CN108799439A - 一种提供大扭矩的蜗轮蜗杆齿轮复合驱动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种提供大扭矩的蜗轮蜗杆齿轮复合驱动机构,该机构采用多伺服电机同步驱动控制,能够提供低速大扭矩并具备良好经济性的双端驱动形式,一端采用位置反馈,一端采用力矩反馈控制,可应用于航空发动机整机测试转台的大尺寸框架或其他设备的双端驱动。
Description
技术领域
本发明是一种提供大扭矩的蜗轮蜗杆齿轮复合驱动机构,属于机械驱动传动领域。
背景技术
航空发动机是目前应用最广泛的航空发动机,是一个高度复杂且精密的热力航空发动机是目前应用最广泛的航空发动机,是一个高度复杂且精密的热力机械装置,其内部机械特性、气动、热力等工况尚不能从设计上模拟、计算得出准确的数据,因此必须依靠大量的测试分析。测试技术是研究航空发动机研发的技术支撑,相关测试工作分为地面测试、高空模拟测试和飞行测试,其中地面测试具有测试成本低,测试时间和人员机动性高,测试操作安全性高,可以采用尽可能多的测试设备测试并获得最为详尽的试验数据,因此地面测试是其他测试工作的基础,为后续的测试提供技术参考和数据支撑。现行航空发动机整机地面测试以静态固定测试为主,不能对整机在俯仰、横滚状态下的性能进行测试。
转台是一种提供转动自由度的高精度测试设备,各轴通常为串联结构,用于对惯导产品的标定及运动模拟。但其负载通常为中小尺寸零部件,因此其框架尺寸较小,驱动力矩需求较低。为了满足航空发动机进行俯仰、横滚等动态姿态地面模拟试验,特别涉及一款大型双轴动态姿态转台,当负载空间增大后,例如负载空间尺寸大于4000mm×2000×1500mm时,所需驱动力矩很高,需要30kNm以上的力矩。传统的驱动方法为单端驱动,或双端对称驱动。但采用单力矩电机或双力矩电机驱动,当需要10kNm以上力矩时价格很高;双齿轮驱动所提供力矩不足;双蜗轮蜗杆驱动由于具有自锁现象,进行同步控制风险较大。
为了实现对航空发动机整机进行地面飞行模拟,需要一种能够提供低速大扭矩的并具备足够的经济性的驱动结构并具备简单可行的控制方法。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术存在的不足而设计提供了一种提供大扭矩的蜗轮蜗杆齿轮复合驱动机构,其目的是能够为大型转台框架提供低速大扭矩的驱动方式。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
该种提供大扭矩的蜗轮蜗杆齿轮复合驱动机构,其特征在于:该驱动机构作用于负载3上对称的两侧位置上,该负载3为在本实施例中为转台的俯仰框,在负载3两侧位置的其中一端安装一个带外齿的轴承7,该轴承7的外圈与负载3固定连接,齿轮减速装置2与该轴承7的外齿啮合,齿轮减速装置2通过一个齿轮端驱动电机1驱动,另一端安装一个蜗轮蜗杆减速装置5,蜗轮蜗杆减速装置5由蜗轮蜗杆端驱动电机4驱动,在蜗轮蜗杆减速装置5上安装一个角位置传感器6用于测量负载的角位置,两端共同驱动负载3;
所述蜗轮蜗杆减速装置5承担不小于50%的驱动负载3的力矩输出,蜗轮蜗杆减速装置5的角位置传感器6的信号作为伺服控制单元的位置反馈,供蜗轮蜗杆端驱动电机4进行解算并输出模拟控制量,齿轮端驱动电机1通过电流反馈进行力矩控制以实现辅助出力,保证负载3定位定速平稳运行。
进一步,与轴承7的外齿啮合的齿轮减速装置2和齿轮端驱动电机1组的个数为1~3个。
附图说明
图1为本发明机构的结构示意图
图2为本发明机构的蜗轮蜗杆驱动的伺服控制方法原理图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述:
参见附图1所示,该种提供大扭矩的蜗轮蜗杆齿轮复合驱动机构,其特征在于:该驱动机构作用于负载3上对称的两侧位置上,在两侧位置的其中一端安装一个带外齿的轴承7,该轴承7的外圈与负载3固定连接,齿轮减速装置2与该轴承7的外齿啮合,齿轮减速装置2通过一个齿轮端驱动电机1驱动,与轴承7的外齿啮合的齿轮减速装置2和齿轮端驱动电机1组的个数为2个,另一端安装一个蜗轮蜗杆减速装置5,蜗轮蜗杆减速装置5由蜗轮蜗杆端驱动电机4驱动,在蜗轮蜗杆减速装置5上安装一个角位置传感器6用于测量负载的角位置,两端共同驱动负载3;
所述蜗轮蜗杆减速装置5承担不小于50%的驱动负载3的力矩输出,蜗轮蜗杆减速装置5的角位置传感器6的信号作为伺服控制单元的位置反馈,供蜗轮蜗杆端驱动电机4进行解算并输出模拟控制量,齿轮端驱动电机1通过电流反馈进行力矩控制以实现辅助出力,保证负载3定位定速平稳运行。
本发明技术方案由于采用了双端非对称式驱动结构,因此需要采用多电机同步驱动系统系。统由伺服控制单元、驱动电机和角位置传感器6组成。单伺服电机配合蜗轮蜗杆减速组件5组成蜗轮蜗杆驱动组件,负责不小于50%的驱动力矩输出,另一侧为双伺服电机带动齿轮减速组件2作为齿轮驱动组件作为辅驱动端,设计三台电机分别由三台驱动器独立驱动,各驱动器接收对应伺服电机的位置反馈。同时主驱动轴端通过角位置传感器6作为伺服控制单元位置反馈,伺服控制单元读取该光栅数据,供蜗轮蜗杆端驱动电机4进行解算输出模拟控制量。齿轮端驱动电机1通过电流反馈进行力矩控制,辅助出力,保证负载定位定速平稳运行,如图2所示。
Claims (3)
1.一种提供大扭矩的蜗轮蜗杆齿轮复合驱动机构,其特征在于:该驱动机构作用于负载(3)上对称的两侧位置上,在两侧位置的其中一端安装一个带外齿的轴承(7),该轴承(7)的外圈与负载(3)固定连接,齿轮减速装置(2)与该轴承(7)的外齿啮合,齿轮减速装置(2)通过一个齿轮端驱动电机(1)驱动,另一端安装一个蜗轮蜗杆减速装置(5),蜗轮蜗杆减速装置(5)由蜗轮蜗杆端驱动电机(4)驱动,在蜗轮蜗杆减速装置(5)上安装一个角位置传感器(6)用于测量负载的角位置,两端共同驱动负载(3);
所述蜗轮蜗杆减速装置(5)承担不小于50%的驱动负载(3)的力矩输出,蜗轮蜗杆减速装置(5)的角位置传感器(6)的信号作为伺服控制单元的位置反馈,供蜗轮蜗杆端驱动电机(4)进行解算并输出模拟控制量,齿轮端驱动电机(1)通过电流反馈进行力矩控制以实现辅助出力,保证负载(3)定位定速平稳运行。
2.根据权利要求1所述的提供大扭矩的蜗轮蜗杆齿轮复合驱动机构,其特征在于:与轴承(7)的外齿啮合的齿轮减速装置(2)和齿轮端驱动电机(1)组的个数为1~3个。
3.根据权利要求1所述的提供大扭矩的蜗轮蜗杆齿轮复合驱动机构,其特征在于:所述负载(3)为转台的俯仰框。
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