CN110030286A - 回转驱动装置及其构建的热待机快速离合回转驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及回转驱动装置及其构建的热待机快速离合回转驱动系统，系统包括主驱动装置和备驱动装置，每个驱动装置包括减速器、离合器和星形轮；减速器的输出轴连接离合器的主动轴；离合器的从动轴固定连接星形轮，星形轮与固定在可回转物体上的销或者齿轮啮合。正常工况下，主驱动装置离合器接合，备驱动装置离合器分离，主驱动装置减速器工作，并驱动星形轮工作，备驱动装置减速器不工作，备驱动装置星形轮随动；主驱动装置故障情况下，切换主备驱动装置工作状态，备驱动装置离合器接合，主驱动装置离合器分离，备驱动装置减速器工作，并驱动星形轮工作，主驱动装置减速器不工作，主驱动装置星形轮随动。本发明实现了转台的热待机和快速回转。

Description

回转驱动装置及其构建的热待机快速离合回转驱动系统

技术领域

本发明涉及一种热待机快速离合回转驱动装置，属于运载火箭地面支持系统发射装置热发射技术领域。

背景技术

如图1所示，8S3-3B发射台是捆绑型固定式发射台，是火箭测发流程得以实现的基础性综合设备，用于配合完成运载火箭的装配、测试及发射。发射台由机械系统、电气系统、液压系统等组成，是一台大型的机、电、液一体化产品。发射台的功能如下：

(1)、垂直支承固定火箭，并安装火箭接口附件；

(2)、设有回转驱动装置，可回转配合塔架完成瞄准及捆绑助推器(CZ-3B、CZ-3C)的任务；

(3)、设有高度可调支承装置，配合火箭完成垂直度调整；

(4)、设有多个导流孔，可排导火箭发射燃气流；

(5)、能完成CZ-3A、CZ-3B、CZ-3C、CZ-2C、CZ-4C火箭的发射任务。

发射台的转动是通过驱动止推轴承上回转台以发射中心为原点转动实现。因此，需要设计一种可以远控的回转驱动装置，提供回转台的回转驱动力。同时，为了提高任务可靠度，需要将驱动装置的故障排除时间控制在30分钟内，主备份驱动装置的切换时间控制在1分钟内。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供离合回转驱动装置及其构建的热待机快速离合回转驱动系统，快速完成回转台的回转。

本发明的技术解决方案是：一种快速离合回转驱动装置，该装置包括减速器、离合器和星形轮；减速器的输出轴连接离合器的主动轴，将外部输入的转矩传输至离合器的主动轴；离合器的从动轴固定连接星形轮，星形轮与固定在可回转物体上的销或者齿轮啮合，用于带动可回转物体转动。

所述离合器包括内齿套、套筒、弹簧和操作手柄；

弹簧一端紧压在套筒内壁上，另一端与内齿套固定连接，内齿套与离合器的从动轴通过花键啮合，离合器主动轴与减速器的输出轴连接，离合器主动轴的外齿与内齿套内齿齿形相互匹配；操作手柄包括长手柄、短手柄和随动短手柄，长手柄和短手柄的中间部位均通过销轴安装在套筒外部，且长手柄与短手柄一端通过转轴相互连接，短手柄的另一端和长手柄的另一端靠近转轴处通过弹簧连接，长手柄的另一端端部悬空；随动短手柄位于套筒内部，一端与短手柄通过轴固定连接，另一端设有凸台，该凸台插入内齿套环形槽内，人工旋转长手柄绕轴转动时，长手柄另一端带动与之连接的短手柄绕轴转动，与短手柄固定连接的随动手柄与短手柄同步转动，转动时前端凸台上下运动并在内齿套槽内滑动，凸台的竖直运动分量带动内齿套升降；

接合时，内齿套在弹簧力推动下移动并与主动轴接合，此时星形轮与减速器输出轴同步转动；

离合时，操作手柄连接端带动内齿套上移并压紧弹簧，使得内齿套与主动轴分离，星形轮不随减速器输出轴同步转动。

所述内齿套内的内齿端头设置导向段，通过该导向段与主动轴的外齿导向啮合。

所述离合器套筒侧面设置有透明窗，用于观察内部内齿套和离合器主动轴的离合情况。

所述离合器套筒为密封套筒，内部充满润滑脂。

所述弹簧内设有导向套。

上述快速离合回转驱动装置，还包括第一万向节和第二万向节，所述离合器的从动轴与第一万向节固定连接，第一万向节与第二万向节固定连接，第二万向节与减速器通过花键连接，第一万向节和第二万向节的安装角呈90°。

