RU2465496C1

RU2465496C1 - Operating method of electric drive with three-stage planetary reduction gear

Info

Publication number: RU2465496C1
Application number: RU2011114436/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Халиманович (RU); Владимир Иванович Халиманович; Петр Никифорович Сильченко (RU); Петр Никифорович Сильченко; Анатолий Васильевич Леканов (RU); Анатолий Васильевич Леканов; Евгений Сергеевич Новиков (RU); Евгений Сергеевич Новиков; Геннадий Иванович Овечкин (RU); Геннадий Иванович Овечкин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева"
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-10-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: method is implemented for example in electric drive with three-stage planetary reduction gear, in which torque moment is transmitted from high-speed shaft (6) to low-speed shaft (20) by means of in-series installed planetary gear sets with gaps between them. Rotation of carrier (16) of intermediate planetary gear set (7) is performed simultaneously with axle (24) one end of which is an integral part of the above carrier, and its other end is installed on bearing assembly (25) fixed in carrier body (17) of low-speed planetary gear set (8). Gaps between planetary gear sets are regulated by movement of bearing assembly on the thread along reduction gear axis owing to the access provided to it on the side of low-speed shaft.

EFFECT: invention allows increasing the efficiency, improving reliability and weight and overall dimensions of the device used for the method's implementation.

2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве способа работы при реализации его в трехступенчатом планетарном редукторе.The present invention relates to mechanical engineering and can be used as a way of working when implementing it in a three-stage planetary gearbox.

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.A known method of operation of a three-stage planetary gear implemented in a three-stage planetary gear (Rudenko VN Planetary and wave transmissions. Album of designs. - M .: Mashinostroenie, 1980, p. 37), including the transmission of torque from a high-speed shaft to a low-speed by three sequentially installed planetary gears.

Недостаток указанного способа, реализованного для примера в устройстве электропривода с трехступенчатым планетарным редуктором, 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, опираются каждое на два игольчатых подшипника, установленные на одну общую ось, которая установлена в корпусе редуктора и опирается, с одной стороны, на корпус редуктора при помощи радиального шарикоподшипника, с другой стороны, на радиальный шарикоподшипник, установленный в тело водила тихоходной ступени. Известно, что КПД игольчатых подшипников ниже, чем КПД шарикоподшипников, при этом в указанной конструкции использовано большое число подшипниковых опор, в том числе игольчатых, что приводит к снижению КПД устройства.The disadvantage of this method, which is implemented as an example in an electric drive device with a three-stage planetary gearbox, is that the planetary gear carrier carried out together with the sun gear of the planetary gear set, the planetary gear carrier carried out together with the sun gear of the low-speed planetary gear set, each on two needle bearings mounted on one common axis, which is installed in the gear housing and is supported, on the one hand, by gear housing by means of a radial ball bearing, on the other hand, in the deep groove ball bearing mounted in the carrier body a low-speed stage. It is known that the efficiency of needle bearings is lower than the efficiency of ball bearings, while a large number of bearing supports, including needle bearings, are used in this design, which leads to a decrease in the efficiency of the device.

Кроме этого, в конструкции планетарных рядов не предусмотрены самоустанавливающиеся звенья для уменьшения неравномерности распределения нагрузки между сателлитами, что способствует снижению КПД и надежности устройства.In addition, the design of planetary gears does not include self-aligning links to reduce the uneven distribution of load between satellites, which helps to reduce the efficiency and reliability of the device.

Подшипники выходного вала выполнены разнесенными, что ухудшает габаритно-массовые параметры устройства.The bearings of the output shaft are spaced apart, which affects the overall mass parameters of the device.

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 с зазорами между ними, взаимодействие между которыми осуществляют посредством зубчатых зацеплений.The method implemented in a multi-stage planetary gearbox (RU 2222860, IPC H02K 7/10, F16D 13/00. Publ. January 27, 2004), including the transmission of torque from a high-speed shaft to a low-speed one through sequentially installed planetary rows with gaps between them, the interaction between which is carried out by means of gears.

Недостаток прототипа заключается в том, что при его реализации солнечные шестерни и водила планетарных рядов испытывают скольжение относительно своих опор, что снижает КПД и надежность работы электропривода.The disadvantage of the prototype is that when it is implemented, the sun gears and planetary gear carriers experience sliding relative to their bearings, which reduces the efficiency and reliability of the electric drive.

