eng
Важными компонентами современных высокоточных электромеханических систем считаются редукторы, из них наиболее распространенными являются волновые редукторы, впервые представленные на рынке компанией Harmonic Drive более 45 лет назад. В статье рассмотрен принцип действия и варианты конструкции волновых редукторов, особенности ключевых серий и основные параметры изделий компании Harmonic Drive.
УДК 621.83.061 | ВАК 05.27.00
DOI: 10.22184/1992-4178.2018.180.9.70.74
УДК 621.83.061 | ВАК 05.27.00
DOI: 10.22184/1992-4178.2018.180.9.70.74
Теги: flexible ring gear ratio harmonic drive nominal moment rigid ring wave gear wave generator волновой редуктор генератор волны гибкое кольцо жесткое кольцо номинальный момент передаточное число
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВОЛНОВЫХ РЕДУКТОРОВ*
В состав волновой зубчатой передачи классической конструкции входят три основных элемента: генератор волны, гибкое кольцо и жесткое кольцо. С точки зрения конструкции генератор волны – это тонкостенный шарикоподшипник, напрессованный на эллиптическую втулку. Гибкое кольцо – тонкостенное зубчатое колесо с внешним зубом. Когда при сборке внутрь кольца устанавливается генератор волны, то оно деформируется, принимая форму генератора. Жесткое кольцо представляет собой зубчатое кольцо с внутренним зубом. Количество зубьев жесткого кольца обычно на два меньше, чем у гибкого кольца (несколько реже делают разницу в четыре зуба). При сборке волнового редуктора гибкое кольцо, установленное на генератор волны, помещается внутрь жесткого кольца. Зубья жесткого кольца и гибкого кольца входят в зацепление в двух зонах, которые располагаются на большой полуоси генератора волны.
По мере поворота генератора волны зоны зацепления зубьев смещаются по окружности жесткого кольца. Из-за того, что количество зубьев на гибком и жестком кольце различно, то, после того как генератор волны поворачивается на 360°, гибкое кольцо оказывается смещено относительно жесткого, при этом величина смещения соответствует разнице в числе зубьев этих колес. Если жесткое кольцо неподвижно, то при быстром вращении генератора волны получаем медленное вращение гибкого кольца. Устройство в этом случае является понижающим редуктором: генератор волны является входом, гибкое кольцо – выходом, а жесткое кольцо – корпусом.
Изменив входные и выходные элементы волнового редуктора, устройство можно, например, преобразовать в повышающий редуктор или поменять направление вращения выхода относительно входа. Третий элемент волнового редуктора не всегда остается неподвижным. Если он также приводится во вращение, то устройство работает в качестве дифференциального редуктора.
Конструкция волнового редуктора обеспечивает отсутствие люфта, что позволяет использовать устройство в различных областях техники, требующих точной передачи вращения. Конкретное применение волновых редукторов накладывает особые требования к конструкции устройства, что определяет широкий ассортимент редукторов в каталоге Harmonic Drive.
ВАРИАНТЫ КОНСТРУКЦИИ РЕДУКТОРОВ
По конструкции все волновые редукторы, предлагаемые заказчикам, можно разделить на несколько групп. Самые простые по конструкции редукторы – это установочные комплекты. Они включают в себя три основные детали редуктора, подогнанные друг к другу, но не собранные в единое изделие. Подшипники в такой комплектации отсутствуют, что позволяет при интеграции редуктора в конечное изделие установить именно те, которые оптимальным образом подходят для конкретного применения. Такая возможность дает преимущество в случае, когда подшипники стандартных готовых редукторов не устраивают по тем или иным параметрам. Вал в такой комплектации также отсутствует (нет ни полого, ни сплошного вала). Некоторые серии установочных комплектов снабжаются кулачково-дисковой муфтой на генераторе волны для компенсации несоосности вала. Такая конструкция обеспечивает высокую гибкость в проектировании конечной системы и позволяет оптимально состыковать волновой редуктор с остальной частью системы.
