Волновой редуктор: принцип работы, устройство, применение, типы

Применение редукторов волнового типа

Волновой редуктор РВП 240-21 используется в качестве привода для шнекового конвейера КШ25/12,5. Механизм изготовлен с применением самых передовых конструкторских решений отечественных и мировых инженеров. Он обладает высоким запасом прочности и рассчитан на длительный период эксплуатации. Все электронное оборудование изготовлено в полностью взрывобезопасном варианте, так что механизм может быть использован и на опасных производствах.

Конвейеры были разработаны отечественным «Опытно-механическим заводом» и введены в эксплуатацию на некоторых предприятиях лишь в 2014 году. Их использование позволило повысить безопасность производства. Волновые редукторы для ЧПУ пользуются достаточно высоким спросом. Причем многие заводы предлагают изготовление механизмов по индивидуальным запросам клиента. Для станков с числовым управлением очень важна точность и плавность движений, которую могут обеспечить волновые передачи. Подобные элементы используются в медицине, ювелирном деле, точном машиностроении и робототехнике.

Стоимость индивидуально изготовленного прибора будет не маленькой, зато он идеально подойдет для выполнения отведенных функций. Кроме того изготовитель выедет на место и поможет осуществить правильную настройку механизма по желанию клиента. Также заказчик может рассчитывать и на гарантийное обслуживание в случае возникновения каких-либо проблем.

Волновой редуктор: принцип работы, устройство, применение, типы

Появление и дальнейший процесс развития волновой передачи был осуществлен в далеком 1959 году. Изобретателем, а также человеком, который запатентовал эту технологию, стал американский инженер Массер.

Волновой редуктор состоит из нескольких основных элементов:

Неподвижное колесо, имеющее внутренние зубья.
Вращающееся колесо, имеющее наружные зубья.
Водило.

Среди преимуществ, которые можно выделить у этого способа передачи движения, – меньшая масса и размеры устройства, более высокая точность с кинематической точки зрения, а также меньший мертвый ход.

Если есть необходимость, то использовать такой тип передачи движения можно и в герметичном пространстве, не используя при этом уплотняющие сальники. Данный показатель наиболее важен для такой техники, как авиационная, космическая, подводная.

Кроме того, волновой редуктор применяется и в некоторых машинах, использующихся в отрасли химической промышленности.

Принцип работы редуктора

С кинематической точки зрения, волновые передачи – это разновидность планетарных передач, которая имеет одно гибкое и зубачатое колесо.

Принцип работы волнового редуктора заключается в следующем. Неподвижное колесо устройства крепится в нужном корпусе, а выполняется оно в виде простого зубчатого колеса, имеющего внутреннее зацепление.

Гибкое же зубчатое колесо выполняется в форме стакана, обладающего тонкой стенкой, легко поддающейся деформации. В более толстой части этого же колеса, то есть левой, нарезают зубья, в то время как правая часть выполняется в форме вала.

Само же движение осуществляется за счет того, что происходит деформация зубчатого венца гибкого колеса.

Принцип работы устройства

Принцип работы волнового редуктора основывается на деформации гибкого элемента, которая обеспечивает движение зубчатого колеса внутри втулки. Деформация происходит под действием специального эксцентричного механизма, который растягивает гибкую деталь до образования двух точек соприкосновения внутренней шестеренки с зубцами внешней втулки.

Благодаря зацеплению зубьев между собой появляется возможность продолжить вращение внутренней части. При этом количество зубьев у гибкого элемента меньше, чем это число у неподвижного элемента.

Благодаря этому факту и получается обеспечивать требуемую плавность и точность движений.

Волновой мотор редуктор представляет собой волновую передачу, объединенную с электрическим двигателем. Они имеют очень широкую сферу применения во многих отраслях промышленности. Этим обусловлено большое количество различных вариантов исполнения. Двигатели отличаются размерами, максимально возможной нагрузкой, мощностью и коэффициентом полезного действия.

Из преимуществ силовых агрегатов данного типа можно отметить более компактные габариты, чем у других моторов при одинаковой мощности. Также они способны длительное время работать на предельных нагрузках без видимого износа основных механизмов. Волновые моторы характеризуются низким уровнем шума при работе и практически отсутствующей вибрацией.

Конструкции редукторов

В настоящее время науке известно множество разнообразных конструкций для волнового редуктора. Чаще всего предназначение всех этих устройств – это преобразование входного вращательного движения в выходное вращательное или же выходное поступательное.

