RU2654690C2

RU2654690C2 - Device for producing a rotational motion of abramov valentin alekseevich

Info

Publication number: RU2654690C2
Application number: RU2016134566A
Authority: RU
Inventors: Валентин Алексеевич Абрамов
Original assignee: Валентин Алексеевич Абрамов
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2018-05-22
Also published as: RU2016134566A3; RU2016134566A; RU2654690C9

Abstract

FIELD: instrument engineering.

SUBSTANCE: invention relates to an electromechanical variable-speed drive with a reduction driver for reducing the number of revolutions of a driven shaft of a device with its continuous, intermittent and reversible rotation, and a method for transferring rotation into a sealed volume through a continuous metal wall into a vacuum and other media at normal temperature and increased to 150 °C and a pressure of 10^-6 mm Hg to several atmospheres from a driving link to a driven by wave-like elastic deformations, generated in a sealed transmission link by a mechanical wave generator driven by a wave ultrasonic motor into rotation, as well as in the form of a hermetic version of a method for transmitting a rotational motion into a volume to be sealed to an object. Examples of the application can be drivers for stirring pharmacological bubblers, plants for growing crystals, robots, pipe bending machines, mixers, drivers of valves, supporting-rotary devices. Essence of the invention is that a device for obtaining rotational motion, including a fixed base, housing, covers, output shaft installed in supports, two flexible deformable wave wheel, two composite two-wave piezogenerator of deformation waves, which together form a bisystem of the device, functioning on opposite directions, from one switch, composed of separate piezoelectric transducers fastened by means of pads,uniformly arranged in the circumferential direction, fixed on the fixed bases, contacting by means of pads of piezoelectric transducers and packing pieces with single-arm levers, installed in the supports, composed of plates and rings with holes for the axes in the eyes differs in that the assembled supports of single and double-armed levers, formed from rigidly connected plates and rings, are made coaxial in the axial direction and are rigidly mounted on the removable covers of the device body, piezoelectric transducers of generators are made in the form of single-row, installed in parallel in one plane, from disks and plates, wherein the paired rods are symmetrically disposed with respect to a single rod, herewith the ends of the rods are rigidly connected in series by pads, and the ends of disks, washers, plates, individual rods are electrically connected by means of electrodes. Technical result achieved according to the invention consists in the multiple uniformity of individual piezoelectric transducers and a main element for performing the required functions: piezoelement-disk, produced in bulk quantities at specialized enterprises and the mastered technologies for manufacturing rod disc piezoelectric transducers.

EFFECT: device can be used in machines, aggregates, devices, in which speed control is required by a digital control system with a constant running torque.

5 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к производству всех изделий, в которых необходимо регулирование скорости цифровой системой управления при постоянном вращающем моменте, например, в приводах роботов, манипуляторов, барботеров (реакторов), гайковертов, а также автоматики при создании быстродействующих исполнительных механизмов. Известен «волновой вибродвигатель» (Бюл №8, 1978 г., авторы Р.Э. Курыло и др. а.с. СССР №595813, Каунасский политехнический институт), содержащий закрепленный в корпусе пьезопреобразователь, выполненный в виде биморфного пьезокерамического кольца, разделенного на сектора, и с электродами, жестко соединенного с деформируемым элементом упруго охватывающим ротор, который вращается благодаря волновым деформациям биморфного пьзокерамического кольца. Деформирующий элемент выполнен в виде сплошного кольца, а выходное звено - в виде цилиндра. Волновая деформация деформируемого элемента, создаваемая пьезопреобразователем за счет фрикционной связи реализуется во вращательное движение выходного звена. Наличие фрикционной связи приводит к нестабильности крутящего момента и снижению передаваемой мощности.The invention relates to the production of all products in which speed control is required by a digital control system with constant torque, for example, in the drives of robots, manipulators, bubblers (reactors), wrenches, as well as automatics when creating high-speed actuators. The well-known "wave vibrator" (Bull No. 8, 1978, authors R.E. Kurylo and other USSR AS No. 595813, Kaunas Polytechnic Institute), containing a piezoelectric transducer fixed in the housing, made in the form of a bimorph piezoelectric ceramic divided on the sector, and with electrodes, rigidly connected to the deformable element elastically covering the rotor, which rotates due to wave deformations of the bimorph piezoelectric ring. The deforming element is made in the form of a continuous ring, and the output link is in the form of a cylinder. The wave deformation of the deformable element created by the piezoelectric transducer due to friction coupling is realized in the rotational movement of the output link. The presence of frictional coupling leads to instability of the torque and a decrease in the transmitted power.

Наиболее близкими по технической сущности к изобретению является «Волновой электродвигатель», содержащий закрепленный в корпусе пьезопреобразователь, выполненный в виде пьезокерамического кольца, склеенного из трапецеидальных брусков, установленного с натягом на внутреннюю поверхность тонкостенного стакана, выходное звено, выполненные заодно с эллиптическим кулачком, установленное в подшипниковой опоре, крышки, гибкий подшипник, установленный с натягом на эллиптический кулачок и контактирующий с пьезопреобразователем.Closest to the technical nature of the invention is the “Wave electric motor” containing a piezoelectric transducer fixed in the housing, made in the form of a piezoceramic ring glued from trapezoidal bars, mounted with an interference fit on the inner surface of a thin-walled glass, an output link made integral with an elliptical cam installed in bearing support, covers, flexible bearing mounted tightly on an elliptical cam and in contact with the piezoelectric transducer.

Недостатками волнового электродвигателя являются низкая виброустойчивость, неизбежность разуплотнения выходного звена и корпуса с крышкой, разуплотнений при их консольном (одноопорном) закреплении, низкий ресурс гибкого подшипника и наличие трения скольжения в сепараторах подшипников, заклинивание подшипников при выкатывании шариков за пределы дорожек, отсутствие аналитической проработки профиля эллиптического кулачка и низкая технологичность его обработки, низкая эффективность теплоотвода, отсутствует замковая фиксация резьбовых соединений, защитная функция кожуха ограничена влиянием атмосферы, не проработана система реализации задатчика интенсивности в виде цифрового управления, не выявлена возможность заимствования составных частей двигателя и технологий.The disadvantages of the wave electric motor are low vibration resistance, the inevitability of decompression of the output link and the housing with a cover, decompression during their cantilever (single-bearing) fastening, low resource of the flexible bearing and the presence of sliding friction in the bearing cages, seizing of the bearings when the balls roll out of the track, the absence of analytical study of the profile elliptical cam and low manufacturability, low heat dissipation, no locking lock s compounds, the protective function of the housing is limited by the influence of the atmosphere, is not worked ramp system implementing a digital control, the possibility of borrowing not detected engine components and technologies.

Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION

В данном предполагаемом изобретении, решаются следующие задачи:In this proposed invention, the following tasks are solved:

Задача 1 - создание двухопорных выброустойчивых конструкций опор, конструкций выходного звена и корпуса, оснащенных фиксаторами резьбовых соединений при воздействии вибраций.Task 1 - the creation of bi-bearing, shock-resistant structures of supports, structures of the output link and the body, equipped with clamps of threaded joints when exposed to vibrations.

Задача 2 - повышение ресурса подшипников опор и гибких подшипников, существенное снижение трения скольжения в сепараторах подшипников опор и гибких подшипников путем замены сепараторов с трением скольжения сепараторами с трением качения из шариков в связи с возможностью обкатывания шариков уменьшенного диаметра с телами качения несущими нагрузку, установленных на дорожках с чередованием, и посредством конструктивных решений предотвращения заклинивания шариков от возможных выкатываний на борта колец подшипника по-средством конструктивных решений предотвращения заклинивания шариков от возможных выкатываний на борты колец подшипника посредством ограничителей перемещений элементами конструкции редуктора устройства или посредством конструктивных элементов собственно подшипников по патентам РФ №2519105, №2529931.Task 2 - increasing the service life of bearings of bearings and flexible bearings, a significant reduction in sliding friction in bearings and bearing bearings separators by replacing separators with sliding friction with ball friction separators from balls due to the possibility of rolling in balls of reduced diameter with rolling bodies carrying loads mounted on alternating paths, and by means of constructive solutions to prevent the balls from jamming from possible rolling out of the bearing rings onto the sides of the bearing by means of construction of effective solutions to prevent jamming of balls from possible rolling out of bearing rings by means of limiters of displacement by structural elements of the gearbox of the device or by means of structural elements of the bearings themselves according to RF patents No. 2519105, No. 2529931.

Задача 3 - регулирование числа оборотов вала устройства цифровым способом без применения промежуточных передач при постоянном моменте пьезопривода посредством реализации задатчика интенсивности цифрового управления.Task 3 - digitally controlling the number of revolutions of the device shaft without the use of intermediate gears at a constant moment of the piezoelectric drive by implementing a digital control intensity adjuster.

Задача 4 - уменьшение величины момента трогания «двигателя» и волнового редукторного механизма с более низким коэффициентом трения подшипников опор и гибкого подшипника, получение малого угла рассогласования между большой осью эллиптического кулачка и большой осью эллипса «деформированного пьезокерамического ПЭП»Task 4 - reducing the magnitude of the starting moment of the "engine" and the wave gear mechanism with a lower coefficient of friction of the bearings of the bearings and the flexible bearing, obtaining a small misalignment angle between the large axis of the elliptical cam and the large axis of the ellipse of the "deformed piezoceramic probe"

Задача 5 - решается задача отвода тепла от двигателя посредством жидкостей, подаваемых в корпус под напором через жидкостные магистрали и поддержания температуры втулок и дисков ПЭП ниже точки Кюри материала устройства в рабочем режиме.Task 5 - the problem of removing heat from the engine by means of liquids supplied to the housing under pressure through the fluid lines and maintaining the temperature of the bushings and PEP disks below the Curie point of the device material in operating mode is solved

Задача 6 - решается задача величины задаваемого вращающего момента путем разработки конструкции биПЭП, т.е. переменно-скоростного привода непрерывного, прерывистого и реверсивного вращения вала, волновым зацеплением с широкой впадиной, сдвоенным жестким зубчатым колесом для выборки мертвого хода волновой герметичной передачиTask 6 - the task of the magnitude of the set torque is solved by developing the design of the bEPEP, i.e. variable-speed drive of continuous, intermittent and reverse rotation of the shaft, wave gearing with a wide cavity, a double rigid gear wheel for sampling the dead travel of a wave tight transmission

Задачей 7 - решается задача аналитического определения радиусов дуг окружностей при аппроксимации поверхностей эллиптических цилиндров кулачка и генератора волн деформации волнового зубчатого редуктора.Task 7 - solves the problem of analytical determination of the radii of circular arcs when approximating the surfaces of the elliptical cylinders of the cam and the wave generator of the deformation of the wave gear reducer.

8. В изобретении решается задача создания волнового пьезопривода в герметичном исполнении и его функционирования в зонах, подвергающихся периодическому затоплению агрессивными жидкостями, нефтепродуктами, соленой водой и незаменим в фармакологических барботерах (реакторах), телескопах.8. The invention solves the problem of creating a wave piezoelectric actuator in a sealed design and its functioning in areas subjected to periodic flooding by aggressive liquids, petroleum products, salt water and is indispensable in pharmacological bubblers (reactors), telescopes.

9. Решается задача стабилизации натяга в контактирующих эллиптических наружных и внутренних цилиндрах кулачка с подшипниками, установленными на рычагах путем выравнивания встречных деформаций при нагреве-охлаждении парных пьезостолбов, парных распорок и одиночного стержня равных размеров по длине и равных температурных коэффициентов линейных расширений (ТКЛР) материалов пьезокерамики: 1,5*10^-6 К^-1, пьезопассивных конструкционных материалов распорок, например, LI-900, LI-2200, теплозащитный материал плит из волокнистой керамики, ТКЛР которой составляет 3,2*10^-7 К^-1, включая и одиночный стержень, который выполнен составным из материалов с разными ТКЛР.9. The task of stabilizing the interference in contacting elliptical outer and inner cam cylinders with bearings mounted on levers by aligning counter deformations during heating-cooling of paired piezo columns, paired struts and a single rod of equal dimensions in length and equal temperature coefficients of linear expansion (TEC) of materials piezoceramics 1.5 * 10 ^-6 K ^-1, pezopassivnyh spacer structural materials, e.g., LI-900, LI-2200 TPM slabs of ceramic fiber, which TFLE leaves 3.2 * 10 ^-7 K ^-1, and including a single rod which is made of composite materials with different CTE.

