СПОСОБ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ТРЕХСТУПЕНЧАТЫМ ПЛАНЕТАРНЫМ РЕДУКТОРОМ
METHOD OF OPERATION OF ELECTRIC DRIVE WITH THREE-STEP PLANETARY 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 указанного способа заключается в том, что при его реализации водило быстроходного планетарного ряда, выполненное совместно с солнечной шестерней промежуточного планетарного ряда, и водило промежуточного планетарного ряда, выполненное совместно с солнечной шестерней тихоходного планетарного ряда установлены на одну общую ось посредством игольчатых подшипников, что снижает КПД по сравнению с конструкциями, в которых используются шарикоподшипники. Кроме того, неудовлетворительными являются габаритно-массовые параметры редуктора из-за того, что тихоходный вал установлен на разнесенных подшипниках.
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, взаимодействие между которыми осуществляют за счет жесткой связи между водилами и солнечными шестернями последующих планетарных рядов.
Недостаток указанного способа заключается в том, что при его реализации не обеспечивает достаточно высокий КПД и удовлетворительные габаритно-массовые параметры редуктора. Причиной этому является то, что реализация способа осуществляется путем одновременной самоустановки жестко связанных между собой водила и солнечной шестерни соседних планетарных рядов, а также наличие подвижных элементов с трением скольжения, что значительно уступает случаям применения подвижных элементов с трением качения. Кроме того, неудовлетворительными являются габаритно-массовые параметры редуктора из-за того, что тихоходный вал установлен на разнесенных подшипниках.
Задачи изобретения: повышение КПД, улучшение габаритно-массовых параметров электропривода.
Задачи решены за счет того, что в предложенном способе работы электропривода с трехступенчатым планетарным редуктором (включающем передачу крутящего момента от быстроходного вала к тихоходному посредством зубчатого взаимодействия трех последовательно установленных планетарных рядов), зубчатое зацепление солнечной шестерни тихоходного планетарного ряда с внутренним зубчатым венцом водила промежуточного планетарного ряда осуществляют с боковыми и радиальными зазорами не менее 0,4 модуля зацепления (m) и с возможностью радиальных перемещений последнего вместе с сателлитами промежуточного планетарного ряда и их самоустановки закрепленного на одном конце упругой оси, другой конец которой выполнен в теле водила тихоходного планетарного ряда на двух сопряженных своими торцами шарикоподшипниках.
Суть предложенного способа поясняется на примере его реализации в электроприводе с трехступенчатым планетарным редуктором, показанным фиг.1-2.
На фиг.1 представлен общий вид электропривода в разрезе с двухрядным сферическим самоустанавливающимся радиальным шарикоподшипником для опоры быстроходного водила. На фиг.2 представлены промежуточное водило 16 с промежуточными сателлитами13 и тихоходной солнечной шестерней 11.
Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором содержит электродвигатель 1, редуктор, включающий плату 2 с корпусом 3, быстроходный 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 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 выполнено с опорой 23 со стороны электродвигателя 1; промежуточное водило 16 выполнено с внутренним зубчатым венцом 24 и консольно при помощи оси 25 расположено на двух шарикоподшипниках 26, 27, сопряженных своими торцами и установленными в теле тихоходного водила 17, на оси 25 слева и справа от указанных подшипников 26, 27 установлены стопорные кольца 28, 29 для удержания промежуточного водила 16 от осевого смещения; зацепление зубьев тихоходной солнечной шестерни 11 и внутренних зубьев зубчатого венца 24 промежуточного водила 16 выполнены с радиальными и боковыми зазорами, не менее чем произведение модуля зацепления (m) на 0,4; опора 23 быстроходного водила 15 со стороны электродвигателя 1 выполнена на плате 2 корпуса 3 редуктора в виде радиального однорядного шарикоподшипника или двухрядного сферического самоустанавливающегося радиального шарикоподшипника.
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 24 которая, в свою очередь, передает вращающий момент тихоходным сателлитам 14 и соответственно тихоходному водилу 17 и выходному валу 20.
В предложенном устройстве повышен КПД и улучшены габаритно-массовые параметры за счет того, что промежуточное водило 16 выполнено с внутренним зубчатым венцом 24 и консольно расположено на двух шарикоподшипниках 26, 27, сопряженных своими торцами и установленных в теле тихоходного водила 17; зацепление зубьев тихоходной солнечной шестерни 11 и внутренних зубьев 24 промежуточного водила 16 выполнено с радиальными и боковыми зазорами не менее чем произведение модуля зацепления (m) на 0,4; промежуточное водило 16 выполнено с внутренним зубчатым венцом 24 и консольно при помощи оси 25 расположено на двух шарикоподшипниках 26, 27, сопряженных своими торцами и установленных в теле тихоходного водила 17; на оси 25 слева и справа от указанных шарикоподшипников 26, 27 установлены стопорные кольца соответственно 28, 29 для удержания тихоходного водила 17 от осевого смещения. Это позволило промежуточному водилу 16 иметь возможность изгибной радиальной деформации оси 25 перемещаться в радиальном направлении вместе с промежуточными сателлитами 13, самоустанавливаться, уравнивая нагрузки между промежуточными сателлитами 13.
Так как зацепление зубьев тихоходной солнечной шестерни 11 и зубчатого венца 24 промежуточного водила 16 выполнено с радиальными и боковыми зазорами не менее чем произведение модуля зацепления (m) на 0,4, то это позволило самоустанавливаться и уравнивать нагрузки между промежуточными сателлитами 13 и тем самым обеспечить повышение КПД электропривода. Дополнительно повышение КПД электропривода достигнуто за счет того, что опора 23 быстроходного водила 15 со стороны электродвигателя выполнена на плате корпуса редуктора в виде радиального однорядного шарикоподшипника или двухрядного сферического самоустанавливающегося радиального шарикоподшипника. При этом дополнительно улучшены габаритно-массовые параметры электропривода.
Предложенный способ в настоящее время реализуется в устройстве, на которое разрабатывается конструкторская документация.