绝对式数字旋转变压器传动方式的分析

2012-09-06王淑红

山西电子技术 2012年5期

王淑红

（国营785厂第一研究所，山西太原 030024）

绝对式数字旋转变压器作为轴角测量传感器，广泛的应用于高精度数控系统中，如武器火力控制，以及随动系统等领域。随着精度要求的提高，就有了粗精组合。由于控制系统采用了粗精组合，就必然存在一个速比N;这个N可以是1∶20;1∶30;1∶32 等。例如:速比为1∶32 的粗精组合，若粗轴转动1圈，则精轴转动32圈，也就是说精轴转1圈，只相当于粗轴转动1/32圈，也就是11.25°=188密位，因此精轴的最高位为5.625°=94密位。

1 旋转变压器的传动方式

旋转变压器主要有以下几种传动方式:谐波齿轮传动、谐波减速器传动、齿轮传动链、双通道旋变。

1.1 谐波齿轮传动方式［1］

谐波齿轮传动是一种依靠弹性变形运动来实现传动的新型传动，它突破了机械传动采用刚性构件机构的模式，使用了一个柔性机件机构来实现机械传动。

谐波齿轮传动的主要特点:

（1）传动比大，选择范围广。单级谐波齿轮的传动比一般为60～320，其中以80～200为最常用。

（2）传递扭矩的同时啮合的齿数多，一般双波传动啮合齿数可占总齿数的30%左右，三波传动则更多。因此传动轮之间的接触为面接触，而齿面上的比压小，因而承载能力高。

（3）由谐波齿轮构成的减速器重量轻、体积小，传动装置含有的零件少。

（4）传动平稳，噪声小。

（5）传动效率高。

（6）运动精度高，在起动或反转时，输出轴瞬时跟动，没有空程，可实现零回差转动。

（7）可构成密封传动，因此可在高温、高压、高真空、有害气体或原子能辐射的环境中传递运动。

（8）输出轴和输入轴位于同一轴心线上。（9）维修方便，便于保养、检查和更换零件。谐波齿轮传动方式传动原理如图1所示。

图1 传动原理简图

粗精组合之间1∶20。

其中精轴直接接电机轴（即电机传动的负载），通过薄膜联轴器将谐波减速器传动比为1∶50连接，再由一对齿轮1∶25经过薄膜联轴器传到粗轴，即完成粗精变化。整个传动系统要求回差小，精度高，传动平稳，耐冲击振动等特点。

1.2 谐波减速器传动方式

谐波减速器传动方式传动原理如图2所示。

图2 传动原理简图

精粗之比为1∶30，由精轴直接接电机轴，再经过薄膜联轴传到谐波减速器进行变比，通过薄膜联轴器转到粗轴。特点是传动精度高，结构较为简单。

1.3 齿轮传动链方式［2］

齿轮传动链方式传动原理如图3所示。

图3 传动原理简图

粗精之比为1∶20，精轴粗轴都可接电机传过来的动力。它们之间采用薄膜联轴器连接。整个系统传动平稳，抗冲击振动性能强。精粗轴的旋变直接读取数据，使它有一个稳定的作用，类似滤波。

1.4 双通道旋变方式

双通道旋变为粗、精磁路组合式高精度幅值控制信号元件，其原理与旋变类同在高精度传动系统和轴角数字变换系统中做信号的产生、变换或传输该元件是在两极旋变的基础上发展起来的，它在传动系统中取代机械变速，能简化系统结构，降低系统成本，提高精度和可靠性，对提高系统技术经济效益和发展起到了举足轻重的作用。

粗精组合之比1∶32。电机轴直接连接即可完成精粗测量。双通道旋转变压器方式结构简单，空回及传动误差均可控制和有效消除，机电结合紧密，抗冲击、振动能力强，抗电磁屏蔽能力强，静摩擦力矩小，环境适应性好，标准化程度高。制作周期短且直接与电机连接，并可以直接把模拟量转换成数字量。

2 存在的问题

2.1 谐波传动问题

主要是精度问题，因为谐波传动瞬时传动比不是常数，可能影响精度。同时速比为50，又要经过一对齿轮增速，可能在高速情形下产生数据不稳定。精轴的旋转变压器须双出轴的。最后一级齿轮，消除齿隙困难。谐波减速器的安装方式需要预先知道:如竖装，横装，竖装的输出轴是向上还是向下是不同的等一系列问题。动力只能由精轴输入，不能自锁。同时要保证良好的润滑。输入输出在谐波器中是相反的。

采用谐波齿轮传动方式，具体数据都得从试验中验证和取得。这只是原理上可行，同时谐波齿轮传动计算较为复杂，需借助外界技术力量支持，对谐波齿轮减速器的认识我们还远远不够。属于有一定的风险。