Воробьёв В.И., Бабич А.В., Жуков К.П., Попов С.А., Семин Ю.И. - Механика промышленных роботов (1071029), страница 36
Текст из файла (страница 36)
В варианте а вал генерато ора волн установлен в двух подшипниках 3; на конце его иах аходнтся дисковый генератор волн, который деформирует 245 1 2 а) Рис. 5,23 герметичное гибкое колесо 4. Гибкое колесо жестким флак. цем через надежное неподвижное уплотнение крепнтса к корпусу, обеспечивая герметизапию внутреннего объема привода без подвижных уплотнений. Жесткое колесо 5 вра. щается вместе с втулкой 7 в подшипниках б, установленньп в корпусе предыдущего звена 8. С втулкой 7 связано жестко следующее подвижное звено 9 механической системы роба.
та. Изготовление гибкой глухой оболочки гибкого колеса 4 вызывает значительные технологические трудности в тац случае, если герметичная передача предназначена для Работы в глубоком вакууме. для надежной герметязанях в этом случае гибкое колесо изготовляется из легированная вязкой стали типа 12Х18Н9Т, которая трудно поддается иа ханической обработке, а ее низкие механические свойства яа могут обеспечить передачу больших крутящих моментов да статочно длительное время (изнашиваются зубья, вара ванные в середине оболочки 4).
для тяжелонагруженных вакуумных ВЗП с длительяни сроком службы имеет смысл разделить функции герметнза пии и передачи крутящего момента, как это показано в ва' рианте б на рис. 5,23. Гладкая оболочка 13, выполненная "з вакуумно-прочной стали, надежно герметизирует внутре"' ний объем привода, а оболочка 12 с зубчатым венцом, еде' ланная из высокопрочной стали, передает крутящий меме" ' Между этими оболочками находится проставочный мент 11, который скрепляет обе оболочки только в скруп' правлении, а в торцовом сечении деформируется вом нап вместе с ними.
Если не ставить проставочного элемента 11, то получится следу дующая картина. Пусть гладкая наружная поверхность о оболочки 13 непосредственно контактирует с гладкой внутрен синей поверхностью оболочки 12. В этом соединении нео хо дим небольшой гарантированный зазор, чтобы оболочки деформировались не как одно тело. Поэтому появляетс тся исчезающе малая разница периметров внешнеи я виу и иу —.енней поверхностей оболочек. Тогда при деформации о оболочек генератором волн в их соединении получается цнонная волновая передача с огромным передаточным отношением, в которой возникает внутренний крутящий момент, в несколько раз превышающий передаваемый момент в зацеплении колес 12 и 1О.
Этот момент быстро разрушает оболочку 13 в месте перехода конической части в плоскую диафрагму (такие экспериментальные данные имеются), Введение проставочного элемента 11 ликвидирует фрикциониую передачу и обеспечивает надлежащую долговечность тонкостенной герметизирующей оболочки 13. Вариант б отличается еще и тем, что имеет «плавающий» генератор волн, так как вал генератора волн имеет одной опорой сферический самоустаыавливающийся подшипник 14, а второй опорой — само волновое зубчатое зацепление колес 12 и 10.
Такая конструкции позволяет устранить избыточные связи (см, нике) и обеспечить лучшие механические характеристики ВЗП. Датчики обратной связи на рис. 5,23 не показаны; устройство их может быть таким же, как и на рис. 5.22. ВЗП с внешним деформированием гибкого колеса (по схеме рнс, 5,16) показана на рнс. 5.24. В неподвижном кор"усе 1 установлен двигатель 2, который через самотормозжцуиэся цилиндрическую передачу с углом наклона косых зубьев )3- 80' вращает кривошипный валик 4.
Таких валк"ов должно быть не менее 3-4. Они образуют механизм "араллельных кривошипов и вращаются одновременно, причем соответствующие векторы эксцентриситетов кривоши"ов вращаются в одной фазе. От правого на рис. 5.29 валика через компенсирующую муфту вращается тахогенератор— датчик обратной связи. На подшипниках б кривошнпов "становлены деформирующие шайбы 5. Внутрь каждой п2айбэя вставлены подшипники 7 большого диаметра. На "У~ренних кольцах этих подшипников установлены кольца Ребордамн, которые обкатываются по наружной поверхно"подкладного кольца и деформируют одновременно под- кольцо и гибкое колесо 8.
Внутренние зубья гиб- адное ко его леса образуют волновое зацепление с внешними з бьами жесткого колеса 9. Жесткое колесо нарезано на тенной трубе, которая вращается в подшипниках !О. толстеете ! Ва веРхн хнем конце жесткого колеса крепится платформа 1, ва котор рой могут устанавливаться последующие звенья мекааическ " кой системы робота. Через центральное отверстие 8 жест естком колесе можно провести кабели, звенья натяжной системы и ы и т. п. Очевидно, что масса такой ВЗП оказывается дсстато очно большой и использовать ее можно только для первого звена руки робота. На рис. 5.25 представлена конструктивная схема двухподвижно ижного модуля, показанного на рис.
5.21. Каждая ВЗП выполнена на по схеме рис. 5.18 с кольцевым гибким колесом я волновой зубчатой муфтогь В корпусе предыдущего зве- Рис. 5.24 Рис. 5.25 Рис. 5.25. Продолжение 249 17 16 Рис. 5.26 Рис, 5.27 250 на 1 от электродвигателей с помощью легких трубча „ атых м, лов вращаются полые валы 2 и 3. Вал 2 является вал, ом ге. нератора волн ВЗП первого движения модуля (ротац талия) к выходному звену которого крепится первое подвихгное ое зве. но 4 модуля.
