрим движение звеньев дифференциального волнового механизма относительно генератора волн. Тогда угловые скорости звеньев изменятся следующим образом :

Таблица 18.2

Звено ж	Звено h	Звено 0
относительно стойки	w г	w ж	w h	w 0 =0
относительно генератора волн	w * г = w г — w h	w * ж = w ж — w h	w h — w h =0	— w h

В движении звеньев относительно генератора волн скорости звеньев равны угловым скоростям в движении относительно стойки минус угловая скорость генератора. Скорость точки жесткого колеса, совпадающей с полюсом зацепления V Pж = ( w

ж —
w
h ) Ч r wж ,а скорость точки, совпадающей с полюсом на гибком колесе V Pг = (
w
г —
w
h ) Ч r wг

В полюсе зацепления нет скольжения и V Pж = V Pг , а так как срединную поверхность оболочки считаем нерастяжимой то V Pг = V С . Тогда для движения относительно генератора волн

V Pж = ( w

ж —
w
h ) Ч r wж ; V С = (
w
г —
w
h ) Ч r wг

V Pж = V С Ю ( w

ж —
w
h ) Ч r wж = (
w
г —
w
h ) Ч r wг

( w

ж —
w
h )/ (
w
г —
w
h ) = r wг / r wж = z г / z ж ,

z ж Ч w
ж + (z г — z ж ) Ч
w
h — z г Ч
w
г = 0.

Для волнового зубчатого редуктора (1) :

при заторможенном жестком колесе w
ж = 0

u hг ж = w
h /
w
г = — z г / (z ж — z г )

при заторможенном гибком колесе w
г = 0

u hж г = w
h /
w
ж = z ж / (z ж — z г )

Расчет геометрии волнового зубчатого зацепления В расчете геометрии волнового зацепления существует два основных подхода. В первом методе (2) исследуется относительное движение зубьев и, на основе этого, разрабатываются рекомендации по выбору геометрических параметров зацепления. Второй метод (3) основан на использовании расчетного внутреннего зацепления жесткого колеса с условным расчетным колесом. Это колесо вписывается в деформированное гибкое колесо на участке возможного зацепления. Преимуществом первого метода можно считать относительную универсальность, которая позволяет в расчете геометрии учитывать деформации как гибкого, так и жесткого колеса под нагрузкой. Однако разработать рекомендации даже для небольшого количества конструкций ВЗП затруднительно. Второй метод позволяет использовать для расчета геометрии стандартный расчет внутреннего эвольвентного зацепления для пары колес z ж и z у . Число зубьев условного колеса рассчитывается по следующей формуле :

z y = z г / ( 1 ± kb Ч m w )

m w = w 0 / r сг — относительная деформация гибкого колеса. kb — коэффициент, определяемый углом b b — угловая координата участка постоянной кривизны деформированной кривой гибкого колеса.

1. Дайте определение волновой зубчатой передачи (стр.1)

2. Является ли ВЗП разновидностью планетарных механизмов или это особый вид передач?(стр.1)

3. Расскажите о достоинствах и недостатках ВЗП (стр.3)

4. Каковы особенности конструкции ВЗП для преобразования движения через герметичную стенку?(стр.2)

5. Как определяется передаточное отношение ВЗП с подвижным гибким и жестким колесами? (стр.7-8)

6. Изобразите структурные схемы ВЗП с U?300 и U?2500 (стр.6)

Источник

Особенности конструкции

Устройство волнового редуктора зависит от сферы его применения. Основная цель, для которой используется этот механизм – преобразование входного вращательного движения двигателей в:

выходное поступательное;
выходное вращательное.

По своей конструкции они схожи с планетарными механизмами так как имеется несколько зон соприкосновения с гибким колесом. Обеспечивает одновременное соприкосновение кулачок. Он имеет несколько выступов, которые образуют волны при вращении. При этом нагрузка распределена по всем зацепляемым зубьям равномерно. При производстве волновых редукторов количество зубьев на колесах варьируется в пределах от 100 до 600.