Также стоит отметить, что волновую передачу можно рассматривать, как разновидность многопоточного планетарного механизма. Это вполне возможно, так как эти механизмы обладают многозонным, а если брать в расчет зубчатый механизм, то еще и многопарным контактом между выходным звеном и гибким колесом механизма.

Также можно добавить, что в зависимости от числа зон или же волн в устройстве они подразделяются на одноволновые, двухволновые и т.д.

Волновой мотор-редуктор

Описание данного типа волновой передачи можно сделать на основе мотора редуктора модели МВз2-160-5,5. Данная модель обладает сдвоенной волновой зубчатой передачей.

Конструкция данного редуктора состоит из гибкого колеса, которое выполнено в виде кольца с тонкими стенками и двумя зубчатыми венцами.

Кроме того, в конструкции имеется и общий для этих деталей кулачковый генератор волн, обладающий гибким подшипником.

Также у этой модели есть несколько особенностей, касающихся конструкции редуктора:

Размер вдоль оси вала невелик.
Генератор волн плавающего типа, а соединение с валом электродвигателя шарнирное.
На конце выходного вала этого устройства располагаются прямобочные шлицы.

Этот тип мотора-редуктора может использоваться, как индивидуальный приводной модуль.

Редуктор пропановый, разновидности, принцип работы

пер.Каштановый 8/14 51100 пгт.Магдалиновка

Nikolaenko Dmitrij

Редуктор пропановый, разновидности, принцип работы

798

20.04.2019

(1 голос, в среднем:4 из 5) Редуктор пропановый предназначен для того, чтобы преобразовывать давление газа пропан-бутана, поступающего из баллона и автоматически поддерживать рабочее давление этого газа. Имеются разные модели редукторов:

БПО-5ДМ;
БПО-5-4ДМ;
БПО-5-10ДМ и другие.

Если выбрать редуктор пропановый БПО-5-4ДМ, то он имеет следующие характеристики:

наибольшую пропускную способность 5,0м3/ч;
максимальное давление газа на входе 2,5Мпа;
рабочее давление газа 0,2Мпа.

Эта модель обеспечивает хорошую надежность, высокую точность и эффективность способа подачи газа, экономичность, повышенную стойкость работы при сильном морозе.

Выбрать редуктор пропановый нужно грамотно, так как работа с газоснабжением, особенно когда газ под высоким давлением, работа небезопасная и ответственная. В выборе значительно могут помочь описанные характеристики предлагаемой модели, также документы, которые дают определенные гарантии качества и безопасности. Цена в этом вопросе тоже играет значительную роль, чем выше, тем более качественный редуктор и в основном это правда, как опыт показывает.

Модель редуктор пропановый БПО-4 предусматривает двойную фильтрацию газа, предусмотрена дополнительная возможность поставить предохранительное защитное устройство, например пламегаситель или обратного клапана на выходе редуктора. Также эта модель имеет климатическое исполнение УХЛ, согласно ГОСТ 15150 для работы при температуре от 25 С мороза до +50 С.

Модели БПО-5ДМ:

имеют пропускную способность 5,0 м3/ч;
давление газа на входе 2,5 Мпа;
рабочее давление газа 0,3 Мпа, масса не более 0,5 кг.

Эта модель универсальная, может использоваться для МАФ газа, все манометры редуктора тщательно проверены. Имеет две степени защиты редуцирующего узла, фильтр сетчатый, фильтрующий элемент ЭФ-2, конструкция прочная и износоустойчивая, корпус и штуцера из латуни, возврат менее 0,1%.

Газовый редуктор пропановый окрашивается в красный цвет, имеет регулировочный винт, которым можно выставить такое давление, необходимое для работы, конструкция редуктора достаточно простая, но все его детали по отдельности работают очень слаженно, манометр показывает уже отрегулированное давление.

Редуктор пропановый бытовой имеет аналогичное применение для понижения давления газа из газовой системы на предмет потребления газа и автоматическое поддержание этого давления для стабильного функционирования.

Редуктор пропановый бытовой согласно ГОСТу 13861 классифицируются:

по принципу прямого и обратного действия;
по пропускаемому газу;
по применению, они могут быть баллонные, рамповые, а также они могут быть одноступенчатые пружинные, двухступенчатые, пневматические одноступенчатые.

