Теория зацепления данных передач была разработана под руководством доктора Беляева в Томском политехническом университете, и долгое время прикладное значение имела только в ракетно-космических и оборонных проектах. Реализуя ракетно-космические проекты, специалистам томского филиала РКА, а в последствии СИМАКО потребовалось немало времени, сил и финансовых вложений для доведения конструкции и технологии изготовления. На сегодняшний день СИМАКО производит более 40-ка видов волновых редукторов и мультипликаторов. Высокоэффективные силовые передаточные механизмы на базе волновой передачи с промежуточными звеньями (ВППЗ) обладают качественно новыми ресурсными и силовыми характеристиками, превосходящими известные аналоги.

Волновая передача с промежуточными звеньями (ВППЗ) является уникальной разработкой в области силовых зацеплений, в том числе и на мировом рынке и обладает большими передаточными числами, высоким ресурсом работы, высоким КПД и обеспечивает передачу высоких крутящих моментов при малых габаритах, плавность и бесшумность работы.

Рис. 1. Схема ВППЗ
Основная конструктивная особенность этой передачи состоит в классической волновой схеме тел качения (шариков или роликов) вместо гибкого элемента.

На рис. 1 представлена принципиальная схема ВППЗ. Передача состоит из четырех основных элементов: приводного вала с эксцентриком 1, сепаратора 2, тел качения 3 и венца кулачковых секторов 4. Эксцентриковый вал 1, вращаясь, вызывает радиальное перемещение тел качения 3 в пазах сепаратора 2. Создается эффект «волны», бегущей по цепочке сепарированных тел качения, т. е. эта цепочка является аналогом гибкого элемента в классических волновых схемах. Тела качения, контактируя с рабочими поверхностями венца кулачковых секторов 4, вызывают его вращение. Каждый полный оборот эксцентрикового вала поворачивает венец на один кулачковый сектор. Таким образом, передаточное отношение определяется количеством кулачковых секторов. Механизм передачи является дифференциальным.

Основные технические особенности и преимущества ВОЛНОВОЙ ПЕРЕДАЧИ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ ЗВЕНЬЯМИ

ВЫСОКОЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО

Диапазон передаточных отношений редукторов ВППЗ:

• одноступенчатых — 9÷60;
• дифференциальных — до 1000;
• двухступенчатых — до 3500;
• многоступенчатых — свыше 1000 000;

ВЫСОКИЕ КРУТЯЩИЕ МОМЕНТЫ НА ВЫХОДНОМ ЗВЕНЕ, БОЛЬШИЕ ПЕРЕГРУЗОЧНЫЕ РЕЗЕРВЫ И ВЫСОКАЯ ЖЕСТКОСТЬ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ

В конструкции ВППЗ нагрузка передается с помощью шариков или роликов с углом зацепления от π/2 до π. То есть при передаточном отношении на одной ступени — 50, в зацеплении одновременно находится до 25 тел качения, что позволяет передавать крутящие моменты в 5–10 раз большие относительно зубчатых передач, с многократной кратковременной перегрузкой и практически без упругих деформаций, при равных массогабаритных показателях.

КОМПАКТНОСТЬ

По сравнению с зубчатой передачей, при равных передаточных числах и крутящих моментах, ВППЗ меньше по габаритам в 2–6 раз в зависимости от типоразмера.

ВЫСОКИЙ КПД

КПД ВППЗ составляет 0,8–0,9, в специальной конструкции передачи КПД составляет 0,97.

МАЛЫЙ МОМЕНТ ИНЕРЦИИ, ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ ДИНАМИЧНОСТИ

В конструкции ВП ПЗ с высокой скоростью вращается только вал с эксцентриковым генератором, который имеет незначительную массу и диаметр. Поэтому общий момент инерции масс подвижных звеньев небольшой и сравним с моментом инерции электромотора. Это позволяет осуществлять быстрый запуск и торможение редукторов, а также динамичное реверсивное вращение.

МАЛЫЙ УГЛОВОЙ ЗАЗОР

За счет большой жесткости кинематических звеньев ВППЗ при номинальных нагрузках, общий угловой зазор (люфт) составляет, град: особо точные — до 0,05; повышенной точности — до 0,12; нормальной точности — до 0,8.

МАЛАЯ ВИБРАЦИЯ

Конструкция редукторов ВППЗ состоит из волновых модулей смещенных по отношению друг к другу на π или на 2π/3, что обеспечивает абсолютное уравновешивание масс и уменьшает влияние погрешностей изготовления и монтажа.

ПОВЫШЕНИЕ ЧИСЛА ОБОРОТОВ

Волновая передача с промежуточными звеньями позволяет создавать мультипликаторы с высоким значением КПД (в специальной конструкции до 0,97), что значительно расширяет область ее применения.

ВЫСОКАЯ НАДЕЖНОСТЬ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНЫЙ СРОК СЛУЖБЫ

Волновая передача с промежуточными звеньями обладает простой компоновкой, прочной конструкцией и обладает длительным сроком службы. Применение пластичной смазки в конструкции не требует контроля за уровнем смазки и значительно уменьшает затраты на техническое обслуживание. При применении перманентной смазки, имеется возможность создания специальных необслуживаемых механизмов, со сроком службы до 15 лет.

На международной выставке научно-технических разработок «Брюссель -Эврика-96» представленное техническое решение «Волновая передача с промежуточными звеньями» было удостоено серебряной медали.

Волновая передача с промежуточными звеньями доказала свою надежность и эффективность, безотказно эксплуатируясь уже более десяти лет в самых различных отраслях промышленности.

Волновые редукторы с промежуточными звеньями от военной и космической техники получили широкое применение в нефтегазовой промышленности во многом из-за схожих требований к оборудованию. Тяжелейшие нагрузочные и климатические условия работы является нормой для работы этого оборудования. С одной стороны механизмы должны обеспечивать высокую надежность, с другой стороны быть легкими, малогабаритными и мобильными, так как удаленность месторождений от транспортных линий и ремонтных баз существенно усложняет доставку и ремонт оборудования. Требования становятся все более актуальными в связи с интенсивным освоением в последнее время труднодоступных месторождений в районах крайнего севера и шельфовых зон.