CN104948668B - 基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置 - Google Patents

基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置 Download PDF

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Abstract

基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，包括壳体、回转支承组件、驱动组件；壳体为空心的圆环状，其一侧的敞开口处配合设有转接盘；壳体的一侧连接着圆管状的蜗杆壳，蜗杆壳与壳体的连接处贯通；回转支承组件由定圈、动圈、蜗轮圈和转接盘组成，且位于壳体内；定圈的外圆周配合套设有动圈、动圈相对定圈转动，蜗轮圈配合固定在动圈的外圆周上；涡轮圈的一段齿圈由蜗杆壳与壳体的贯通连接处伸入蜗杆壳内；转接盘的内侧面设有与动圈对应的连接环体，连接环体伸向壳体内、并与动圈固定；驱动组件由蜗杆和电机组成，其中蜗杆位于蜗杆壳内，蜗杆一端连接着电机，所述蜗杆与所述蜗轮圈啮合组成平面二次包络环面蜗轮副。

Description

基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置
技术领域
本发明属于雷达系统重要设备领域，具体涉及基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置。
背景技术
雷达天线传动装置用于驱动天线按照预定的规律进行扫描运动，是支撑天线的主体基座，在工作中承受重力、风力、惯性、振动以及冲击载荷，是雷达设备重要的组成部分。
随着对目标探测模式的不同，对天线转速要求越来越高，同时技术指标要求天线传动装置需要架高工作，对各组成单元的体积和重量严格限制。
通常的天线座其传动多采用电机驱动减速机，通过末级齿轮带动齿轮式回转支承，实现天线的旋转。这种传动形式的减速比较大，对于低速转动的天线（如6rpm~12rpm）是合适的。当天线转速要求高时（如30rpm~60rpm）,再采用此类减速机传动，其体积和重量均不能满足指标要求。目前使用的电机驱动减速机在运行过程中还存在运转部件温度较高，使电机驱动减速机在高速运转时不能满足要求，同时会降低减速机的使用寿命。
发明内容
为解决现有天线座采用电机驱动减速机时存在的高转速时不满足指标要求、运行部件温度较高等缺陷，本发明设计了基于平面二次包络环面蜗轮副的液冷高速雷达天线传动装置。
基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，包括壳体4、回转支承组件3、驱动组件；
所述壳体4为空心的圆环状，且一侧轴向端面为环状的敞开口，所述敞开口处配合设有环状的转接盘5；壳体4的一侧连接着圆管状的蜗杆壳42，且蜗杆壳42与壳体4的连接处贯通；
所述回转支承组件3由定圈34、动圈32、蜗轮圈31和转接盘5组成，且位于壳体4内；
所述定圈34为圆环状、并与壳体4的底部固定连接，所述动圈32为圆环状，动圈32配合套设在定圈34上、相对定圈34转动；所述动圈32的轴向上端设有沿径向外伸的凸环321；
所述蜗轮圈31套设在动圈32上，涡轮圈31的一段齿圈由蜗杆壳42与壳体4的贯通连接处伸入蜗杆壳42内；所述蜗轮圈31的轴向上端外圆周上设有下凹的环形定位台311，所述环形定位台311与动圈32的凸环321轴向配合连接；
所述转接盘5的内侧面设有与动圈32对应的连接环体51，连接环体51伸向壳体4内、并与动圈32固定连接；
所述驱动组件由蜗杆2和电机1组成，其中蜗杆2位于蜗杆壳42内；所述蜗杆2的一端伸至蜗杆壳42轴向一端的外部,另一端连接着电机1，所述电机1位于蜗杆壳42轴向另一端外部；
所述蜗杆2与所述蜗轮圈31啮合组成平面二次包络环面蜗轮副。
