Что такое гармонический редуктор

Видео:Работа волнового редуктора SIMACOСкачать

Волновой редуктор: определение, описание, виды и принцип работы

Волновой редуктор, или, как его еще называют, волновая передача, основывается на том, чтобы передавать вращательное движение, которое возникает за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес.

Видео:Изготовление 4ой оси на гармоническом редуктореСкачать

Волновые передачи

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.

Видео:Волновой гармонический редуктор 1:39 / Wave harmonic drive 39:1Скачать

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. Самый простой элемент — это водило, которое состоит из овального кулачка и подшипника.

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

Видео:Принцип работы гармонического редуктора.Скачать

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. Можно отметить, что при номинальной нагрузке на волновой редуктор лишь от 15 до 20% всех зубьев устройства находится в зацеплении. Именно по этой причине во всех волновых передачах используют мелкомодульные механизмы, число зубьев на которых находится в переделах от 100 до 600. Также можно добавить, что в зависимости от числа зон или же волн в устройстве они подразделяются на одноволновые, двухволновые и т.д.

Видео:Волновой редуктор 1:15 с телами качения / Wave reducer 1:15 with rolling elementsСкачать

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:

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

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

Видео:Гармонический (волновой) редукторСкачать

Технические параметры мотора-редуктора

Технические параметры для волнового мотора-редуктора — это несколько основных критериев:

• Первый параметр, которому должен соответствовать редуктор — это крутящийся момент на выходном валу. Он должен составлять — 250 Н⋅м.
• Второй параметр — это частота вращения вала редуктора. Показатель этого параметра должен быть — 5,5 мин -1.
• Третий параметр для этого устройства — передаточное отношение. Показатель данного параметра — 264.
• Коэффициент полезного действия волнового мотора-редуктора должен быть 0,7.
• Параметры электродвигателя для этой модели следующие: 0,31 кВт мощности, Частота вращения 1450 мин -1 , рабочее напряжение для этого механизма 220 В или 380 В.
• Полный вес устройства составляет 20 кг.

Читайте также: Угловой редуктор вом мтз

Это основные параметры, которые предъявляются к волновому мотору-редуктору.

Видео:Волновой безлюфтовый редукторСкачать

Зубчатая передача

Не так давно инженерами был создан новый вид зубчатой передачи, которая по своим параметрам, а также конструкции схожа с планетарной передачей, однако при этом обладает принципиально новой передачей вращения. Эти новые изобретения — волновые зубчатые редукторы. Для того чтобы передавать вращательное движение в этих устройствах, была достигнута волновая бегущая деформация, которой поддается одно из зубчатых колес редуктора. Данное изобретение отлично зарекомендовало себя в некоторого вида следящих системах, а также в системах автоматического управления с высоким требованием к точности. Такое специфическое предназначение эти редукторы получили из-за своих характеристик: небольшой физический вес, а также малые размеры всего устройства в целом, которое при этом обладает большим показателем передаточного отношения, характеризуется более высоким коэффициентом полезного действия, то есть КПД, небольшими люфтами, а также малым износом деталей редуктора. Именно эти параметры и стали решающими в определении цели работы для волновых зубчатых редукторов.

Видео:Люфт волнового редуктора в поворотной оси от DarxtonСкачать

Лебедка с волновым редуктором

Волновые редукторы могут быть двух типов — зубчатые и червячные. Применение лебедки в данном устройстве нашло себя лишь при использовании редуктора червячного типа. Также в волновых редукторах червячного типа с использованием лебедки существует два способа расположения червяка. Нижняя установка, когда он находится под червячным колесом, а также верхняя, когда червяк располагается над этим же колесом.

Кроме того, привод с лебедкой может использоваться для установки на космическом корабле. Привод с лебедкой для космического корабля представляет собой двухступенчатый волновой редуктор. Предназначение этого устройства на таких кораблях — это передача вращения в полностью герметичное пространство. Так как редуктор является двухступенчатым, то первая ступень — планетарная, а вторая — волновая передача. Также стоит отметить, что есть возможность сделать устройство самотормозящим. Для этого необходимо заменить планетарную передачу в редукторе на червячную.

