ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД Российский патент 2024 года по МПК F16H57/02 

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в качестве приводов автоматики изделий авиационной и ракетно-космической техники.

Известен электромеханический привод, содержащий корпус, размещенные внутри него жестко зафиксированный на плате электродвигатель с шестерней на его валу, и цилиндрический зубчатый редуктор из n (n=2 в данной конструкции) установленных на подшипниках валов, последний из которых является выходным валом электромеханического привода и выступает из корпуса одним своим концом, а зубчатое колесо первого введено в зацепление с шестерней вала электродвигателя, при этом выходной вал снабжен зубчатым колесом, а каждый из прочих валов снабжен зубчатым колесом и шестерней, выбранный в качестве прототипа (патент РФ №2209496 по МПК: H01Q 3/08, 2003 г., нижний привод по рис. 1). Недостатком такого электромеханического привода являются низкое значение передаточного отношения, что вызвано расположением всего редуктора между торцовой стенкой корпуса и платой.

Этого недостатка лишен электромеханический привод, содержащий сборный корпус с неподвижно закрепленным на первой части корпуса подшипниковым щитом, и вторую часть корпуса с цилиндрической боковой стенкой и торцовой стенкой, жестко зафиксированный на торцовой стенке второй части корпуса электродвигатель с шестерней на его валу, и цилиндрический зубчатый редуктор из n (n=2, 3 и т.д.) установленных на подшипниках валов, последний из которых является выходным валом электромеханического привода и выступает из корпуса одним своим концом, а зубчатое колесо первого вала редуктора введено в зацепление с шестерней вала электродвигателя, при этом выходной вал редуктора снабжен зубчатым колесом, а каждый из прочих валов редуктора снабжен зубчатым колесом и шестерней, при этом один из подшипников первого вала редуктора установлен в торцовой стенке второй части корпуса, один из подшипников каждого из остальных валов редуктора установлен в первой части корпуса, а другой из подшипников каждого вала редуктора установлен в подшипниковом щите, причем шестерня вала электродвигателя обращена в сторону, противоположную выходному валу электромеханического привода, выбранный в качестве прототипа (патент РФ №2614462 по МПК: F16H 1/06, 2017 г. ).

Недостатком такого электромеханического привода являются его незащищенность от перегрузок выходного вала по крутящему моменту нагрузки, что при превышении момента нагрузки может привести к выходу из строя электродвигателя или разрушению элементов редуктора. Данный недостаток можно было бы устранить с помощью муфты предельного момента в конструкции электромеханического привода. Муфты предельного момента достаточно часто применяются в электромеханических приводах, при этом к корпусу муфты, имеющему значительный диаметр, крепят зубчатое колесо, а к ее валу - шестерню. Однако установка муфты предельного момента в конструкции прототипа невозможна, поскольку корпус муфты предельного момента, который принципиально мог бы быть расположен между подшипниками первого вала редуктора, отделен от вращающегося зубчатого колеса первого вала редуктора неподвижной торцовой стенкой второй части корпуса, что исключает возможность закрепления зубчатого колеса на корпусе муфты.

Техническим результатом, достигаемым заявленным изобретением, является обеспечение защиты электромеханического привода от перегрузки его вала по вращающему моменту нагрузки.

Технический результат достигается за счет того, что в электромеханическом приводе, содержащем сборный корпус с неподвижно закрепленным на первой части корпуса подшипниковым щитом, и вторую часть корпуса с цилиндрической боковой стенкой и торцовой стенкой, жестко зафиксированный на торцовой стенке второй части корпуса электродвигатель с шестерней на его валу, и цилиндрический зубчатый редуктор из n (n=2, 3 и т.д.) установленных на подшипниках валов, последний из которых является выходным валом электромеханического привода и выступает из корпуса одним своим концом, а зубчатое колесо первого вала редуктора введено в зацепление с шестерней вала электродвигателя, при этом выходной вал редуктора снабжен зубчатым колесом, а каждый из прочих валов редуктора снабжен зубчатым колесом и шестерней, при этом один из подшипников первого вала редуктора установлен в торцовой стенке второй части корпуса, один из подшипников каждого из остальных валов редуктора установлен в первой части корпуса, а другой из подшипников каждого вала редуктора установлен в подшипниковом щите, причем шестерня вала электродвигателя обращена в сторону, противоположную выходному валу электромеханического привода, согласно изобретению, первый вал редуктора выполнен в виде муфты предельного момента, зубчатое колесо первого вала редуктора неподвижно закреплено на корпусе муфты предельного момента, а шестерня первого вала редуктора неподвижно закреплена на валу муфты, при этом при этом размещенный в торцовой стенке второй части корпуса подшипник первого вала редуктора установлен на выступе, выполненном на зубчатом колесе первого вала редуктора, при том торцовая стенка второй части корпуса выполнена ступенчатой, электродвигатель зафиксирован на первой, ближайшей к подшипниковому щиту ступени, а подшипник первого вала установлен во второй, наиболее удаленной от подшипникового щита ступени, причем зубчатое колесо первого вала редуктора размещено между первой и второй ступенями торцовой стенки второй части корпуса.