Место, где вершина волны деформируемого элемента соприкасаются с другой шестерней, называется зоной зацепления.

По количеству таких зон редуктор с гибким элементом может быть:

одноволновый;
двухволновый;
трехволновый.

Большее количество волн встречается крайне редко.

Распространенные неисправности

Поломки редуктора можно избежать при правильной его эксплуатации и регулярном уходе. Следует внимательно изучить паспорт. В нем указаны виды технического обслуживания и их периодичность. Надо регулярно менять масло, постоянно доливать его. Соблюдения режима работы позволит сохранить агрегат целым.

Основная неисправность редуктора связана с его перегревом. Это происходит при отсутствии смазки и использовании масел других марок. В противном случае агрегат перегревается, зубчатое зацепление может заклинить.

Подшипники имеют свой запас прочности. Их период эксплуатации указан в паспорте. Если вовремя не поменять на новые, узлы начинают рассыпаться. Шарики выпадут, и вал начнет вращаться с большим усилием, рывками.

Между корпусом и крышками: верхней и боковой, по плоскости разъема, при сборке закладывается герметик. Он не позволяет маслу вытекать наружу. Если его вовремя не менять, жидкость потечет со всех разъемов.

Перегрузки, резкое включение приводит к разрушению зуба. Когда передаточный механизм не соответствует двигателю, он долго не выдержит.

Принцип работы

Волновые редукторы имеют следующий принцип работы:

Недеформируемое колесо с внутренними зубьями крепится в корпусе.
Гибкое зубчатое колесо с тонкими стенками устанавливается на генератор волн.
При вращении генератор волн деформирует гибкое колесо, тем самым перемещает точки соприкосновения наружной и внутренней шестерней.

Плавность хода обеспечивается тем, что на гибком колесе меньшее количество зубьев.

Применение оборудования для разных типов газа

По виду редуцируемого газа редукторы делятся на следующие типы:

ацетиленовые;
водородные;
кислородные;
пропан-бутановые;
метановые.

На рисунке показаны разные виды редукторов

Вместе с тем, все варианты можно условно разделить на устройства для горючих и негорючих газов. Баллоны с горючей газовой смесью имеют левую резьбу, тогда как емкости для инертных газов и кислорода оснащены правой резьбой. Это сделано для того, чтобы предотвратить случайное присоединение редуцирующего элемента, предназначенного, например, для метана, к баллону с кислородом. Кстати, больше информации об автономной газификации Вы найдете в этом разделе.

Для сжиженных углеводородных газов устройство газовых редукторов может иметь одну конструктивную особенность. С целью предотвращения замерзания газа на выходе, корпус приспособления выполняется с развитым оребрением.

На долговечность работы редуктора большое значение оказывает качество газа. Поэтому заправку резервуаров необходимо осуществлять у надежных , где помимо хорошего обслуживания можно получить профессиональную консультацию по работе с любым газовым оборудованием.

Источник

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.

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

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. Определяется оптимальная толщина колеса. Слишком большой показатель становится причиной увеличения веса конструкции, а также расходов. Проводится вычисление того, где именно должны быть расположены оси шестерен. Это проводится с учетом размеров зубчатых колес и некоторых других моментов. Как правило, в качестве основы применяется чертеж, который можно скачать из интернета. Самостоятельно разработать проект по изготовления планетарного редуктора достаточно сложно, так как нужно обладать навыками инженера для проведения соответствующих расчетов и проектирования.

Изготовить самостоятельно рассматриваемую конструкцию достаточно сложно, как и провести ремонт планетарных редукторов. Среди особенностей этой процедуры отметим следующее:

Процедура достаточно сложна, так как механизм состоит из большого количества различных элементов. Примером можно назвать то, что сразу после разбора все иголки могут высыпаться практически моментально.
Многие специалисты рекомендуют доверять рассматриваемую работу исключительно профессионалам, так как допущенные ошибки становятся причиной быстрого износа и выхода из строя механизма.
Ремонт зачастую предусматривает замену шестерен, которые со временем изнашиваются. Примером можно истирание зубьев, изменение размеров посадочного гнезда и многие другие дефекты. Самостоятельно изготовить подобные изделия практически невозможно, так как для этого требуется специальное оборудование.

