редуктор для электропривода

Формула изобретения

РЕДУКТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащий корпус и плату с отверстиями, в которых на подшипниках установлены блоки зубчатых колес и гистерезисный тормоз, содержащий корпус, вал, установленный в подшипниках, зубчатое колесо и шестерню, отличающийся тем, что он снабжен размещенной в отверстии платы соосно с валом гистерезисного тормоза втулкой и фиксатором углового положения последней, шестерня гистерезисного тормоза размещена во втулке, выполненной с вырезом на боковой поверхности, предназначенным для размещения взаимодействующего с шестерней гистерезисного тормоза зубчатого колеса одного из блоков, и один из подшипников вала гистерезисного тормоза размещен во втулке между корпусом и шестерней гистерезисного тормоза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в составе электроприводов систем автоматики изделий авиационной и ракетной техники.

Известен редуктор, содержащий корпус и установленные в нем три вала с зубчатыми колесами [1]

Недостатком этого редуктора является его ограниченное применение, обусловленное незащищенностью от перегрузки выходного вала по крутящему моменту. При применении редуктора в составе электропривода такая незащищенность при указанной перегрузке может привести к разрушению элементов электропривода (перегреву и разрушению изоляции обмоток электродвигателя).

Известен редуктор, содержащий корпус и плату с отверстиями, в которых на подшипниках установлены блоки зубчатых колес и гистерезисный тормоз, снабженный зубчатым колесом и шестерней, выбранный в качестве прототипа [2] Редуктор содержит корпус, в котором установлена плата. В корпусе и плате выполнены отверстия, в которых установлены подшипники, в которых размещены блоки зубчатых колес и гистерезисный тормоз. Гистерезисный тормоз состоит из корпуса и ротора, жестко установленного на валу, размещенном в корпусе на подшипниках. Гистерезисный тормоз снабжен зубчатым колесом, присоединенным к корпусу гистерезисного тормоза, и шестерней, жестко закрепленной на валу посредством штифтового соединения. Один из блоков зубчатых колес находится в зацеплении с зубчатым колесом, а другой в зацеплении с шестерней. На плате установлен электродвигатель, шестерня которого находится в зацеплении с колесом первого блока зубчатых колес.

Редуктор работает следующим образом. При вращении вала электродвигателя его шестерня приводит в движение первый блок зубчатых колес, являющийся входным валом редуктора. Вращающий момент передается через колесо на корпус гистерезисного тормоза. Так как ротор является постоянным магнитом, между ротором и корпусом осуществляется магнитное взаимодействие и при номинальном моменте на корпусе вращение ротора относительно этого корпуса в подшипниках отсутствует. Момент с этого корпуса передается на ротор и вал и через шестерню на второй блок зубчатых колес, являющийся выходным валом редуктора.

При превышении моментом нагрузки допустимого значения (при упоре выходного звена) моменты на блоке зубчатых колес и гистерезисном тормозе возрастают. При достижении моментом, передаваемым гистерезисным тормозом, предельного значения ротор начинает прокручиваться относительно корпуса в подшипниках. Это обеспечивает размыкание кинематической цепи и предохранение элементов электропривода, в состав которого входит редуктор, от разрушения. Первый блок зубчатых колес и корпус вращаются в номинальном режиме, обеспечивая передачу на вал момента, равного моменту срабатывания гистерезисного тормоза, а вал вращается под воздействием этого момента и момента нагрузки (или неподвижен при упоре выходного звена редуктора).

Недостатком такого редуктора является малая надежность за счет малой вибропрочности.

Техническим результатом, достигаемым с помощью изобретения является повышение надежности за счет увеличения вибропрочности редуктора.

Этот результат достигается за счет того, что известный редуктор для электропривода, содержащий корпус и плату с отверстиями, в которых на подшипниках установлены блоки зубчатых колес и гистерезисный тормоз, снабженный зубчатым колесом и шестерней, согласно изобретению снабжен размещенной в отверстии платы соосно валу гистерезисного тормоза втулкой и фиксатором углового положения последней, шестерня размещена во втулке, выполненной с вырезом на боковой поверхности, предназначенным для размещения взаимодействующего с шестерней зубчатого колеса одного из блоков, и один из подшипников вала гистерезисного тормоза размещен в указанной втулке между корпусом и шестерней гистерезисного тормоза.

На фиг.1 изображен предлагаемый редуктор; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.4 втулка с вырезом, общий вид; на фиг.5 расчетная схема для определения собственной частоты изгибных колебаний гистерезисного тормоза в подшипниках.