Кроме того, солнечная шестерня каждого последующего планетарного ряда выполнена как единое целое с водилом предыдущего планетарного ряда. Это не позволяет самоустанавливаться солнечной шестерне независимо от положений водила предыдущего планетарного ряда, и уравнивать нагрузки между сателлитами независимо от положений звеньев предыдущего планетарного ряда, что дополнительно понижает КПД и надежность работы электропривода.In addition, the sun gear of each subsequent planetary gear set is made as a single unit with the carrier of the previous planetary gear set. This does not allow the sun gear to set itself independently of the positions of the carrier of the previous planetary gear set, and to balance the loads between satellites regardless of the positions of the links of the previous planetary gear set, which further reduces the efficiency and reliability of the electric drive.

Задачи изобретения: повышение КПД, надежности устройства при улучшении его габаритно-массовых параметров.Objectives of the invention: improving efficiency, reliability of the device while improving its overall mass parameters.

Задачи решены за счет того, что в предложенном способе, реализованном для примера в электроприводе с трехступенчатым планетарным редуктором (включающем передачу крутящего момента от быстроходного вала к тихоходному посредством последовательно установленных планетарных рядов с зазорами между ними, взаимодействие между которыми осуществляется посредством зубчатых зацеплений), вращение водила промежуточного планетарного ряда осуществляется одновременно с осью, один конец которой выполнен заодно с указанным водилом, а другой ее конец установлен на блок-подшипнике, закрепленном в теле водила тихоходного планетарного ряда, а зазоры между планетарными рядами регулируют перемещением блок-подшипника по резьбе вдоль оси редуктора поворотом его отверткой через центральное отверстие в контргайке, выполненной с наружной головкой под ключ.The problems are solved due to the fact that in the proposed method, which is implemented as an example in an electric drive with a three-stage planetary gearbox (including the transmission of torque from a high-speed shaft to a low-speed one through sequentially installed planetary gears with gaps between them, the interaction between which is carried out by gears), rotation the carrier of the intermediate planetary gear set is carried out simultaneously with the axis, one end of which is made integral with the specified carrier, and the other end mounted on a block bearing fixed in the body of the planetary low-speed planet carrier, and the gaps between the planetary gears are controlled by moving the block bearing along the thread along the gearbox axis by turning it with a screwdriver through the central hole in the lock nut made with a turnkey external head.

Суть предложенного способа поясняется на примере его реализации в электроприводе с трехступенчатым планетарным редуктором, показанном фиг.1-3. На фиг.1 представлен общий вид электропривода в разрезе. На фиг.2 представлены промежуточное водило 16 с промежуточными сателлитами 13, с тихоходной солнечной шестерней 11, с блок-подшипником 25. На фиг.3 показаны зазоры между элементами конструкций и стопорное кольцо 35.The essence of the proposed method is illustrated by the example of its implementation in an electric drive with a three-stage planetary gear shown in Fig.1-3. Figure 1 presents a General view of the electric drive in section. Figure 2 presents the intermediate carrier 16 with intermediate satellites 13, with a low-speed sun gear 11, with a block bearing 25. Figure 3 shows the gaps between the structural elements and the snap ring 35.

Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором содержит электродвигатель 1, редуктор, включающий корпус 2 с платом 3, быстроходный вал 4, связанный с электродвигателем 1 посредством предступени 5, быстроходный, промежуточный и тихоходный планетарные ряды 6, 7, 8, каждый из которых включает соответствующие 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 15 выполнено с опорой 23 со стороны электродвигателя 1; промежуточное водило 16 выполнено со стороны тихоходного вала 20 как единое целое с вновь введенной осью 24, конец которой установлен на блок-подшипнике 25, выполненном из внутреннего радиального шарикоподшипника 26, во внутреннем кольце 27 которого жестко закреплен конец указанной оси 24 с применением стопорных колец 28, 29 с обоих сторон внутреннего кольца 27, наружное кольцо 30 радиального шарикоподшипника 26 жестко закреплено посредствам стопорного кольца 31 во внутреннем кольце 32 сферического подшипника скольжения 33, внешнее кольцо 34 которого выполнено разъемным и жестко закреплено посредствам распорного, трапециевидной формы, стопорного кольца 35 на внутренней стороне цилиндра 36, выполненного с днищем 37 со стороны тихоходного вала 20 и установленного в теле тихоходного водила 17 посредством резьбы, выполненной на наружной поверхности цилиндра 36 и с возможностью перемещения для регулировки положений промежуточного водила 16 по резьбе вдоль продольной оси редуктора; цилиндр 36 выполнен с контргайкой 38 с резьбой для взаимодействия с той же резьбой тихоходного водила 17, с которой взаимодействует цилиндр 36, и с прижимной поверхностью ко дну 37 цилиндра 36 с наружной стороны, в центральной части которого выполнен паз 39 для отвертки, для которой выполнено центральное отверстие 40 в контргайке 38, выполненной с наружной головкой 41 под ключ; промежуточное водило 16 выполнено с внутренним зубчатым венцом 42, образующим зацепление с зубьями тихоходной солнечной шестерни 11 с радиальными и боковыми зазорами величиной не менее чем произведение модуля зацепления (m) на 0,4.An electric drive with a three-stage planetary gearbox contains an electric motor 1, a gearbox including a housing 2 with a board 3, a high-speed shaft 4 connected to the electric motor 1 by means of a crime 5, a high-speed, intermediate and low-speed planetary gears 6, 7, 8, each of which includes a corresponding sun gear 9, 10, 11, satellites 12, 13, 14, drove 15, 16, 17 and crown 18, 19 (the crown of the high-speed and intermediate planetary gears is made as a single unit), and the high-speed carrier 15 is made as a single unit with an intermediate sun ary gear 10, low-speed (output) shaft 20 is formed integrally with the low-speed carrier 17 and mounted reliance on two radial ball bearings 21, 22; high-speed carrier 15 is made with support 23 from the side of the electric motor 1; the intermediate carrier 16 is made from the side of the low-speed shaft 20 as a whole with the newly introduced axis 24, the end of which is mounted on a block bearing 25 made of an internal radial ball bearing 26, in the inner ring 27 of which the end of the specified axis 24 is rigidly fixed using lock rings 28 , 29 on both sides of the inner ring 27, the outer ring 30 of the deep groove ball bearing 26 is rigidly fixed by means of a retaining ring 31 in the inner ring 32 of the spherical plain bearing 33, the outer ring 34 of which made detachable and rigidly fixed by means of a spacer, trapezoidal, retaining ring 35 on the inner side of the cylinder 36, made with a bottom 37 from the low-speed shaft 20 and installed in the body of the low-speed carrier 17 by means of a thread made on the outer surface of the cylinder 36 and with the possibility of movement for adjusting the positions of the intermediate carrier 16 along the thread along the longitudinal axis of the gearbox; the cylinder 36 is made with a lock nut 38 with a thread for interacting with the same thread of the low-speed carrier 17 with which the cylinder 36 interacts, and with the clamping surface to the bottom 37 of the cylinder 36 from the outside, in the central part of which there is a groove 39 for a screwdriver, for which the Central hole 40 in the lock nut 38, made with the outer head 41 turnkey; the intermediate carrier 16 is made with an internal gear rim 42 forming an engagement with the teeth of the low-speed sun gear 11 with radial and lateral clearances of no less than the product of the engagement module (m) by 0.4.

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 (быстроходным) валом 4 трехступенчатого планетарного редуктора. Предступень 5 представляет собой одноступенчатый планетарный редуктор, реализованный по схеме 2K-h. На 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 сателлитам 13 и соответственно промежуточному водилу 16, а также тихоходной солнечной шестерне 11 посредством зубчатого венца 42, которая, в свою очередь, передает вращающий момент тихоходным сателлитам 14 и соответственно тихоходному водилу 17 и выходному валу 20.The proposed device operates as follows. The torque from the electric motor 1 is transmitted to the input shaft (not shown in the figure) of the crime 5, the output shaft of which is simultaneously the input (high-speed) shaft 4 of the three-stage planetary gearbox. Stage 5 is a single-stage planetary gearbox implemented according to the 2K-h scheme. A high-speed sun gear 9 is installed on the shaft 4, through which the torque is transmitted to the high-speed satellites 12 (for example, three) and, respectively, the high-speed carrier 15 and the intermediate sun gear 10, which, in turn, transmits the torque to the satellites 13 and, respectively, the intermediate carrier 16, as well as low-speed sun gear 11 through the ring gear 42, which, in turn, transmits torque to low-speed satellites 14 and, accordingly, low-speed carrier 17 and output shaft 20.