Вторая группа по конструктивному исполнению – редукторы в исполнении «модуль». Эти редукторы представляют собой полностью собранные изделия с установленными подшипниками, дополнительными корпусными деталями и зачастую с установленным валом – полым или сплошным. Несмотря на то что полностью собранные изделия не дают в построении системы такой же гибкости, как установочные комплекты, использование их упрощает конструирование благодаря отсутствию необходимости установки подшипников и вала. Еще одна особенность этого конструктивного исполнения – отсутствие сплошного наружного корпуса у редуктора.
Третья группа по конструктивному исполнению – корпусированные редукторы. Они, так же как и модули, представляют собой полностью собранные изделия, однако, в отличие от них, имеют наружный корпус. Корпусные редукторы всегда снабжаются подшипниками, входным и зачастую выходным валом. Полый вал в таких редукторах в настоящее время отсутствует.
Еще одна важная для конкретного применения особенность, которая отличает серии редукторов – это наличие полого вала. Самый простой вариант – полый вал реализован как отдельный конструктивный элемент в стандартном каталожном исполнении редуктора, как, например, в редукторе серии HFUS-2UH (рис. 1). Второй вариант – полый вал не предусмотрен в конструкции, как, например, в редукторе серии CSD-2UH (рис. 2).
Третий вариант конструкции – полый вал не установлен, но имеется сквозное отверстие, позволяющее это сделать без дополнительной модификации редуктора. Пример – редуктор SHD-2UH (рис. 3). В ряде серий редукторов полый вал отсутствует, и на генераторе волны имеется кулачково-дисковая муфта с втулкой со шпоночным пазом для установки на вал двигателя со шпонкой. Примером может служить CobaltLine-2UH (рис. 4). В таких редукторах полый вал установить можно только при наличии заказной модификации редуктора без входных элементов на генераторе волны (снимаются муфта и втулка).
ОСНОВНЫЕ СЕРИИ УСТАНОВОЧНЫХ КОМПЛЕКТОВ
В каталоге Harmonic Drive в настоящее время представлено шесть серий редукторов в исполнении «установочный комплект». Все эти серии отличаются по различным параметрам, в частности, по производительности. Можно выделить группу серий с базовой производительностью: HFUC-2A, HFUS-2A и CPL-2A. Серия HFUC представлена в самом широком диапазоне габаритов (типоразмеров): от 8 до 100, что касается других параметров, то она занимает среднее положение. Гибкое кольцо выполнено в классической форме «кастрюля».
Серия HFUS имеет несколько иную конструкцию: гибкое кольцо выполнено в форме «шляпа», что обеспечивает больше пространства внутри редуктора. Однако по этой причине наружный диаметр и масса редукторов HFUS-2A несколько увеличены по сравнению с аналогичными редукторами HFUC-2A. Серия установочных комплектов CPL-2A (рис. 5) была разработана для применения в авиационных и космических системах, где требуются минимальные размеры и масса. При разработке была проведена оптимизация конструкции, благодаря чему масса и длина редуктора были уменьшены, и при этом удалось сохранить на прежнем уровне номинальный момент.
Еще одна группа серий отличается увеличенной производительностью: номинальный момент у них выше, чем у серий с базовой производительностью. К таким сериям относятся CSG-2A и CobaltLine-2A. Обе серии, помимо повышенного (примерно на 30%) номинального момента, имеют также значительно (на 40%) увеличенный срок службы, в отличие от серий базовой производительности. По остальным параметрам и конструкции эти две серии идентичны, только производятся в разных странах: CSG-2A – в Японии, CobaltLine-2A – в Германии.