Будучи составными в размерной цепи конструкции единичного ПЭП при его нагревании-охлаждении, фиг. 9, температурные деформации крайних пьезостолбов и пьезостолбов пары 82 и пары двухчастевых распорок 87, 90 и одиночного стержня или шпильки 74, компенсируются, поэтому задача исключения колебаний деформации пьезодисков, слоев клея ДМ5-65 между ними, электродов из латуни и их покрытий серебром, разноразмерных диаметров неподвижных оснований биПЭП и корпуса и от нагрузки рабочей не может быть осуществлена расчетным путем и определяется экспериментально, что способствует обеспечению постоянства натяга ПЭП на эллиптических цилиндрах кулачка, наружных и внутренних, в парах 116-75, 115-76 и конструктивно возможной паре 10 - см. фиг. 1Being constituent in the dimensional chain of a single probe in its heating-cooling, FIG. 9, the temperature deformations of the extreme piezo-columns and piezo-columns of a pair 82 and a pair of two-piece struts 87, 90 and a single rod or stud 74 are compensated, therefore, the task of eliminating fluctuations in the deformation of the piezo-disks, layers of DM5-65 glue between them, brass electrodes and their silver coatings, different sizes the diameters of the fixed bases of the bEPEP and the housing and the working load cannot be carried out by calculation and is determined experimentally, which helps to ensure the constancy of the PEP interference on the elliptical cam cylinders, n external and internal, in pairs 116-75, 115-76 and structurally possible pair 10 - see Fig. one

Возможность реализации.Possibility of implementation.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема модели устройства для получения вращательного движения в герметичном исполнении с ортогонально расположенными пьезопреобразователями, в разрезе, и соосно расположенным волновым редуктором и является бесступенчатым пьезоэлектрическим самотормозящим приводом с постоянным вращающим моментом и регулированием скорости вращения выходного вала посредством задатчика интенсивности в виде цифрового управления с большим диапазоном регулирования скорости, в случае, когда непрерывное регулирование скорости является необходимым технологическим условием, например, в наматывающих устройствах текстильных и бумагоделательных машин.In FIG. 1 shows a structural diagram of a model of a device for obtaining rotational motion in an airtight design with orthogonally located piezoelectric transducers, in section, and coaxially arranged by a wave gear and is a stepless piezoelectric self-braking drive with a constant torque and speed control of the output shaft by means of an intensity adjuster in the form of digital control with wide range of speed control, in the case when continuous speed control and is a necessary technological condition, for example, in winders of textile and paper machines.

В устройстве одиночные пьезоэлектрические преобразователи выполнены на базе пьезоэлементов установленных соосно, торцы которых жестко последовательно соединены, с использованием продольного пьезомодуля d₃₃, см. фиг. 9, 12.In the device, single piezoelectric transducers are made on the basis of piezoelectric elements mounted coaxially, the ends of which are rigidly connected in series using a longitudinal piezoelectric module d ₃₃ , see FIG. 9, 12.

Конструктивная сущность и технологичность конструкции в устройстве сочетаются, однако поперечный пьезомодуль d₃₁ в два раза меньше пьезомодуля d₃₃ и реализация таких ПЭП характерна для применения в устройствах, в которых величина пьезомодуля d₃₁ и конструктивное осуществление пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) из пьезоэлементов равной площади реально, а на базе пьезомодуля d₃₃ изготовление пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) из дисков стержневых втулок и столбов характерно для более широкого круга применений, но трудоемко в изготовлении.The structural essence and manufacturability of the design in the device are combined, however, the transverse piezoelectric module d ₃₁ is two times smaller than the piezoelectric module d ₃₃ and the implementation of such probes is typical for applications in which the value of the piezoelectric module d ₃₁ and the construction of piezoelectric transducers (PED) from piezoelectric elements of equal area are real , and on the basis of the piezoelectric module d _{33, the} manufacture of piezoelectric transducers (PES) from the disks of rod bushings and columns is typical for a wider range of applications, but is laborious in manufacture.

Устройство содержит корпус 1 с монтажной перегородкой 2, к которой крепится с центрированием неподвижное основание 8, установленное в цилиндрическом кольце - выступе 7 крышки 6. На крышке 5 выполнен цилиндрический выступ 118, на котором установлено неподвижное основание 3.The device comprises a housing 1 with a mounting partition 2, to which a fixed base 8 is mounted with centering, mounted in a cylindrical ring - the protrusion 7 of the cover 6. A cylindrical protrusion 118 is made on the cover 5, on which the fixed base 3 is mounted.

На основаниях 3 и 8 установлено по пять пар пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) 9, выполненных из установленных, параллельно, из пьезоактивной керамики, торцы которых жестко последовательно соединены клеем ДМ5-65 ОСТ5.9131-81 выполненных в виде столбов, склеенных из шайб или дисков, торцы которых жестко последовательно соединены накладками 14 посредством клеевых соединений, которые в совокупности образуют бисистему ПЭП устройства, посредством накладок 15 и промежуточных тел 16, одноплечих рычагов 17, установленных в опорах, выполненных в виде пластин 18 и колец 19. (см. Б-Б фиг 8 на фиг 1) и двуплечих рычагов 11. На кольцевом выступе 20 съемной крышки 6, и фланце 28 гибкого зубчатого колеса 29 установлены подшипниковые опоры 21, 31 выходного вала 22.On the bases 3 and 8, five pairs of piezoelectric transducers (PES) 9 are installed, made of installed, in parallel, piezoelectric ceramics, the ends of which are rigidly connected in series with adhesive DM5-65 OST5.9131-81 made in the form of columns glued from washers or disks , the ends of which are rigidly sequentially connected by plates 14 by means of adhesive joints, which together form a bisystem of the device’s probe, by means of plates 15 and intermediate bodies 16, one-arm levers 17 installed in supports made in the form e plates 18 and rings 19. (see BB of FIG. 8 in FIG. 1) and two-arm levers 11. Bearing supports 21, 31 of the output shaft 22 are mounted on the annular protrusion 20 of the removable cover 6, and the flange 28 of the flexible gear 29.