与蜗杆2外伸端对应的蜗杆壳42轴向一端上配合设有套管16，套管16为台阶管，即一端为小直径端另一端为大直径端的台阶管，所述小直径端伸入蜗杆壳42内，套管16的小直径端和大直径端的轴向连接处为定位连接环，套管16的定位连接环和蜗杆壳42轴向端部固定连接；所述蜗杆2的一端伸向套管16的外部；套管16的大直径端内的蜗杆2上套设有电磁制动器10，电磁制动器10外侧的蜗杆2端头呈扁口状；
所述套管16的外端配合连接有呈圆盘状的端盖17，且呈扁口状的蜗杆2端头位于端盖17内侧。
所述套管16的小直径端的外圆周与蜗杆壳42的内壁之间配合设有第二密封圈25，套管16的小直径端的内圆周与蜗杆2之间配合设有第二骨架油封11；所述套管16的大直径端与端盖17之间配合设有第三密封圈19。
所述壳体4的底面上贴合设有中空的液体冷却板6，液体冷却板6的中空腔内填充有冷却液、降低壳体4内的润滑油温。
电机1的壳体通过环状的第二套管15与蜗杆壳42的轴向一端连接，第二套管15为台阶管，即一端为小直径端另一端为大直径端的台阶管，所述小直径端151伸入蜗杆壳42内、并配合套设在蜗杆2上，第二套管15的小直径端151和大直径端的轴向连接处为连接环，第二套管15的连接环和蜗杆壳42轴向端部固定连接；
所述蜗杆2的另一端位于第二套管15的大直径端、并设有传动孔，电机1的输出轴24通过键配合设在所述的传动孔内，驱动蜗杆2旋转。
所述第二套管15的小直径端151的外圆周与蜗杆壳42的内壁之间配合设有第一密封圈18，第二套管15的小直径端151的内圆周与蜗杆2之间配合设有第一骨架油封23。
所述壳体4的侧壁上设有油标7；所述蜗杆壳42的上方侧壁分别配合设有润滑油管21、空气滤清器8，蜗杆壳42的下方侧壁分别配合设有快速放油管22、油温传感器9。
连接环体51外周的转接盘5上同轴设有凸圆环状的第二密封环53，所述第二密封环53和转接盘5的外圆周之间形成密封槽，所述密封槽内配合设有第二端面密封圈12；所述第二端面密封圈12与壳体4的顶面接触；
所述连接环体51下端侧壁设有沿径向内伸的第一密封环52，壳体4内环的顶端外圈上配合套设有第一端面密封圈13，第一端面密封圈13与第一密封环52底面接触；
所述连接环体51的轴向底端的内圆周处设有向上凹的第二环形定位台55，第二环形定位台55与动圈32的内边缘配合定位。
所述壳体4的外侧配合设有一对支耳架41，所述一对支耳架41与蜗杆壳42对应位于壳体4的另一侧；每个支耳架41与壳体4配合连接处呈圆弧状，支耳架41的外端为水平外伸的支耳，所述支耳的中部水平设有销轴孔411。
所述动圈32和定圈34动配合接触面上分别开设有横截面呈半圆形的环槽，动圈32上的环槽和定圈34上的环槽配合形成横截面呈圆形的圆环槽；所述圆环槽内配合设有球状的滚动体33，使动圈32相对定圈34滚动旋转。
本发明的有益技术效果：
（1）、本发明采用平面二次包络环面蜗轮副传动和回转支承组合式结构，结构简单、质量轻，传动效率可达78%，且传动平稳、承载能力大，可驱动重量为1000Kg的天线以高于30rpm的速度运转；
（2）、本发明的转接盘设计有环形连接台，且在环形连接台上设有连接螺钉孔，可以适应不同的天线安装接口和固定接口，便于向标准化、模块化、系列化发展，具备良好的推广性，缩短产品研发周期；
（3）、本发明采用蜗轮圈与回转支承一体式安装，可以同时承受轴向力、径向力和倾覆力矩，结构紧凑，具有安装简便、易于维护、最大程度上节省安装空间的优点；
（4）、本发明的动圈通过滚动体相对定圈旋转，且蜗轮圈的环形定位台与动圈的凸环配合定位，使得动圈与涡轮圈紧密固定，保证了定圈、动圈和蜗轮圈相对转动的稳定；
（5）、本发明采用浸油润滑并外置液体冷却板冷却润滑油，同时设置油温传感器监控油温，可以将润滑油温温升控制在50℃以内，在最大限度上保证了传动装置长期运转的可靠性，延长传动装置工作寿命，满足雷达对传动装置的战术技术指标要求。
附图说明
图1为本发明结构示意图I 。
图2为本发明结构示意图II。
图3本发明正视时的局部剖视图。
图4为图3中I的局部放大图。
图5为本发明俯视时的局部剖视图。
图6为图5中I的局部放大图。
图7为图5中II的局部放大图。
图8为本发明转接盘的结构示意图。
