Systems. Methods. Technologies 3 (43) 2019

Системы Методы Технологии. А.А. Тупицын и др. Изготовление образца … 2019 № 3 (43) p. 50-57 51 Received 23.07.2019, аccepted 8.08.2019 A sample designed to confirm the kinetic efficiency of the wave gear hinge-roller transmission, in which a three-row roller chain is used as a flexible link, was made by the method of 3D printing. The Fused Deposition Modeling method (the most common and availa- ble method of 3D printing) ensures the accuracy of size and strength sufficient detail for preliminary kinematic tests of the transmission. The replacement of the flexible gear with a chain can significantly increase the service life of the wave transmission and use it in me- chanical drives of continuous action, while standard wave transmissions are capable of operating only in a periodic mode. Unlike other wave transmissions with intermediate rolling elements, the design of this transmission provides symmetry of the load on the rollers lo- cated in different rows of the chain, increased durability of the chain due to the exclusion of its rotation in the circumferential direction, the implementation of rolling friction in contact with other parts of the transmission. The test results of the transmission sample showed the possibility of engagement and transmission of motion, the equality of the ratio of a certain analytical, no rotation of the chain. Keywords: mechanical transmission; wave transmission; bushing-roller chain; kinematics. Введение В настоящее время в машинах, приборах и всевоз- можных приводах используются механические переда- чи различных конструкций. Однако наибольшее рас- пространение, до 80 %, получили эвольвентные зубча- тые передачи. Несмотря на их постоянное совершенст- вование – применение высокопрочных материалов и методов упрочнения, повышенные требования к чисто- те поверхности, точности изготовления и сборки, эти передачи не обеспечивают необходимой надежности приводов, отвечающей современным требованиям безопасной эксплуатации технических систем. Пере- численные проблемы вызваны особенностями геомет- рии эвольвентного зацепления и конструкции эволь- вентных зубчатых передач. Эвольвентные зубчатые передачи используются около 250 лет и кардинально не изменились. В технике все острей становится проблема повышения несущей способности передач при уменьшении их габаритов. Дальнейшим совершен- ствованием эвольвентных зубчатых передач, как и пе- редач других известных конструкций, эту проблему решить невозможно. Нужны новые технические идеи: применение альтернативных видов зацепления; обес- печение многопарности зацепления; уменьшение кон- тактных напряжений за счет использования круговых профилей зубьев; замена трения скольжения трением качения; оптимизация компоновки и конструктивных исполнений механических передач [1]. Нами были предложены конструкции механических передач, основанные на новых видах зацепления [2, 3], совершенствовании конструкции известных передач [4–6], улучшении компоновки механических приводов [7]. Предложенные технические решения дают воз- можность уменьшить влияние перечисленных выше проблем на работоспособность технических систем. Одним из путей улучшения технических характери- стик механических приводов является совершенствова- ние конструкции волновых зубчатых передач, которые позволяют получить в одной ступени большие переда- точные отношения. Наибольшее распространение полу- чили двухволновые зубчатые передачи, реализующие i = 80…320. К числу других достоинств относится высо- кая нагрузочная способность, обеспечиваемая большим коэффициентом перекрытия (многопарностью зацепле- ния). КПД таких передач сравнительно высок. Основной недостаток стандартных волновых пере- дач – недолговечность гибкого колеса, вызванная его деформациями в процессе работы передачи, а также потери мощности, вызванные такими деформациями. По этой причине волновые передачи используются только в приводах кратковременного действия с пере- даточным отношением не менее 80. Решение проблемы недолговечности гибкого колеса возможно путем его замены на промежуточные тела качения [8, 9], расположение которых относительно друг друга упорядочено так, что они в совокупности образуют звено, являющееся аналогом гибкого колеса [10] и способное определенным образом изменять свою форму без возникновения деформаций [11, 12]. Один из вариантов конструктивного исполнения волновой передачи с промежуточными телами качения предусматривает замену гибкого колеса набором ша- риков или роликов [13], степени свободы которых в окружном направлении ограничены сепаратором ана- логично расположению тел качения в подшипниках [14]. Вращение эксцентрикового генератора волн вы- зывает радиальные перемещения тел качения в пазах сепаратора. Тела качения, обкатываясь по зубчатому венцу неподвижного колеса с внутренними зубьями, вызывают вращение сепаратора, являющегося ведомым звеном передачи. Фактически, такая компоновка пред- ставляет собой нечто среднее между одноволновой и планетарной передачей. Основным недостатком описанной схемы компо- новки передачи является трение скольжения между генератором волн и телами качения, а также между пазами сепаратора и телами качения. Тем не менее, такие передачи изготавливаются компанией «SIMACO» [15] и успешно используются в различных передаточных механизмах. Другая возможность упорядочения тел качения за- ключается в использовании роликовой цепи в качестве гибкого звена [16]. В этом случае появляется возмож- ность при контакте роликов с другими звеньями пере- дачи реализовать в основном трение качения. Трение скольжения происходит только при вращении роликов на втулках и пластин в шарнирах цепи. В патенте [17] описан вариант одноволновой пере- дачи с роликовой однорядной цепью в качестве ведо- мого звена. Такая передача является полным аналогом классической волновой, однако из-за своих конструк- тивных особенностей имеет схему нагружения цепи, ограничивающую применение передачи в качестве си- ловой: движение от вращающейся цепи на выходной вал передается через кулису посредством одного до-