Кроме двух перечисленных выше групп серий, есть еще одна группа редукторов, отличающихся пониженной производительностью для тех же типоразмеров. В настоящее время к этой группе относится только одна серия – CSD-2A. Эта серия имеет пониженную массу (на 40% по сравнению с HFUC) и значительно меньшую осевую длину (на 50%). Эта серия по длине компактнее серии CPL-2A (у последней длина меньше, чем у HFUC, всего на 10%), однако за это приходится расплачиваться более низкой производительностью.
Поскольку установочные комплекты содержат в себе необходимый минимум компонентов, а остальные детали добавляются при интеграции редуктора в конечное изделие, то полый вал, как элемент конструкции, также отсутствует. Он может быть установлен непосредственно в конечное изделие, если это необходимо. Кроме того, следует отметить, что установочные комплекты поставляются без подшипников, которые также должны быть установлены в конечное изделие.
ОСНОВНЫЕ СЕРИИ МОДУЛЕЙ
Ассортимент волновых редукторов в исполнении «модуль», выпускаемых компанией Harmonic Drive, существенно более широк, чем установочных комплектов. Так же как и установочные комплекты, они могут быть разделены на несколько групп по производительности и по наличию или отсутствию полого вала.
Среди волновых редукторов в исполнении «модуль» полый вал отсутствует в 10 сериях (две серии со входным валом, одна серия без отверстия в центре редуктора, остальные – со входным элементом под вал со шпонкой). Из них четыре серии относятся к группе базовой производительности. Серия HFUC-2UH здесь тоже выступает в роли базовой: со средним уровнем параметров и самым широким диапазоном габаритов. Серия HFUS-2SO имеет форму генератора волны («шляпа») и уменьшенную осевую длину. Серии CPU-S и CPU-M отличаются входным элементом – входной вал и втулка со шпоночным пазом для установки на двигатель соответственно. Кроме того, они имеют расширенный диапазон температур и массу, увеличенную по сравнению с HFUC-2UH.
К редукторам повышенной производительности среди серий в исполнении «модуль без полого вала» можно отнести пять серий: SHG-2SO, CSG-2UH, CobaltLine-2UH (рис. 6), CobaltLine-CPS и CobaltLine-CPM. Все представители этой группы имеют увеличенные номинальный момент (на 30%) и срок службы (на 40%) по сравнению с сериями базовой производительности. SHG-2SO при этом является развитием серии редукторов HFUS-2SO: размеры редукторов одинаковы, отличаются только момент и срок службы. Аналогичная ситуация и с редукторами CSG-2UH и HFUC-2UH: разница в конструкции и размерах минимальна. Серия CobaltLine-2UH имеет по сравнению с CSG-2UH расширенный диапазон рабочих температур. CobaltLine-CPM и CobaltLine-CPS представляют собой варианты с входным валом и для непосредственной установки на двигатель.
К группе серий с пониженной производительностью среди модулей без полого вала относится только одна серия – CSD-2UH (рис. 7). Эта серия наряду с меньшим на 30% номинальным моментом имеет меньшие диаметр, осевую длину и массу по сравнению с HFUC-2UH.
Среди волновых редукторов в исполнении «модуль» есть группа серий с полым валом (или с возможностью его легко установить). Из имеющихся в каталоге десяти серий подобных редукторов полый вал физически установлен в шести сериях и еще в двух есть возможность его установки без дополнительных модификаций. Из этих серий три: HFUS-2UH, HFUS-2SH и CPU-H – можно отнести к группе изделий со средней производительностью. Обе упомянутые серии редукторов HFUS имеют более низкую входную скорость (на 70%) и более высокую массу (до 60%), чем, например, у HFUC-2UH. При этом HFUS-2SH имеет более короткую конструкцию. Серия редукторов CPU-H имеет усиленные подшипники и расширенный диапазон рабочих температур, а также пониженную входную скорость.
Три серии редукторов в исполнении «модуль с полым валом» можно отнести к группе серий повышенной производительности: SHG-2SH, SHG-2UH и CobaltLine-CPH. Первые две серии являются развитием HFUS-2SH и HFUS-2UH, соответственно, с увеличенными номинальным моментом (на 30%) и сроком службы (на 40%). Аналогичным образом CobaltLine-CPH является улучшенной версией редуктора CPU-H с увеличенным номинальным моментом и сроком службы.