所述第一万向节和第二万向节结构相同，包括十字块、销轴、第一传动轴叉子、第二传动轴叉子，第一传动轴叉子与第二传动轴叉子呈90度交叉相对放置，内部容纳十字块，十字块相对的两侧与第一传动轴叉子通过销轴连接，相对的另外两侧与第二传动轴叉子通过销轴连接，销轴两端使用铆钉固定。

所述第一万向节第二传动轴叉子与第二万向节的第一传动轴叉子一体成型设计。

所述十字块外表面设有油槽。

所述星形轮输出轴内壁上设有螺旋形油槽。

所述离合器主动轴与减速器的输出轴一体成型设计。

上述快速离合回转驱动装置，还包括偏心套，星形轮输出轴套在偏心套内，偏心套通过支座与可回转物体固定连接，用以微调整星形轮与可回转物体销或者齿轮啮合间距。

所述支座为可分离的半罩结构，方便拆卸。

所述外部输入的转矩通过液压马达提供，通过液压马达控制油路截止阀控制。

本发明的另一个技术解决方案是：回转驱动装置的热带机快速离合回转驱动系统，该系统包括两套回转驱动装置，分别为主驱动装置和备驱动装置，主驱动装置和备驱动装置结构完全相同；正常工况下，主驱动装置离合器接合，备驱动装置离合器分离，主驱动装置减速器工作，并驱动星形轮工作，备驱动装置减速器不工作，备驱动装置星形轮随动；主驱动装置故障情况下，切换主备驱动装置工作状态，备驱动装置离合器接合，主驱动装置离合器分离，备驱动装置减速器工作，并驱动星形轮工作，主驱动装置减速器不工作，主驱动装置星形轮随动。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本发明根据驱动装置输出扭矩大、转速慢的特点，设计机械操纵齿式离合器，解决了发射台回转驱动扭矩大、精度高、需要快速隔离故障的难题。

(2)、本发明采用可拆卸的模块化设计，发现故障可现场单独更换备件，而不对其它系统产生动作或影响，便与维修。

(3)、本发明采用两个正交的万向节调节适应轴间的中心误差，以确保适应任意角度下的不同轴传载需求，从而大大降低减速器与输出轴的安装精度要求，提高了环境适应性与维修性

(4)、本发明万向节的十字块外表面上设有油槽，可以在不分解万向节的情况下，通过注油器对万向节注脂润滑。

(5)、本发明在内齿套内花键设置导向段(在花键端头设置倒圆)，花键通过导向段啮合，保证两轴在任意角度下，在弹簧压力下，均可实现离合功能，不需要单独对正齿形操作。

(6)、本发明偏心套套在轴外，用以微调整星形轮与回转台圆柱销啮合间距，可以通过旋转偏心套轴心，调整偏心套轴心与输出轴轴心距离，实现齿轮啮合间隙的微调，解决了星形轮齿轮与回转台齿轮啮合精度难以保证的难题。

