CC BY
21Решетневскуе чтения. 2013
УДК 621.833.16
ПРОФИЛЬ КУЛАЧКА ВОЛНООБРАЗОВАТЕЛЯ КАК УПРАВЛЯЮЩИЙ ПАРАМЕТР ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ВОЛНОВОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ
В. И. Усаков1, Р. С. Лукин2
1 ФГУП ЦКБ «Геофизика»
Россия, 660041, г. Красноярск, ул. Киренского, 89. E-mail: [email protected]
2 Сибирский федеральный университет Россия, 660074, Красноярск, ул. Киренского, 26. E-mail: [email protected]
Рассмотрено влияние биения кулачка волнового генератора на точность отработки угла волновой зубчатой передачи. Дана оценка возможности применения профиля кулачка не в качестве инварианта модели волновой передачи, а в качестве управляющего параметра, основная задача которого сводится к обеспечению заданного характера деформации гибкого колеса и взаимодействия зубьев в процессе зацепления.
Ключевые слова: волновая зубчатая передача, волновой генератор, профиль кулачка, точность отработки угла.
PROFILE OF THE WAVE GENERATOR AS THE CONTROL PARAMETER IN MODELING WAVE GEAR
V. I. Usakov1, R. S. Lukin2
1CDB "Geophysics" 89, Kirenskiy str., Krasnoyarsk, 660041, Russia. E-mail: [email protected]
2 Siberian Federal University
26, Kirenskiy str., Krasnoyarsk, 660074, Russia. E-mail: [email protected]
The effect of the wave generator cam beats on the accuracy working off the wave gear angle is researched. The potential of the cam profile is estimates as not invariant models of wave transmission, but as a control parameter, which main task is to ensure a given character deformation of the flexible wheel and of the teeth in the process of engagement.
Keywords: wave gear, the wave generator, the cam profile, the accuracy working off the angle of rotation.
В известных работах по исследованию влияния профиля кулачка генератора волновой зубчатой передачи (ВЗП) [1] внимание, главным образом, уделялось технологичности изготовления кулачка (на ранней стадии исследований - 60-70-е гг. прошлого века), а затем минимизации градиента кривизны профиля с позиций обеспечения приемлемого уровня концентрации напряжений. С начала 80-х годов профиль кулачка стал рассматриваться и с позиций влияния на выходные характеристики ВЗП, в частности, точность отработки углового перемещения выходного вала. Для требуемого на тот момент предельного уровня погрешности отработки угла, задаваемого в пределах единиц угловых минут, наиболее распространенные варианты профиля [1] («деформирование кольца 4-мя силами» или «косинусоида», описываемая уравнением в полярных координатах г = г0 + cos(2ф), где г0 -начальный радиус; - величина деформации), в силу малой разницы значений радиусов кривизны (в пределах 10 мкм в рабочей зоне «лба» генератора на диаметре 100 мм), принимались как исходные данные при попытках моделирования ВЗП. Это позволяло ориентироваться на «косинусоиду», как на технологичную, с минимальными значениями градиентов радиусов кривизны, форму профиля кулачка. Для данных вариантов профиля основным управляющим параметром является величина деформации
позволяющая смещать зону зацепления относительно «главной» оси генератора, а также управлять траекторией движения зубьев гибкого колеса относительно зубьев жесткого колеса. Ограничениями для данного параметра являются недопущение проскока зубьев при малых значениях и исключение высокой деформации гибкого колеса, приводящие к росту напряжений во впадине зуба гибкого колеса при больших значениях.
Ужесточение требований по отработке перемещения до 15 угловых секунд, связанное, прежде всего с улучшением качественных характеристик приводного оборудования (для кинематических передач), потребовало пересмотреть подход к конструированию ВЗП и, в частности, к профилированию кулачка волнооб-разователя, поскольку это значение погрешности отработки углового перемещения формируется приведенной окружной погрешностью на уровне 2 мкм при работе волновой передачи с диаметром гибкого колеса около 60 мм. Учитывая, что в данное значение погрешности перемещения также входит упругая составляющая закручивания основных элементов ВЗП, также встает задача по обеспечению минимального износа зубьев после этапа приработки при применении нерегулируемых генераторов.
