электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором

Формула изобретения

Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором, содержащим плату с корпусом, входной вал, связанный с электродвигателем посредством предступени, быстроходный, промежуточный и тихоходный планетарные ряды, каждый из которых включает соответствующие солнечную шестерню, сателлиты, водило, корону, выходной вал, выполненный как единое целое с тихоходным водилом и установленный на радиальных шарикоподшипниках, быстроходное водило связано с промежуточным водилом и соответственно с промежуточной и тихоходной солнечными шестернями, промежуточное водило связано с тихоходным водилом, отличающийся тем, что связи между быстроходным водилом с промежуточной солнечной шестерней и промежуточным водилом и тихоходной солнечной шестерней выполнены в виде муфт с центральными осесимметричными многогранными отверстиями, например шестигранными, в которые сопряженно установлены концы соответственно промежуточной и тихоходной солнечных шестерен, каждая из которых выполнена с упором в муфты по периметру со стороны установки и канавками с обратной стороны муфт в выступах соответствующих солнечных шестерен для стопорных колец при фиксации муфт в осевом направлении, связи между быстроходным водилом и муфтой промежуточной солнечной шестерни и между промежуточным водилом и муфтой тихоходной солнечной шестерни выполнены в виде зацепления зубьев с бочкообразной формой, при этом муфты с соответствующими шестернями выполнены зафиксированными от осевого смещения посредствам стопорных колец с обеих сторон муфт, установленными в канавках, выполненных в телах соответствующих водил; внутренние кольца шарикоподшипников промежуточного и быстроходного водил выполнены разъемными в соответствующих ортогональных плоскостях относительно осей вращения указанных подшипников, совпадающих с осью редуктора, указанные ортогональные плоскости проходят через центры шариков указанных шарикоподшипников, причем одни части каждого разъемного кольца выполнены заодно с соответствующим водилом, а другие части - в виде съемных колец, указанные части выполнены закрепленными между собой.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в электроприводах раскрытия крупногабаритных трансформируемых механических систем космических аппаратов, а также в приводах другого назначения, как в ракетно-космической, так и в других областях техники.

Известен трехступенчатый планетарный редуктор (Слюдиков М.Н., Бруевич Н.Г., Сергеев В.И. и др. Надежность и точность механизмов приводов систем управления летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1984, с. 74. рис.4.6), содержащий три подряд установленных планетарных ряда (реализованных по схеме 2K-h), в котором водило тихоходного планетарного ряда, выполненное как единое целое с выходным валом, опирается на два разнесенных шарикоподшипника, установленных в корпусе редуктора, водило быстроходного планетарного ряда, выполненное как единое целое с солнечной шестерней промежуточной ступени, опирающееся с одной стороны на шарикоподшипник, установленный в корпусе редуктора, с другой стороны на сферическую опору в виде шарика, расположенного между солнечной шестерней быстроходного планетарного ряда и водилом промежуточного планетарного ряда, водило промежуточного планетарного ряда, выполненное как единое целое с солнечной шестерней тихоходного планетарного ряда и опирающееся на две сферических опоры в виде шариков, один из которых установлен между солнечной шестерней быстроходного планетарного ряда и водилом промежуточного планетарного ряда, и второй - между водилом тихоходного планетарного ряда и солнечной шестерней промежуточного планетарного ряда.

Недостатком данной конструкции является отсутствие в ней возможности компенсировать зазоры между рабочими поверхностями (центральных опор, водил и др.), образующиеся в процессе их износа и в связи с изменением температурных режимов в процессе работы редуктора, что снижает точность работы редуктора, увеличивает динамические нагрузки на детали редуктора и тем самым снижает надежность его работы. Кроме этого водило быстроходного и промежуточного планетарных рядов выполнено как единое целое с центральными шестернями последующих планетарных рядов, что не позволяет независимую самоустановку центральных звеньев отдельных планетарных рядов и тем самым снижает КПД редуктора. Кроме того, выполнение водил как единого целого с центральными шестернями требует между зубчатыми венцами, центральными шестернями и щеками водил предусматривать зазоры для перебега долбяка при изготовлении, что приводит к ухудшению габаритно-массовых параметров редуктора.