(7)、本发明通过结构完全相同的两套回转驱动装置构建了热带机快速离合回转驱动系统，实现了热待机快速切换。

附图说明

图1为本发明实施例8S3-3B发射台三维图；

图2为本发明实施例回转驱动装置结构立体模型示意图；

图3为本发明实施例驱动装置组成结构图；

图4(a)本发明实施例离合器内部结构图；

图4(b)本发明实施例离合器操作手柄外部结构图；

图5为本发明实施例驱动装置切换手柄模型；

图6为本发明实施例离合器内齿套实物图；

图7(a)为本发明实施例十字块万向节外部结构图；

图7(b)为本发明实施例十字块万向节俯视剖面图；

图8(a)为本发明实施例分离式支座组成结构图；

图8(b)为本发明实施例分离式支座内偏心套；

图9为本发明实施例支座安装状态。

图10(a)为本发明实施例行星轮输出轴润滑槽结构；

图10(b)为图10(a)A-A处的剖面图；

图10(c)为图10(b)的局部放大图；

图11(a)为本发明实施例离合器故障处理时总装图；

图11(b)为本发明实施例离合器故障处理时拆卸图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

为保证发射台在火箭瞄准及捆绑助推器时的回转功能，回转驱动装置需要具有较高的可靠性与维修性，并满足以下功能：

1、具备热待机能力；

2、具备较好的维修性，即装置采用模块化设计，每个模块均可独立更换，方便现场维修；

3、具备较强的环境适应性，即装置在长期室外存放期间，转动轴需考虑润滑设计，通过定期润滑保持设备状态；

4、需考虑针对性试验方案，通过专门试验对装置的各项性能指标进行考核。

基于上述需求，本发明提出了一种热待机快速离合回转驱动系统，该系统设有主备两套驱动装置，分别为主驱动装置和备驱动装置，两套驱动装置结构完全相同。主驱动装置和备驱动装置180°分布，独立使用。每套驱动装置都包括减速器、离合器和星形轮，减速器的输出轴连接离合器的主动轴，将外部输入的转矩传输至离合器的主动轴；离合器的从动轴固定连接星形轮，星形轮与固定在可回转物体上的销或者齿轮啮合，用于带动可回转物体转动。

两套驱动装置通过离合器的接合与分离，实现主备驱动装置热待机切换功能，正常使用时由主驱动装置驱动，备驱动装置与发射台断开连接。出现故障时，可快速切换主备驱动装置，使用备驱动装置继续驱动，避免因驱动装置自身故障导致的发射台功能失效。具体工作过程为：正常工况下，主驱动装置离合器接合，备驱动装置离合器分离，主驱动装置减速器工作，并驱动星形轮工作，备驱动装置减速器不工作，备驱动装置星形轮随动；主驱动装置故障情况下，切换主备驱动装置工作状态，备驱动装置离合器接合，主驱动装置离合器分离，备驱动装置减速器工作，并驱动星形轮工作，主驱动装置减速器不工作，主驱动装置星形轮随动。

下面借助实施例及图2、图3详细介绍回转驱动装置的每一个具体结构组成。

1、减速器

减速器选用行星齿轮减速器，减速比为177，额定扭矩12000Nm，内齿轮接触安全系数均大于1.25，齿轮弯曲强度安全系数均大于2.5，效率大于85％。

减速器可以设有手柄手摇驱动和液压马达驱动两种方式，当减速器无法使用液压马达驱动时，可通过手摇轴驱动，避免因液压系统故障导致无法工作的问题。

2、离合器

离合器是主动轴、从动轴在同轴线上传动动力或运动时，具有接合或分离功能的装置。为实现驱动装置热待机能力，在驱动装置万向节与减速器输出轴间设置离合器。

本发明的某一具体实施例，根据驱动装置输出扭矩大、转速慢的特点，设计机械操纵齿式离合器。

如图4(a)所示，所述离合器包括内齿套、套筒、弹簧和操作手柄。

弹簧一端紧压在套筒内壁上，另一端与内齿套固定连接，内齿套与离合器的从动轴通过花键啮合，离合器主动轴与减速器的输出轴连接，离合器主动轴的外齿与内齿套内齿齿形相互匹配。

如图4(b)和图5所示，操作手柄包括长手柄、短手柄和随动短手柄，长手柄和短手柄的中间部位均通过销轴安装在套筒外部，且长手柄与短手柄一端通过转轴相互连接，短手柄的另一端和长手柄的另一端靠近转轴处通过弹簧连接，长手柄的另一端端部悬空；随动短手柄位于套筒内部，一端与短手柄通过轴固定连接，另一端设有凸台，该凸台插入内齿套环形槽内，人工旋转长手柄绕轴转动时，长手柄另一端带动与之连接的短手柄绕轴转动，与短手柄固定连接的随动手柄与短手柄同步转动，转动时前端凸台上下运动并在内齿套槽内滑动，凸台的竖直运动分量带动内齿套升降。

接合时，内齿套在弹簧力推动下移动并与主动轴接合，此时星形轮与减速器输出轴同步转动；

离合时，操作手柄连接端带动内齿套上移并压紧弹簧，使得内齿套与主动轴分离，星形轮不随减速器输出轴同步转动。

所述套筒为密封套筒，内部充满润滑脂。

离合器工作原理是：通过内齿套与离合器主动轴(即减速器的输出轴)的接合、分离实现驱动装置减速器输出轴与星形轮的离合。接合时，手动旋转操作手柄的长手柄解锁，使弹簧推动内齿套顶紧离合器主动轴(即减速器的输出轴)端面，当离合器主动轴(即减速器的输出轴)外齿与内齿套内齿齿形吻合后，内齿套在弹簧力推动下移动并与离合器主动轴接合，操作手柄长手柄和短手柄在弹簧力下自动锁定，此时星形轮与减速器输出轴同步转动。离合时，下压操作手柄解锁，操作手柄随动手柄带动内齿套上移并压紧弹簧，使得内齿套与主动轴分离，星形轮不随减速器输出轴同步转动。到位后操作手柄在弹簧力下锁定。

