Хвилева передача
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Хвилева передача

Хвилева передача, механічна передача (зубчаста, фрикційна, гвинтова), в якій обертання передається і перетвориться циклічним збудженням хвиль деформації в так званому гнучкому елементі (звідси назва «хвилева»). Винахідник Ст п. — американський інженер У. Массер (1959).

  Найбільш поширена зубчаста Ст п. ( мал. 1 ), яка зазвичай складається з жорсткого елементу — зубчастого колеса з внутрішніми зубами, непорушно закріпленого в корпусі передачі; гнучкого елементу — циліндрової тонкостінної шестерні, виконаної у вигляді стакана із зовнішніми зубами, число яких декілька менше числа зубів жорсткого колеса (стакан закріплений на вихідному валу і розташований усередині жорсткого колеса); генератора хвиль деформації (волнообразователя) — овального кулачка з надітим на нього шарикопідшипником. Генератор вставлений співісний в гнучке колесо і при обертанні розтягує його. Число хвиль деформації дорівнює числу виступів кулачка. У вершинах хвиль зуби гнучкого колеса повністю входять в зачеплення із зубами жорсткого, а в западинах хвиль повністю з нього виходять. При обертанні генератора з тією ж кутовою швидкістю рухаються хвилі деформації, тобто в гнучкому колесі збуджуються хвилі, що біжать, у вершинах яких відбувається зачеплення. Різниця чисел зубів жорсткого і гнучкого коліс зазвичай дорівнює (рідше кратна) числу хвиль деформації. Залежно від числа хвиль Ст п. називаються одно-, двух- або трьоххвилевими. Якщо, наприклад, число зубів гнучкого колеса рівне Z г = 200, жорсткого колеса — Z же = 202, передача двоххвилева ( мал. 2 ), генератор хвиль виконаний у вигляді водила з двома роликами, то при обертанні генератора за годинниковою стрілкою перший зуб гнучкого колеса входитиме в першу западину жорсткого, другого в другу і т.д. до двохсотого зуба і двохсотої западини. При подальшому обертанні генератора перший зуб гнучкого колеса увійде в двісті першу западину, другий — в двісті другу, а третій — в першу западину жорсткого колеса ( мал. 2 , г). Таким чином, за один повний зворот генератора хвиль гнучке колесо зміститься відносно жорсткого на 2 зуби або на кут

 

( мал. 2 , в) в протилежному напрямі, тобто передавальне число

 

  В загальному випадку передавальне число Ст п. з гнучким колесом, що обертається, рівне

 

  Застосовуються також зубчасті Ст п. із закріпленим гнучким і жорстким, що обертається, колесами. В цьому випадку

 

напрями обертання генератора і вихідного валу збігаються. Одна з головних особливостей Ст п. — можливість здобуття високого передавального числа в одному рівні. Хвилеві редуктори, що серійно випускаються (1970) в США, мають передавальні числа від 60 до 320. Унаслідок малої різниці діаметрів гнучкого і жорсткого коліс і гнучкості одного з елементів в зачепленні бере участь одночасно від 10 до 50% всіх зубів, тобто має місце многопарность зачеплення, що дозволяє застосовувати колеса з дрібним модулем зачеплення. Ст п. можуть передавати що крутить момент у декілька разів більший, ніж інші зубчасті передачі з тими ж габаритами і масою, і значно компактнєє зубчастих передач інших видів з тією ж здатністю навантаження. Ккд зубчастих Ст п. зазвичай складає 80—92%. Ст п. відрізняється м'якістю, ненаголошеністю, підвищеною кінематичною точністю, дозволяє створювати безлюфтовиє зачеплення. Ст п. може працювати як що уповільнює ( редуктор ) і як прискорююча ( мультиплікатор ) передача. Гнучкі колеса Ст п. зазвичай виготовляють з металу з високою межею витривалості або з різних пластмас, що отримуються литвом під тиском. Існують конструкції зубчастих Ст п. із зовнішнім розташуванням генератора хвиль; жорстке колесо в цьому випадку розташоване усередині гнучкого колеса ( мал. 3 ). Гнучкі колеса Ст п. виконуються у вигляді мембрани, конуса сфери, дзвону, вузького кільця або труби, сполучених з вихідним валом шліцами. Ст п. можуть мати також пневматичне і гідравлічне збудження хвиль ( мал. 4 ), при якому роль кулачка виконують радіально розташовані плунжери, тиск на яких подається через розподільний пристрій. Цей тип Ст п. малоінерційний, оскільки відсутній бистровращающийся генератор. За допомогою Ст п. можна передавати обертання через глуху металеву стінку в замкнутий, герметично ізольований простір або з нього. Гнучке колесо герметичною Ст п. ( мал. 5 ) має зазвичай форму дзвону з двома денцями, одне з яких закріплюється на корпусі передачі. Усередині дзвону розташовується генератор хвиль, а зовні — жорстке колесо, закріплене на вихідному валу. Можлива також конструкція герметичною Ст п. з внутрішнім розташуванням жорсткого колеса і зовнішнім розташуванням генератора. Особливе місце серед зубчастих Ст п. займає так званий респонсин . Прообразом цього пристрою є винайдений радянським інженером А. І. Моськвітіним тихохідний електродвигун з гнучким ротором для безредукторного приводу (1944). У респонсине немає бистровращающихся деталей, тому він не має собі рівних по швидкодії серед всіх відомих силових приводів, застосовується в стежачих системах і т.п. механізмах.

