Вывод зависимости угла поворота эксцентриковой втулки саморегулируемого дискового генератора волн от изменяющейся радиальной деформации Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.72 О.Е. Носкова

ВЫВОД ЗАВИСИМОСТИ УГЛА ПОВОРОТА ЭКСЦЕНТРИКОВОЙ ВТУЛКИ САМОРЕГУЛИРУЕМОГО ДИСКОВОГО ГЕНЕРАТОРА ВОЛН ОТ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ РАДИАЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

Работа посвящена расчету дискового саморегулируемого генератора волн волновой зубчатой передачи. Получены уравнения для определения перемещений точек фланца вала в зависимости от изменяющейся при эксплуатации радиальной деформации.

Ключевые слова: генератор волн, эксцентриковая втулка, радиальная деформация, угол поворота.

O.E. Noskova

DEPENDENCE DEVELOPMENT OF THE ECCENTRIC SLEEVE ROTATION ANGLE OF THE SELF-REGULATED DISK WAVE GENERATOR FROM CHANGING RADIAL DEFORMATION

The article is devoted to the calculation of disk self-regulated wave generator of wave gear. Equations for determining the shaft disc point movements depending on changing radial deformation in operation are received.

Key words: wave generator, eccentric sleeve, radial deformation, rotation angle.

Волновые зубчатые передачи (ВЗП) известны в практике машиностроения сравнительно давно, около 50 лет. Для передач с передаточным отношением 100...300 они выгодно отличаются от других типов передач меньшими габаритными размерами, простотой конструкции и компоновки в механизм, сравнительно высоким КПД, высокой кинематической точностью и хорошими, с точки зрения нагрузки на металлоконструкции, динамическими характеристиками. Эти передачи удачно используются в механизмах поворотов экскаваторов, башенных кранов, различных изделий оборонной промышленности. Особое значение приобретает этот тип передач в связи с ускоренным созданием в нашей стране гибких автоматизированных систем и робототехнических комплексов, хорошо вписываясь в их передаточные отношения и рабочие скорости исполнительных механизмов. Кроме того, волновая передача - это практически единственная передача, способная передавать движение через герметичную стенку, что делает эту передачу незаменимой при работе в агрессивных средах [3-6].

Одной из составных частей ВЗП является гибкое зубчатое колесо. При сборке ВЗП гибкое колесо подвергается деформации со стороны генератора волн и приобретает форму, близкую к эллипсу. Генератор волн - это один из основных специфичных и ответственных узлов волновой зубчатой передачи, который в значительной мере определяет общий КПД, кинематическую точность, динамические характеристики, надежность и нагрузочную способность волной зубчатой передачи. По величине радиальной деформации генераторы разделяются на нерегулируемые, регулируемые и саморегулируемые. В результате малой высоты зубьев в силовых тяжело нагруженных волновых зубчатых передачах их предельная нагрузочная способность может определяться проскоком звеньев. Одним из возможных решений, обеспечивающих значительное повышение предельной нагрузочной способности волновых зубчатых передач, может служить применение саморегулируемых дисковых генераторов волн. Недостатком саморегулирумых генераторов волн является то, что саморегулировка эксцентриситета, а следовательно, и связанной с ним радиальной деформации, осуществляется эксцентриковыми втулками, которые могут свободно поворачиваться и устанавливаться в произвольном положении, определяемом углом регулирования и передаваемым крутящим моментом. При этом суммарный эксцентриситет установки дисков и как следствие радиальная деформация могут быть больше или меньше расчетного значения, вследствии чего передача будет иметь меняющиеся точность и КПД.

Поэтому стоит задача: обеспечить постоянное регулирование радиальной деформации w гибкого элемента для достижения требуемой точности позиционирования выходного звена волновой передачи.

Для устранения указанных недостатков был разработан саморегулируемый дисковый генератор волновой передачи (рис. 1), позволяющий обеспечить постоянное регулирование радиальной деформации ш [1]. Постоянное регулирование радиальной деформации достигается за счет постановки пружин, находящихся в напряженном состоянии, которые заставляют в случае появления зазоров между жестким колесом и гибкой оболочкой волновой передачи поворачиваться втулку и шейку вала по сопрягаемым поверхностям относительно друг друга, вследствие чего увеличивается суммарный эксцентриситет е. Чем больше зазор между жестким и гибким зубчатыми колесами, тем больше величина устанавливаемой радиальной деформации ш. В случае изменения направления вращения храповой механизм фиксирует радиальную деформацию. Основной деталью храпового механизма являются зубцы. При изменении направления вращения генератора волн шаг, с которым нарезаны зубцы, существенным образом будет влиять на величину удерживаемой радиальной деформации.

Рис. 1. Дисковый саморегулируемый генератор волн

Цель данной работы - установить зависимость между углом и поворота эксцентрикового вала и изменяющейся при этом радиальной деформацией ш. Это позволит правильно назначить шаг, с которым будут нарезаны зубья в храповом механизме.