Крышки 5, 6 и корпус сопряжены герметичными соединениями 24 и снабжены гермоэлектровводами 23. Корпус 1 устройства снабжен патрубком 25 для заполнения электроизоляционной жидкостью 132-12Д ГОСТ 10916-74 и кольцевой камерой 26 с патрубком 27 для прокачки охлаждающей жидкости, например, водой водопроводной.The covers 5, 6 and the casing are connected by sealed joints 24 and are equipped with hermetic electrodes 23. The casing 1 of the device is equipped with a nozzle 25 for filling with insulating liquid 132-12D GOST 10916-74 and an annular chamber 26 with a nozzle 27 for pumping coolant, for example, tap water.

Каждый одноплечий рычаг 17 биПЭП снабжен регулирующим устройством натяга между единичными ПЭП и эллиптическими поверхностями 75, 76, а также 10 кулачка 103. Регулирующее устройство натяга выполнено в виде системы из двух передач винт-гайка с резьбами разных направлений винтовых линий, гайка одной передачи представляет собой ползун-упор 33, установленный с возможностью перемещения по вертикальной плоскости рычага 17 в направлении эллиптических 75, 76, 10 поверхностей кулачка 103 а гайка другой передачи выполнена в виде ввернутого в рычаг и закрепленного ввертыша

34. На шейках 35 и 111, 114 концов каждого одноплечего рычага 17 и двуплечего 119 установлены сферические подшипники 110, 116, 115 шариковые радиальные однорядные с уплотнениями ГОСТ8882-75, перемещающиеся в радиальных арочных проемах (окнах) 37, 112, неподвижных оснований 3, 8 и находящиеся в упругом контакте с поверхностями 75, 76 кулачка 103. Радиальное 38, торцовое 39 уплотнения выходного вала 22, фланцев 28, 40, гибкого колеса 29, подкладной оболочки 41 выполнены посредством резиновых колец в оболочке из фторопласта ТУ-2513-013-34724672-2010, установленных в канавки ГОСТ9833-73.Each one-arm lever of the bEPEP 17 is equipped with an adjusting device for interference between single probes and

elliptical surfaces

75, 76, and also 10 of cam 103. The adjusting device for interference is made in the form of a system of two gears screw-nut with threads of different directions of helical lines, the nut of one gear is slider-stop 33, installed with the possibility of movement along the vertical plane of the lever 17 in the direction of the elliptical 75, 76, 10 of the surfaces of the cam 103 and the nut of another gear is made in the form of a screw in the lever and fixed a big screwdriver

34. On the necks 35 and 111, 114 of the ends of each one-armed lever 17 and two-shouldered 119,

spherical bearings

110, 116, 115 are mounted ball radial single-row with seals GOST8882-75, moving in radial arched openings (windows) 37, 112,

fixed bases

3, 8 and which are in elastic contact with the

surfaces

75, 76 of the cam 103. Radial 38, mechanical seal 39 of the output shaft 22,

flanges

28, 40, flexible wheel 29, the underbody sheath 41 are made by rubber rings in the fluoroplastic sheath TU-2513-013- 34724672-2010 installed in the grooves of GOST9833-73.

Фланец 40 и крышка 5 зафиксированы соединением шип-паз 42 и прокладкой.The flange 40 and the cover 5 are fixed by connecting the spike-groove 42 and the gasket.

По фиг. 1 заявитель сообщает необходимую информацию по макетам электронных схем управления, макету устройства пьезоприводов, зубчатому и фрикционному, и отчетов по ним, см. международный журнал "Трубопроводная арматура и оборудование", №3 (84), 2016. с 40…42 "Волновые пьезоэлектрические приводы: устройство и применения", Абрамов В.А., Абрамова М.В.In FIG. 1, the applicant provides the necessary information on the layouts of electronic control circuits, the layout of the piezoelectric actuators, gear and friction, and reports on them, see the international journal "Pipe fittings and equipment", No 3 (84), 2016. from 40 ... 42 "Piezoelectric waves drives: device and applications ", Abramov VA, Abramova MV

На фиг. 2 изображен вид по стрелке А фиг. 1 - устройство составного зубчатого жесткого колеса 43 волнового ускоряющего редактора. Жесткое зубчатое колесо 43 выполнено сдвоенным и имеет кольцо 44, жесткое зубчатое, установленное в расточке основного жесткого зубчатого колеса 45с возможностью поворота в окружном направлении на 180° и выборки мертвого хода в волновой ступени, т.е. получении беззазорной волновой герметичной передачи и ее плавности работы. Упоры 46 прикреплены винтами 47 к основному зубчатому колесу 45, в которые упираются пружины сжатия 48, установленные в резьбовые отверстия 49, усилия которых устанавливаются винтами 50, ввернутыми в упор 51, выполненный на основном зубчатом колесе 45.In FIG. 2 is a view along arrow A of FIG. 1 - device composite gear hard wheels 43 of the wave accelerating editor. The hard gear 43 is doubled and has a hard gear ring 44 installed in the bore of the main hard gear 45 with the possibility of rotation in the circumferential direction by 180 ° and the selection of the dead stroke in the wave stage, i.e. obtaining a gapless wave hermetic transmission and its smooth operation. The stops 46 are attached by screws 47 to the main gear 45, into which the compression springs 48 are mounted, mounted in the threaded holes 49, the efforts of which are set by the screws 50, screwed into the stop 51, made on the main gear 45.

Планки 52, прикрепленные винтами 53 к вставному зубчатому колесу 44 также являются направляющими вставного зубчатого колеса 44 и одновременно служат для размещения винтов-фиксаторов 54 относительного положения основного 45 и вставного 44 зубчатых жестких колес редуктора, при этом для введения в действие пружин 48 винты-фиксаторы 54 удаляются через отверстие 55, которое закрывается фланцем 56.The slats 52, fastened by screws 53 to the insertion gear 44, are also guides of the insertion gear 44 and at the same time serve to accommodate the fixing screws 54 of the relative position of the main 45 and the insert 44 of the gears of the gearbox, while the fixing screws are used to actuate the springs 48 54 are removed through hole 55, which is closed by flange 56.

Сдвоенное жесткое зубчатое колесо 43 на выходном валу 22 фиксируется кольцом 57.The double hard gear 43 on the output shaft 22 is fixed by the ring 57.