Две серии редукторов в исполнении «модуль с полым валом» имеют пониженную производительность. Это серии SHD-2SH (рис. 8) и CSD-2UF. По сравнению с сериями стандартной производительности они имеют укороченную конструкцию и номинальный момент, сниженный на 30%. Кроме того, масса редукторов серии SHD-2SH меньше серии CSD-2UF.
КОРПУСНЫЕ МАЛОГАБАРИТНЫЕ РЕДУКТОРЫ
В отдельную группу изделий можно выделить волновые редукторы, заключенные в сплошной наружный корпус. Сегодня в каталоге представлены две серии редукторов в таком исполнении: PMG и CSF Mini (рис. 9). Обе серии выпускаются в виде малогабаритных редукторов – их габарит не превосходит 14, в то время как установочные комплекты и модули в подавляющем большинстве выпускаются в более крупных габаритах (14 и выше).
Серия PMG выпускается в двух вариантах: PMG-M (для установки на двигатель) и PMG-S (со входным валом). На выходе в обоих случаях установлен вал. Серия CSF Mini выпускается в шести вариантах, отличающихся типом входного и выходного элемента, а также крепежного фланца: выходной вал или фланец, входной вал или втулка под вал со шпонкой, а также широкий или узкий крепежный фланец.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВОЛНОВЫХ РЕДУКТОРОВ
Следует отметить, что подход к определению параметров редукторов у разных производителей немного отличается друг от друга, поэтому рассмотрим ключевые параметры волновых редукторов, которые компания Harmonic Drive устанавливает для своих изделий.
Во-первых, габарит (типоразмер) – число, определяющее размеры редукторов в рамках одной серии. Для волновых редукторов Harmonic Drive это число соответствует диаметру гибкого кольца, выраженному в десятых долях дюйма. По этой причине, число, характеризующее габарит волнового редуктора, тесно связано с крутящим моментом, который может развить редуктор (в отличие от тех вариантов, когда число, характеризующее габарит, соответствует какому-либо наружному размеру редуктора). Поэтому многие серии редукторов имеют не просто похожую производительность, а и точно совпадающие значения моментов для одинаковых габаритов.
Передаточное число (редукция) определяет соотношение входной и выходной скорости. Значение этого параметра в каталоге приводится для следующего варианта установки редуктора: генератор волны – вход, гибкое кольцо – выход, жесткое кольцо – неподвижно. Практически доступный диапазон передаточных чисел ограничен значениями от 30 до 160.
Производительность редуктора определяется моментом и скоростью, с которыми он может работать. Для волновых редукторов компания Harmonic Drive в каталоге помещает четыре различных момента. Максимальный повторяющийся пиковый момент указывает на предельные значения динамических нагрузок, максимально допустимых в рабочем цикле. Средний допустимый момент определяет предельные значения момента нагрузки, допустимые в продолжительном режиме работы. Номинальный момент используется при расчетах срока службы редуктора и не применяется как характеристика производительности редуктора. Кратковременный импульсный момент – это момент, который может быть приложен к редуктору при аварийном торможении на протяжении очень короткого времени. Приложение к редуктору такого момента допустимо всего несколько раз за весь срок службы.
Скорость, которую может развивать редуктор, характеризуется двумя параметрами – для работы при различной смазке: жидкой и консистентной. Значения скорости определяются на входе редуктора. Максимальная скорость указывает на предельно допустимое значение скорости в кратковременных режимах работы. Средняя входная скорость – предельно допустимое значение скорости в продолжительном режиме работы. Оба параметра имеют разные значения для работы при различной смазке: более высокие при жидкой смазке и более низкие – при консистентной. Необходимо отметить, что редуктор с консистентной смазкой – это стандартное каталожное решение, которое не требует реализации дополнительных конструкторских мер, в то время как редуктор с жидкой смазкой – это дополнительная возможность, выходящая за пределы стандартных решений, и в этом случае потребуется создание резервуара для смазки (как минимум).