上图中序号：电机1、蜗杆2、回转支承组件3、涡轮圈31、环形定位台311、动圈32、凸环321、滚动体33、定圈34、壳体4、支耳架41、销轴孔411、蜗杆壳42、转接盘5、连接环体51、第一密封环52、第二密封环53、环形连接台54、第二环形定位台55、螺栓孔56、液体冷却板6、油标7、空气滤清器8、油温传感器9、电磁制动器10、第二骨架油封11、第二端面密封圈12、第一端面密封圈13、转接盘密封圈14、第二套管15、小直径端151、套管16、端盖17、第一密封圈18、第三密封圈19、圆锥滚子轴承20、润滑油管21、快速放油管22、第一骨架油封23、输出轴24、第二密封圈25。
具体实施方式
参见图1、图2、图3、图4，基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，包括壳体4、回转支承组件3、驱动组件；
所述壳体4为空心的圆环状，且一侧轴向端面为环状的敞开口，所述敞开口处配合设有环状的转接盘5；壳体4的一侧连接着圆管状的蜗杆壳42，且蜗杆壳42与壳体4的连接处贯通；
所述回转支承组件3由定圈34、动圈32、蜗轮圈31和转接盘5组成，且位于壳体4内；
所述定圈34为圆环状、并与壳体4的底部固定连接，所述动圈32为圆环状，动圈32配合套设在定圈34上、相对定圈34转动；所述动圈32的轴向上端设有沿径向外伸的凸环321；
所述蜗轮圈31套设在动圈32上，涡轮圈31的一段齿圈由蜗杆壳42与壳体4的贯通连接处伸入蜗杆壳42内；所述蜗轮圈31的轴向上端外圆周上设有下凹的环形定位台311，所述环形定位台311与动圈32的凸环321轴向配做20-φ10铰制孔、并安装M10的配合螺栓进行固定连接
参见图8，所述转接盘5的顶面上设有环形连接台54，环形连接台54用于连接雷达天线支架、且在环形连接台54外圈处配合设有转接盘密封圈14，转接盘密封圈14作为环形连接台54与雷达天线接口之间的静密封；转接盘5的内侧面设有与动圈32对应的连接环体51，连接环体51伸向壳体4内、并设有螺栓孔56，连接环体51通过螺栓孔56内配合设有的高强度螺栓与动圈32固定连接；
所述驱动组件由蜗杆2和电机1组成，其中蜗杆2通过圆锥滚子轴承20配合设在蜗杆壳42内；所述蜗杆2的一端伸至蜗杆壳42轴向一端的外部,另一端连接着电机1；所述电机1为交流伺服电机、并位于蜗杆壳42轴向另一端外部；
所述蜗杆2与所述蜗轮圈31啮合组成平面二次包络环面蜗轮副。
工作时，电机1驱动所述的平面二次包络环面蜗轮副转动，使涡轮圈31带动动圈32一起转动；与动圈32固定的转接盘5随动圈32的转动高速旋转。
参见图5、图6，与蜗杆2外伸端对应的蜗杆壳42轴向一端上配合设有套管16，套管16为台阶管，即一端为小直径端另一端为大直径端的台阶管，所述小直径端伸入蜗杆壳42内，套管16的小直径端和大直径端的轴向连接处为定位连接环，套管16的定位连接环和蜗杆壳42轴向端部固定连接；所述蜗杆2的一端伸向套管16的外部；套管16的大直径端内的蜗杆2上套设有电磁制动器10，所述电磁制动器10与电源连接，在通电时对蜗杆2进行制动；电磁制动器10外侧的蜗杆2端头呈扁口状，可人工对蜗杆2呈扁口状的端头着力、驱动蜗杆2旋转；
所述套管16的外端配合连接有呈圆盘状的端盖17，且呈扁口状的蜗杆2端头位于端盖17内侧。
所述套管16的小直径端的外圆周与蜗杆壳42的内壁之间配合设有第二密封圈25，套管16的小直径端的内圆周与蜗杆2之间配合设有第二骨架油封11；所述套管16的大直径端与端盖17之间配合设有第三密封圈19。
所述壳体4的底面上贴合设有中空的液体冷却板6，液体冷却板6的中空腔内填充有冷却液、降低壳体4内的润滑油温。
参见图5、图7，电机1的壳体通过环状的第二套管15与蜗杆壳42的轴向一端连接，第二套管15为台阶管，即一端为小直径端另一端为大直径端的台阶管，所述小直径端151伸入蜗杆壳42内、并配合套设在蜗杆2上，第二套管15的小直径端151和大直径端的轴向连接处为连接环，第二套管15的连接环和蜗杆壳42轴向端部固定连接；