На фиг.1 приведен пример конкретного исполнения электромеханический привода, продольный разрез, на фиг.2 - то же, вид сверху (крышка привода и крепящие ее винты условно не показаны).

Электромеханический привод содержит сборный корпус 1 с неподвижно закрепленным на первой части 2 корпуса подшипниковым щитом 3, и вторую часть 4 корпуса с цилиндрической боковой стенкой 5 и торцовой стенкой 6. На торцовой стенке 6 второй части 4 корпуса винтами 7 жестко зафиксирован электродвигатель 8 с шестерней 9 на его валу. Электромеханический привод содержит также цилиндрический зубчатый редуктор 10 из п (в данном примере конкретного исполнения п равно 3) установленных на подшипниках валов: первый вал 11 установлен на подшипниках 12 и 13, второй вал 14 - на подшипниках 15 и 16 и третий, он же последний, вал 17 - на подшипниках 18 и 19. Последний вал 17 является выходным валом электромеханического привода и выступает из корпуса 1 одним своим концом 20. Зубчатое колесо 21 первого вала 11 редуктора 10 введено в зацепление с шестерней 9 вала электродвигателя 8. Выходной вал 17 редуктора 10 снабжен зубчатым колесом 22 (в данном примере конкретного исполнения - в виде зубчатого сектора, являющегося частным случаем зубчатого колеса), а каждый из прочих валов редуктора снабжен зубчатым колесом и шестерней: вал 11 - зубчатым колесом 21 и шестерней 23, вал 14 - зубчатым колесом 24 и шестерней 25. Один из подшипников -подшипник 12 первого вала 11 редуктора 10 установлен в торцовой стенке 6 второй части 4 корпуса. Один из подшипников каждого из остальных валов редуктора (подшипник 16 вала 14 и подшипник 19 вала 17) установлен в первой части 2 корпуса, а другой из подшипников каждого вала редуктора (подшипники 13, 15 и 18) установлен в подшипниковом щите 3. Шестерня 9 вала электродвигателя 8 обращена в сторону, противоположную выходному валу 17 электромеханического привода. Первый вал 11 редуктора 10 выполнен в виде муфты 26 предельного момента. Зубчатое колесо 21 первого вала 11 редуктора 10 винтами 27 неподвижно закреплено на корпусе 28 муфты 26 предельного момента. Шестерня 23 первого вала 11 редуктора 10 неподвижно закреплена (заштифтована) на валу 29 муфты 26. Размещенный в торцовой стенке 6 второй части 4 корпуса подшипник 12 первого вала 11 редуктора 10 установлен на выступе 30, выполненном на зубчатом колесе 21 первого вала 11 редуктора 10. Подшипник 13 установлен на шестерне 23. Торцовая стенка 6 второй части 4 корпуса выполнена ступенчатой, электродвигатель 8 зафиксирован винтами 7 на первой, ближайшей к подшипниковому щиту 3 ступени 31. Подшипник 12 первого вала 11 установлен во второй, наиболее удаленной от подшипникового щита 3 ступени 32. Зубчатое колесо 21 первого вала 11 редуктора 10 размещено между первой 31 и второй 32 ступенями торцовой стенки 6 второй части 4 корпуса 1. На выходном валу 17 установлены также контактные диски 33, к которым поджаты контактные пружины 34. Корпус 1 закрыт крышкой 35. Провода от электродвигателя 8 и контактных пружин 34 присоединены к электрическим соединителям, установленным в корпусе 1 (не показаны). Первая часть 2 и вторая часть 4 корпуса 1 соединены винтами 36. Подшипниковый щит 3 закреплен на первой части 2 корпуса винтами 37. На ступени 32 установлено кольцо 38, служащее упором наружного кольца подшипника 12. Крышка 35 крепится ко второй части 4 корпуса 1 винтами 39.