Для выборки мертвого хода волновой герметичной передачи, т.е. свободного перемещения в некоторых пределах входного звена при неподвижном выходном звене, служат пружины сжатия 48, расположенные в составном 43 зубчатом жестком колесе передачи, фиг. 2For sampling the dead-end of the hermetic wave transmission, i.e. free movement within certain limits of the input link with the output link stationary, compression springs 48 located in the composite gear gear 43 are used, FIG. 2

Пружины 48 обеспечивают контактное окружное усилие контактирующих зубьев волнового зацепления гибкого 29 и жесткого 43 колес.The springs 48 provide a contact circumferential force of the contacting teeth of the wave gearing of the flexible 29 and hard 43 wheels.

Зубчатое колесо 44 фиксируется в расточке колеса 45 секторами 47, 52. Передаточное отношение I волновой герметичной передачи определяется по зависимостиThe gear wheel 44 is fixed in the wheel bore 45 sectors 47, 52. The gear ratio I of the wave tight transmission is determined by the dependence

, где Y1 и Y2 - углы поворота конечных звеньев передачи, вызванные погрешностями изготовления отдельных звеньев, их сборки, деформацией в процессе работы передачи.

, where Y1 and Y2 are the angles of rotation of the final transmission links caused by errors in the manufacture of individual links, their assembly, and deformation during the operation of the transmission.

Исключение мертвого хода передачи позволяет снизить величину слагаемого (вычитаемого) ΔY преимущественно в кинематических передачах. Дальнейшее уменьшение величины ΔY, в которой доминирует плавность передачи, может быть получено за счет повышения параметров точности передачи при изготовлении всех элементов звеньев передачи, точности формы поверхностей, размеров, устранения вибрации звеньев передачи, точности формы поверхностей, размеров, устранения вибрации звеньев, а функция I ограничена величиной ΔY=±4' для волновой негерметичной передачи с венцами 7 класса точности. (Б.И. Павлов, Л.С. Чернова. Волновые мелкомодульные зубчатые передачи и результаты их проверки на кинематическую точность ЛДНТП, Ленинград, 1968).The exclusion of the dead gear of the transmission allows to reduce the value of the term (subtracted) ΔY mainly in kinematic transfers. A further decrease in ΔY, which is dominated by smoothness of transmission, can be obtained by increasing the parameters of transmission accuracy in the manufacture of all elements of transmission links, surface shape accuracy, dimensions, eliminating vibration of transmission links, surface shape accuracy, dimensions, eliminating vibration of links, and the function I is limited to ΔY = ± 4 'for wave leaky transmission with crowns of accuracy class 7. (B.I. Pavlov, L.S. Chernova. Small-module wave gears and the results of their verification for the kinematic accuracy of LDNTP, Leningrad, 1968).

На фиг. 3 изображен Узел I - относительное расположение элементов волнового ускоряющего зубчатого редуктора: на кольцевом выступе 58 крышки 5 подшипниковой опоры 59, гибкого подшипника 60 в эллиптической расточке 61 наружного генератора 62, волнового зубчатого соединения 63 и гибкой оболочки 68, передающий вращающий момент с кулачка 103 генератору 62.In FIG. Figure 3 shows Node I - the relative arrangement of the elements of the wave accelerating gear reducer: on the annular protrusion 58 of the cover 5 of the bearing support 59, the flexible bearing 60 in the elliptical bore 61 of the external generator 62, the wave gear connection 63 and the flexible shell 68, transmitting torque from the cam 103 to the generator 62.

В гибком подшипнике 60, установленном с натягом на подкладной оболочке 41, сепараторы выполнены с трением качения из шариков, чередующихся на дорожках качения, шариков двух диаметров: шариков

диаметра, несущих нагрузку, и шариков меньшего диаметра, обкатывающихся с шариками

диаметра, при этом шарики

диаметра в подшипниках снабжены ограничителями осевого перемещения шариков, выполненными в виде цилиндрического выступа 64 в корпусе генератора 62 и цилиндрического выступа 65 на фланце 66 с другой стороны ряда шариков, прикрепленном винтами 67 к торцу наружного генератора 62 и установлены с осевыми зазорами в пределах 0,05…0,1 мм между торцами ограничителей 64, 65 и шариками подшипника

диаметра.In a flexible bearing 60 mounted with an interference fit on the liner 41, the cages are made with rolling friction from balls alternating on raceways, balls of two diameters: balls

load bearing diameters and smaller diameter balls rolling in with balls

diameter, with balls

the diameters in the bearings are equipped with ball axial limiters made in the form of a cylindrical protrusion 64 in the generator housing 62 and a cylindrical protrusion 65 on the flange 66 on the other side of the row of balls attached by screws 67 to the end face of the external generator 62 and are installed with axial clearances within 0.05 ... 0.1 mm between the ends of the

stops

64, 65 and the balls of the bearing

diameter.

На фиг. 4, сечении D-D на фиг. 1, изображен узел крепления корпуса 1 с крышками 5, 6, предотвращающий ослабления болтовых соединений 69 посредством фиксаторов 70 резьбовых соединений ТУ 1600-016-31049464-9454-2015, зарегистрированного и внесенного в реестр учетной регистрации 02.11.2015.In FIG. 4, section D-D in FIG. 1, the mounting unit of the housing 1 with covers 5, 6 is shown, which prevents loosening of bolted connections 69 by means of retainers 70 of threaded connections TU 1600-016-31049464-9454-2015, registered and entered in the register of registration 02.11.2015.

На фиг. 5, сечение В-В на фиг. 1, изображено сопряжение промежуточного тела 16, выполненного в виде подшипников 73, шариковых радиальных однорядных с уплотнениями и сферической наружной поверхностью наружного кольца. Вкладышные подшипники, ТУ ВНИПП. 016-03, которые обеспечивают сферический контакт 71 по поверхности 72 пары 16-15 и пары 15-74 (фиг. 9 и 5).In FIG. 5, section BB in FIG. 1, shows the conjugation of the intermediate body 16, made in the form of bearings 73, single-row radial ball bearings with seals and the spherical outer surface of the outer ring. Insert bearings, TU VNIPP. 016-03, which provide a spherical contact 71 on the surface 72 of the pairs 16-15 and pairs 15-74 (Figs. 9 and 5).