Работу эксцентриковых втулок можно представить в виде рычажного механизма (рис. 2), где е1 -эксцентриситет эксцентрикового вала, е2 - эксцентриситет эксцентриковой втулки и е - суммарный эксцентриситет [2]. При изменении радиальной деформации на величину ш эксцентриковый вал должен повернуться на угол ф согласно уравнению

Рис. 2. Кинематическая схема саморегулируемого дискового генератора волн

Чтобы правильно назначить шаг, с которым будут нарезаны зубья храпового механизма, необходимо определить, на какое расстояние я переместятся точки фланца вала при его повороте на угол и, вследствие изменения радиальной деформации на величину ш (рис. 3).

Рис. 3. Перемещение точек при повороте фланца вала дискового саморегулируемого генератора волн Уравнение эксцентриковой окружности с эксцентриситетом еі определяется уравнением

х2 + ф-е

(2)

где Я - радиус эксцентриковой окружности; х и у - координаты точек окружности:

X - рС08(р,

у = ряіікр,

(3)

(4)

где р - радиус вектор эксцентриковой окружности.

Подставляя координаты х и у в уравнение (2), получим квадратное уравнение

р2 - 2е}р яіп(р + е2 - Я2 = 0.

(5)

Решая квадратное уравнение (5), получим уравнение для определения радиус вектора эксцентриковой окружности

р = ег ят(р +

Гп2 2 2

-е1 СО £ ф

(6)

Перемещение 5 точек фланца вала при повороте его на угол и определяется по формуле

<Р2

<Рі

Р2 +

Г <1р'2

\dcpj

й(р.

(7)

Произведем в уравнении (7) замену переменной с1(р — (р'сЫк Окончательно зависимость между перемещением точек фланца вала 5 и изменением радиальной деформации ш имеет следующий вид:

£ -

™2 = !■

Р2 +

гйрл

\dqyj

ф’сім/,

(8)

£

2

1

где

^е + 2w']fce1e + 2ejW^- 2е} ^2 + ^ + - е

Се7е + 2e}w

~2

+ ^ + “ б

,2^

'2

2

(9)

2еj ^ + w

у

( dpл р2 = е2 sin2 ср + 2еsincp^ ~ 4е2 cos2 (piji2 -е2 cos2 (р + 4е Ir2 -е2 cos2 3 cos ср sin 2 (p^j (p + R2 - e2 cos2 cp, R2 - e2 cos2 cp + e4 sin2 2(p

1 d<pj -((i j2 2 2 " I -e cos (p^

(10) . (11)

Таким образом, уравнение (9) позволяет определить, на какое расстояние 5 переместятся точки

фланца вала, на котором нарезаны зубья храпового механизма, при изменении радиальной деформации на

величину w.

Литература

1. Пат. 2173421 РФ, МПК 7 Р 16 Н 57/00. Регулируемый дисковый генератор волновой передачи / Силь-ченко П.Н., Леканов А.В., Савельева О.Е. Опубл. 10.09.2001, Бюл. №25.

2. ВолковД.П., Синенко Е.Г. Выбор параметров саморегулируемого дискового генератора волн // Прочность и надежность деталей и узлов машин / КПИ. - Красноярск, 1978. - С. 97-102.

3. Волновые зубчатые передачи / под ред. Д.П. Волкова, А.Ф. Крайнева. - Киев: Техника, 1976. - 220 с.

4. Полетучий А.И. Теория и конструирование высокоэффективных волновых зубчатых механизмов: мо-ногр. - Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н.Е. Жуковского «ХАИ», 2005. - 675 с.

5. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин: справ. - 4-е изд. - М.: Машиностроение, 1993. - 640 с.

6. Иванов М.Н. Волновые зубчатые передачи. - М., 1981.

2

1

1

УДК 621.9.02 П.В. Цаплин, А.Г. Ермолович

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИВОДА МЕХАНИЗМА ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПЛИТ РЕЗАНИЕМ И ТРЕНИЕМ

В статье приводятся результаты исследования кинематики привода механизма обработки поверхности и состояние шероховатости плит от резания и термосилового воздействия.

Ключевые слова: число зубьев, соосность, сборка, соседство, резание, трение.

P.V. Tsaplin, A.G. Ermolovich RESEARCH OF THE MECHANISM DRIVE FOR COMPOSITE PLATE SURFACE REFINEMENT BY CUTTING AND FRICTION

The research results of drive kinematics of the mechanism for surfacing and plate roughness condition after cutting and thermal power impact are given in the article.

Key words: number of teeth, alignment, gathering, neighborhood, cutting, friction.

В процессе производства древесных композиционных плит (ДСтП, МОР) неизбежно возникают разно-толщинность, непараллельность и различные шероховатости плиты, что недопустимо для последующего применения, например, в мебельной промышленности. Для их устранения необходима промежуточная операция калибрования, а именно снятие припуска путем шлифования на станках с барабанным или ленточным механизмом. Но данная технологическая операция имеет ряд недостатков: высокая энергоемкость, невысокое качество обработки, невозвратные отходы и большой объем невостребованной мелкодисперсной пыли.