Диапазон рабочих температур определяется главным образом смазкой и по этой причине не указывается для редукторов в исполнении «установочный комплект», которые поставляются без рабочей смазки. ●
В состав волновой зубчатой передачи классической конструкции входят три основных элемента: генератор волны, гибкое кольцо и жесткое кольцо. С точки зрения конструкции генератор волны – это тонкостенный шарикоподшипник, напрессованный на эллиптическую втулку. Гибкое кольцо – тонкостенное зубчатое колесо с внешним зубом. Когда при сборке внутрь кольца устанавливается генератор волны, то оно деформируется, принимая форму генератора. Жесткое кольцо представляет собой зубчатое кольцо с внутренним зубом. Количество зубьев жесткого кольца обычно на два меньше, чем у гибкого кольца (несколько реже делают разницу в четыре зуба). При сборке волнового редуктора гибкое кольцо, установленное на генератор волны, помещается внутрь жесткого кольца. Зубья жесткого кольца и гибкого кольца входят в зацепление в двух зонах, которые располагаются на большой полуоси генератора волны.
По мере поворота генератора волны зоны зацепления зубьев смещаются по окружности жесткого кольца. Из-за того, что количество зубьев на гибком и жестком кольце различно, то, после того как генератор волны поворачивается на 360°, гибкое кольцо оказывается смещено относительно жесткого, при этом величина смещения соответствует разнице в числе зубьев этих колес. Если жесткое кольцо неподвижно, то при быстром вращении генератора волны получаем медленное вращение гибкого кольца. Устройство в этом случае является понижающим редуктором: генератор волны является входом, гибкое кольцо – выходом, а жесткое кольцо – корпусом.
Изменив входные и выходные элементы волнового редуктора, устройство можно, например, преобразовать в повышающий редуктор или поменять направление вращения выхода относительно входа. Третий элемент волнового редуктора не всегда остается неподвижным. Если он также приводится во вращение, то устройство работает в качестве дифференциального редуктора.
Конструкция волнового редуктора обеспечивает отсутствие люфта, что позволяет использовать устройство в различных областях техники, требующих точной передачи вращения. Конкретное применение волновых редукторов накладывает особые требования к конструкции устройства, что определяет широкий ассортимент редукторов в каталоге Harmonic Drive.
ВАРИАНТЫ КОНСТРУКЦИИ РЕДУКТОРОВ
По конструкции все волновые редукторы, предлагаемые заказчикам, можно разделить на несколько групп. Самые простые по конструкции редукторы – это установочные комплекты. Они включают в себя три основные детали редуктора, подогнанные друг к другу, но не собранные в единое изделие. Подшипники в такой комплектации отсутствуют, что позволяет при интеграции редуктора в конечное изделие установить именно те, которые оптимальным образом подходят для конкретного применения. Такая возможность дает преимущество в случае, когда подшипники стандартных готовых редукторов не устраивают по тем или иным параметрам. Вал в такой комплектации также отсутствует (нет ни полого, ни сплошного вала). Некоторые серии установочных комплектов снабжаются кулачково-дисковой муфтой на генераторе волны для компенсации несоосности вала. Такая конструкция обеспечивает высокую гибкость в проектировании конечной системы и позволяет оптимально состыковать волновой редуктор с остальной частью системы.
Вторая группа по конструктивному исполнению – редукторы в исполнении «модуль». Эти редукторы представляют собой полностью собранные изделия с установленными подшипниками, дополнительными корпусными деталями и зачастую с установленным валом – полым или сплошным. Несмотря на то что полностью собранные изделия не дают в построении системы такой же гибкости, как установочные комплекты, использование их упрощает конструирование благодаря отсутствию необходимости установки подшипников и вала. Еще одна особенность этого конструктивного исполнения – отсутствие сплошного наружного корпуса у редуктора.