所述蜗杆2的另一端位于第二套管15的大直径端、并设有传动孔，电机1的输出轴24通过键配合设在所述的传动孔内，驱动蜗杆2旋转。
所述第二套管15的小直径端151的外圆周与蜗杆壳42的内壁之间配合设有第一密封圈18，第二套管15的小直径端151的内圆周与蜗杆2之间配合设有第一骨架油封23。
所述壳体4的侧壁上设有油标7，油标7用于指示壳体4内润滑油的液位高度；所述蜗杆壳42的上方侧壁分别配合设有润滑油管21、空气滤清器8，蜗杆壳42的下方侧壁分别配合设有快速放油管22、油温传感器9。所述快速放油管22与蜗杆壳4的下方侧壁连接处设有内置单向阀式的成对快速接头，成对快速接头一端位于蜗杆壳4内，另一端与快速放油管22连接，使用时通过将快速接头对接，将润滑油通过快速放油管22放出。
参见图4、图8，连接环体51外周的转接盘5上同轴设有凸圆环状的第二密封环53，所述第二密封环53和转接盘5的外圆周之间形成密封槽，所述密封槽内配合设有第二端面密封圈12；所述第二端面密封圈12与壳体4的顶面接触；
所述连接环体51下端侧壁设有沿径向内伸的第一密封环52，壳体4内环的顶端外圈上配合套设有第一端面密封圈13，第一端面密封圈13与第一密封环52底面接触；
所述连接环体51的轴向底端的内圆周处设有向上凹的第二环形定位台55，第二环形定位台55与动圈32的内边缘配合定位。
所述壳体4的外侧配合设有一对支耳架41，所述一对支耳架41与蜗杆壳42对应位于壳体4的另一侧；每个支耳架41与壳体4配合连接处呈圆弧状，支耳架41的外端为水平外伸的支耳，所述支耳的中部水平设有销轴孔411。两个销轴孔411内配合设有销轴，通过销轴与雷达天线自动架高系统连接。
所述动圈32和定圈34动配合接触面上分别开设有横截面呈半圆形的环槽，动圈32上的环槽和定圈34上的环槽配合形成横截面呈圆形的圆环槽；所述圆环槽内配合设有球状的滚动体33，使动圈32相对定圈34滚动旋转。

Claims (9)

1.基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，其特征在于：包括壳体(4)、回转支承组件(3)、驱动组件；
所述壳体(4)为空心的圆环状，且一侧轴向端面为环状的敞开口，所述敞开口处配合设有环状的转接盘(5)；壳体(4)的一侧连接着圆管状的蜗杆壳(42)，且蜗杆壳(42)与壳体(4)的连接处贯通；
所述回转支承组件(3)由定圈(34)、动圈(32)、蜗轮圈(31)和转接盘(5)组成，且位于壳体(4)内；
所述定圈(34)为圆环状、并与壳体(4)的底部固定连接，所述动圈(32)为圆环状，动圈(32)配合套设在定圈(34)上、相对定圈(34)转动；所述动圈(32)的轴向上端设有沿径向外伸的凸环(321)；
所述蜗轮圈(31)套设在动圈(32)上，涡轮圈(31)的一段齿圈由蜗杆壳(42)与壳体(4)的贯通连接处伸入蜗杆壳(42)内；所述蜗轮圈(31)的轴向上端外圆周上设有下凹的环形定位台(311)，所述环形定位台(311)与动圈(32)的凸环(321)轴向配合连接；所述转接盘(5)的内侧面设有与动圈(32)对应的连接环体(51)，连接环体(51)伸向壳体(4)内、并与动圈(32)固定连接；
所述驱动组件由蜗杆(2)和电机(1)组成，其中蜗杆(2)位于蜗杆壳(42)内；所述蜗杆(2)的一端伸至蜗杆壳(42)轴向一端的外部,另一端连接着电机(1)，所述电机(1)位于蜗杆壳(42)轴向另一端外部；
所述蜗杆(2)与所述蜗轮圈(31)啮合组成平面二次包络环面蜗轮副；
与蜗杆(2)外伸端对应的蜗杆壳(42)轴向一端上配合设有套管(16)，套管(16)为台阶管，即一端为小直径端另一端为大直径端的台阶管，所述小直径端伸入蜗杆壳(42)内，套管(16)的小直径端和大直径端的轴向连接处为定位连接环，套管(16)的定位连接环和蜗杆壳(42)轴向端部固定连接；所述蜗杆(2)的一端伸向套管(16)的外部；套管(16)的大直径端内的蜗杆(2)上套设有电磁制动器(10)，电磁制动器(10)外侧的蜗杆(2)端头呈扁口状；
所述套管(16)的外端配合连接有呈圆盘状的端盖(17)，且呈扁口状的蜗杆(2)端头位于端盖(17)内侧。
