Экспериментальная оценка тепловых и шумовых характеристик редуктора со сферической роликовой передачей

Abstract

Передачи с промежуточными телами качения являются инновационной разработкой в области механических приводных систем. Они позволяют реализовывать широкий диапазон передаточных отношений при малых габаритах и массе. Передачи имеют компоновочные преимущества благодаря соосности валов и осевой симметрии основных деталей. Исследуемая сферическая роликовая передача содержит ведущий вал с наклоненным участком (кривошипом), на который устанавливается сателлит. В процессе работы передачи сателлит совершает сферическое движение. Один ряд роликов, установленных на сателлите, обкатывается по неподвижной беговой дорожке, образованной сферическими кулачками, закрепленными в корпусе, второй ряд взаимодействует с беговой дорожкой ведомого сферического кулачка, вынуждая его и ведомый вал вращаться с уменьшенной скоростью. В статье приведена кинематическая схема сферической роликовой передачи с двухрядным сателлитом, рассмотрен принцип ее работы. Представлена конструкция экспериментального образца редуктора с передаточным отношением 44, рассмотрена конструкция лабораторного стенда, описаны аппаратные средства и методика испытаний. Приведены результаты экспериментальных исследований тепловых и шумовых характеристик редуктора в зависимости от кинематических и силовых факторов. Данные испытания позволили обнаружить, что термически наиболее нагруженным узлом передачи является ведущий вал с установленным на нем сателлитом, что требует дальнейшего совершенствования его конструкции. Выявлено, что при определенной частоте вращения сферические роликовые передачи по уровню шума сопоставимы с серийно изготавливаемыми зубчатыми мотор-редукторами. Transmissions with intermediate rolling elements are an innovative development in the field of mechanical drive systems. They allow you to implement a wide range of transmission ratios with small dimensions and weight. The transmissions have layout advantages due to the alignment of the shafts and the axial symmetry of the main parts. The spherical roller transmission under study contains a drive shaft with an inclined section (crank), on which a pinion is installed. During the transmission operation, the pinion executes a spherical motion. One row of rollers mounted on the pinion is rolled along a stationary racetrack formed by spherical cams fixed in the housing, the second row interacts with the racetrack of the driven spherical cam, forcing it and the driven shaft to rotate with a reduced speed. The article presents a kinematic diagram of a spherical roller transmission with a double-row pinion and considers the principle of its operation. The design of the experimental model of a speed reducer with a transmission ratio of 44 is described, the design of the laboratory bench is considered, the hardware and test methods are described. The results of experimental studies of the thermal and noise characteristics of the speed reducer depending on the kinematic and power factors are presented. These tests allowed us to establish that the most thermally loaded transmission unit is the drive shaft with a pinion mounted on it, which requires further improvement of its design. It is established that at a certain speed of rotation, spherical roller transmissions are comparable in noise level to mass-produced gear motors.