На фиг. 6 изображено крепление одиночных ПЭП к неподвижной накладке 85 посредством шпилек 74 с метрической резьбой, головкой и фиксатором резьбовых соединений HARDLOCK, www.zavod-rekom.ru.In FIG. 6 shows the fastening of single probes to the fixed plate 85 by means of studs 74 with metric thread, a head and a retainer for threaded connections HARDLOCK, www.zavod-rekom.ru.

На фиг. 7, сечение В-В на фиг. 1, изображен узел натяга в контакте посредством винта 117 регулирующего устройства, выполненного в виде системы из двух передач винт-гайка с резьбами одинакового или противоположного направлений винтовых между парами 116-75, фиксирующего натяг фиксатором 70 резьбовых соединений HARDLOCK, www.zavod-rekom.ru.In FIG. 7, section BB in FIG. 1, an interference fitting is shown in contact by means of a screw 117 of a regulating device made in the form of a system of two screw-nut gears with threads of the same or opposite directions of screw between pairs 116-75, securing the interference fit by the retainer 70 of the HARDLOCK threaded connections, www.zavod-rekom. ru.

На фиг. 8. Сечение Б-Б на фиг. 1, изображены конструкции опор, выполненные в виде пластин 18 и колец 19 и установленные в неподвижные основания 3, 8.In FIG. 8. Section BB in FIG. 1, construction of supports is shown, made in the form of plates 18 and rings 19 and installed in fixed bases 3, 8.

Одноплечие рычаги 17 установлены в проушинах 79 посредством подшипников 80 и осей 81.The one-arm levers 17 are installed in the eyes 79 by means of bearings 80 and axles 81.

Механическая прочность при сжатии пьезокерамики может достигать 5000-6000 кгс/см² и при растяжении 300-350 кгс/см² (Глозман И.А. Пьезокерамика, «Энергия», 1972, c. 264).The mechanical compressive strength of piezoceramics can reach 5000-6000 kgf / cm ² and tensile 300-350 kgf / cm ² (Glozman IA Piezoceramics, "Energy", 1972, p. 264).

Однако, допускаемые напряжения, которыми руководствуются в разработках существенно меньше.However, the allowable stresses, which are guided in the development, are significantly less.

По этой причине в предлагаемой заявке на изобретение малые допускаемые величины напряжений при растяжении в единичных ПЭП для обеспечения надежности пьезоэлементов являются малоэффективными и не используются.For this reason, in the proposed application for the invention, the small allowable values of tensile stresses in single probes to ensure the reliability of piezoelectric elements are ineffective and are not used.

На фиг. 9 изображен доминирующий вариант единичного ПЭП в биПЭП устройства, которых в биПЭП, например, 20In FIG. Figure 9 shows the dominant variant of a single probe in a bEPEP device, of which, in bEPEP, for example, 20

БиПЭП образован из многопарных единичных, устанавливаемых в одной плоскости ПЭП, выполненных в виде нескольких пар стержневых столбов 82, склеенных из дисков 83 клеем ДМ5-65 и пластинчатых электродов 84 между дисками, при этом стержневые пьезостолбы 82 установлены на их рабочее местоположение на накладках 85, 86 и на парных двухчастевых распорках 87; одной частью распорок являются стойки 88 корытного переменного сечения по высоте, снабженные сквозным отверстием 89 для выполнения сварного кругового шва лазером в дополнение к шву сварному, выполняемому по наружному контуру соединения стоек 88 с другой частью 90 - балкой коробчатого сечения с уголками 91 и сквозным отверстием 92 на центральной оси сечения балки.BiEPEP is formed of multipair single, installed in one plane PEP made in the form of several pairs of rod posts 82 glued from disks 83 with DM5-65 glue and plate electrodes 84 between the disks, while the rod piezostokes 82 are installed at their working location on plates 85, 86 and on twin double-piece struts 87; one part of the spacers are racks 88 of a trough of variable cross-section in height, provided with a through hole 89 for making a welded circular seam with a laser in addition to a weld seam made along the outer contour of the connection of the racks 88 with the other part 90 - a box-section beam with corners 91 and a through hole 92 on the central axis of the beam section.

Столбы 82 снабжены диэлектрическими дисками 102 на концах и приклеиваются клеем ДМ5-65 ОСТ5.9131-81 к рабочим местоположениям на соответствующих деталях.The posts 82 are provided with dielectric discs 102 at the ends and are glued with DM5-65 OST5.9131-81 glue to the working locations on the corresponding parts.

Каждый единичный ПЭП снабжен стержнем 74 или трехчастевым стержнем 101, имеющим на торце конца плоскость или сферическое углубление 71, один конец стержня 74 или 101 установлен во втулке 93, которая демпфирует колебания стержня и установлена с натягом в детали 90. Другой конец стержня 74 или трехчастевого 101, выполненный из материалов с разными ТКЛР с метрической резьбой 94, головкой 95 ввинчен в накладку 85 и стопорится фиксатором 96 резьбовых соединений HARDLOCK www.zavod-rekom.ru (см. фиг. 11 сечение Е-Е на фиг. 9)Each unit probe is equipped with a rod 74 or a three-part rod 101 having a plane or a spherical recess 71 at the end end, one end of the rod 74 or 101 is installed in the sleeve 93, which dampens the vibrations of the rod and is fitted with an interference fit in the part 90. The other end of the rod 74 or three-part 101, made of materials with different TLCRs with a metric thread 94, the head 95 is screwed into the lining 85 and locked with a retainer 96 of the HARDLOCK threaded connections www.zavod-rekom.ru (see Fig. 11 cross-section EE in Fig. 9)

Встречные деформации парных пьезостолбов, парных распорок и одиночного стержня равных размеров по длине и равных ТКЛР материалов пьезокерамики: 1,5*10^-6 К^-1 с. 264, пьезопассивных конструкционных материалов распорок, например, LI-900, LI-2200 теплозащитные плиты из волокнистой керамики, ТКЛР которой составляет 3,2*10^-7 К^-1, инвара (5⋅10^-7…2⋅10^-6) К^-1 (Справочник конструктора: Справочно-методическое пособие /под редакцией И.И. Матюшева. Спб: Политехника. (2006, 1027 с.), таблица 4.4.20, с. 787, включая и одиночный стержень 74, который выполнен составным могут быть выровнены и не быть дестабилизаторами натяга при работе устройства.Counter deformations of paired piezo columns, paired struts and a single rod of equal dimensions in length and equal to the thermal expansion coefficient of piezoceramic materials: 1.5 * 10 ^-6 K ^-1 s. 264, piezoelectric passive structural materials of struts, for example, LI-900, LI-2200 heat-insulating plates made of fiber ceramics, TECL of which is 3.2 * 10 ^-7 K ^-1 , Invara (5⋅10 ^-7 ... 2⋅10 ^-6 ) K ^-1 (Designer’s handbook: Reference and methodological manual / edited by II Matyushev. St. Petersburg: Polytechnic. (2006, 1027 p.), Table 4.4.20, p. 787, including a single rod 74, which is made composite can be aligned and not be destabilizing interference when the device is running.

