способ работы электропривода с трехступенчатым планетарным редуктором

Формула изобретения

Способ работы электропривода с планетарным редуктором, включающий передачу крутящего момента от быстроходного вала к тихоходному посредством последовательно установленных планетарных рядов с зазорами между ними, взаимодействие между которыми осуществляют посредством зубчатых зацеплений, отличающийся, тем, что вращение водила промежуточного планетарного ряда осуществляют одновременно с осью, один конец которой выполнен заодно с указанным водилом, а другой ее конец установлен на блок-подшипнике, закрепленном в теле водила тихоходного планетарного ряда, а зазоры между планетарными рядами регулируют перемещением блок-подшипника за счет доступа к нему со стороны тихоходного вала.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве способа работы при реализации его в трехступенчатом планетарном редукторе.

Известен способ работы трехступенчатого планетарного редуктора, реализованный в трехступенчатом планетарном редукторе (Руденко В.Н. Планетарные и волновые передачи. Альбом конструкций. - М.: Машиностроение, 1980, с.37), включающий передачу крутящего момента от быстроходного вала к тихоходному посредством трех последовательно установленных планетарных рядов.

Недостаток указанного способа, реализованного для примера в устройстве электропривода с трехступенчатым планетарным редуктором, заключается в том, что водило быстроходного планетарного ряда, выполненное совместно с солнечной шестерней промежуточного планетарного ряда, водило промежуточного планетарного ряда, выполненное совместно с солнечной шестерней тихоходного планетарного ряда, опираются каждое на два игольчатых подшипника, установленные на одну общую ось, которая установлена в корпусе редуктора и опирается, с одной стороны, на корпус редуктора при помощи радиального шарикоподшипника, с другой стороны, на радиальный шарикоподшипник, установленный в тело водила тихоходной ступени. Известно, что КПД игольчатых подшипников ниже, чем КПД шарикоподшипников, при этом в указанной конструкции использовано большое число подшипниковых опор, в том числе игольчатых, что приводит к снижению КПД устройства.

Кроме этого, в конструкции планетарных рядов не предусмотрены самоустанавливающиеся звенья для уменьшения неравномерности распределения нагрузки между сателлитами, что способствует снижению КПД и надежности устройства.

Подшипники выходного вала выполнены разнесенными, что ухудшает габаритно-массовые параметры устройства.

В качестве прототипа выбран способ, реализованный в многоступенчатом планетарном редукторе (RU 2222860, МПК H02K 7/10, F16D 13/00. Опубл. 27.01.2004), включающий передачу крутящего момента от быстроходного вала к тихоходному посредством последовательно установленных планетарных рядов с зазорами между ними, взаимодействие между которыми осуществляют посредством зубчатых зацеплений.

Недостаток прототипа заключается в том, что при его реализации солнечные шестерни и водила планетарных рядов испытывают скольжение относительно своих опор, что снижает КПД и надежность работы электропривода.

Кроме того, солнечная шестерня каждого последующего планетарного ряда выполнена как единое целое с водилом предыдущего планетарного ряда. Это не позволяет самоустанавливаться солнечной шестерне независимо от положений водила предыдущего планетарного ряда, и уравнивать нагрузки между сателлитами независимо от положений звеньев предыдущего планетарного ряда, что дополнительно понижает КПД и надежность работы электропривода.

Задачи изобретения: повышение КПД, надежности устройства при улучшении его габаритно-массовых параметров.

Задачи решены за счет того, что в предложенном способе, реализованном для примера в электроприводе с трехступенчатым планетарным редуктором (включающем передачу крутящего момента от быстроходного вала к тихоходному посредством последовательно установленных планетарных рядов с зазорами между ними, взаимодействие между которыми осуществляется посредством зубчатых зацеплений), вращение водила промежуточного планетарного ряда осуществляется одновременно с осью, один конец которой выполнен заодно с указанным водилом, а другой ее конец установлен на блок-подшипнике, закрепленном в теле водила тихоходного планетарного ряда, а зазоры между планетарными рядами регулируют перемещением блок-подшипника по резьбе вдоль оси редуктора поворотом его отверткой через центральное отверстие в контргайке, выполненной с наружной головкой под ключ.

Суть предложенного способа поясняется на примере его реализации в электроприводе с трехступенчатым планетарным редуктором, показанном фиг.1-3. На фиг.1 представлен общий вид электропривода в разрезе. На фиг.2 представлены промежуточное водило 16 с промежуточными сателлитами 13, с тихоходной солнечной шестерней 11, с блок-подшипником 25. На фиг.3 показаны зазоры между элементами конструкций и стопорное кольцо 35.

Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором содержит электродвигатель 1, редуктор, включающий корпус 2 с платом 3, быстроходный вал 4, связанный с электродвигателем 1 посредством предступени 5, быстроходный, промежуточный и тихоходный планетарные ряды 6, 7, 8, каждый из которых включает соответствующие солнечную шестерню 9, 10, 11, сателлиты 12, 13, 14, водило 15, 16, 17 и корону 18, 19 (корона быстроходного и промежуточного планетарного ряда выполнена как единое целое), причем быстроходное водило 15 выполнено как единое целое с промежуточной солнечной шестерней 10, тихоходный (выходной) вал 20 выполнен как единое целое с тихоходным водилом 17 и установлен с опорой на двух радиальных шарикоподшипниках 21, 22; быстроходное водило 15 выполнено с опорой 23 со стороны электродвигателя 1; промежуточное водило 16 выполнено со стороны тихоходного вала 20 как единое целое с вновь введенной осью 24, конец которой установлен на блок-подшипнике 25, выполненном из внутреннего радиального шарикоподшипника 26, во внутреннем кольце 27 которого жестко закреплен конец указанной оси 24 с применением стопорных колец 28, 29 с обоих сторон внутреннего кольца 27, наружное кольцо 30 радиального шарикоподшипника 26 жестко закреплено посредствам стопорного кольца 31 во внутреннем кольце 32 сферического подшипника скольжения 33, внешнее кольцо 34 которого выполнено разъемным и жестко закреплено посредствам распорного, трапециевидной формы, стопорного кольца 35 на внутренней стороне цилиндра 36, выполненного с днищем 37 со стороны тихоходного вала 20 и установленного в теле тихоходного водила 17 посредством резьбы, выполненной на наружной поверхности цилиндра 36 и с возможностью перемещения для регулировки положений промежуточного водила 16 по резьбе вдоль продольной оси редуктора; цилиндр 36 выполнен с контргайкой 38 с резьбой для взаимодействия с той же резьбой тихоходного водила 17, с которой взаимодействует цилиндр 36, и с прижимной поверхностью ко дну 37 цилиндра 36 с наружной стороны, в центральной части которого выполнен паз 39 для отвертки, для которой выполнено центральное отверстие 40 в контргайке 38, выполненной с наружной головкой 41 под ключ; промежуточное водило 16 выполнено с внутренним зубчатым венцом 42, образующим зацепление с зубьями тихоходной солнечной шестерни 11 с радиальными и боковыми зазорами величиной не менее чем произведение модуля зацепления (m) на 0,4.

Предложенное устройство работает следующим образом. Вращающий момент от электродвигателя 1 передается входному валу (на фигуре не показано) предступени 5, выходной вал которой одновременно является входным (быстроходным) валом 4 трехступенчатого планетарного редуктора. Предступень 5 представляет собой одноступенчатый планетарный редуктор, реализованный по схеме 2K-h. На валу 4 установлена быстроходная солнечная шестерня 9, посредством которой вращающий момент передается быстроходным сателлитам 12 (например, трем) и соответственно быстроходному водилу 15 и промежуточной солнечной шестерне 10, которая, в свою очередь, передает вращающий момент сателлитам 13 и соответственно промежуточному водилу 16, а также тихоходной солнечной шестерне 11 посредством зубчатого венца 42, которая, в свою очередь, передает вращающий момент тихоходным сателлитам 14 и соответственно тихоходному водилу 17 и выходному валу 20.

Сферический подшипник скольжения 33 позволяет промежуточному водилу 16 осуществлять поворот вокруг осей y и z и тем самым самоустанавливаться, снижая при этом неравномерность распределения нагрузки между промежуточными сателлитами 13, что обеспечивает повышение КПД и надежность работы электропривода.

Кроме того, зацепление зубьев тихоходной солнечной шестерни 11 и внутренних зубьев 42 промежуточного водила 16 выполнено с радиальными и боковыми зазорами, не менее чем произведение модуля зацепления (m) на 0,4. Это позволило самоустанавливаться солнечной шестерне 11 независимо от положений промежуточного водила 16 и уравнивать нагрузки между тихоходными сателлитами 14 и тем самым дополнительно обеспечить повышение КПД и надежности работы электропривода.

В предложенном устройстве опоры тихоходного водила, выполненного как единое целое с тихоходным валом, выполнены в виде двух радиальных шарикоподшипников 21, 22, сопряженных своими торцами (не разнесенных), что позволяет уменьшить габаритно-массовые параметры.

От осевого смещения промежуточное водило 16 удерживается стопорными кольцами 28, 29, установленными на оси 24 промежуточного водила 16, справа и слева от блок-подшипника 25, что повышает надежность устройства.

При изготовлении редуктора необходимо обеспечить требуемые зазоры А и Б между планетарными рядами 6, 7 и 8 (фиг.1). Регулирование указанных зазоров осуществляется соответствующим поворотом цилиндра 36 с последующей его фиксацией в теле тихоходного водила 17 посредством затяжки контргайки 38 при удержании цилиндра с помощью отвертки, установленной в паз 39. Это обеспечивает в последующим надежность работы устройства.

Предложенное решение в настоящее время находится на этапе выпуска конструкторской документации для серийного производства с последующим применением на космических аппаратах.