Волновые редукторы

Волновые зубчатые мотор-редукторы

Волновые редукторы построены с использованием гибкого колеса (гибкий зубчатый венец), который установлен в генераторе волн. Техническая сложность исполнения гибкого колеса, через которое передается значительное усилие, является высокой, поэтому волновая передача запатентована только в 1958 году. Она сразу нашла применение в системах, где не требуется высокий крутящий момент, но необходима плавность движения. Основные перспективы использования волновых редукторов — промышленные манипуляторы, сборочные роботы, станки с ЧПУ.

Редукторная схема привода манипуляторов проще и надежнее гидравлической. В манипуляторах уместно использовать так называемые волновые мотор-редукторы, где электродвигатель совмещен в одном корпусе с шестернями. Данное решение обеспечивает экономию материалов и более низкую стоимость оборудования при сохранении технических характеристик. Возможно исполнение с маслонаполненным картером, когда оно используется не только для смазки, но и для охлаждения шестерен и обмоток.

Волновые зубчатые мотор-редукторы используются там, где требуется очень низкая скорость вращения на выходном валу. У них тоже обеспечена соосность входного и выходного вала, что очень удобно при проектировании станков. При этом, волновая схема позволяет достичь передаточного отношения 1:100 или 1:300 с минимально возможным числом деталей. Это недоступно для других типов редукторов, в том числе и планетарных. Большое передаточное отношение — идеальный вариант для высокоскоростных электродвигателей. Такой привод смещает побочный шум и вибрацию в более высокочастотную область, от которой проще сделать шума и виброизоляцию.

Число передаточных отношений для волновых редукторов ограничено диапазоном 80-400. Если передаточное отношение сделать менее 80, то деформации гибкого колеса будут слишком велики за один оборот, и оно не прослужит долго. Если, наоборот, передаточное отношение сделать слишком большим, то возможен проскок зубьев колес при очень большом их диаметре. Нижний предел можно понизить до значения менее 80, если вместо металлических гибких колес использовать пластиковые.

Принцип действия волновых редукторов

Если в обычном редукторе, например, классическом цилиндрическом, работают все зубья шестерен за цикл, то в волновом только два-три зубца рабочего колеса. Генератор волн выводит зубья гибкой шестерни из зацепления с ободом. За полный оборот генератора волны, гибкое колесо провернется на 1/50 при числе зубцов 200 и зацеплении 4 зубца. Таким образом, даже очень компактный волновой редуктор легко сделать с передаточным отношением 1:100. КПД — 90%. Именно такие качества необходимы для привода промышленных манипуляторов. Волновой редуктор содержит три основных элемента:

• гибкое колесо;
• жесткое колесо;
• генератор волн.

Главным недостатком волновой передачи является недолговечность гибкого элемента. Он должен совершать один цикл сгиба за один оборот колеса. Для гибкого элемента используется специальная конструкция из композитных материалов. Зубчатый венец делается из материалов с высокой износостойкостью — металл, специальные полимеры.

Гибкая основа — из металлополимерного композита. Она выдерживает миллионы оборотов. Использование унифицированных моделей позволяет легко подбирать запчасти и сократить время простоя оборудования под ремонтом.

Гибкое колесо является наиболее сложным в проектировании элементом. Используются системы компьютерного проектирования, так как необходимо решить сразу две противоположенные задачи: обеспечить устойчивость к многократным сгибам и обеспечить достаточную прочность и твердость зубцов шестерни.

Генератор волн

Деформация гибкого зубчатого венца обеспечивается генератором волн в виде двух лопастей с роликовым устройством скольжения по внутренней поверхности венца. Роликовый генератор волн прост, надежен и имеет минимальное количество элементов. Возможны различные схемы в виде одно- двух- и трех волнового генератора. Для снижения потерь в волновой передаче применяют несколько технологических приемов:

• увеличение диаметра зубчатых венцов;
• уменьшение размеров зубьев, чтобы за одну волну в зацеплении участвовало 30-70 и более зубьев;
• уменьшение степени деформации венца;
• увеличение зоны контакта роликов с венцом (увеличение ширины гибкого венца);
• частичное заполнение редуктора маслом.

Генератор волн обеспечивает полный ввод зубьев в зону зацепления и полный выход зубьев из зацепления за пол-оборота (для двух волновой схемы). Двух волновая схема обеспечивает преимущество — симметричность конструкции генератора волн, в результате чего, не требуется использование противовесов, а редуктор получает возможность работать на высоких скоростях вращения. В серийно выпускаемых волновых редукторах применяются несколько вариантов конструктивного исполнения генератора волн.

1. Кулачковый генератор.
2. Генератор фиксированной волны.
3. Дисковые генераторы.

Дисковая схема не требует специального подшипника. Она является самой распространенной. Двух волновой генератор имеет три диска. Специальные противовесы ему не требуются. Конструктивно необходимое для волнового редуктора уменьшение зубьев не приводит к снижению допустимого крутящего момента на выходном валу. Именно за счет деформации гибкого колеса в зацеплении участвует 10-40 раз большее количество зубьев, чем для жесткой шестерни аналогичного диаметра. Количество зубьев, входящих в зацепление, возрастает при приложении нагрузки. Например, для стандартных гибких колес на 200 зубцов, в зацепление входит до 40 зубьев с каждой стороны волны сформированной генератором, так что общее число их возрастает до 80-и. В обычной же шестерне на 200 зубьев в одновременном зацеплении находятся только 2-4 зуба.

Благодаря перечисленным качествам волновые редукторы широко используются в производстве. Любые модели вы можете заказать у нашей компании.