2.根据权利要求1所述的基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，其特征在于：所述套管(16)的小直径端的外圆周与蜗杆壳(42)的内壁之间配合设有第二密封圈(25)，套管(16)的小直径端的内圆周与蜗杆(2)之间配合设有第二骨架油封(11)；所述套管(16)的大直径端与端盖(17)之间配合设有第三密封圈(19)。
3.根据权利要求1所述的基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，其特征在于：所述壳体(4)的底面上贴合设有中空的液体冷却板(6)，液体冷却板(6)的中空腔内填充有冷却液、降低壳体(4)内的润滑油温。
4.根据权利要求1所述的基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，其特征在于：电机(1)的壳体通过环状的第二套管(15)与蜗杆壳(42)的轴向一端连接，第二套管(15)为台阶管，即一端为小直径端另一端为大直径端的台阶管，所述小直径端(151)伸入蜗杆壳(42)内、并配合套设在蜗杆(2)上，第二套管(15)的小直径端(151)和大直径端的轴向连接处为连接环，第二套管(15)的连接环和蜗杆壳(42)轴向端部固定连接；
所述蜗杆(2)的另一端位于第二套管(15)的大直径端处、并设有传动孔，电机(1)的输出轴(24)通过键配合设在所述的传动孔内，驱动蜗杆(2)旋转。
5.根据权利要求4所述的基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，其特征在于：所述第二套管(15)的小直径端(151)的外圆周与蜗杆壳(42)的内壁之间配合设有第一密封圈(18)，第二套管(15)的小直径端(151)的内圆周与蜗杆(2)之间配合设有第一骨架油封(23)。
6.根据权利要求1所述的基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，其特征在于：所述壳体(4)的侧壁上设有油标(7)；所述蜗杆壳(42)的上方侧壁分别配合设有润滑油管(21)、空气滤清器(8)，蜗杆壳(42)的下方侧壁分别配合设有快速放油管(22)、油温传感器(9)。
7.根据权利要求1所述的基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，其特征在于：连接环体(51)外周的转接盘(5)上同轴设有凸圆环状的第二密封环(53)，所述第二密封环(53)和转接盘(5)的外圆周之间形成密封槽，所述密封槽内配合设有第二端面密封圈(12)；所述第二端面密封圈(12)与壳体(4)的顶面接触；
所述连接环体(51)下端侧壁设有沿径向内伸的第一密封环(52)，壳体(4)内环的顶端外圈上配合套设有第一端面密封圈(13)，第一端面密封圈(13)与第一密封环(52)底面接触；
所述连接环体(51)的轴向底端的内圆周处设有向上凹的第二环形定位台(55)，第二环形定位台(55)与动圈(32)的内边缘配合定位。
8.根据权利要求1所述的基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，其特征在于：所述壳体(4)的外侧配合设有一对支耳架(41)，所述一对支耳架(41)与蜗杆壳
(42)对应位于壳体(4)的另一侧；每个支耳架(41)与壳体(4)配合连接处呈圆弧状，支耳架(41)的外端为水平外伸的支耳，所述支耳的中部水平设有销轴孔(411)。
9.根据权利要求1所述的基于平面二次包络环面蜗轮副的雷达天线传动装置，其特征在于：所述动圈(32)和定圈(34)动配合接触面上分别开设有横截面呈半圆形的环槽，动圈(32)上的环槽和定圈(34)上的环槽配合形成横截面呈圆形的圆环槽；所述圆环槽内配合设有球状的滚动体(33)，使动圈(32)相对定圈(34)滚动旋转。
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