Чаще всего обслуживание предусматривает добавление масла. Смазка планетарного редуктора позволяет существенно продлить срок службы конструкции, так как соприкосновение и трение металла становится причиной его истирания. Рекомендуется смазывать механизм периодически, так как масло выступает еще в качестве охлаждения. В продаже встречаются специальные смазывающие вещества, которые характеризуются определенными эксплуатационными качествами.

Сегодня ремонтом редукторов занимаются компании, которые специализируются на предоставлении соответствующих услуг. Признаком того, что механизм начинает выходить из строя становится появление сильного шума, вибрации, рывков, нагрев и многое другое. Со временем процесс износа существенно ускоряется, так как металл, находящийся в масле попадает в зацепление шестерен. В большинстве случаев ремонт предусматривает замену всех элементов на новые.

В заключение отметим, что планетарный редуктор характеризуется весьма привлекательными свойствами. Примером можно назвать отсутствие большого количества крепежных элементов, а также равномерное распространение нагрузки. Как ранее было отмечено, редуктор применяется при создании различных узлов транспортных средств.

Применение волнового редуктора

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. Высокая стоимость таких устройств в сравнении с другими редукторами, окупается в длительном сроке эксплуатации и недорогом обслуживании.

Недостатки червячных редукторов и построенных на них приводов

1. КПД червячного редуктора ниже, чем КПД цилиндрического. Причём КПД снижается с увеличением передаточного отношения. Это влечёт за собой потери энергии — фактор, который в современном мире ни в коем случае нельзя сбрасывать со счетов. Например, КПД червячного редуктора Ч-80 с передачей 1:80 российского производства составляет 58%. Остальные 42% — потери на необратимое рассеяние энергии. Этот недостаток обусловлен повышенным по сравнению с другими типами передач трением скольжения витков червяка о зубья червячного колеса. В этом смысле червячная передача похожа на передачу «винт-гайка скольжения», тоже не отличающуюся высоким КПД. В период приработки под нагрузкой в течение 200…250 часов КПД может составлять 90% от номинального.

2. Нагрев. Это – следствие предыдущего недостатка. Та кинетическая энергия, которая не была передана червячной передачей, превращается в тепло. Не зря на корпусах именно червячных редукторов выполнены рёбра, делающие их похожими на батареи центрального отопления. Некоторые крупногабаритные червячные редукторы поставляются с вентиляторными крыльчатками на свободном торце быстроходного вала. В других случаях приходится организовывать принудительную циркуляцию масла в корпусе редуктора. Сказанное относится к редукторам с большой передаваемой мощностью (свыше 4…5 кВт). В случаях с меньшей мощностью дополнительные меры по отводу тепла, как правило, не требуются. Однако, нагрев корпуса червячного редуктора при его работе всегда имеет место.

3. Самоторможение (подробнее – см. п. 5 «преимуществ»). Его появление иногда вредно – в тех случаях, когда выходной вал требуется провернуть без включения привода червячного редуктора.

4. Ограничения по передаваемой мощности. Технической литературой не рекомендуется использовать червячную передачу при передаваемой мощности более 60 кВт (источник – Справочник конструктора-машиностроителя В. И. Анурьева, т. 2, стр. 606, издание 2001 г.). Червячные редукторы на более высокую мощность, однако, существуют. Это, в основном, глобоидные червячные редукторы, применяемые в специальных случаях (например, приводы лифтов и подъёмнкиов). И всё же при выборе редуктора на такую мощность рекомендуется преимущество отдать цилиндрическим типам редукторов. Насколько мне известно, ведущие зарубежные производители червячных редукторов в основной своей массе выпускают червячные редукторы на передачу мощности до 15 кВт.

5. Люфт выходного вала. Такой люфт существует в любом из типов редукторов, однако, в червячных редукторах его величина, как правило, больше и увеличивается по мере износа.

