РУЛЕВОЙ ПРИВОД

Полезная модель относится к области приводов управления аэродинамическими поверхностями управления беспилотных летательных аппаратов и может быть использована как при создании новых, так и при модернизации существующих летательных аппаратов. Она также может быть использована в других областях техники, где существует потребность в скоростных приводах.
Известны приводы рулевых поверхностей с использованием в их редукторах шарико-винтовой передачи, см. например, конструктивную схему винтового шарикового преобразователя вращательного движения в поступательное в книге «Привод рулевых поверхностей самолетов», под ред. Ф.И.Склянского, М, Машиностроение, 1974 г., стр.79, Рис.2.4.; блок рулевых приводов (см. патент RU №2154593), содержащий многоступенчатый редуктор с использованием шарико-винтовой и реечной передач; рулевое управление для автомобиля, содержащее ходовой винт с ходовой' гайкой (см. «Шарико-винтовые механизмы», И.Б.Пясик, Машгиз, Москва-Киев, 1962 г., стр.56, 57, Рис.4).
Известен также рулевой привод, представленный патентом RU №2387577, выбранный в качестве ближайшего аналога для предлагаемой полезной модели, содержащий двигатель, редуктор, включающий размещенную в его корпусе шарико-винтовую передачу в виде ходового винта с ходовой гайкой, и реечную зубчатую передачу движения с ходовой гайки на зубчатый сектор вала руля и компенсатор деформаций ходового винта, возникающих в зубчатой реечной передаче от воздействия радиальных сил при вращении руля, выполненный в виде подшипника качения, установленного на корпусе редуктора на стороне, противоположной зубчатому сектору и взаимодействующего с боковой поверхностью ходовой гайки при ее перемещении вдоль ходового винта.
Использование указанного компенсатора в виде подшипника на корпусе редуктора позволяет снизить поперечную нагрузку на ходовой винт, возникающую при взаимодействии зубчатого сектора руля с зубчатой рейкой, закрепленной на ходовой гайке.
При этом поперечная нагрузка будет передаваться непосредственно через ходовую гайку на подшипник, а от него на корпус редуктора рулевого привода.
Недостатком данного технического решения является то, что база (ширина) подшипника качения существенно меньше расстояния между осями ходового винта и вала рулевого привода, что может приводить к неустойчивости плоскости действия вышеуказанных радиальных сил.
Технической задачей изобретения является создание рулевого привода, содержащего шарико-винтовую и реечную передачи с получением технического результата, проявляющегося в повышении надежности работы рулевого привода и его быстродействия.
Для решения этой задачи в рулевом приводе, содержащем двигатель, редуктор, включающий размещенную в его корпусе шарико-винтовую передачу в виде ходового винта с ходовой гайкой, реечную зубчатую передачу в виде зубчатой рейки, закрепленную на корпусе ходовой гайки, и зубчатый сектор вала руля, корпус ходовой гайки снабжен двумя парами подшипников качения, опирающимися на корпус редуктора, в котором в районе качения двух пар подшипников выполнены лежащие в одной плоскости две продольные плоские направляющие, причем указанные подшипники качения расположены симметрично относительно плоскости симметрии зубчатой рейки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 представлен общий вид рулевого привода, а на Фиг.2 - сечение редуктора рулевого привода, иллюстрирующее взаимное расположение составляющих его частей.
Рулевой привод включает в себя электродвигатель 1, закрепленный через его собственный фланец на основании 2, промежуточный шестеренчатый редуктор с крышкой 3, входное зубчатое колесо 4 промежуточного редуктора, размещенное на выходном валу электродвигателя 1, зубчатое колесо 5 промежуточного редуктора, выходное зубчатое колесо 6 промежуточного редуктора, установленное на консольном конце ходового винта 7 шарико-винтовой передачи. Шарико-винтовая передача, преобразующая вращательное движение ходового винта в поступательное движение ходовой гайки, включает в себя ходовой винт 7, зафиксированный в основании 2 и корпусе 8 шарико-винтовой передачи.
Ходовая гайка шарико-винтовой передачи представляет собой сборный узел, состоящий из двух одинаковых гаек ходовых 9, заключенных внутри цилиндрического корпуса 10 с зубчатой рейкой 11. Резьбовая часть гаек 9 контактирует с резьбовой частью ходового винта 7 через систему шариков 12. В свою очередь, рейка 11 ходовой гайки сопряжена с зубчатым сектором 13 выходного вала (не показан) рулевого привода для преобразования поступательного перемещения ходовой гайки во вращательное движение выходного вала.
На краях корпуса 10 ходовой гайки выполнены четыре цапфы, расположенные симметрично относительно плоскости симметрии зубчатой рейки 11 с установленными на них шарикоподшипниками 14.
На корпусе 8 помимо паза под движение зубчатой рейки 11 выполнены два противоположных паза, образующие две продольные плоские направляющие для движения по ним шарикоподшипников 14.
Предлагаемый рулевой привод работает следующим образом. Электрический сигнал управления, поступивший на электродвигатель 1, приводит во вращение его вал с закрепленным на нем входным зубчатым колесом 4 промежуточного редуктора. Вращение через зубчатые колеса блока шестерен промежуточного редуктора с осью, подшипниковые опоры которой размещены в основании 2 и крышке 3 промежуточного редуктора, и выходное зубчатое колесо 6 промежуточного редуктора передается на ходовой винт 7 шарико-винтовой передачи.
При этом ходовой винт через собственную резьбовую часть и систему шариков 12 передает вращение на ходовую гайку посредством воздействия на резьбовую часть гаек 9. При поступательном движении ходовая гайка зубьями рейки 11 поворачивает зубчатый сектор 13, который в свою очередь поворачивает выходной вал привода. Общая сила взаимодействия зубчатой рейки и зубчатого сектора выходного вала привода разлагается на осевую и поперечную силы. При этом осевая сила является рабочей, а поперечная изгибает ходовой винт 7 в его центральной части, тем самым изменяя геометрию винта, что приводит к снижению коэффициента полезного действия шарико-винтовой передачи.
С целью снижения (практически полной разгрузки) воздействия поперечной составляющей силы на характеристики шарико-винтовой передачи вводятся четыре шарикоподшипника 14, установленных по краям корпуса 10 ходовой гайки симметрично относительно плоскости симметрии зубчатой рейки 11, которые воспринимают указанную поперечную (радиальную) составляющую и не позволяют ходовому винту изгибаться в поперечном направлении.
Достижение безлюфтового перемещения шарикоподшипников по продольным плоским направляющим в пазах корпуса 8 шарико-винтовой передачи обеспечивается точностью изготовления.
Предлагаемая конструкция привода позволяет использовать минимальные размеры ходовых винтов (что повышает быстродействие рулевых приводов), применяя при этом простые технологически осуществимые средства для обеспечения их прочности и неизменности их геометрического профиля, а, следовательно, и надежности их работы.