Сферический подшипник скольжения 33 позволяет промежуточному водилу 16 осуществлять поворот вокруг осей y и z и тем самым самоустанавливаться, снижая при этом неравномерность распределения нагрузки между промежуточными сателлитами 13, что обеспечивает повышение КПД и надежность работы электропривода.The spherical plain bearing 33 allows the intermediate carrier 16 to rotate around the y and z axes and thereby self-align, while reducing uneven load distribution between the intermediate satellites 13, which ensures an increase in efficiency and reliability of the electric drive.

Кроме того, зацепление зубьев тихоходной солнечной шестерни 11 и внутренних зубьев 42 промежуточного водила 16 выполнено с радиальными и боковыми зазорами, не менее чем произведение модуля зацепления (m) на 0,4. Это позволило самоустанавливаться солнечной шестерне 11 независимо от положений промежуточного водила 16 и уравнивать нагрузки между тихоходными сателлитами 14 и тем самым дополнительно обеспечить повышение КПД и надежности работы электропривода.In addition, the engagement of the teeth of the low-speed sun gear 11 and the inner teeth 42 of the intermediate carrier 16 is made with radial and lateral clearances, not less than the product of the engagement module (m) by 0.4. This allowed the sun gear 11 to self-adjust regardless of the position of the intermediate carrier 16 and equalize the loads between the low-speed satellites 14 and thereby additionally provide an increase in the efficiency and reliability of the electric drive.

В предложенном устройстве опоры тихоходного водила, выполненного как единое целое с тихоходным валом, выполнены в виде двух радиальных шарикоподшипников 21, 22, сопряженных своими торцами (не разнесенных), что позволяет уменьшить габаритно-массовые параметры.In the proposed device, the supports of the low-speed carrier, made as a unit with the low-speed shaft, are made in the form of two radial ball bearings 21, 22, conjugated by their ends (not spaced), which allows to reduce the overall mass parameters.

От осевого смещения промежуточное водило 16 удерживается стопорными кольцами 28, 29, установленными на оси 24 промежуточного водила 16, справа и слева от блок-подшипника 25, что повышает надежность устройства.From axial displacement, the intermediate carrier 16 is held by retaining rings 28, 29 mounted on the axis 24 of the intermediate carrier 16, to the right and left of the block bearing 25, which increases the reliability of the device.

При изготовлении редуктора необходимо обеспечить требуемые зазоры А и Б между планетарными рядами 6, 7 и 8 (фиг.1). Регулирование указанных зазоров осуществляется соответствующим поворотом цилиндра 36 с последующей его фиксацией в теле тихоходного водила 17 посредством затяжки контргайки 38 при удержании цилиндра с помощью отвертки, установленной в паз 39. Это обеспечивает в последующим надежность работы устройства.In the manufacture of the gearbox, it is necessary to provide the required clearances A and B between the planetary rows 6, 7 and 8 (Fig. 1). The regulation of these gaps is carried out by the corresponding rotation of the cylinder 36 with its subsequent fixation in the body of the low-speed carrier 17 by tightening the lock nut 38 while holding the cylinder with a screwdriver installed in the groove 39. This ensures the subsequent reliable operation of the device.

Предложенное решение в настоящее время находится на этапе выпуска конструкторской документации для серийного производства с последующим применением на космических аппаратах.The proposed solution is currently at the stage of issuing design documentation for mass production with subsequent use on spacecraft.

Claims

The method of operation of an electric drive with a planetary gearbox, comprising transmitting torque from a high-speed shaft to a low-speed one by means of sequentially installed planetary gears with gaps between them, the interaction between which is carried out by gears, characterized in that the carrier of the intermediate planetary gear is rotated simultaneously with the axis, one the end of which is made integral with the specified carrier, and its other end is mounted on a block bearing mounted in the body of the carrier slowly a planetary gear set, and the gaps between the planetary rows regulate movement of the bearing block by accessing thereto from the low speed shaft.