  Фрикційна Ст п. має гладкі контактуючі поверхні гнучкого і жорсткого елементів. Передавальне число фрикційних Ст п. Рівне

 

де Р г і Р же — периметри контактуючих поверхонь гнучкого і жорсткого елементів. Фрикційні Ст п. використовуються як варіаторів ( мал. 6 ).

  В гвинтове Ст п. гнучким елементом може служити порожнистий гвинт ( мал. 7 ) або тонкостінна гайка. Генератор хвиль розташовується відповідно усередині або зовні гнучкого елементу. Залежно від співвідношення параметрів резьб гвинта і гайки обертання генератора в гвинтових Ст п. перетвориться в поступальне або в гвинтовий рух вихідного органу передачі. Гвинтові Ст п. застосовуються головним чином для передачі руху в герметизований простір і для дуже повільних переміщенні.

  Інколи к В. п. відносять також хвилеві муфти, що передавальні обертання через циліндрову оболонку в герметизований простір, мають передавальне відношення 1.

  Ст п. застосовуються в різних галузях техніки: у приводах вантажопідйомних машин, конвеєрів, різних верстатів, в авіаційній і космічній техніці, в точних приладах виконавчих механізмах систем з дистанційним і автоматичним керуванням, в приводах гостронаправлених радарних антен систем спостереження за космічними об'єктами і т.п. Герметичні Ст п. передають обертання в герметизовані порожнини з хімічним агресивним і радіоактивним середовищем, в порожнині з високим тиском і глибоким вакуумом, а також є приводами герметичних вентилів. Наприклад, в американській космічній ракеті «Кентавр» (60-і рр. 20 ст) герметична Ст п. використана в механізмі вентиля системи рідкого кисню, що виключило витік кисню і підвищило взриво- і пожаробезопасность.

  Літ.: Цейтлін Н. І., Цукерман Е. М., Хвилеві передачі, «Питання ракетної техніки», 1965 № 8; «Експрес — інформація. Серія деталі машин», 1968 №11; Гинзбург Е. Р., Хвилеві зубчасті передачі, М., 1969.

  Ю. Б. Синкевіч.

Мал. 1. Зубчаста хвилева передача (редуктор): 1 — жорстке колесо; 2 — гнучке колесо; 3 — генератор хвиль.

Мал. 5. Герметична зубчаста хвилева передача: 1 — жорстке колесо; 2 — гнучке колесо; 3 — генератор хвиль.

Мал. 3. Зубчаста хвилева передача із зовнішнім розташуванням генератора: 1 — жорстке колесо; 2 — гнучке колесо; 3 — генератор.

Мал. 6. Фрикційний хвилевий варіатор: 1 — жорсткий елемент; 2 — еластичний гнучкий елемент; 3 — генератор хвиль; 4 — додаткові ролики генератора.

Мал. 4. Зубчаста хвилева передача з гідравлічним генератором: 1 — жорстке колесо; 2 — гнучке колесо; 3 — генератор.

Мал. 2. Схема роботи зубчастої хвилевої передачі: а — вихідне положення генератора; б — генератор повернений на 90°; у — генератор повернений на 360°; г — зона зачеплення; 1 — жорстке колесо; 2 — гнучке колесо; 3 — генератор хвиль.

Мал. 7. Гвинтова хвилева передача: 1 — гнучкий елемент (порожнистий гвинт); 2 — жорсткий елемент (гайка); 3 — генератор хвиль.