Параметры давления на входе до 250 атмосфер — это касается сжатых газов, а для сжиженных- 25 атмосфер. После преобразования выход 1-16 атмосфер, расход составляет от десятков до сотен м3/час. Для газовых баллонов 50 литров подходит редуктор пропановый бытовой РДСГ1-1,2, 16/3,6 атмосфер, со штуцером 9.

принцип работы, устройство, применение, типы

С момента создания первой зубчатой передачи прошло много лет. Многие известные инженеры приложили немало усилий для усовершенствования этого процесса и изобретения новых механизмов. Одним из таких людей стал американский инженер У. Массер, который в 1959 году изобрел волновой редуктор. Принцип работы был основан на использовании гибкого зубчатого колеса, передающего движение другой шестерне. Это изобретение позволило ускорить развитие многих отраслей промышленности, увеличить передаточное число и точность оборудования.

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:

Большее количество волн встречается крайне редко.

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.

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.

Разновидности редукторов

Редуктор Можно выделить такие основные виды редукторов. Все они обладают своими определенными особенностями и применяются в различных сферах.

В основном редукторы бывают:

Зубчатые;
Червячные;
Гидравлические;
Мотор-редукторы.

Такое деление обусловлено типом передачи редуктора. В любом автомобиле можно встретить устройство такого типа. Каждое имеет дополнительный редукторный вал. От разновидности зависит и КПД редуктора.

Кроме того, монтаж такой техники происходит в два счета, однако нужно быть предельно внимательными, чтобы не повредить вал первичного редуктора. При этом для его создания используется минимум материалов, а во время установок даже не требуются никакие рамные конструкции. Производители учитывали и то, что необходимо создать устройство, которое бы отвечало всем требованиям потребителей. Поэтому встречаются типы редукторов разной мощности и размера.

Наиболее используемыми в промышленности стали планетарные и цилиндрические редукторы. Они изготавливаются по схеме: электродвигатель и выходной вал располагаются очень близко друг к другу. Цилиндрический редуктор представляет собой наиболее популярную разновидность среди всех редукторов, существующих в настоящее время. Он предназначен для изменения скорости вращения, когда один вал передает вращательное движение другому.

Редуктор авто

Червячный редуктор — это особый вид, который имеет необычный корпус редуктора с червячным профилем резьбы. Он используется во время передачи движения между скрещивающимися осями, располагающимися в основном под прямым углом. Главным преимуществом такого устройства является: возможность получения большого передаточного числа в одной ступени.

Коническо-цилиндрические редукторы также имеют свои определенные особенности. Они обладают оригинальным конструктивным выполнением рабочих элементов. Выполняет ту же функцию, что и остальные разновидности редукторов: изменяет скорость вращения, когда один вал передает вращательное движение другому. Такое устройство имеет довольно высокий КПД по сравнению с другими видами. Используется в основном для приводов конвейерных линий, а также для тягового шахтного электровоза и т.д.

Как уже отмечалось ранее, каждый из этих видов редукторов применяется в своей конкретной области. Правильный выбор устройства гарантирует длительный период его эксплуатации, и наоборот

Поэтому особое внимание стоит уделить выбору техники, которая будет устанавливаться в автомобиле

Волновая передача

Как работает волновая передача?

Волновая зубчатая передача состоит из трёх основных деталей: генератора волны, гибкого кольца и жёсткого кольца. Генератор волны представляет собой тонкостенный шарикоподшипник напрессованный на эллиптическую втулку. Гибкое кольцо — это тонкостенное зубчатое колесо с внешним зубом. При сборке редуктора генератор волны устанавливается внутрь гибкого кольца. Диаметр гибкого кольца несколько меньше чем диаметр генератора волны, и при сборке гибкое кольцо принимает форму генератора волны. Жёсткое кольцо представляет собой прочное жёсткое зубчатое кольцо с внутренним зубом. Количество зубьев жёсткого кольца обычно на 2 зуба (реже – на 4) меньше чем у гибкого кольца. Гибкое кольцо, установленное на генератор волны, помещается внутрь жёсткого кольца и входит в зацепление с ним в двух зонах, расположенных по большой полуоси эллипса генератора волны. Вне этих зон зацепления зубья жёсткого и гибкого кольца не находятся в контакте.