В качестве прототипа выбран электропривод для создания крутящего момента, выбранный за прототип (RU 2252347, МПК F16H 1/48, H02K 7/116. Опубл. 20.10.2004), в состав которого входит трехступенчатый планетарный редуктор, состоящий из корпуса, выполненного как единое целое с короной, трех планетарных передач, последовательно установленных, при этом водило тихоходного планетарного ряда, выполнено как единое целое с выходным валом и опирается на два подшипника, установленных в корпусе, водило быстроходного планетарного ряда, выполненное как единое целое с солнечной шестерней промежуточного планетарного ряда, и водило промежуточного планетарного ряда, выполненное как единое целое с солнечной шестерней тихоходного планетарного ряда, размещены на опорах со сферическими выступами, со стороны венцов шестерен.

Недостатки прототипа аналогичны недостаткам вышеописанного аналога.

Задачами изобретения являются: повышение КПД и надежности работы устройства, уменьшение его габаритных размеров.

Задачи решены за счет того, что в предложенном электроприводе с трехступенчатым планетарным редуктором (содержащем электропривод с планетарным редуктором, содержащим плату с корпусом, входной вал, связанный с электродвигателем посредством предступени, быстроходный, промежуточный и тихоходный планетарные ряды, каждый из которых включает соответствующие солнечную шестерню, сателлиты, водило, корону, выходной вал, выполненный как единое целое с тихоходным водилом и установленный на радиальных шарикоподшипниках, быстроходное водило связано с промежуточным водилом и соответственно с промежуточной и тихоходной солнечными шестернями, промежуточное водило связано с тихоходным водилом) связи между быстроходным водилом с промежуточной солнечной шестерней и промежуточным водилом и тихоходной солнечной шестерней выполнены в виде муфт с центральными осесимметричными многогранными отверстиями, например шестигранными, в которые сопряженно установлены концы соответственно промежуточной и тихоходной солнечных шестерен, каждая из которых выполнена с упором в муфты по периметру со стороны установки и канавками с обратной стороны муфт в выступах соответствующих солнечных шестерен для стопорных колец при фиксации муфт в осевом направлении, связи между быстроходным водилом и муфтой промежуточной солнечной шестерни и между промежуточным водилом и муфтой тихоходной солнечной шестерней выполнены в виде зацепления зубьев с бочкообразной формой, при этом муфты с соответствующими шестернями выполнены зафиксированными от осевого смещения посредствам стопорных колец с обеих сторон муфт, установленными в канавках, выполненных в телах соответствующих водил; внутренние кольца шарикоподшипников промежуточного и быстроходного водил выполнены разъемными в соответствующих ортогональных плоскостях относительно осей вращения указанных подшипников, совпадающих с осью редуктора, указанные ортогональные плоскости проходят через центры шариков указанных шарикоподшипников, причем одни части каждого разъемного кольца выполнены заодно с соответствующим водилом, а другие части - в виде съемных колец, указанные части выполнены закрепленными между собой.

Суть изобретения показана на фиг.1-2. На фиг.1 представлен общий вид электропривода в разрезе. На фиг.2 представлены муфты солнечных шестерен, винты крепления съемных колец, установка короны и шарикоподшипники 46, 47.

Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором содержит плату 1 с корпусом 2, входной вал 3, связанный с электродвигателем 4 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, корону 18, 19, 20, выходной вал 21, выполненный как единое целое с тихоходным водилом 17 и установленный на радиальных шарикоподшипниках 22, 23; быстроходное водило 15, связанное с промежуточным водилом 16 и, соответственно, с промежуточной и тихоходной солнечными шестернями 10, 11; промежуточное водило 16, связанное с тихоходным водилом 17; связи между быстроходным водилом 15 с промежуточной солнечной шестерней 10 и промежуточным водилом 16 и тихоходной солнечной шестерней 11 выполнены в виде муфт 24, 25 с центральными осесимметричными многогранными отверстиями 26, 27, например, шестигранными, в которые сопряженно установлены концы 28, 29 соответственно промежуточной и тихоходной солнечных шестерен 10, 11, каждая из которых выполнена с упором 30, 31 в муфты 24, 25 по периметру со стороны установки и канавками 32, 33 с обратной стороны муфт 24, 25 в выступах соответствующих солнечных шестерен 10, 11 для стопорных колец 34, 35 при фиксации муфт 24, 25 в осевом направлении, связи между быстроходным водилом 15 и муфтой 24 промежуточной солнечной шестерни 10 и между промежуточным водилом 16 и муфтой 25 тихоходной солнечной шестерней 11 выполнены в виде зацепления зубьев с бочкообразной формой, при этом муфты 24, 25 с соответствующими шестернями 10, 11 выполнены зафиксированными от осевого смещения посредствам стопорных колец 36, 37, 38, 39 с обеих сторон муфт 24, 25, установленными в канавках 40, 41, 42, 43, выполненных в телах соответствующих водил 15, 16; внутренние кольца 44, 45 шарикоподшипников 46, 47 промежуточного и быстроходного водил 15, 16 выполнены разъемными в соответствующих ортогональных плоскостях относительно осей вращения указанных подшипников 46, 47, совпадающих с осью редуктора, указанные ортогональные плоскости проходят через центры шариков указанных шарикоподшипников 46, 47, причем одни части 48, 49 каждого разъемного кольца 44, 45 выполнены заодно с соответствующим водилом 15, 16, а другие части 50, 51 - в виде съемных колец, указанные части 48, 49 и 50, 51 выполнены закрепленными между собой посредством винтов 52; короны 18, 19 промежуточного и быстроходного планетарных рядов 7, 6 выполнены с возможностью их установки с внутренней стороны корпуса 2 редуктора посредством равномерно выполненных по их наружным периметрам шлицов 53, 54.

Устройство работает следующим образом.

Вращающий момент от электродвигателя 4 передается входному валу (на фигуре не показано) предступени 5, выходной вал которой одновременно является входным валом 3 трехступенчатого планетарного редуктора. Предступень 5 представляет собой одноступенчатый планетарный редуктор, реализованный по схеме 2K-h. На входном валу 3 установлена быстроходная солнечная шестерня 9, посредством которой вращающий момент передается быстроходным сателлитам 12 и, соответственно, быстроходному водилу 15 и промежуточной солнечной шестерне 10, которая в свою очередь передает вращающий момент промежуточным сателлитам 13 и соответственно промежуточному водилу 16, а также тихоходной солнечной шестерне 11, которая в свою очередь передает вращающий момент тихоходным сателлитам 14 и соответственно тихоходному водилу 17 и выходному валу 23 редуктора.

За счет того, что в предложенном устройстве выполнены съемные муфты 24, 25 с бочкообразной формой зуба, стало возможным обеспечить самоустановку солнечной шестерни 10, 11 и снизить неравномерность распределения нагрузки между сателлитами 13, 14, что повысило КПД и надежность устройства. Кроме того, стало возможным уменьшить габаритный размер устройства в осевом направлении за счет исключения технологического зазора (перебега долбяка) между зубчатым венцом солнечной шестерни 10, 11 и зубчатым венцом муфты 24, 25. За счет того, что в предложенном устройстве выполнены быстроходное и промежуточное водилы 15, 16 на радиальных шарикодшипниках 46, 47 с внутренними кольцами 44, 45, выполненными разъемными, одна часть 48, 49 которых выполнена как единое целое с указанными водилами, снижены сопротивления вращению, и тем самым повышен КПД устройства, при одновременном уменьшении его габарита в осевом направлении.

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