СПОСОБ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ПЛАНЕТАРНЫМ РЕДУКТОРОМ
OPERATING METHOD OF ELECTRIC DRIVE WITH PLANETARY REDUCTION GEAR

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 способа, реализованного в указанном устройстве, заключается в том, что водило быстроходного планетарного ряда выполнено совместно с солнечной шестерней промежуточного планетарного ряда, водило промежуточного планетарного ряда выполнено совместно с солнечной шестерней тихоходного планетарного ряда, опираются каждое на два игольчатых подшипника, установленных 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. Кроме этого в конструкции планетарных рядов не предусмотрены самоустанавливающиеся звенья для уменьшения неравномерности распределения нагрузки между сателлитами, что также способствует снижению КПД и надежности работы редуктора.
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.
Задача изобретения - повышение КПД и надежности способа, реализованного в устройстве, взятом для примера.
Задача решена за счет того, что в предложенном способе работы электропривода с планетарным редуктором (включающем передачу крутящего момента от входного вала к выходному посредством последовательно установленных быстроходного, промежуточного и тихоходного планетарных рядов с зубчатыми зацеплениями между соответствующими их солнечными шестернями, сателлитами, коронами и водилами, причем передачу крутящего момента быстроходному водилу осуществляют одновременно с промежуточной солнечной шестерней, выполненными как единое целое, а также тихоходному водилу - одновременно с выходным валом, выполненными как единое целое и установленными на двух шарикоподшипниках, передачу крутящего момент от быстроходного водила осуществляют с опорой его со стороны электродвигателя) вращение промежуточного водила осуществляют с возможностью его самоустановки посредством гибко-упругой оси со вставкой в виде, как минимум, одного сильфона, один конец которой жестко соединяют с указанным водилом, а другой устанавливают на опоре в теле тихоходного водила, причем изгиб сильфона осуществляют с ограничением его растяжения вдоль оси редуктора, кроме того, взаимодействие посредством зубчатого зацепления между промежуточным водилом и тихоходной солнечной шестерней осуществляют с радиальными и боковыми зазорами, не менее чем произведение модуля зацепления (m) на 0,4. Самоустановка промежуточного водила посредствам гибко-упругой оси происходит посредством сильфонной вставки из коаксиально-установленных сильфонов со сопряженными поперечно-гофрированными их поверхностями.
Суть предложенного способа поясняется на примере его реализации в электроприводе с планетарным редуктором, показанном на фиг.1-3. На фиг.1 представлен общий вид электропривода в разрезе. На фиг.2 представлено промежуточное водило 16 с промежуточными сателлитами 13 и тихоходной солнечной шестерней 11 и с сильфоном 28. На фиг.3 представлены основной и дополнительный сильфоны 28, 37 в разрезе.
Электропривод с планетарным редуктором содержит электродвигатель 1, редуктор, включающий корпус 2 с платой 3, входной вал 4, связанный с электродвигателем 1 посредством предступени 5, быстроходный, промежуточный и тихоходный планетарные ряды 6, 7, 8, каждый из которых включает соответственно солнечную шестерню 9, 10, 11, сателлиты 12, 13, 14, водило 15, 16, 17, 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, выходной вал 20 выполнен как единое целое с тихоходным водилом 17 и установлен на двух шарикоподшипниках 21, 22, быстроходное водило 15 выполнено с опорой 23 со стороны электродвигателя 1, промежуточное водило 16 выполнено как единое целое с гибко-упругой осью 24, которая установлена своим концом со стороны выходного вала 20 в радиальном шарикоподшипнике 25, закрепленном в теле тихоходного водила 17; указанная гибко-упругая ось 24 выполнена из двух частей 26, 27, соединенных вставкой в виде сильфона 28, и с расположенным вдоль его оси внутренним опорным стержнем 29 с шаровыми опорами 30, 31 на его концах, сопряженных с соответствующими лунками 32, 33 на торцах 34, 35 соединяемых частей гибко-упругой оси 24, причем промежуточное водило 16 выполнено с внутренним зубчатым венцом 36, зацепление зубьев которого с зубьями тихоходной солнечной шестерни 11 выполнено с радиальными и боковыми зазорами, не менее чем произведение модуля зацепления (m) на 0,4.
Сильфон 28 выполнен по меньшей мере с одним дополнительным сильфоном 37, коаксиально установленным внутри основного 28.
Основной и дополнительный сильфоны 28, 37 выполнены с поперечно-гофрированными боковыми поверхностями 38, 39 в виде резьбы для вкручивания их друг в друга.
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 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 промежуточным сателлитам 13 и соответственно промежуточному водилу 16, а также тихоходной солнечной шестерне 11, посредством зубчатого венца 36, которая в свою очередь передает вращающий момент тихоходным сателлитам 14 и соответственно тихоходному водилу 17 и выходному валу 20 редуктора.
В предложенном устройстве повышен КПД за счет того, что промежуточное водило 16 консольно установлено на радиальном шарикоподшипнике 25, который в свою очередь установлен в тело тихоходного водила 17. Это позволило снизить сопротивление вращения промежуточного водила 16, так как промежуточное водило 16 установлено на подшипнике качения 25, имеющем меньшее сопротивление по сравнению с прототипом (в котором вращение водила осуществляется на опоре скольжения).
Конструкция предложенного устройства позволяет осуществлять самоустановку промежуточного водила 16 путем того, что его ось 24 выполнена гибко-упругой за счет применения сильфона 28, что позволило снизить неравномерность распределения нагрузки между промежуточными сателлитами 13 и тем самым повысить КПД и надежность устройства.
Во избежание остановки привода при разрушении сильфона 28 предусмотрен резервный сильфон 37, установленный коаксиально с сильфоном 28. Основной сильфон 28 и резервный сильфон 37 имеют поперечно-гофрированные боковые поверхности в виде резьбы, что позволяет вкручивать их друг в друга и тем самым обеспечить их максимальный осредненный диаметр для улучшения их работы с точки зрения требуемой упругости, что позволило повысить надежность работы устройства.
Для предупреждения растяжения сильфонов 28, 37 и нарушения нормальной работы устройства, даже при разрушении обоих сильфонов, они выполнены с внутренним опорным стержнем 29 с шаровыми опорами 30, 31 на его концах, сопряженных с соответствующими лунками 32, 33 на торцах соединяемых частей 26, 27 гибко-упругой оси 24, что повысило надежность работы устройства.
Предложенное решение в настоящее время находится на этапе выпуска конструкторской документации для серийного производства с последующим применением на космических аппаратах.