При повороте генератора волны, зоны зацепления зубьев смещаются по окружности жёсткого кольца и, благодаря различному количеству зубьев на жёстком и гибком кольце, после поворота генератора волны на 360°, зубья гибкого кольца оказываются смещены относительно жёсткого кольца. Величина смещения равна разнице в количестве зубьев гибкого и жёсткого кольца. Таким образом, при постоянном вращении генератора волны и при неподвижном жёстком кольце получаем медленное вращение гибкого кольца.

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. При этом редуктор может становиться понижающим или повышающим, изменяться передаточное число и направление вращение выхода относительно входа.

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. Похожим образом можно размещать внутри полого вала другой вал, передающий вращение на следующую ступень подвижности, получая определённый выигрыш за счёт размещения двигателей в неподвижной части системы.

Классификация редукторов

На сегодняшний день типы редукторов классифицируются на основе:

типа механической передачи;
расположения элементов в пространстве;
конструктивных особенностей.

В зависимости от расположения элементов они бывают вертикального и горизонтального исполнения. Среди различных типов можно выделить традиционные механические и мотор-редукторы (с дополнительно установленной двигательной установкой).

Основная, общепринятая классификация редукторов разработана в зависимости от типа передачи и по форме шестерен:

Цилиндрический и конический редуктор

В основе таких моделей используются конические и цилиндрические передачи. Данный тип прямого редуктора характеризируется высоким уровнем КПД (более 80%, в зависимости от количества зубьев). Еще одним преимуществом является практически полное отсутствие нагрева из-за отсутствия нагревающихся элементов. Это позволяет добиться простоты механизма, отсутствия необходимости в дополнительных мерах охлаждения. Данный тип получил высокую популярность благодаря надежности и долговечности.

Планетарный

Отличается от большинства других видов схемой расположения элементов. В его основе лежит планетарная передача. Основной ее функцией можно назвать преобразование поступающего момента. Подобные модели отличаются компактностью благодаря тому, что рабочие элементы находятся в одной геометрической оси, чего нельзя встретить в стандартных механизмах. Широко распространены в сфере приборостроения и машиностроения. Они позволяют комбинировать преимущества цилиндрических и червячных.

Позволяют также добиться оптимального соотношения производительности, компактности, надежности и долговечности.

Червячный

В основе этого вида лежит червячная передача, которая позволяет использовать его для различных целей. Использование этой модели помогает преобразовывать как прямой, так и угловой крутящий момент. В основе конструкции лежит спиралевидный винт, который формой напоминает червяка, из-за чего он получил свое название. Используется довольно редко, так как не отличается надежностью и высокой производительностью. В некоторых случаях при повышении нагрузки может выйти из строя. Несмотря на свои недостатки, он прочно занял свое место в машиностроении, так как является незаменимым при передаче усилия между перпендикулярно расположенными валами.

Волновой

Имеет особенный характеристический размер и тип конструкции, в основе которой лежит неподвижный корпус с нарезанными зубьями. Внутри корпуса расположен гибкий элемент, усилие на которые передается ведущим валом, соединенным с ним. Гибкий элемент изготовлен в виде овала, благодаря чему при движении внутри корпуса создает волнообразные движения.

Данный тип отличается высокой производительностью, имея высокое передаточное отношение, достичь которое невозможно с помощью других моделей

Отличается компактными размерами, что особо важно для использования в точном машиностроении

Следует отметить, что современные тенденции машиностроения требуют особых характеристик от редукторов. Из-за этого все большего распространения получают комбинированные модели. Цилиндрические модели дополняют коническими горизонтальными передачами. Червячные дополняются дополнительными валами, а также некоторые модели оснащаются дополнительными моторами.

Различные виды мотор-редукторов получили широкое распространение благодаря тому, что в одном механизме объединяют еще и электродвигатель и все необходимые дополнительные элементы.

Применение [ править | править код ]

Волновые передачи применяют в авиационной и космической технике, в промышленных роботах и манипуляторах, в приводах грузоподъёмных машин, станков, конвейеров и др.

Существуют герметичные волновые передачи, передающие вращение в герметизированной полости, находящейся в химически агрессивной или радиоактивной среде, или в глубоком вакууме, а также существуют конструкции, служащие приводами герметических вентилей.

Применялся на лунном автомобиле, использовавшемся в ходе лунных экспедиций «Аполлон-15», «Аполлон-16» и «Аполлон-17» в начале 1970-х годов.

Волновой редуктор: принцип работы, устройство, назначение

Применение редукторов волнового типа