Вал 3 через коническую передачу 6-8 вращ ашаег вал 7 ~енератора волн ВЗП второго движения (кача» чавия) К выходному валу 1О второй ВЗП крепится следующее зв,. но 9 руки робота. Обе ВЗП имеют сквозные отверсти„ в которые через полые валы 5 и 7 проводятся кабели к сле. дующим подвижным звеньям механической системы робота На рис.
5.25 показаны различные варианты конструкция подшипника качения выходного звена ВЗП. Черны ымв толстыми линиями выделены иаплавляемые твердосплавян яые дорожки качения или места лазерной закалки дорожек каче. ния на деталях, твердость материала которых в остальвьц местах не превышает 35 НКС. Применение для выходного звена аналогичных по назначению стандартных подшипии. ков с разъемными кольцами типа 116000 или 176000 визы. вает увеличение габаритов привода и более чем двухкрагаое увеличение его массы.
Многоподвижная механическая система робота с двига. телами, вьгнесенными на основание (схема по рис. 5.19), показана частично на рис. 5.26. В неподвижном основании) установлены приводные двигатели 2, 3, 4 трех подвил.иостей руки. На валах ведомых шестерен 5 установлены колеса ко. нических передач, а также ленточный тормоз 10. Ведомое колесо 6 первой передачи посажено на вал 7 генератора волн ВЗП первой подвижности. Выходное звено 8 опирается на подшипник 9 и жестко соединено с корпусом 12 первого подвижного звена. Привод первой подвижности имеет татке ленточный электромагнитный тормоз 10 и импульсный оптоэлектронный датчик 11 обратной связи.
Через паразит. ную коническую шестерню 13, компенсирующую муфту 14 и трубчатый вал 15, движение передается к ВЗП следугощея кинематической пары. Фланец 16 вместе с подшипником 17 вставляется одновременно в отверстия звенъев 1 и позволяет завершить сборку всего привода первого подвиж' ного звена. Приводы второго и третье~о звена устроены аналогично. При использовании ВЗП для привода подвижных звеньев через передаточные механизмы (рычажные, цепные и т.") важно осуществить надежное соединение ведущего звея" передаточного механизма с выходным валом ВЗП. рис. 5.27 выходной вал ВЗП имеет конический хвосте'"в Ко;1струкция переда,!и аналогична показанной на рис.
5.22 Следует отметить, что все описанные выше п приводи с ВЗП рассчитаны на применение только консист ситных смазок и поэтому не содержат сложных уплотните телыщх узлов и не снабжаются пыле- и влагозащитными приспособ. лениями. Представленный здесь ряд конструкций, конечно, и, исчерпывает всех возможных конструктивньзх варнак пактов ВЗП в приводах робототехнических систем, но показыв ывае1 можно сказать, типовые конструкции. Расчет подшипников генераторов волн.
Ввиду ы малого опыта эксплуатации гибких шарикоподшипников показателя грузоподъемности стандартнь1х гибких подшипников в пока не установлены. Приближенно оценить ресурс работы гяб. ких шарикоподшипников можно по методике, основан алиса на экспериментальных исследованиях волновых редукторов общего назначения, выпускаемых отечественной промнж. ленностью. Поскольку применение кулачковых генераторов волн для ВЗП робототехнических устройств существенно ) ограничено по параметру быстродействия привода, здесь указанная методика не излагается.
Для дисковых генера о. т ° ров волн применяются стандартные шарикоподшипнищ расчет и выбор которых проводится но известным методикам, Силы, действующие на подшипник деформирующего лн. ока, определяются следующим образом. Крутящий момент М,„, приложенный к гибкому колесу, вызывает появление усилий во всей зоне зацепления зубьев.
Распределение этги усилий описано в литературе. Не зная закона распрелеле. ния нагрузо« по зубьям, можно приближенно считать, что в каждой зоне зацепления действует не~оторва сосредоте ченная окружная нагрузка Р, которая нрн выбранном рас четном угле зацепления и„ дает н радиальную нагрузку й 1рис. 5.28), причем Мии 2РИД2+ 2ии или М.и -2~их/2; й = Р1йа,„=)М,Я )1йп где й — расчетная нагрузка, действующая на каждый лис" генератора волн )при двух дисках). В передачах с волновой муфтой в каждом из двух зх' цеплений действует один и тот же крутящий момент Мг' Радиальные силы появляются в каждом зацеплении, но о" будут разными, так как в передаче угол зацепления и 1 " в волновой зубчатой муфте угол зацепления и„„.
Карти" 252 Рис. 5.28 иагружения каждого из трех деформирующих дисков показана на рис. 5.29. Радиальные нагрузки й, = — ч1йи„„й„= — 1йа„„. Расчетный крутящий момент М„для заданного режима работы привода определяется по общепринятой методике. При расчете динамической грузоподъемности или долговечности подшипников деформирующих дисков следует иметь в виду, что в подшипнике вращается вместе с валом ~енератора волн внутреннее кольцо и линия действия силы й с той же скоростью вращается вместе с большой осью деформации. Поэтому нагрузка на дорожки качения бежит по периметру внешнего кольца подшипника и приди:кена к одной н той же зоне на внутреннем кольце шарикоподшипни"а.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