如图6所示，为了保证内齿套与离合器主动轴(即减速器的输出轴)顺利啮合，实现离合的快速可靠，在内齿套内齿端头设置导向段(如：在内齿端头设置倒圆)，主动轴外齿通过导向段与齿套快速啮合，保证两轴在任意角度下，在弹簧压力下，均可实现离合功能，不需要单独对正齿形操作。

为了观察内部内齿套和主动轴的离合情况，可以在密封套筒侧面设置有透明窗。

为了防止弹簧受力变形，所述弹簧内设有导向套。

由于上述离合器利用一对可沿轴向离合、具有相同齿数的内外齿轮作为接合元件，接合后主动轴和从动轴同步转动，无相对滑动，不产生摩擦热。但接合时有冲击，适合于转速差较小，带载荷进行接合，直接注意的是主、备驱动装置切换时，回转部应静止或低速转动。

3、万向节

为保证大扭矩下的输出平稳，本发明某一具体实施例中还设计了第一万向节和第二万向节，所述离合器的从动轴与第一万向节固定连接，第一万向节与第二万向节固定连接，第二万向节与减速器通过花键连接，第一万向节和第二万向节的安装角呈90°。

如图7(a)和图7(b)所示，第一万向节和第二万向节结构相同，包括十字块、销轴、第一传动轴叉子、第二传动轴叉子，第一传动轴叉子与第二传动轴叉子呈90度交叉相对放置，内部容纳十字块，十字块相对的两侧与第一传动轴叉子通过销轴连接，相对的另外两侧与第二传动轴叉子通过销轴连接，销轴两端使用铆钉固定。两个万向节通过十字块传递大扭矩，以确保适应任意角度下的不同轴传载需求。

该十字块万向节与常见的十字轴万向节相比，具有结构紧凑，壳体刚度好不易在变形，传递扭矩大，便于检修维护等优点。作为优选方案，在十字块外表面还设有油槽，例如环形油槽，可以在不分解万向节的情况下，通过注油器对万向节注脂润滑。第一万向节第二传动轴叉子与第二万向节的第一传动轴叉子一体成型设计。可以缩小体积，提高结构强度。

4、分离式支座方案

为保证星形轮轴与偏心套的充分润滑，解决因星形轮轴卡滞导致的故障模式，设计分离式支座，见图8(a)、图8(b)、图9。支座为可分离的半罩结构，两部分通过螺栓连接固定，并与台体法兰形式连接。支座内设有偏心套，星形轮输出轴套在偏心套内，偏心套用以微调整星形轮与可回转物体销或者齿轮啮合间距。

如图10(a)、图10(b)和图10(c)所示，星形轮输出轴上设有油槽，在支座设有注油孔，可以实现免拆注油维护，确保长期户外使用的可靠性。

当检修或出现故障时，可将支座分离，拧下万向节螺栓，整体取出偏心套、轴及星形轮，重新润滑后再次安装。

当外部输入的转矩通过液压马达提供时，通过液压马达控制油路截止阀控制。上述驱动装置的主要工作原理是：液压马达的转矩通过减速器传至减速器输出轴，减速器输出轴通过离合器、第一万向节、第二万向节与行星轮的轴联接传递转矩，离合器实现轴间的断开与接合，第一万向节和第二万向节万向节适应轴间的中心误差；星形轮与回转部上的圆柱销啮合，带动回转部运动；偏心套套在轴外，用以微调整星形轮与回转部圆柱销啮合间距；支座通过螺栓与台体连接固定；主备驱动装置液压马达控制油路同时连接，通过截止阀控制油路切换。

正常工况下，主驱动装置离合器接合而备驱动装置分离，备驱动装置驱动回路截止阀关闭，液压系统通过液压马达驱动主驱动装置工作，备驱动装置星形轮随动但减速器不工作；故障情况下，通过抬起主驱动装置离合器手柄，压下备驱动装置手柄，关闭主驱动装置液压回路截止阀，打开备驱动装置回路的一系列操作，切换主备驱动装置工作状态，由液压系统驱动备驱动装置工作，主驱动装置断开并使星形轮随动。

离合器、万向节、支座、减速器均为可拆结构，自检阶段，发现故障可现场单独更换备件，而不对其它系统产生动作或影响；任务期间，若驱动装置出现电气、液压系统故障或减速器故障而无法转动，可在低转速下，利用离合器切换主备驱动装置；若离合器出现故障，可拧下支座螺栓，将星形轮与回转部分离，实现故障驱动装置的完全解脱，见图11(a)、图11(b)和表1。