НА фиг. 10, сечение Ж-Ж на фиг. 9, изображен узел крепления одиночного ПЭП посредством шпильки 97 с метрической резьбой, головкой 98 и накладки 86 к неподвижным основаниям 3, 8 и его фиксации фиксаторам 96 резьбовых соединений HARDLOCK www.zavod-rekom.ru.In FIG. 10, section FJ in FIG. 9, a single probe assembly is shown by means of a stud 97 with a metric thread, a head 98 and an overlay 86 to the fixed bases 3, 8 and its fixation by the HARDLOCK threaded fasteners 96 of the www.zavod-rekom.ru.

На фиг. 12 изображен вариант единичного ПЭП с тремя парами распорок из пьезопассивцого конструкционного материала, тремя парами стержней 82 из пьезоактивных дисков, склеенных клеем ДМ5-65 и одиночными 74 или 101, составленного из трех частей из пьезопассивных материалов с различными ТКЛР и концами стержня из металлического конструкционного материала, одного конца с метрической резьбой, головкой 95, ввернутого в накладку 85 и зафиксированного фиксатором 96 резьбовых соединений HARDLOCK, и вторым нижним концом стержней 74 или 101 с углублением на торце со сферой 71, или без углубления с плоским торцом, см. фиг. 9, установленными в отверстие втулки 93, запрессованной в деталь поз. 90In FIG. 12 shows a variant of a single probe with three pairs of spacers made of a piezoelectric material, three pairs of rods 82 made of piezo active discs glued with DM5-65 glue and single 74 or 101, made up of three parts made of piezoelectric materials with different TECs and rod ends made of metal structural material , one end with a metric thread, a head 95, screwed into the plate 85 and fixed by a retainer 96 of the HARDLOCK threaded connections, and the second lower end of the rods 74 or 101 with a recess on the end face with a sphere 71, no recesses or a flat end face. See FIG. 9 installed in the hole of the sleeve 93, pressed into the part pos. 90

На фиг. 13 изображена расчетная схема контуров эллиптических цилиндров, наружных внутренних кулачков и генератора волн волнового редуктораIn FIG. 13 shows a design diagram of the contours of elliptical cylinders, the outer inner cams and the wave generator of the wave gear

а - большая их полуось эллипсов,and - their semimajor axis of ellipses,

b - малая их полуось эллипсов,b - their minor axis of ellipses,

- фокальный параметр эллипсов кулачков и генератора волн волнового редуктора, см. ИН Бронштейн, КА Семендяев. Справочник по математике ГИТ-ТЛ, М. 1953, с. 206.

- the focal parameter of the ellipses of the cams and the wave generator of the wave reducer, see IN Bronstein, KA Semendyaev. Handbook of Mathematics GIT-TL, M. 1953, p. 206.

2С - фокусное расстояние эллипсов;2C is the focal length of ellipses;

F₁, F₂ - фокусы эллипсов; К, L, В, В₁ - вершины;F ₁ , F ₂ - focuses of ellipses; K, L, B, B ₁ - peaks;

О - центры; r - радиус описанной окружности ΔDD₁L; R - радиус описанной окружности ΔABD.O - centers; r is the radius of the circumscribed circle ΔDD ₁ L; R is the radius of the circumscribed circle ΔABD.

Функциональная целесообразность формы в виде эллиптических цилиндров рабочих поверхностей кулачков, генераторов волн не сочетается с технологичностью получения этих поверхностей на станках с ЧПУ и решается задача аналитического определения радиусов дуг окружностей путем аппроксимации этой формы поверхностей, предпосылкой к которой является наличие кругового интерполятора в станках с ЧПУ и общих точек на контурах эллипсов и описанных окружностей.The functional expediency of the shape in the form of elliptical cylinders of the working surfaces of cams, wave generators is not combined with the manufacturability of obtaining these surfaces on CNC machines and the problem of analytically determining the radii of circular arcs by approximating this shape of surfaces, the premise of which is the presence of a circular interpolator in CNC machines and common points on the contours of ellipses and circumscribed circles.

Поэтому следует руководствоваться теоремой:Therefore, one should be guided by the theorem:

а) около любого треугольника можно описать окружность или через три точки можно провести окружность и притом только одну (см. Геометрия для общеобразовательных организаций М. Просвещение. 2015, 383 с.);a) a circle can be described near any triangle, or a circle can be drawn through three points and, moreover, only one (see Geometry for educational institutions M. Education. 2015, 383 p.);

б) радиус описанной окружности равен отношению произведения длин трех сторон треугольника к его учетверенной площади; в случае б) это правило выглядит так:b) the radius of the circumscribed circle is equal to the ratio of the product of the lengths of the three sides of the triangle to its quadruple area; in case b) this rule looks like this:

r=DL²*DD₁/4SΔDLD₁; R=AB²*AD/4SΔABD;r = DL ² * DD ₁ / 4SΔDLD ₁ ; R = AB ² * AD / 4SΔABD;

в) если две окружности имеют общую точку на линии их центров, то они касаются и значит, сопрягаются изнутри;c) if two circles have a common point on the line of their centers, then they touch and, therefore, are conjugated from the inside;

г) и обратная в): если две окружности касаются, то точка касания лежит на линии центров (см. Геометрия. Учебник для общеобразовательных организаций. М.: Просвещение, 2015); А.П. Киселев, Геометрия. Учебник. Учпедгиз, 1961.d) and the reverse c): if two circles touch, then the point of contact lies on the line of centers (see. Geometry. Textbook for educational institutions. M .: Education, 2015); A.P. Kiselev, Geometry. Textbook. Uchpedgiz, 1961.