6.Ресурс червячных редукторов принято считать ниже, чем цилиндрических. Это очень условное утверждение, но из-за наличия повышенного по сравнению с другими типами редукторов трения скольжения в зацеплении износ действительно имеет место. Российские производители редукторов предоставляют следующие данные по параметрам рабочего ресурса редукторов с разными типами передач:

7. Работа червячного редуктора в условиях неравномерных нагрузок на выходном валу, а так же при частых пусках-остановах не рекомендуется.

Назначение баллонного пропанового редуктора БПО 5-2

Пропановый редуктор БПО 5-2 используется для снижения и стабилизации напора бытового газа, подаваемого из стандартных баллонов таким потребителям, как сварочные горелки и резаки, обогреватели и большое количество других разновидностей потребителей.

Устройство и принцип работы пропанового редуктора БПО 5-2

Этот пропановый редуктор построен по однокамерной схеме, на входе имеет патрубок с резьбовой накидной гайкой для присоединения к баллону. Корпус отлит из алюминиевого сплава, крышка корпуса изготовлена из полиамида.

https://youtube.com/watch?v=eXophZ3QC3M

Особенностью исполнения пропанового редуктора являются его малые размеры и вес, что делает БПО 5-2 удобным в перевозке и хранении.

Технические характеристики пропанового редуктора БПО 5-2

Пропановый редуктор производится старейшим в стране изготовителем газового оборудования — :

Технические характеристики редукторов

Вес 0,34 кг.
Длина × ширина × высота 135 × 105 × 96мм.
Рабочая температура -15+45˚С.
Максимальное давление на входе 25 кг/см3.
Рабочее давление 3 кг/см3.
Максимальный расход газа, 5 м3/час.
Способ подключения W 21,8-14 ниток на 1″ LH.
Рабочее подключение М16х1,5 LH.

Комплектность газового пропанового редуктора БПО 5-2

В комплект поставки входят:

Пропановый редуктор в сборе.
Технический паспорт.
Ниппель под рукав 6,3 или 9 мм.
Упаковка.

Меры безопасности при работе с пропановым редуктором БПО 5-2

Пропан является источником повышенной опасности. Чтобы сознательно следовать требованиям безопасности, надо понимать, какие именно угрозы несет в себе сам газ и использующие его устройства:

Меры безопасности при работе с пропановым редуктором БПО 5-2

Прежде всего, пропан огнеопасен. Неправильное обращение с ним может вызвать серьезную угрозу жизни и здоровью людей, а также материальным ценностям.
Пропаном нельзя дышать. В атмосфере пропана человек погибает. При вдыхании небольших количеств он приводит к отравлению, вызывающему головную боль и рвоту.
Пропан взрывоопасен при определенных условиях, при достижении определенной концентрации пропана в воздухе происходит объемный взрыв. Взрыв также происходит при резком повышении температуры в баллоне.
При быстром истечении пропана из баллона в атмосферу происходит сильное понижение температуры, которое может привести к тяжелым и глубоким обморожениям.

Правила для работы с пропановым баллоном

Чтобы избежать этих неприятных последствий, при работе с пропаном необходимо соблюдать следующие правила:

Не работать с пропаном рядом с источниками открытого огня или сильного нагрева.
Не вносить в зону работы другие легковоспламеняющиеся вещества.
Не использовать рядом с пропаном несовместимые с ним химически материалы, такие, как нитраты и перхлораты.
Не использовать газовое оборудование и арматуру, имеющее видимые механические повреждения и признаки утечки газа.

Правила эксплуатации пропанового редуктора БПО 5-2

Правила эксплуатации содержат, прежде всего, требования неукоснительного соблюдения мер безопасности, перечисленных выше.

Каждый раз перед началом эксплуатации необходимо осмотреть пропановый редуктор, соединительную арматуру, подводящие шланги на предмет наличия механических повреждений и видимых и слышимых признаков утечки. При обнаружении таких признаков начинать эксплуатацию недопустимо, поврежденное оборудование подлежит ремонту или замене.