Электромеханический привод работает следующим образом: при подаче через один из электрических соединителей питающего напряжения на электродвигатель 8 вращается вал электродвигателя с шестерней 9. Далее вращающий момент через зубчатое колесо 21, первый вал 11 редуктора 10, выполненный в виде муфты 26 предельного момента и шестерню 23 передается на зубчатое колесо 24 и шестерню 25 вала 14 и далее, через зубчатое колесо (сектор) 22 на последний (выходной) вал 17. При этом вращаются также контактные диски 33, установленные на валу 17, что приводит к изменению сигналов, снимаемых с них контактными пружинами 34 при переходе с проводящих участков контактных дисков 33 на непроводящие. Таким образом, формируется сигнал обратной связи по положению выходного вала 17. Поскольку диапазон угла поворота выходного вала приводов автоматики изделий авиационной и ракетной техники обычно лежит в диапазоне от 120(до 180°, то в данном примере конкретного исполнения в качестве зубчатого колеса 22 использован зубчатый сектор, для снижения габаритно-массовых характеристик, однако может быть использовано, при необходимости, и полноразмерное зубчатое колесо. Вышеописанная работа электромеханического привода приведена при условии, когда вращающий момент нагрузки не превышает величины максимального момента, развиваемого электромеханическим приводом. При этом условии момент, передаваемый от шестерни 9 электродвигателя 8 на вал 11, не превышает момент срабатывания муфты 26 предельного момента, поэтому вал 29 муфты 26 не проворачивается относительно ее корпуса 28 -они вращаются, как одно целое, что обеспечивается работой внутренних сил, связывающих вал 29 с корпусом 28 - магнитных, в случае использования магнитной муфты, сил трения, в случае использования пружинной муфты и т.п.Конструкции муфт предельного момента широко известны в технике, вне зависимости от их конструкции все они передают момент, не превышающий их момента срабатывания, и размыкают кинематическую цепь между корпусом и валом муфты при превышении этого момента срабатывания. В случае, если вращающий момент нагрузки на валу 17 электромеханического привода превысит величину максимального момента, развиваемого электромеханическим приводом - например, при остановке выходного вала 17 на упоре (не показан), вращающий момент, передаваемый от шестерни 9 электродвигателя 8 на вал 11, превысит момент срабатывания муфты 26, и корпус 28 муфты 26 будет проворачиваться относительно ее вала 29. При этом валы 17, 16 и 29 неподвижны, усилия на их шестернях и зубчатых колесах и вызванные этими усилиями реакции на подшипники 13,15, 16, 18, 19 не превышают расчетных усилий от момента срабатывания муфты 26, что обеспечивает защиту этих элементов конструкции от разрушения. В то же время зубчатое колесо 21 и соединенный с ним корпус 28 муфты 26 вращается, так же как и шестерня 9 с валом электродвигателя 10. Поэтому ток электродвигателя 8 не превышает допустимых для него значений, что защищает электродвигатель 8 от перегрева и выхода из строя. Следует отметить, что в прототипе установка муфты предельного момента невозможна, поскольку корпус муфты предельного момента, который принципиально мог бы быть расположен между подшипниками первого вала редуктора, отделен от вращающегося зубчатого колеса первого вала редуктора неподвижной торцовой стенкой второй части корпуса. Поскольку в заявленном изобретении торцовая стенка 6 второй части 4 корпуса 1 выполнена ступенчатой и электродвигатель 8 зафиксирован винтами 7 на первой 31 ступени, а подшипник 12 первого вала 11 установлен во второй 32 ступени, а зубчатое колесо 21 первого вала 11 редуктора размещено между первой 31 и второй 32 ступенями, то возможна передача вращающего момента от шестерни 9, размещенной на валу электродвигателя 8, на зубчатое колесо 21, поскольку этому не препятствует неподвижная перегородка, как в прототипе. Также выполнение торцовой стенки 6 второй части 4 корпуса 1 ступенчатой позволяет произвести при сборке размещение зубчатого колеса 21 между ступенями 31 и 32 в положение, указанное на фиг.1, затем возможно произвести закрепление этого колеса винтами 27 на корпусе 28 муфты 26. В данном примере конкретного исполнения, для удобства монтажа подшипника 12 гнездо под него в ступени 32 выполнено сквозным, что дает возможность устанавливать подшипник 12 на выступ 30 после установки его внутрь гнезда в ступени 32 осевым движением «сверху вниз» по фиг.1. После установки подшипника производят установку кольца 38, служащего упором для наружного кольца подшипника 12. Однако возможно и выполнения гнезда под подшипник 12 в ступени 32 с заплечиком вместо кольца 28, что не мешает реализации заявленного изобретения. Выбор варианта осевой фиксации подшипника 12 зависит от разработчика конкретного варианта электромеханического привода и осуществляется методами обычного проектирования, не требующими изобретательской деятельности.