Третья группа по конструктивному исполнению – корпусированные редукторы. Они, так же как и модули, представляют собой полностью собранные изделия, однако, в отличие от них, имеют наружный корпус. Корпусные редукторы всегда снабжаются подшипниками, входным и зачастую выходным валом. Полый вал в таких редукторах в настоящее время отсутствует.
Еще одна важная для конкретного применения особенность, которая отличает серии редукторов – это наличие полого вала. Самый простой вариант – полый вал реализован как отдельный конструктивный элемент в стандартном каталожном исполнении редуктора, как, например, в редукторе серии HFUS-2UH (рис. 1). Второй вариант – полый вал не предусмотрен в конструкции, как, например, в редукторе серии CSD-2UH (рис. 2).
Третий вариант конструкции – полый вал не установлен, но имеется сквозное отверстие, позволяющее это сделать без дополнительной модификации редуктора. Пример – редуктор SHD-2UH (рис. 3). В ряде серий редукторов полый вал отсутствует, и на генераторе волны имеется кулачково-дисковая муфта с втулкой со шпоночным пазом для установки на вал двигателя со шпонкой. Примером может служить CobaltLine-2UH (рис. 4). В таких редукторах полый вал установить можно только при наличии заказной модификации редуктора без входных элементов на генераторе волны (снимаются муфта и втулка).
ОСНОВНЫЕ СЕРИИ УСТАНОВОЧНЫХ КОМПЛЕКТОВ
В каталоге Harmonic Drive в настоящее время представлено шесть серий редукторов в исполнении «установочный комплект». Все эти серии отличаются по различным параметрам, в частности, по производительности. Можно выделить группу серий с базовой производительностью: HFUC-2A, HFUS-2A и CPL-2A. Серия HFUC представлена в самом широком диапазоне габаритов (типоразмеров): от 8 до 100, что касается других параметров, то она занимает среднее положение. Гибкое кольцо выполнено в классической форме «кастрюля».
Серия HFUS имеет несколько иную конструкцию: гибкое кольцо выполнено в форме «шляпа», что обеспечивает больше пространства внутри редуктора. Однако по этой причине наружный диаметр и масса редукторов HFUS-2A несколько увеличены по сравнению с аналогичными редукторами HFUC-2A. Серия установочных комплектов CPL-2A (рис. 5) была разработана для применения в авиационных и космических системах, где требуются минимальные размеры и масса. При разработке была проведена оптимизация конструкции, благодаря чему масса и длина редуктора были уменьшены, и при этом удалось сохранить на прежнем уровне номинальный момент.
Еще одна группа серий отличается увеличенной производительностью: номинальный момент у них выше, чем у серий с базовой производительностью. К таким сериям относятся CSG-2A и CobaltLine-2A. Обе серии, помимо повышенного (примерно на 30%) номинального момента, имеют также значительно (на 40%) увеличенный срок службы, в отличие от серий базовой производительности. По остальным параметрам и конструкции эти две серии идентичны, только производятся в разных странах: CSG-2A – в Японии, CobaltLine-2A – в Германии.
Кроме двух перечисленных выше групп серий, есть еще одна группа редукторов, отличающихся пониженной производительностью для тех же типоразмеров. В настоящее время к этой группе относится только одна серия – CSD-2A. Эта серия имеет пониженную массу (на 40% по сравнению с HFUC) и значительно меньшую осевую длину (на 50%). Эта серия по длине компактнее серии CPL-2A (у последней длина меньше, чем у HFUC, всего на 10%), однако за это приходится расплачиваться более низкой производительностью.