Правила эксплуатация пропанового редуктора

Если стрелка манометра не двигается или , наоборот, скачет при постоянном расходе газа — он неисправен и подлежит замене.

Необходимо также внимательно следить за сроком проведения плановой поверки манометра пропанового редуктора на соответствие паспортным техническим требованиям. Такая проверка должна осуществляться специальной сертифицируемой организацией не реже одного раза в пять лет.

Кроме того, необходимо соблюдать порядок подключения пропанового редуктора к баллону и к потребляющим устройствам. Не реже раза в месяц нужно проверять состояние фильтра и при необходимости очищать его.

Принцип действия

Работа такого редуктора построена на принципе выравнивания усилий диафрагмы и настроечной пружины. При открытии крана в водопроводе выходное давление редуктора уменьшается, что приводит к снижению давления на диафрагму. Усилие пружины при этом оказывается большим, и, выравнивая его, она одновременно открывает рабочий клапан до тех пор, пока рабочее давление на выходе не станет равным заданному значению. При этом давление на входе редуктора, а также его скачки никак не влияют на открытие или закрытие клапана. Установленный на входную трубу редуктор понижает до нужного уровня и стабилизирует давление во всей системе водопровода дома или квартиры. Если же это не было сделано при монтаже системы, то можно установить редуктор отдельно на бойлер, посудомоечную или стиральную машину, которые обычно не рассчитаны на высокое давление

Особенно важно это сделать при наличии в системе насоса, при включении и отключении которого возникает гидроудар

Условия применения:

Водная среда, не содержащая масла и сжатого воздуха.
Максимальное давление не более 16 бар.
Максимальная температура не более 70 °C.

Какой редуктор выбрать?

Если вам предстоит работать на станке, который должен выполнять точную работу в интенсивном темпе, для этой задачи лучше подходит планетарный редуктор. Он хорошо удаляет вибрацию, способен качественно дробить шаг и практично снижает нагрузку с двигателя.

Ременной редуктор не предназначен для точной, почти ювелирной редукции, поэтому его используют в производствах, где не требуется детализированная работа над всеми параметрами крутящего момента и двигателя, который его создает.

Назначение и принцип работы волновых передач.

Волновые передачи основаны на принципе передачи вращательного движения за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес.

Такая передача была запатентована американским инженером Массером в 1959 г.

Волновые передачи имеют меньшие массу и габариты, большую кинематическую точность, меньший мёртвый ход, высокую вибропрочность за счёт демпфирования (рассеяния энергии) колебаний, создают меньший шум.

При необходимости такие передачи позволяют передавать движение в герметичное пространство без применения уплотняющих сальников, что особенно ценно для авиационной, космической и подводной техники, а также для машин химической промышленности.

Кинематически эти передачи представляют собой разновидность планетарной передачи с одним гибким зубчатым колесом.

Основные элементы волновой передачи:

неподвижное колесо с внутренними зубьями,
вращающееся упругое колесо с наружными зубьями,
водило.

На какие параметры стоит обращать внимание при выборе редуктора?

Перед тем, как выбрать редуктор для станка с ЧПУ необходимо понять какие параметры работы вы ожидаете от передачи. Расчет нагрузок, с которыми столкнется редуктор, будет важным фактором при анализе коэффициента перегрузок допустимых для механизма.

Вывод

Большое значение имеют также условия, в которых будет работать станок (влажность, температура) и наличие свободного пространства в рабочей зоне. Чем больше информации клиент предоставить сервису, тем точнее можно будет определить идеальное редукционное устройство для станка.

Классификация по основным признакам

Современные инженерно-технические стандарты предусматривают классификацию редукторов по следующим признакам:

конструкция используемой передачи;
пространственное расположение элементов;
конструктивное исполнение.

По пространственному расположению ключевых элементов эти устройства подразделяются на редукторы вертикального исполнения и традиционные горизонтальные. Конструктивное исполнение предусматривает два дополнительных вида: чистый механический редуктор, и редуктор с двигательной установкой (мотор-редуктор). Однако общепринятой классификацией редукторов считается таковая по типу используемого передаточного узла (передачи).