ЭЛЕКТРОПРИВОД С ТРЕХСТУПЕНЧАТЫМ ПЛАНЕТАРНЫМ РЕДУКТОРОМ
ELECTRIC DRIVE WITH THREE-STAGE PLANETARY REDUCTION GEAR

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 (входной) 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, выполнены с опорами в виде игольчатых подшипников, КПД которых ниже, чем КПД шарикоподшипников. 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 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 без устройства, позволяющего осуществлять самоустановку промежуточного водила, что не позволяет снизить неравномерность распределения нагрузки между промежуточными сателлитами и тем самым повысить КПД и надежность устройства. Кроме того, в нем применены опоры скольжения, что также приводит к снижению КПД (по сравнению с опорами качения).
Задачи изобретения: повышение КПД и надежности работы устройства.
Задачи решены за счет того, что в электроприводе с трехступенчатым планетарным редуктором (содержащем электродвигатель, редуктор, включающий корпус с платой, входной вал, связанный с электродвигателем посредством предступени, быстроходный, промежуточный и тихоходный планетарные ряды, каждый из которых включает соответственно солнечную шестерню, сателлиты, водило и корону, причем быстроходное водило выполнено как единое целое с промежуточной солнечной шестерней, выходной вал выполнен как единое целое с тихоходным водилом и установлен на двух шарикоподшипниках, быстроходное водило выполнено с опорой со стороны электродвигателя) промежуточное водило выполнено как единое целое с гибко-упругой осью, которая установлена своим концом со стороны выходного вала в радиальном шарикоподшипнике, закрепленном в теле тихоходного водила. Указанная гибко-упругая ось выполнена из двух частей, соединенных вставкой в виде как минимум одного сильфона, и с расположенным вдоль его оси внутренним опорным элементом. Причем промежуточное водило выполнено с внутренним зубчатым венцом. При наличии дополнительных одного или нескольких сильфонов они установлены внутри основного коаксиально. Опорный элемент выполнен в виде стержня с шаровыми опорами на его концах, сопряженных с соответствующими лунками на торцах соединяемых частей гибко-упругой оси. Зацепление зубьев внутреннего зубчатого венца промежуточного водила с зубьями тихоходной солнечной шестерней выполнено с радиальными и боковыми зазорами, не менее чем произведение модуля зацепления (m) на 0,4.
Суть изобретения показана 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, закрепленным 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 (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.