Поскольку установочные комплекты содержат в себе необходимый минимум компонентов, а остальные детали добавляются при интеграции редуктора в конечное изделие, то полый вал, как элемент конструкции, также отсутствует. Он может быть установлен непосредственно в конечное изделие, если это необходимо. Кроме того, следует отметить, что установочные комплекты поставляются без подшипников, которые также должны быть установлены в конечное изделие.
ОСНОВНЫЕ СЕРИИ МОДУЛЕЙ
Ассортимент волновых редукторов в исполнении «модуль», выпускаемых компанией Harmonic Drive, существенно более широк, чем установочных комплектов. Так же как и установочные комплекты, они могут быть разделены на несколько групп по производительности и по наличию или отсутствию полого вала.
Среди волновых редукторов в исполнении «модуль» полый вал отсутствует в 10 сериях (две серии со входным валом, одна серия без отверстия в центре редуктора, остальные – со входным элементом под вал со шпонкой). Из них четыре серии относятся к группе базовой производительности. Серия HFUC-2UH здесь тоже выступает в роли базовой: со средним уровнем параметров и самым широким диапазоном габаритов. Серия HFUS-2SO имеет форму генератора волны («шляпа») и уменьшенную осевую длину. Серии CPU-S и CPU-M отличаются входным элементом – входной вал и втулка со шпоночным пазом для установки на двигатель соответственно. Кроме того, они имеют расширенный диапазон температур и массу, увеличенную по сравнению с HFUC-2UH.
К редукторам повышенной производительности среди серий в исполнении «модуль без полого вала» можно отнести пять серий: SHG-2SO, CSG-2UH, CobaltLine-2UH (рис. 6), CobaltLine-CPS и CobaltLine-CPM. Все представители этой группы имеют увеличенные номинальный момент (на 30%) и срок службы (на 40%) по сравнению с сериями базовой производительности. SHG-2SO при этом является развитием серии редукторов HFUS-2SO: размеры редукторов одинаковы, отличаются только момент и срок службы. Аналогичная ситуация и с редукторами CSG-2UH и HFUC-2UH: разница в конструкции и размерах минимальна. Серия CobaltLine-2UH имеет по сравнению с CSG-2UH расширенный диапазон рабочих температур. CobaltLine-CPM и CobaltLine-CPS представляют собой варианты с входным валом и для непосредственной установки на двигатель.
К группе серий с пониженной производительностью среди модулей без полого вала относится только одна серия – CSD-2UH (рис. 7). Эта серия наряду с меньшим на 30% номинальным моментом имеет меньшие диаметр, осевую длину и массу по сравнению с HFUC-2UH.
Среди волновых редукторов в исполнении «модуль» есть группа серий с полым валом (или с возможностью его легко установить). Из имеющихся в каталоге десяти серий подобных редукторов полый вал физически установлен в шести сериях и еще в двух есть возможность его установки без дополнительных модификаций. Из этих серий три: HFUS-2UH, HFUS-2SH и CPU-H – можно отнести к группе изделий со средней производительностью. Обе упомянутые серии редукторов HFUS имеют более низкую входную скорость (на 70%) и более высокую массу (до 60%), чем, например, у HFUC-2UH. При этом HFUS-2SH имеет более короткую конструкцию. Серия редукторов CPU-H имеет усиленные подшипники и расширенный диапазон рабочих температур, а также пониженную входную скорость.
Три серии редукторов в исполнении «модуль с полым валом» можно отнести к группе серий повышенной производительности: SHG-2SH, SHG-2UH и CobaltLine-CPH. Первые две серии являются развитием HFUS-2SH и HFUS-2UH, соответственно, с увеличенными номинальным моментом (на 30%) и сроком службы (на 40%). Аналогичным образом CobaltLine-CPH является улучшенной версией редуктора CPU-H с увеличенным номинальным моментом и сроком службы.
Две серии редукторов в исполнении «модуль с полым валом» имеют пониженную производительность. Это серии SHD-2SH (рис. 8) и CSD-2UF. По сравнению с сериями стандартной производительности они имеют укороченную конструкцию и номинальный момент, сниженный на 30%. Кроме того, масса редукторов серии SHD-2SH меньше серии CSD-2UF.