Снятие ограничений по технологичности профиля кулачка позволило включить параметры профиля как
Механика специальных систем
управляющие при моделировании ВЗП, что позволяет при заданном технологичном профиле зубьев обоих колес [1] найти такую форму равноскоростной прямой, которая обеспечит требуемую многопарность зацепления и определенный уровень напряжений в гибком колесе. Учитывая, что требование минимального градиента кривизны профиля представляется инвариантом, целесообразно использовать «косинус-но-синусный» профиль [2], важным свойством которого является расширение рабочей «лба» волнообра-зователя, соответственно расширению зоны взаимодействия зубьев ВЗП.
Таким образом, параметры кривизны профиля волнообразователя, включаемые в модель ВЗП наряду со значениями чисел зубьев колес, межосевого расстояния, коэффициентов высоты головок зубьев, глубины захода зубьев в зацепление, коэффициентами смещения исходного контура при формообразовании зубьев, становятся значимым управляющим параметром при синтезе ВЗП с заданными выходными характеристиками, расширяя область существования ВЗП и возможности поиска оптимального сочетания значе-
ний параметров в пределах этой области, в том числе по критерию обеспечения работоспособности в заданных условиях эксплуатации, например в вакууме.
Библиографические ссылки
1. Иванов М. Н. Волновые зубчатые передачи. М. : Высш. шк., 1981. 184 с.
2. Лукин Р. С., Усаков В. И., Вавилов Д. В., Ип-тышев А. А.. Моделирование взаимодействия звеньев волновых зубчатых передач // Вестник СибГАУ. 2013. 1(47). C. 118-122.
References
1. Ivanov M. N. Volnovye zubchatye peredachi (Wave gears). Moscow, Vyssh. Shk., 1981. 184 p.
2. Lukin R. S., Usakov V. I., Vavilov D. V., Iptyshev А. А. Vestnik SibGAU. 2013, no. 1 (47), pp. 118-122.
© Усаков В. И., Лукин Р. С., 2013
УДК 621.313.13.1
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНОГО ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ПРИВОДА В УДАРНО-ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ
А. А. Фадеев, Д. В. Еремин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. Е-mail: [email protected]
Произведен пересмотр методики проектирования линейных электродинамических приводов ударного действия. Предложена схема расчета геометрических параметров привода в зависимости от динамических характеристик.
Ключевые слова: линейный двигатель, линейный электродинамический привод, ударно-импульсный режим.
METHODOLOGY IMPROVEMENT TO CALCULATE LINEAR ELECTRODYNAMIC DRIVE
IN SHOCK-PULSE MODE
А. А. Fadejev, D. V. Eremin
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: fadeev. [email protected]
Revision of the methodology to design linear electrodynamic actuators impact is performed. The scheme to calculate geometric actuator parameters based on dynamic characteristics is proposed.
Keywords: linear motor, linear electro-dynamic drive, shock-pulse mode.
В машиностроении наиболее перспективными являются системы, имеющие в основе линейные двигатели и обеспечивающие наилучшие условия интеграции приводного двигателя и рабочего органа машины или инструмента. Наибольший интерес представляют линейные электрические машины ударного действия (например, [1]). Применение линейных машин позволяет непосредственно преобразовать электроэнергию в кинетическую энергию прямолинейного движения якоря, что позволяет значительно упростить привод
кузнечно-прессовых машин, повышает его надежность и экономичность.
Наибольший интерес среди линейных машин ударного действия вызывают линейные электродинамические приводы (ЛЭДП) благодаря следующим преимуществам: быстродействие, отсутствие в конструкции магнитных материалов, универсальность.
Основой оптимизации и совершенствования электрических ударных машин является увеличение энергии единичного удара, увеличение удельной мощно-