Видео:Устройство волнового редуктора ЗМЗз - принцип работы (Часть 1)Скачать

Расчеты редуктора

Как и для любой другой детали, для создания редуктора необходимо проводить определенные расчеты, которые будут показывать, способно ли устройство выполнять свои функции, а также из какого материала должно выполняться устройство и т.д. Основным критерием для расчета волнового редуктора, его работоспособности, является прочность гибкого колеса. Оценить данный параметр можно при помощи сопротивления усталости зубчатого венца. Основной габаритный размер передачи — это внутренний диаметр гибкого колеса. Определяется он по приближенной зависимости сопротивления усталости с учетом нормальных напряжений.

Видео:Проверка б.у. гармонического редуктора на люфты / used harmonic drive reducer backlash testСкачать

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 .

Читайте также: Симптомы неисправности газового редуктора

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.

Видео:Детали машин. Волновые зубчатые передачиСкачать

Волновой редуктор

Видео:"Идеальный" редуктор 1:20 / cycloidal reducer 1:20Скачать

Устройство волнового редуктора

В состав волнового редуктора входят три основных части: генератор волны, жёсткое колесо и гибкое колесо. Генератор волны в самом распространённом варианте выполняется в виде шарикоподшипника с тонкими гибкими стенками. Он устанавливается на эллиптическую втулку, и сам принимает форму эллипса. Сборка из этих двух деталей и является генератором волны. Гибкое колесо – это деталь специфическая для волнового редуктора. Оно представляет собой тонкостенное зубчатое колесо с наружным зубом. Основная рабочая поверхность этого колеса имеет форму цилиндра. Материал и толщина гибкого колеса подобраны так, чтобы оно могло постоянно испытывать упругие деформации, не теряя своих свойств. Конструкция жёсткого колеса проще чем других частей волнового редуктора. Это обычное зубчатое колесо с внутренним зубом. Его размеры подобраны так чтобы обеспечивать достаточно большую жёсткость при рабочих нагрузках.

генератор волны	гибкое колесо	жесткое колесо

При сборке волнового редуктора гибкое колесо устанавливают на генератор волны, в результате чего оно тоже принимает эллиптическую форму. Далее на гибкое колесо устанавливается жёсткое колесо. Поскольку гибкое колесо в процессе сборки приняло эллиптическую форму, то его зацепление с жёстким колесом происходит только на двух участках. Расположены они вдоль большой полуоси генератора волны и в сумме занимают около 40% окружности. За пределами этих участков зацепления зубьев жёсткого и гибкого колеса не происходит. Гибкое колесо имеет меньше зубьев чем жёсткое колесо. Чаще всего эта разница составляет 2 зуба, однако есть другие варианты конструкции волновых редукторов, где эта разница больше.

Видео:Циклоидально-цевочный редуктор 9:1 своими руками, ТЕСТ! ▶ мех пила #7Скачать

Принцип работы

По мере поворота генератора волны, зубья гибкого и жёсткого колёс поочерёдно начинают входить в зацепление. Участки зацепления зубьев в результате начинают смещаться в том же направлении в котором вращается генератор волны. Как только генератор волны совершит полный оборот, гибкое и жёсткое колесо окажутся смещены друг относительно друга на те самые 2 зуба, которые составляют разницу в количестве зубьев между этими колёсами. Это означает что гибкое и жёсткое колеса повернулись друг относительно друга со скоростью, существенно меньшей чем скорость с которой вращался генератор волны. Генератор волны вращаясь достаточно быстро позволяет получить сравнительно медленное вращение гибкого колеса относительно жёсткого – то есть механизм работает как редуктор. Коэффициент редукции такого волнового редуктора зависит от разницы зубьев между гибким и жёстким кольцом, а также от количества зубьев у жёсткого кольца.

