ЭЛЕКТРОПРИВОД С ТРЕХСТУПЕНЧАТЫМ ПЛАНЕТАРНЫМ РЕДУКТОРОМ Российский патент 2012 года по МПК F16H1/46 F16H57/22 F16H57/23 F16H57/12 

Настоящее изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве электропривода, например, на космическом аппарате (КА).

Известен трехступенчатый планетарный редуктор (Руденко В.Н. Планетарные и волновые передачи. Альбом конструкций. - М.: Машиностроение, 1980. с.37), содержащий корпус, быстроходный вал, быстроходный, промежуточный и тихоходный планетарные ряды, каждый из которых включает солнечную шестерню, сателлиты, водило и корону, причем тихоходный вал выполнен как единое целое с водилом тихоходного планетарного ряда и установлен на двух шарикоподшипниках.

Недостаток указанного устройства 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, установленных на одну общую ось, которая установлена в корпусе редуктора и опирающаяся 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. Кроме этого в конструкции планетарных рядов не предусмотрены самоустанавливающиеся звенья для уменьшения неравномерности распределения нагрузки между сателлитами, что способствует снижению КПД. Кроме этого, подшипники выходного вала выполнены разнесенными, что ухудшает габаритно-массовые параметры устройства.

В качестве прототипа выбран электропривод (RU 2222860, МПК H02K 7/10, F16D 13/00. Опубл. 27.01.2004), содержащий электродвигатель и многоступенчатый планетарный редуктор, включающий корпус, быстроходный вал, связанный с электродвигателем, планетарные ряды, каждый из которых включает солнечную шестерню, сателлиты, водило и корону, причем водило каждого планетарного ряда (кроме тихоходного) выполнено как единое целое с солнечной шестерней последующего планетарного ряда, тихоходный вал, выполненный как единое целое с водилом тихоходного планетарного ряда и установленный на двух шарикоподшипниках.

Недостаток прототипа заключается в том, что его конструкция выполнена с элементами, в которых при работе возникает трение скольжения, что приводит к снижению КПД. Габаритно-массовые характеристики прототипа ухудшены по причине того, что подшипники выходного вала выполнены разнесенными.

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

Задачи решены за счет того, что в предложенном электроприводе с трехступенчатым планетарным редуктором (содержащем электродвигатель, редуктор, включающий корпус, быстроходный вал, связанный с электродвигателем посредством предступени, быстроходный, промежуточный и тихоходный планетарные ряды, каждый из которых включает солнечную шестерню, сателлиты, водило и корону, причем водило быстроходного планетарного ряда выполнено как единое целое с солнечной шестерней промежуточного планетарного ряда, тихоходный вал, выполненный как единое целое с водилом тихоходного планетарного ряда и установленный на двух шарикоподшипниках, водило быстроходного планетарного ряда выполнено с опорой со стороны электродвигателя) водило промежуточного планетарного ряда консольно установлено на блок-подшипнике, выполненном из внутреннего радиального шарикоподшипника и наружного сферического подшипника скольжения, установленных в цилиндрическом корпусе с дном в виде цельного внутреннего кольца со сферической его наружной поверхностью, подвижно сопряженной со сферической внутренней поверхностью его составного вкладыша, вкладыши с открытой стороны корпуса блок-подшипника фиксируются на нем общим стопорным кольцом, а шарикоподшипник с указанной стороны корпуса блок-подшипника фиксируется стопорным кольцом к внутреннему кольцу, наружная цилиндрическая поверхность корпуса блок-подшипника выполнена с резьбой, посредством которой он установлен в ответной резьбе тела водила тихоходного планетарного ряда.

Суть изобретения показана 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 платой 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 входном 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 последующем надежность работы устройства.

Предложенные решения в настоящее время находятся на этапе выпуска конструкторской документации для серийного производства с последующим применением на космических аппаратах.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве электропривода, например, в космическом аппарате. Электропривод содержит электродвигатель (1) и трехступенчатый планетарный редуктор. Водило (15) быстроходного планетарного ряда (6) выполнено как единое целое с солнечной шестерней (10) промежуточного планетарного ряда (7). Тихоходный вал (20) выполнен как единое целое с водилом (17) тихоходного (8) планетарного ряда и установлен на двух шарикоподшипниках. Водило (16) промежуточного планетарного ряда консольно установлено на блок-подшипнике, который образован внутренним радиальным шарикоподшипником и наружным сферическим подшипником скольжения, который позволяет промежуточному водилу (16) самоустанавливаться, снижая неравномерность распределения нагрузки между промежуточными сателлитами (13). Регулирование требуемых зазоров между планетарными рядами (6, 7, 8) осуществляется поворотом цилиндра с последующей его фиксацией в теле тихоходного водила (17) посредством затяжки контргайки (38) при удержании цилиндра с помощью отвертки. Изобретение позволяет повысить КПД, надежность устройства и улучшить его габаритно-массовые параметры. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором, содержащий электродвигатель, редуктор, включающий корпус с платой, быстроходный вал, связанный с электродвигателем посредством предступени, быстроходный, промежуточный и тихоходный планетарные ряды, каждый из которых включает соответствующие солнечную шестерню, сателлиты, водило и корону, причем быстроходное водило выполнено как единое целое с промежуточной солнечной шестерней, тихоходный (выходной) вал, выполненный как единое целое с тихоходным водилом и установленный с опорой на двух радиальных шарикоподшипниках; быстроходное водило, выполненое с опорой со стороны электродвигателя, отличающийся тем, что промежуточное водило выполнено со стороны тихоходного вала как единое целое с вновь введенной осью, конец которой установлен на блок-подшипнике, выполненном из внутреннего радиального шарикоподшипника, во внутреннем кольце которого жестко закреплен конец указанной оси с применением стопорных колец с обоих сторон внутреннего кольца, наружное кольцо радиального шарикоподшипника жестко закреплено посредством стопорного кольца во внутреннем кольце сферического подшипника скольжения, внешнее кольцо которого выполнено разъемным и жестко закреплено посредством распорного, трапециевидной формы, стопорного кольца на внутренней стороне цилиндра, выполненного с днищем со стороны тихоходного вала и установленного в теле тихоходного водила посредством резьбы, выполненной на наружной поверхности цилиндра и с возможностью перемещения по резьбе вдоль продольной оси редуктора; цилиндр выполнен с контргайкой с резьбой для взаимодействия с той же резьбой тихоходного водила, с которой взаимодействует цилиндр, и с прижимной поверхностью ко дну цилиндра с наружной стороны, в центральной части которого выполнен паз для отвертки, для которой выполнено центральное отверстие в контргайке, выполненной с наружной головкой под ключ.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что промежуточное водило выполнено с внутренним зубчатым венцом, образующим зацепление с зубьями тихоходной солнечной шестерни с радиальными и боковыми зазорами, величиной не менее чем произведение модуля зацепления (m) на 0,4.