表1驱动装置故障预案

本说明书未进行详细描述部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (16)

1.一种快速离合回转驱动装置，其特征在于包括减速器、离合器和星形轮；减速器的输出轴连接离合器的主动轴，将外部输入的转矩传输至离合器的主动轴；离合器的从动轴固定连接星形轮，星形轮与固定在可回转物体上的销或者齿轮啮合，用于带动可回转物体转动。

2.根据权利要求1所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述离合器包括内齿套、套筒、弹簧和操作手柄；

弹簧一端紧压在套筒内壁上，另一端与内齿套固定连接，内齿套与离合器的从动轴通过花键啮合，离合器主动轴与减速器的输出轴连接，离合器主动轴的外齿与内齿套内齿齿形相互匹配；操作手柄包括长手柄、短手柄和随动短手柄，长手柄和短手柄的中间部位均通过销轴安装在套筒外部，且长手柄与短手柄一端通过转轴相互连接，短手柄的另一端和长手柄的另一端靠近转轴处通过弹簧连接，长手柄的另一端端部悬空；随动短手柄位于套筒内部，一端与短手柄通过轴固定连接，另一端设有凸台，该凸台插入内齿套环形槽内，人工旋转长手柄绕轴转动时，长手柄另一端带动与之连接的短手柄绕轴转动，与短手柄固定连接的随动手柄与短手柄同步转动，转动时前端凸台上下运动并在内齿套槽内滑动，凸台的竖直运动分量带动内齿套升降；

接合时，内齿套在弹簧力推动下移动并与主动轴接合，此时星形轮与减速器输出轴同步转动；

离合时，操作手柄连接端带动内齿套上移并压紧弹簧，使得内齿套与主动轴分离，星形轮不随减速器输出轴同步转动。

3.根据权利要求2所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述内齿套内的内齿端头设置导向段，通过该导向段与主动轴的外齿导向啮合。

4.根据权利要求2所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述离合器套筒侧面设置有透明窗，用于观察内部内齿套和离合器主动轴的离合情况。

5.根据权利要求2所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述离合器套筒为密封套筒，内部充满润滑脂。

6.根据权利要求2所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述弹簧内设有导向套。

7.根据权利要求1所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于还包括第一万向节和第二万向节，所述离合器的从动轴与第一万向节固定连接，第一万向节与第二万向节固定连接，第二万向节与减速器通过花键连接，第一万向节和第二万向节的安装角呈90°。

8.根据权利要求6所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述第一万向节和第二万向节结构相同，包括十字块、销轴、第一传动轴叉子、第二传动轴叉子，第一传动轴叉子与第二传动轴叉子呈90度交叉相对放置，内部容纳十字块，十字块相对的两侧与第一传动轴叉子通过销轴连接，相对的另外两侧与第二传动轴叉子通过销轴连接，销轴两端使用铆钉固定。

9.根据权利要求1所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述第一万向节第二传动轴叉子与第二万向节的第一传动轴叉子一体成型设计。

10.根据权利要求1所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述十字块外表面设有油槽。

11.根据权利要求1所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述星形轮输出轴内壁上设有螺旋形油槽。

12.根据权利要求1所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述离合器主动轴与减速器的输出轴一体成型设计。

13.根据权利要求1所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于还包括偏心套，星形轮输出轴套在偏心套内，偏心套通过支座与可回转物体固定连接，用以微调整星形轮与可回转物体销或者齿轮啮合间距。

14.根据权利要求1所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述支座为可分离的半罩结构，方便拆卸。

15.根据权利要求1所述的一种快速离合回转驱动装置，其特征在于所述外部输入的转矩通过液压马达提供，通过液压马达控制油路截止阀控制。

16.基于权利要求1所述回转驱动装置的热带机快速离合回转驱动系统，其特征在于包括两套回转驱动装置，分别为主驱动装置和备驱动装置，主驱动装置和备驱动装置结构完全相同；正常工况下，主驱动装置离合器接合，备驱动装置离合器分离，主驱动装置减速器工作，并驱动星形轮工作，备驱动装置减速器不工作，备驱动装置星形轮随动；主驱动装置故障情况下，切换主备驱动装置工作状态，备驱动装置离合器接合，主驱动装置离合器分离，备驱动装置减速器工作，并驱动星形轮工作，主驱动装置减速器不工作，主驱动装置星形轮随动。