Гармоничные коробки передач теперь являются неотъемлемой частью космических путешествий. 1970 год впервые использовался в колесных приводах для НАСА Lunar Rover Vehicle, сегодня коробка передач может быть найдена, например, в приводных решениях для приводных механизмов солнечной батареи или направляющих антенн. Прежде всего, технические характеристики этих коробок передач делают их идеальными для использования в космическом путешествии. Установочные комплекты с высоким одноступенчатым переводом в один этап компактны и не требуют особого внимания. Они также характеризуются высокой крутильной жесткостью и точностью трансмиссии.
Прежде всего, преобладающие условия окружающей среды в космосе предъявляют особенно высокие требования к зубчатым передачам и смазочным материалам: например, преобладающий вакуум до 10 -17 мбар и экстремальные температуры, которые в зависимости от применения, от -150 ° C до 200 ° C на механизме Закон. Тем не менее, он должен работать надежно, так как ремонт невозможен в случае сбоя.
Картинная галерея
Картинная галерея с 5 картинками
Экстремальные условия окружающей среды требуют специальной технологии привода
По этой причине установочный комплект Harmonic Drive был адаптирован к условиям окружающей среды для применения в космосе. В основном это касается используемых материалов, которые должны соответствовать высоким требованиям стандартов ESA. Выбранные смазочные материалы, которые играют ключевую роль в надежной работе трансмиссии, также играют решающую роль. В конце концов, только несколько смазок можно использовать в вакууме и при этом соответствовать высоким требованиям Европейского космического агентства. Кроме того, эти специальные смазочные материалы ведут себя совершенно иначе, чем те, которые используются в промышленной среде. С серией тестов и разработками, Harmonic Drive AG,с поддержкой редукторов ESA со смазочными материалами, подходящими для космических путешествий.
Дополнительная информация по теме серии комплексных испытаний совместимых с пространством монтажных комплектов для гармонических приводов
Чтобы получить подробные сведения о поведении установочных комплектов Harmonic Drive в реальных условиях эксплуатации, Harmonic Drive AG провела обширную серию испытаний. Например, редукторы HFUC-20-160 были смазаны совместимыми с пространством смазочными материалами, и долгосрочные испытания проводились в вакууме. Эти коробки передач широко используются в механизмах привода солнечной батареи - одной из основных областей применения.
Благодаря этим испытаниям и полученным в результате разработкам, которые были поддержаны ESA, достижимый срок службы редукторов для этого приложения может почти удвоиться. Компания использует знания о том, как шестерни ведут себя в высоком вакууме, чтобы предоставить своим клиентам еще лучшую поддержку при выборе правильных передач.
Смазка или трибологически эффективные слои?
Однако шестерни со смазкой имеют главный недостаток: диапазон температур очень ограничен из-за смазки. При температурах ниже -60 ° C смазочные материалы становятся настолько вязкими, что их работа практически невозможна. Если температура поднимается выше 90 ° C, потеря смазочного материала из-за дегазации становится слишком высокой, поскольку между дегазацией и температурой существует экспоненциальная зависимость. Это особенно опасно, если поблизости есть оптические приборы. Например, если смазка наносится на линзы, функция оптики может быть серьезно нарушена. Чтобы избежать этой проблемы, вместо смазок можно использовать трибологически эффективные слои. Это обычная практика в аэрокосмическом секторе, особенно для подшипников качения. В основном используются дисульфид молибдена (MoS2) или свинец (Pb). Оба материала достигают наилучшего срока службы, если они осаждаются с использованием процесса PVD (удаление физических паров). В этом процессе толщину слоев можно хорошо контролировать, и обычно они находятся в диапазоне малых однозначных микрометров, что означает, что оба материала, как правило, также подходят для нанесения покрытий на элементы зубчатых колес.при этом оба материала в основном также подходят для покрытия деталей зубчатых колес.при этом оба материала в основном также подходят для покрытия деталей зубчатых колес.
Геометрия зубчатой передачи оптимизирована для сухого хода
Именно здесь начинается разработка бесступенчатой коробки передач с гармоническим приводом под названием Zirconline: в европейском проекте финансирования Harmonic Drive AG - вместе с партнерами по проектам из Австрии (AAC, AC2T) и Испании (Tecnalia) - преследовали цель - прототип разработать комплект для монтажа с покрытием для работы в вакууме. Целостный подход ориентирован как на геометрию зубчатых колес, так и на разработку специального покрытия.
До настоящего времени редукторы Harmonic Drive были оптимизированы по своей геометрии для работы со смазкой. Если трибологически эффективные слои должны использоваться оптимально, это приводит к особым требованиям как к поверхностям трансмиссии, так и к кинематике трансмиссии. Хотя нанесение покрытия на стандартную передачу вполне возможно, достигаемый срок службы довольно короткий. Поэтому геометрические оптимизации были введены шаг за шагом в процессе разработки. Полученный прототип имеет уменьшенную шероховатость поверхности по сравнению со стандартной коробкой передач, имеет адаптированный профиль зуба и измененную кинематику. Это приводит к значительному уменьшению глиссады и значительно более низкому давлению на зубьях при низких моментах,которые типичны для космического применения.
Коробка передач / сборник
Разрабатывать, оптимизировать и разбираться в коробках передач
Вакуум-совместимое покрытие с высокой износостойкостью
Смазка является ключевым элементом для работы зубчатой передачи с консистентной смазкой, что в равной степени относится и к покрытию в зубчатой передаче с покрытием. Важным аспектом выбора покрытия является пригодность для вакуума, поскольку далеко не все типы слоев работают в вакууме. Обратное также верно: слой, который хорошо смазывается в вакууме, обычно быстро выходит из строя при нормальных условиях. Многослойное покрытие из MoS2 и карбида вольфрама (WC) было выбрано для настоящей разработки. Этот тип слоя характеризуется повышенной износостойкостью по сравнению с классическим MoS2. В рамках проекта соотношение MoS2 и WC, а также толщина слоя были оптимально адаптированы к требованиям передачи. Кроме того, адгезия слоя на металлической поверхности компонентов может быть значительно улучшена.
Прототип разработан и протестирован
Наконец, в конце проекта команда разработчиков смогла протестировать прототип нового типа трансмиссии под названием Zirconline-20-100 в реальных условиях. В лучшем случае время работы более 20 000 оборотов может быть достигнуто при нагрузке 4 Нм на выходе. Коробка передач по-прежнему обладает типичными свойствами гармонического привода, такими как абсолютный нулевой люфт, превосходная точность трансмиссии и высокая жесткость при кручении. Характеристики прототипа с сухой смазкой отличаются незначительно от варианта трансмиссии со смазкой.
С разработкой прототипа коробки передач, работающей всухую, Harmonic Drive AG смогла сделать важный шаг в направлении расширения ассортимента своей продукции, а также получить ценную информацию, которая может быть использована при разработке других продуктов, а также при консультировании клиентов.
передача инфекции
Обзор мира передач
передача инфекции
Galaxy: новый тип трансмиссии революционизирует высокопроизводительное машиностроение
передача инфекции
Циклоидные и планетарные передачи сравниваются
* Маркус Янссон - руководитель группы разработки непромышленных коробок передач в Harmonic Drive AG в Лимбурге.