КОРПУСНЫЕ МАЛОГАБАРИТНЫЕ РЕДУКТОРЫ
В отдельную группу изделий можно выделить волновые редукторы, заключенные в сплошной наружный корпус. Сегодня в каталоге представлены две серии редукторов в таком исполнении: PMG и CSF Mini (рис. 9). Обе серии выпускаются в виде малогабаритных редукторов – их габарит не превосходит 14, в то время как установочные комплекты и модули в подавляющем большинстве выпускаются в более крупных габаритах (14 и выше).
Серия PMG выпускается в двух вариантах: PMG-M (для установки на двигатель) и PMG-S (со входным валом). На выходе в обоих случаях установлен вал. Серия CSF Mini выпускается в шести вариантах, отличающихся типом входного и выходного элемента, а также крепежного фланца: выходной вал или фланец, входной вал или втулка под вал со шпонкой, а также широкий или узкий крепежный фланец.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВОЛНОВЫХ РЕДУКТОРОВ
Следует отметить, что подход к определению параметров редукторов у разных производителей немного отличается друг от друга, поэтому рассмотрим ключевые параметры волновых редукторов, которые компания Harmonic Drive устанавливает для своих изделий.
Во-первых, габарит (типоразмер) – число, определяющее размеры редукторов в рамках одной серии. Для волновых редукторов Harmonic Drive это число соответствует диаметру гибкого кольца, выраженному в десятых долях дюйма. По этой причине, число, характеризующее габарит волнового редуктора, тесно связано с крутящим моментом, который может развить редуктор (в отличие от тех вариантов, когда число, характеризующее габарит, соответствует какому-либо наружному размеру редуктора). Поэтому многие серии редукторов имеют не просто похожую производительность, а и точно совпадающие значения моментов для одинаковых габаритов.
Передаточное число (редукция) определяет соотношение входной и выходной скорости. Значение этого параметра в каталоге приводится для следующего варианта установки редуктора: генератор волны – вход, гибкое кольцо – выход, жесткое кольцо – неподвижно. Практически доступный диапазон передаточных чисел ограничен значениями от 30 до 160.
Производительность редуктора определяется моментом и скоростью, с которыми он может работать. Для волновых редукторов компания Harmonic Drive в каталоге помещает четыре различных момента. Максимальный повторяющийся пиковый момент указывает на предельные значения динамических нагрузок, максимально допустимых в рабочем цикле. Средний допустимый момент определяет предельные значения момента нагрузки, допустимые в продолжительном режиме работы. Номинальный момент используется при расчетах срока службы редуктора и не применяется как характеристика производительности редуктора. Кратковременный импульсный момент – это момент, который может быть приложен к редуктору при аварийном торможении на протяжении очень короткого времени. Приложение к редуктору такого момента допустимо всего несколько раз за весь срок службы.
Скорость, которую может развивать редуктор, характеризуется двумя параметрами – для работы при различной смазке: жидкой и консистентной. Значения скорости определяются на входе редуктора. Максимальная скорость указывает на предельно допустимое значение скорости в кратковременных режимах работы. Средняя входная скорость – предельно допустимое значение скорости в продолжительном режиме работы. Оба параметра имеют разные значения для работы при различной смазке: более высокие при жидкой смазке и более низкие – при консистентной. Необходимо отметить, что редуктор с консистентной смазкой – это стандартное каталожное решение, которое не требует реализации дополнительных конструкторских мер, в то время как редуктор с жидкой смазкой – это дополнительная возможность, выходящая за пределы стандартных решений, и в этом случае потребуется создание резервуара для смазки (как минимум).
Диапазон рабочих температур определяется главным образом смазкой и по этой причине не указывается для редукторов в исполнении «установочный комплект», которые поставляются без рабочей смазки. ●
Отзывы читателей
