Техника - молодёжи 1961-06, страница 22

ПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ НЕПРОНИЦАЕМУЮ

У ТЕХНИКИ передачи вращения при помощи зубчатых колес большая история. Много изобретательности проявили ученые — математики и механики, чтобы создать надежные зацепления, способные передавать большие мощности. Ныне зубчатые передачи рас

Рис А. ПЕТРОВА

считывают на основе специальной дисциплины: теории зацеплений — одного из разделов теоретической механики. Однако до сих пор при расчете любого зубчатого колеса всегда имелось в виду, что оно будет твердым телом, не изменяющим свою форму.

Никто не пытался отступить от столь естественного, казалось, само собой разумеющегося принципа. Но не так давно появилась новая система механической передачи вращения, где это условие не соблюдено. Ее сконструировал американский изобретатель Ч. В. Массер. Он назвал созданное им зацепление «гармоническим». Отличительная особенность новой системы — замена одного из жестких зубчатых колес упругим, гибким. Намеренно создаваемая деформация гибкого элемента служит тем средством, благодаря которому зацепление приобретает недостижимые прежде качества. Так, например, с помощью новой конструкции решается задача. многие десятилетия занимавшая инженеров и техников: как найти способ передачи движения через непроницаемую стенку. Эта проблема возникла давно, но со времени создания атомных энергетических установок стала особенно острой.

Вытекание смазки из сальников или просачивание пара через фланцы паропроводов высокого давления — явления хотя и неприятные, но не влекущие за собой тяжелых последствий. Совершенно иначе обстоит дело, если происходит даже самая незначительная утечка радиоактивных веществ из трубопроводов атомных энергетических установок в помещения, где могут находиться люди. Поэтому возможность управлять клапанами этих трубопроводов без нарушения их целостности и абсолютной непроницаемости очень заманчива.

Как передать вращение черев непроницаемую стенку? Рассмотрим зту вадачу последовательно:

/. Вращение колеса заставляет винт подниматься и опускаться, открывая и закрывая вентиль. Это решение требует применения сальников, значит возможна течь.

2. В зацепление с винтом могут входить иглы, а не вся внутренняя резьба, имеющаяся на колесе.

3. Вместо того чтобы вращать пару игл, можно сделать множество их и поочередно вдвигать и выдвигать их. Эта операция равносильна вращению.

4. Последний шаг к новому виду передачи. Вместо рядов игл — кольцевые выступы внутри гибкой трубки, которые могут выпячиваться и входить в зацепление с винтом. Ролик, изгибающий стенку трубки, обкатывает ее при вращении колеса и заставляет винт подниматься или опускаться.

Как же устроена упругая зубчатая передача? В самом простом случае она состоит из трех элементов: наружного венца с внутренними зубьями, внутреннего венца с наружными зубьями и так называемого «волнообразователя» — двух роликов, соединенных планкой. Наружный венец жесткий, а внутренний упругий — он способен несколько менять свою форму, превращаясь из окружности в эллипс. Диаметр внутреннего венца выбран так. чтобы при деформации его зубья входили во впадины между зубьями внешнего венца. Это и происходит, когда вол-нообразователь, выполняющий роль вращающейся распорки, вставляется внутрь упругого венца. Его зубья такие же. как и на внешнем венце.

ГИБКИЕ

разница лишь в том. что их меньше, чем на внешнем. Разница в числе зубьев должна быть равна или кратна числу зон зацепления, то есть числу роликов волнообразователя. Их не обязательно должно быть два. возможен вариант с тремя и более роликами.

Посмотрим, как происходит передача вращения с помощью упругого зацепления. Здесь возможны три варианта, потому что каждый из трех элементов зацепления может быть неподвижен, а остальные два — вращающимися. Пусть, например, закреплен внешний жесткий венец. Тогда, поворачивая волнообразова-тель по часовой стрелке, как показано на рисунке, мы будем, деформируя упругий венец, последовательно вводить его зубья в зацепление с зубьями внешнего венца.

Пусть упругий венец имеет, например, 130 зубьев, а внешний — 132 зуба. После одного оборота волнообразователя произойдет «пересчет» всех зубьев, и у внутреннего венца «не хватит» двух. Это значит, что он окажется повернутым на эти два зуба против часовой стрелки. Так как волнообразователь за один оборот проходит мимо всех 130 зубьев упругого венца, а само оно оказывается повернутым на два зуба. то передаточное число составит 130 : 2 = 65. Чем больше будет число зубьев упругого и жесткого венцов при постоянной разности между ними, тем выше передаточное число зацепления.

Второй из возможных вариантов — упругий венец закреплен. Тогда вращение передается от волнообразователя к внешнему венцу, причем оба они поворачиваются в одну и ту же сторону. Передаточное число близко к тому, которое было в предыдущем случае. Нако-