7.4.1.Характеристки редукторов
При выборе в качестве редуктора зубчатого механизма применяется во внимание мертвый ход, люфт, жесткость, уровень шума, величина к.п.д., свойства самоторможения или обратимости, масса и габариты, сложность управление.
В приводных устройствах роботов находят применение цилиндрические и конические рядовые зубчатые механизмы, червячные передачи, планетарные и дифференциальные механизмы, волновые передачи.
Рядовые зубчатые передачи находят применение во многих промышленных роботах благодаря применению высокоточных колес. Обычно колеса выполняются по 7 –му классу точности , что требует применения прецизионного оборудования . КПД прямозубого зацепления при шлифованных зубьях в одной ступени равен 0.99. Зубчатые цилиндрические редукторы обладают высокой жесткостью, долговечностью, относительно несложны в изготовлении, обладают общим высоким КПД, . η = 0,9-0,98. Они применяются при передаточных отношениях порядка 50 и выполняются многоступенчатыми. Для повышения точности последняя ступень редуктора выполняется с максимально возможным передаточным отношением. Зубчатые механизмы с коническими колесами требуют более точной регулировки и имеют повышенный шум.
Недостатком цилиндрических редукторов являются относительно большие габариты и масса , а также повышенная инерционность по сравнению с другими видами зубчатых механизмов; поэтому при больших передаточных отношениях (i =50-200) применяются планетарные механизмы . Обладая большим передаточным отношением , они имеют малую массу и габариты . Применение планетарных редукторов ограничено сложностью выборки зазоров и обеспечения точностью передачи .
7.4.2 Задача устранения люфтов
Задача устранения люфтов для передач, используемых в роботах, имеет особую важность, так как они входят в контур управления роботом; проектированию безлюфтовых передач уделяется большое внимание.
Один из применяемых способов устранения люфтов состоит в следующем. Вводится специальные устройства регулировки межосевого расстояния (для цилиндрических колес) или относительного положения начальных конусов (для конических колес).
Второй способ состоит в том, что для устранения зазоров в зацеплении используются упругие элементы, при этом одно из зубчатых колес выполняется разрезным, составленным из двух половинок, между которыми установлены упругие элементы.
Еще один вариант этого способа, часто используемый на практике, состоит в передаче мощности от двигателя двумя параллельными кинематическими цепями, соединенными между собой предварительно закрученным упругим валом – торсионом .
7.5 Основные сведения, определения и структура планетарных передач
Передача, в которой ось одного из колес подвижна , называется планетарной, Планетарные передачи могут быть как с зубчатыми. Так и с фрикционными колесами. Наиболее часто применяются планетарные передачи с зубчатым и цевочным зацеплением.
Планетарные зубчатые передачи выполняются с коническими и цилиндрическими колесами. Зубчатые передачи могут быть как с прямыми, так и наклонными зубьями и даже шевронными зубьями.
Далее речь будет идти только зубчатых планетарных механизмах.
Схемы простейших планетарных механизмов представлены на рисунке 43.
Рисунок 43- Простейшие планетарные механизмы
Простой планетарной называется передача с одной степенью свободы, у которой одно из солнечных колес является неподвижным колеса а на рисунке 43).
Освобождая солнечные колеса а на рисунке 43, получаем планетарные передачи с двумя степенями свободы, которые называются дитфференциальными или дифференциалами. Следовательно в дифференциальной передаче все звенья, за исключением корпуса 0, находятся в движении.
При закреплении водила H планетарные передачи превращаются в обычгые рядовые передачи с неподвижными осями. .
Из рисунка 43 следует , что планетарные передачи являются соосными, т.е. геометрические оси солнечных колес и водила совпадают, что является одним из преимуществ.
Если к схемам передач по рисунку 43 добавить еще по одному солнечному колесу, то получим планетарные передачи изображенные на рисунке 44
Рисунок 44 – Трехколесные и четырехколесные планетарные передачи
Эти схемы можно развивать и дальше, добавляя дополнительные солнечные колеса и сателлиты.
Большой практический интерес представляют передачи по рисунку 45.
Рисунок 45 – Двухколесные планетарные передачи
Передача на рисунке 45 наиболее часто применяется с цевочным (циклоидальным ) зацеплением и механизмом параллельных кривошипов, Передача компактна и имеет небольшую массу. Производство таких редукторов может быть обеспечено только при наличии специальных инструментов и приспособлений высокой точности и при весьма совершенной термической обработке.
Приведенный удельный вес таких передач , взятый как отношение веса передачи к передаваемому крутящему моменту на выходном валу , составляет 0,8-1 Н / Нм, в то время как другие планетарные передачи, а также рядовые и червячные передачи имею удельный вес от 1,5 до 5 Н / Нм.
Сравнение габаритов рядовой и одноступенчатой планетарной передачи при передаточном отношении i = 5 показано на рисунке 46.
Рисунок 46- Сравнение габаритов передач
Иногда рациональным может оказаться сочетание рядовых и планетарных передач. При этом тихоходная ступень, как более нагруженная , выполняется планетарной, а быстроходная – рядовой.
Согласно рекомендациям Госстандарта для удобства классификации планетарных передач им даны специальные обозначения . Так передачи ,представленные на рисунке 44, имеют общее обозначение 2K-H , а передача на рисунке 45 – K-H-V. В передаче K-H-V устройство передающее вращение от сателлита на выходной вал принято называть механизмом W. В данном случае он выполнен в виде механизма параллельных кривошипов, но возможно применение для тех же целей карданного вала или механизма крестовой муфты. Обще требование к этим механизмам – передаточное отношение должно быть равно единице.