где r для равнобедренного ΔDLD₁ с боковой стороной m₁=D₁L и основанием его n₁=DD₁.where r for isosceles ΔDLD ₁ with the side m ₁ = D ₁ L and its base n ₁ = DD ₁ .

р - фокальные параметры эллиптических цилиндров на кулачке и генераторе волн. Из приведенного Решения Задачи, см. с 480 «Элементарная математика» В.В. Зайцев. В.В. Рыков, М.И. Сканави, Издательство «Наука», М. 1976, по определению радиуса описанной окружности R равнобедренного треугольника ABD с боковой стороной m=АВ (см. фиг. 13), основанием его n=AD. при а=50, в=49p - focal parameters of elliptical cylinders on the cam and the wave generator. From the above Solution of the Problem, see p. 480 “Elementary Mathematics” V.V. Zaitsev. V.V. Rykov, M.I. Scanawi, Nauka Publishing House, M. 1976, by definition of the radius of the circumscribed circle R of the isosceles triangle ABD with the side m = AB (see Fig. 13), its base n = AD. with a = 50, b = 49

Обозначая

и a²-b²=(a+b)(a-b)=G,Marking

and a ² -b ² = (a + b) (ab) = G,

получим

или

we get

or

где I - квадрат разности длин малой полуоси «b» и фокального параметра «р» эллипса кулачков и генератора волн деформации волнового редуктора;where I is the square of the difference between the lengths of the minor axis “b” and the focal parameter “p” of the cam ellipse and the deformation wave generator of the wave reducer;

G - произведение суммы и разности длин большой полуоси «а» и малой полуоси «b» эллипсов кулачков или разность квадратов длин большой полуоси «а» и малой полуоси “b” эллипса кулачков и генератора волн деформации волнового редуктора.G is the product of the sum and difference of the lengths of the major axis “a” and the minor axis “b” of the cam ellipses or the difference of the squares of the lengths of the major axis “a” and the minor axis “b” of the cam ellipse and the deformation wave generator of the wave reducer.

Если а=50 и в=49, что характерно для данногоIf a = 50 and b = 49, which is typical for this

Claims

1. A device for obtaining rotational motion, comprising a housing, a cover, an output shaft, a piezoelectric transducer installed in the cover support, a flexible element mounted on the cover, made in the form of a shell with a cam in contact with at least one bearing, characterized in that it is provided with two covers and two elliptical cylinders made on the cam, mainly with equal differences between the axes of the elliptical cylinders a-b, made integrally with the shell of a flexible element mated by a gear connection an elliptical external generator and a flexible bearing of the wave reducer, while it is equipped with a bipiezoelectric transducer (biep), composed of an even number of single piezoelectric transducers, contacting elastically with elliptical cam cylinders, external and internal, or external, through intermediate bodies, spherical bearings, which regulate the tightness of devices mounted on single-shouldered or two-shouldered levers mounted in supports on fixed bases attached to annular roof protrusions made in the form of at least one pair of rod piezoelectric transducers from piezoelectric disks of equal cross sections, one pair of two-piece struts connected by laser welding, including a circular seam, one part of the strut is made in the form of a beam having a rectangular base with uprights of trough varying cross-section the height provided on one rack with a through hole, and the other part of the spacer is made in the form of a beam having a base with a through hole in a box-section beam with racks provided and corners, and a single rod head with a head or a compound three-part stud with metric thread screwed into the plate and installed with a gap into the sleeve, pressed into the base of the box section beam, and the second end, made with a spherical recess at the end or without a recess, moreover, paired piezo-rods , the pair of spacers are connected in series rigidly by the ends, and a single rod with a metric thread, locked with a clamp of threaded connections, are made equal in length along the same pace Saturn deformations paired pezosterzhney, spacers and a single rod of a structural material or trehchastevogo rod or rods, made of materials with different coefficient of linear expansion.

2. The device according to claim 1, characterized in that each one-armed lever and each two-armed lever is equipped with an interference adjusting device in contact with the elliptical cylinders of the bearing, made in the form of a system of two screw-nut gears with threads of different or identical directions of helical lines, nut one gear is a slider-stop, mounted with the ability to move relative to the vertical plane of the lever in the direction of the horizontal axis of the bEPP, and the nut of the other gear is made in the form of a screw in the akreplennogo vvertysha (Blanking); while on the necks of the ends of each two- and one-arm levers, mainly spherical ball bearings are installed, moving in radial (windows), arched openings, fixed bases.

3. The device according to p. 1, characterized in that the hard gear of the accelerating wave gear is made of two of the hard wheels, the main one mounted on the output shaft, and the second hard insert wheel installed in the main bore with the possibility of rotation in the circumferential direction by 180 ° and samples of the back stroke, i.e. receiving gapless wave hermetic transmission, while the double gear wheel is equipped with compression springs, adjusting the efforts of the springs screws and fixing screws of the relative position of the main and inserted hard gears.

4. The device according to p. 1, characterized in that the bearing of the external generator is made with thin-walled inner and outer rings δ = 0,02D, cages and balls and / or the bearing is made with thin-walled rings δ = 0,020, without cages with balls of two different diameters alternately located in the annular grooves of the bearing, while the flexible bearing is fitted with an interference fit in the inner elliptical cylindrical bore of the external generator and on the outer diameter of the flexible underlay with interference, the outer ring of the flexible bearing sandwiched between the housing of the external generator and the flange of the axial displacement limiter, and the inner ring of the flexible bearing is installed with annular gaps with a recess in the generator housing and the inner groove in the flange, the generator housing and the flange are equipped with annular protrusions and installed with radial clearances with bearing rings and axial clearances within 0.05 ... 0.1 mm between the ends of the protrusions and the balls of the bearing, where δ is the thickness of the ring; D is the outer diameter of the bearing ring.

5. The device according to p. 1, characterized in that the elliptical cylinders, wave generators and cam cylinders located on the axes of the ellipses, mainly with equal axle axes a-b, are made by two pairs of circular arcs, one pair of circular arcs with centers located on large axes 2a on both sides of the vertices of ellipses with radii

or

,

the arcs of circles of radii r are conjugated by arcs of circles described from centers of curvature located on the minor axis 2b of the elliptical cam contours of radii R

denoting

and a ² -b ² = (a + b) (ab) = G,

we get

or

.