Редуктор содержит корпус 1, в котором установлена плата 2. В корпусе выполнены отверстия 3, а в плате отверстия 4. В этих отверстиях установлены подшипники 5, 7 и один из подшипников 6, в которых размещены блоки зубчатых колес 8, 9 и гистерезисный тормоз 10. Последний снабжен зубчатым колесом 15, винтами присоединенным к корпусу 11 гистерезисного тормоза, и шестерней 16, жестко закрепленной на валу 13 посредством штифтового соединения. На плате 2 размещен электродвигатель 17. Редуктор снабжен втулкой 18, размещенной в отверстии 4 платы 2. В этой втулке размещен второй подшипник 6 вала 13. Шестерня 16 размещена во внутренней полости втулки 18 между платой 2 и этим подшипником. На втулке 18 выполнен вырез 19 под зубчатое колесо блока зубчатых колес 9, входящее в зацепление с шестерней 16.

Втулка также снабжена фиксатором 20 углового положения, жестко присоединенным винтами к втулке 18, имеющим выступ 21, входящий в отверстие 4 под подшипник блока зубчатых колес 9. Этим обеспечивается неизменное угловое положение втулки 18, что устраняет возможность попадания краев выреза 19 в зубья колеса блока зубчатых колес 9. Блок зубчатых колес 8 входит в зацепление с зубчатым колесом 15.

Редуктор работает следующим образом. При вращении вала электродвигателя 17 его вращение передается на колесо блока зубчатых колес 8, являющегося входным валом редуктора. Вращающий момент передается через колесо 15 на корпус 11 гистерезисного тормоза 10. За счет магнитного взаимодействия ротора и корпуса гистерезисного тормоза момент с корпуса 11 передается на вал 13 гистерезисного тормоза 10 и через шестерню 16 на блок зубчатых колес 9, являющийся выходным валом редуктора.

При превышении моментом нагрузки допустимого значения (при упоре выходного звена) моменты на блоке зубчатых колес и гистерезисном тормозе возрастают. При достижении моментом, передаваемым гистерезисным тормозом, предельного значения (0,0950,005 Н.м) вал 13 начинает прокручиваться относительно корпуса 11. Это обеспечивает размыкание кинематической цепи и предохранение элементов электропривода, в состав которого входит редуктор, от разрушения.

Блок зубчатых колес 8 и корпус 11 вращаются в номинальном режиме, обеспечивая передачу на вал 13 момента, равного моменту срабатывания гистерезисного тормоза, а вал 13 вращается под воздействием этого момента и момента нагрузки (или неподвижен при упоре выходного звена редуктора). За счет того, что шестерня 16 размещена между подшипником 6 и платой 2 внутри втулки 18, уменьшается расстояние между опорами гистерезисного тормоза 10 подшипниками 6, что приводит к повышению собственной частоты колебаний гистерезисного тормоза. Наличие выреза 19 обеспечивает нормальную работу зацепления шестерни 16 с зубчатым колесом.

Рассмотрим, как изменилась собственная частота колебаний гистерезисного тормоза по сравнению с прототипом. Расчетная схема приведена на фиг.5 (для упрощения примем массу гистерезисного тормоза сосредоточненной в ее центре масс), где m масса гистерезисного тормоза;

Е и I соответственно модуль упругости материала и момент инерции поперечного сечения вала гистерезисного тормоза;

l расстояние между подшипниками вала гистерезисного тормоза;

a,b соответственно расстояния от каждого подшипника до центра масс гистерезисного тормоза.

Собственная круговая частота колебаний р такой системы равна:

p где +

Так как I₁ I₂ I (вал имеет одинаковую толщину), то:

=

Собственная частота f

Подставив I где d диаметр вала, получим:

f

Таким образом, повышение собственной частоты колебаний позволяет вывести собственную частоту колебаний гистерезисного тормоза из диапазона частот вибрационных нагрузок. Вследствие этого устраняется опасность резонанса муфты. Существенным преимуществом описанной конструкции редуктора является возможность его производства на базе конструкции прототипа без каких-либо его доработок, а только введения двух новых деталей втулки и фиксатора. Это позволяет снизить затраты на проектирование, технологическую подготовку производства, обойтись существующей технологической оснасткой. Повышение надежности редуктора, достигаемое без значительных затрат, весьма важно для дорогостоящих объектов авиационной и космической техники.