Harmoniniai diskai

Sukamasis judesys kyla iš įvesties veleno, kuris, pavyzdžiui, gali būti servovariklio ašis. Tai yra sujungta su elementu, vadinamu "bangų generavimu", kuris yra elipsės formos ir yra apsuptas elipsiniu rutuliniu guoliu. Kai velenas sukasi, kraštai keičia padėtį, todėl atrodo, kad jis generuoja judesio bangą. Ši dalis įterpiama į lanksčią įtvarą, pagamintą iš sukimui kietos, tačiau lanksčios medžiagos.

Medžiaga įgauna šį banguotą judesį lenkdama pagal įvesties veleno sukimąsi ir taip pat sukuria elipsę. Išorinis šio lankstaus įpjovos kraštas turi krumpliaračio dantis, kurie yra tinkami be jokių problemų perkelti dideles apkrovas. Norint perkelti šias apkrovas, lankstus sraigtas yra įtaisytas apskrito įpjovos viduje, kuri yra apvali pavara su vidiniais dantimis.

Šis išorinis žiedas yra standus, o jo vidinis skersmuo yra šiek tiek didesnis nei pagrindinė elipsės ašis, sudaryta iš lanksčios įdubos. Tai reiškia, kad apskritas įtvaras neįgyja kitų dviejų komponentų elipsės formos, o tiesiog susilieja savo vidinius dantis su išorinės lanksčios spygliuočių pusės dantukais, todėl lankstus įtvaras sukasi.

Sukimosi greitis priklauso nuo įvesties veleno sukimosi ir dantų skaičiaus skirtumo tarp lanksčiojo ir apskrito įpjovos. Lanksčiame sraigte yra mažiau dantų nei apskritame, todėl jis gali suktis daug mažesniu santykiu ir priešinga kryptimi nei įvesties velenas. Sumažinimo racionas apskaičiuojamas iš: (lanksčių spygliuočių dantų skaičius – žiedinių įtvarinių dantų skaičius) / lanksčių spygliuočių dantų skaičius.

Pavyzdžiui, jei lanksčiame spline yra 100 dantų, o apskritame – 105, redukcijos koeficientas yra (100 - 105) / 100=-0.05, o tai reiškia, kad lankstaus splaino santykis yra –5/100 (minusas rodo priešingą sukimosi kryptį). Dantų skaičiaus skirtumą galima keisti, kad atitiktų skirtingus redukcijos koeficientus, taigi ir skirtingus specializuotus poreikius bei reikalavimus.

Pagrindinėje harmoninėje pavaroje yra trys elementai: apskritas spline, lankstus ir bangų generatorius. Apvalus įdubimas turi vidinius dantis, kurie susilieja su išoriniais lanksčios linijos dantimis. Lanksčioji juosta turi mažiau dantų ir dėl to mažesnis efektyvusis skersmuo nei apskritas.

Bangų generatorius yra elipsės formos ir veikia kaip jungtis su dviem ritinėliais, kurie sukasi lanksčioje linijoje, todėl jis laipsniškai susilieja su apskritu įstrižu diametraliai priešinguose taškuose. Jei bangų generatorius (įvestis) sukasi pagal laikrodžio rodyklę, o apskritimas yra fiksuotas, lankstumo linija (išvestis) suksis arba suksis apskritimo viduje daug lėčiau prieš laikrodžio rodyklę.

Įėjimo greičio ir išėjimo greičio santykis priklauso nuo dantų skaičiaus skirtumo apskritime ir lanksčioje linijoje. Net 320:1 greičio koeficientai gali būti pagaminti naudojant vieno-sumažinimo harmonines pavaras, kurios yra lengvesnės, mažesnės ir efektyvesnės nei įprastos didelio santykio{4}}pavaros. Sudėtinės pavaros gali sukurti net 1 000 000 ir 1 santykį. Galima fiksuoti apskritą splainą, lanksčią liniją arba bangų generatorių, o kiti du elementai tarnauja kaip įvestis ir išvestis.

Unikali ir naudinga Harmonic Drive savybė yra jos gebėjimas perduoti judesį per sandarias sienas. Lanksčios linijos dantys gali būti dedami šalia ilgo hermetiškai uždaro lankstaus cilindrinio vamzdžio centro. Bangų generatorius gali būti vamzdžio viduje ir, sukdamasis, jis gali nukreipti lanksčią liniją ir sukelti lėtą aplinkinio apskrito spline sukimąsi.

Sukamojoje -į-linijinėje Harmonikos pavaros versijoje naudojamas varžtas ir valdymo strypas perkeliamas branduolinio reaktoriaus galvutėje be mechaninio kontakto per sandarų vamzdelį. Harmonic Drive sistemos yra naudingos didinant išėjimo sukimo momentą pavarose, naudojamose frezuojant, gamyboje ir mašinose, kuriose naudojamos robotų rankos. Jie buvo naudojami įvairiose srityse: nuo tokių pigių vartojimo prekių, kaip pardavimo automatai, iki sudėtingų sistemų, skirtų kariniam ir kosminiam naudojimui.

Harmoninės pavaros pavaros plačiai naudojamos kosmose, robotikoje ir tikslaus padėties nustatymo sistemose dėl savo patrauklių savybių, įskaitant beveik{0}}nulinį atstumą, didelį greičio mažinimo koeficientą, kompaktišką dydį ir nedidelį svorį. Jie turi būdingą periodinę padėties nustatymo klaidą, vadinamą kinematine klaida, kuri yra atsakinga už perdavimo efektyvumo pablogėjimą.

Aiškiai išmanyti judėjimo klaidų mechanizmus ir jų apibūdinimą. Pranešame apie analitinius ir eksperimentinius judėjimo klaidų rezultatus, naudodami specialų harmoninės pavaros bandymo įrangos tyrimą. Pirmiausia parodoma, kad klaidą, vadinamą kinematine klaida, iš tikrųjų sudaro pagrindinis komponentas, atspindintis „grynąją“ kinematinę paklaidą, nuspalvintas antruoju komponentu, atsirandančiu dėl harmoninių pavarų krumpliaračių būdingo sukimo lankstumo.

Pastarasis komponentas paaiškina paskelbtų kinematinių klaidų profilių kintamumo šaltinį. Kinematinės paklaidos išskaidymas į pagrindinį komponentą ir su lankstumu susijusį komponentą parodomas eksperimentiniu ir analitiniu būdu, matematinį modelį derinant su eksperimentiniais duomenimis. Taip pat apibūdiname kinematinės paklaidos priklausomybę nuo inercinės apkrovos, krumpliaračio surinkimo ir sukimosi greičio.