Читайте также: Коробка редуктора bosch 1600a00s4g

Видео:Принцип работы редуктора. Виды редукторов. Курсовая.Скачать

Варианты включения

Когда волновой редуктор используется так как показано выше, то генератор волны используется как вход, гибкое колесо – это выход, а жёсткое колесо остаётся неподвижным. Волновой редуктор можно использовать и по-другому, если зафиксировать не жёсткое колесо, а генератор волны или гибкое колесо; входом и выходом в таком случае могут быть из двух оставшихся элементов редуктора. При различных вариантах включения волновая передача может быть использована как для понижения скорости, так и для её повышения. Передаточное число редуктора при этом также изменится. Может измениться и направление вращения выходного элемента относительно входного.

У волнового редуктора можно приводить во вращение все три элемента. Редуктор при этом будет иметь два входа и один выход или один вход и два выхода. Это позволяет использовать волновой редуктор как дифференциал, складывая скорости вращения на разных валах, или раскладывая вращение на два разных вала.

Видео:Испытания первого прототипа волнового редуктора от Роботикс ГирсСкачать

Варианты исполнения компактных волновых редукторов

За время, прошедшее с момента изобретения волнового редуктора, было придумано много вариантов его конструкции. И вариант, когда шарикоподшипник эллиптической формы используется как генератор волны, не исчерпывает всех возможных вариантов конструкции. Существуют и другие варианты. Например, генератор волны может быть выполнен в виде коромысла с роликами на его концах. Или в виде планетарных шестерён, установленных на водило, которые зацепляются с зубьями, сделанными с внутренней стороны гибкого колеса. Помимо этого, генератор волны может быть выполнен в виде детали более сложной формы, создающей на гибком кольце 3 или 4 зоны зацепления (вместо двух зон в самом простом случае).

Гибкое колесо также может иметь разную форму. На практике чаще всего встречаются три формы: «кастрюля», «шляпа» и цилиндр. Отличия между ними заключаются в удобстве использования.

Видео:Безлюфтовый редуктор 1:15 для Nema 17 (ч.1) / Backlash free gearbox 1:15 for Nema 17 (р.1)Скачать

Основные отличия волнового редуктора

• Большое передаточное число для одноступенчатого редуктора: до 320:1 в серийно выпускаемых изделиях
• Большое количество зубьев, которые находятся в одновременном зацеплении
• Высокая точность
• Большой момент нагрузки в расчёте на единицу объёма или на единицу массы
• Отсутствие маленьких передаточных чисел (менее 30:1)
• Простая конструкция
• Высокая надёжность
• Простая передача вращения в другую среду
• Полый вал
• Жёсткость на скручивание ограничена
• Короткая осевая длина

Видео:Nabtesco. Циклоидные редукторы в роботахСкачать

Практические преимущества волновых редукторов

Отличительные особенности волновых редукторов выступают как преимущества в ряде отраслей, получивших в настоящее время большое развитие. В качестве примера можно назвать робототехнику (классические промышленные роботы, коллаборативные роботы, а также человекоподобные роботы) и медицинская техника (хирургические роботы, медицинские сканирующие установки и экзоскелеты). Короткая длина вдоль оси, возможность получить большой крутящий момент в компактных размерах, а также полый вал позволяют обеспечить компактные размеры всех звеньев робота, а высокая точность редукторов позволяет достичь хорошей точности всего робота.

В других отраслях, где готовые изделия должны работать в условиях агрессивных сред (например, вакуум, радиоактивное излучение, особо высокие или особо низкие температуры также часто применяются волновые редукторы. Здесь востребован высокий удельный момент, позволяющий обеспечить компактность конструкции, возможность просто передавать вращение в агрессивную среду без дополнительных уплотнений и хорошие показатели надёжности, обусловленные простой конструкцией.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chto-takoe-garmonicheskiy-reduktor

  🎥 Видео

  Волновой редуктор для электробура "Ёрш"Скачать

  

  Nabtesco. Принцип работы циклоидного редуктораСкачать

  

  Редуктор циклоидного типаСкачать