В результате использования изобретения обеспечивается защита электромеханического привода от перегрузки его вала по вращающему моменту нагрузки, что существенно повышает его надежность во всех условиях эксплуатации, так как устраняется возможность разрушения деталей электромеханического привода и выхода из строя электродвигателя при превышении нагрузки на выходном валу электромеханического привода. Указанное преимущество позволяет рекомендовать заявленное техническое решение к использованию в изделиях авиационной и ракетно-космической техники.

Изобретение относится к машиностроению. Электромеханический привод содержит сборный из двух частей корпус, электродвигатель и цилиндрический зубчатый редуктор из n (n=2, 3 и т.д.) валов. Шестерня вала электродвигателя обращена в сторону, противоположную выходному валу электромеханического привода. Первый вал редуктора выполнен в виде муфты предельного момента, зубчатое колесо первого вала редуктора неподвижно закреплено на корпусе муфты предельного момента, а шестерня первого вала редуктора неподвижно закреплена на валу муфты. Торцовая стенка второй части корпуса выполнена ступенчатой, электродвигатель зафиксирован на первой ближайшей к подшипниковому щиту ступени, а подшипник первого вала установлен во второй наиболее удаленной от подшипникового щита ступени, причем зубчатое колесо первого вала редуктора размещено между первой и второй ступенями торцовой стенки второй части корпуса. Обеспечивается защита электромеханического привода от перегрузки его вала по вращающему моменту нагрузки. 2 ил.

Электромеханический привод, содержащий сборный корпус с неподвижно закрепленным на первой части корпуса подшипниковым щитом, и вторую часть корпуса с цилиндрической боковой стенкой и торцовой стенкой, жестко зафиксированный на торцовой стенке второй части корпуса электродвигатель с шестерней на его валу, и цилиндрический зубчатый редуктор из n (n=2, 3 и т.д.) установленных на подшипниках валов, последний из которых является выходным валом электромеханического привода и выступает из корпуса одним своим концом, а зубчатое колесо первого вала редуктора введено в зацепление с шестерней вала электродвигателя, при этом выходной вал редуктора снабжен зубчатым колесом, а каждый из прочих валов редуктора снабжен зубчатым колесом и шестерней, при этом один из подшипников первого вала редуктора установлен в торцовой стенке второй части корпуса, один из подшипников каждого из остальных валов редуктора установлен в первой части корпуса, а другой из подшипников каждого вала редуктора установлен в подшипниковом щите, причем шестерня вала электродвигателя обращена в сторону, противоположную выходному валу электромеханического привода, отличающийся тем, что первый вал редуктора выполнен в виде муфты предельного момента, зубчатое колесо первого вала редуктора неподвижно закреплено на корпусе муфты предельного момента, а шестерня первого вала редуктора неподвижно закреплена на валу муфты, при этом размещенный в торцовой стенке второй части корпуса подшипник первого вала редуктора установлен на выступе, выполненном на зубчатом колесе первого вала редуктора, притом торцовая стенка второй части корпуса выполнена ступенчатой, электродвигатель зафиксирован на первой ближайшей к подшипниковому щиту ступени, а подшипник первого вала установлен во второй наиболее удаленной от подшипникового щита ступени, причем зубчатое колесо первого вала редуктора размещено между первой и второй ступенями торцовой стенки второй части корпуса.