Harmoniskie diski

Rotācijas kustība nāk no ieejas vārpstas, kas, piemēram, var būt servomotora ass. Tas ir savienots ar elementu, ko sauc par "viļņu ģenerēšanu", kam ir eliptiska forma un ko ieskauj eliptisks lodīšu gultnis. Vārpstai griežoties, malas maina pozīciju, tāpēc izskatās, ka tas rada kustības vilni. Šī daļa ir ievietota elastīgā spline, kas ir izgatavots no griezes cieta, taču elastīga materiāla.

Materiāls uzņem šo viļņoto kustību, saliecoties atbilstoši ieejas vārpstas rotācijai, kā arī rada elipses formu. Šīs elastīgās splines ārējā malā ir zobratu zobi, kas ir piemēroti lielu slodžu pārnešanai bez jebkādām problēmām. Lai pārnestu šīs slodzes, elastīgais svirs ir uzstādīts apļveida spline iekšpusē, kas ir apaļš zobrats ar iekšējiem zobiem.

Šis ārējais gredzens ir stingrs, un tā iekšējais diametrs ir nedaudz lielāks par elipses galveno asi, ko veido elastīgais splains. Tas nozīmē, ka apļveida šķautne neuzņemas pārējo divu komponentu eliptisku formu, bet tā vietā tā vienkārši savieno savus iekšējos zobus ar ārējā elastīgā splaina puses zobiem, kā rezultātā lokanais splains griežas.

Rotācijas ātrums ir atkarīgs no ieejas vārpstas griešanās un zobu skaita starpības starp elastīgo un apļveida splainu. Elastīgajam splinei ir mazāk zobu nekā apļveida šķautnei, tāpēc tas var griezties ar daudz mazāku attiecību un pretējā virzienā nekā ieejas vārpstai. Samazinājuma devu nosaka: (flex spline zobu skaits – riņķveida šķipsnas zobu skaits) / flex spline zobu skaits.

Tā, piemēram, ja elastīgajam splainam ir 100 zobi un apļveida splainam ir 105, samazinājuma koeficients ir (100 - 105) / 100=-0.05, kas nozīmē, ka elastīgā splaina attiecība ir -5/100 (mīnus norāda pretējo griešanās virzienu). Zobu skaita atšķirību var mainīt, lai pielāgotos dažādiem samazinājuma koeficientiem un tādējādi dažādām specializētajām vajadzībām un prasībām.

Harmoniskajā piedziņā ir trīs elementi: apļveida splains, fleksibils un viļņu ģenerators. Apļveida splainam ir iekšējie zobi, kas savienojas ar ārējiem zobiem uz elastīgās līnijas. Flexspline ir mazāk zobu un līdz ar to mazāks efektīvais diametrs nekā apļveida splainam.

Viļņu ģeneratoram ir eliptiska forma un tas darbojas kā saite ar diviem rullīšiem, kas griežas elastīgajā līnijā, liekot tam pakāpeniski savienoties ar apļveida šķautni diametrāli pretējos punktos. Ja viļņu ģenerators (ievade) griežas pulksteņrādītāja virzienā, kamēr apļveida splains ir fiksēts, lokanais splains (izeja) griezīsies vai ripos apļveida splainā daudz lēnāk pretēji pulksteņrādītāja virzienam.

Ieejas ātruma attiecība pret izejas ātrumu ir atkarīga no zobu skaita atšķirības apļveida splainā un no lokanās līnijas. Ātruma attiecības pat 320 pret 1 var nodrošināt ar vienu-samazinošu harmonisko disku, kas ir vieglāki, mazāki un efektīvāki nekā parastie augstas{4}}attiecības diskdziņi. Saliktie diskdziņi var radīt attiecību pat 1 000 000 pret 1. Var fiksēt vai nu apļveida splainu, flexspline vai viļņu ģeneratoru, kamēr pārējie divi elementi kalpo kā ievade un izvade.

Unikāla un noderīga Harmonic Drive īpašība ir tā spēja pārraidīt kustību cauri noslēgtām sienām. Flexspline zobus var novietot netālu no garas hermētiski noslēgtas elastīgas cilindriskas caurules centra. Viļņu ģenerators var atrasties caurules iekšpusē, un, griežoties, tas var novirzīt lokanās līnijas un radīt lēnu apļveida strūklas rotāciju.

Harmoniskās piedziņas rotācijas -uz-lineārā versija izmanto skrūvi un pārvieto vadības stieni kodolreaktora galvā bez mehāniska kontakta caur noslēgtu cauruli. Harmonic Drive sistēmas ir noderīgas, lai palielinātu izejas griezes momentu zobratos, ko izmanto frēzēšanai, ražošanā un mašīnās, kurās tiek izmantotas robotu rokas. Tie ir izmantoti dažādās lietojumprogrammās, sākot no tik zemu -izmaksu patēriņa precēm kā tirdzniecības automāti līdz sarežģītām sistēmām militārām un kosmosa vajadzībām.

Harmoniskās piedziņas zobratus plaši izmanto kosmosa lietojumos, robotikā un precīzās pozicionēšanas sistēmās to pievilcīgo īpašību dēļ, tostarp gandrīz -nulles pretdarbības, liela ātruma samazināšanas koeficienta, kompakta izmēra un mazā svara dēļ. Tiem piemīt raksturīga periodiska pozicionēšanas kļūda, kas pazīstama kā kinemātiskā kļūda, kas ir atbildīga par pārraides veiktspējas pasliktināšanos.

Ir skaidra izpratne par kustības kļūdu mehānismiem un to raksturojumu. Mēs ziņojam par kustības kļūdu analītiskajiem un eksperimentālajiem rezultātiem, izmantojot īpašu pētījumu par harmoniskās piedziņas testa aprīkojumu. Vispirms tiek parādīts, ka kļūda, ko sauc par kinemātisko kļūdu, faktiski sastāv no pamata komponenta, kas atspoguļo "tīro" kinemātisko kļūdu, ko krāso otrs komponents, kas izriet no harmonisko piedziņas zobratu raksturīgās vērpes elastības.

Pēdējais komponents izskaidro publicēto kinemātisko kļūdu profilu mainīguma avotu. Kinemātiskās kļūdas sadalīšanās pamatkomponentā un ar elastību saistītā komponentā tiek demonstrēta eksperimentāli, kā arī analītiski, saskaņojot matemātisko modeli ar eksperimentālajiem datiem. Mēs arī raksturojam kinemātiskās kļūdas atkarību no inerces slodzes, zobratu komplekta un rotācijas ātruma.