RU2478851C2

RU2478851C2 - Electric drive with three-stage planetary reduction gear

Info

Publication number: RU2478851C2
Application number: RU2011130146/11A
Authority: RU
Inventors: Петр Никифорович Сильченко; Анатолий Васильевич Леканов; Владимир Григорьевич Порпылев; Евгений Сергеевич Новиков; Дмитрий Александрович Черепанов; Дмитрий Евгеньевич Груздев; Геннадий Иванович Овечкин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2013-04-10
Also published as: RU2011130146A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: electric drive with three-stage planetary reduction gear includes electric motor (1) connected to inlet shaft (3) through pre-step (5), high-speed (6), medium-speed (7) and low-speed (8) planetary rows. Connections between high-speed carrier (15) and medium-speed sun gear (10) and medium-speed carrier (16) and low-speed sun gear (11) are made in the form of couplings (24, 25) with central axisymmetrical multiple-sided holes (26, 27), into which ends of medium-speed and low-speed sun gears are installed, and with barrel-shaped teeth. Couplings are fixed against axial movement by means of stop rings (36-39) on both sides of couplings. Internal rings (44, 45) of ball bearings (46, 47) of medium-speed and high-speed carriers are detachable. Some parts (48, 49) of each detachable ring are made as an integral part of the corresponding carrier, and other parts (50, 51) are made in the form of detachable rings.

EFFECT: invention allows improving accuracy and reliability of the reduction gear operation, as well as its weight and overall dimensions.

2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в электроприводах раскрытия крупногабаритных трансформируемых механических систем космических аппаратов, а также в приводах другого назначения, как в ракетно-космической, так и в других областях техники.The present invention relates to mechanical engineering and can be used in electric drives for the disclosure of large-sized transformable mechanical systems of spacecraft, as well as in drives for other purposes, both in space rocket and in other fields of technology.

Известен трехступенчатый планетарный редуктор (Слюдиков М.Н., Бруевич Н.Г., Сергеев В.И. и др. Надежность и точность механизмов приводов систем управления летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1984, с. 74. рис.4.6), содержащий три подряд установленных планетарных ряда (реализованных по схеме 2K-h), в котором водило тихоходного планетарного ряда, выполненное как единое целое с выходным валом, опирается на два разнесенных шарикоподшипника, установленных в корпусе редуктора, водило быстроходного планетарного ряда, выполненное как единое целое с солнечной шестерней промежуточной ступени, опирающееся с одной стороны на шарикоподшипник, установленный в корпусе редуктора, с другой стороны на сферическую опору в виде шарика, расположенного между солнечной шестерней быстроходного планетарного ряда и водилом промежуточного планетарного ряда, водило промежуточного планетарного ряда, выполненное как единое целое с солнечной шестерней тихоходного планетарного ряда и опирающееся на две сферических опоры в виде шариков, один из которых установлен между солнечной шестерней быстроходного планетарного ряда и водилом промежуточного планетарного ряда, и второй - между водилом тихоходного планетарного ряда и солнечной шестерней промежуточного планетарного ряда.Known three-stage planetary gearbox (Slyudikov M.N., Bruevich N.G., Sergeev V.I. and others. Reliability and accuracy of drive mechanisms of aircraft control systems. M .: Mashinostroenie, 1984, p. 74. Fig. 4.6) containing three consecutively installed planetary gears (implemented according to the 2K-h scheme), in which the low-speed planetary gear carrier, made as a unit with the output shaft, is supported by two spaced ball bearings installed in the gear housing, the high-speed planetary gear carrier, made as a single integer with of an intermediate stage gear wheel, supported on one side by a ball bearing mounted in the gear housing and, on the other hand, by a spherical support in the form of a ball located between the sun gear of the high-speed planetary gear set and the planetary gear carrier, the planetary gear carrier made as a whole the sun gear of the low-speed planetary gear and resting on two spherical bearings in the form of balls, one of which is installed between the sun gear a planetary gear set and the carrier of the intermediate planetary gear set, and the second - between the low-speed planetary gear carrier and sun gear of the intermediate planetary gear set.

Недостатком данной конструкции является отсутствие в ней возможности компенсировать зазоры между рабочими поверхностями (центральных опор, водил и др.), образующиеся в процессе их износа и в связи с изменением температурных режимов в процессе работы редуктора, что снижает точность работы редуктора, увеличивает динамические нагрузки на детали редуктора и тем самым снижает надежность его работы. Кроме этого водило быстроходного и промежуточного планетарных рядов выполнено как единое целое с центральными шестернями последующих планетарных рядов, что не позволяет независимую самоустановку центральных звеньев отдельных планетарных рядов и тем самым снижает КПД редуктора. Кроме того, выполнение водил как единого целого с центральными шестернями требует между зубчатыми венцами, центральными шестернями и щеками водил предусматривать зазоры для перебега долбяка при изготовлении, что приводит к ухудшению габаритно-массовых параметров редуктора.The disadvantage of this design is the lack of the ability to compensate for gaps between the working surfaces (central bearings, carrier, etc.) formed during their wear and due to changes in temperature conditions during operation of the gearbox, which reduces the accuracy of the gearbox, increases the dynamic load on gear parts and thereby reduces the reliability of its operation. In addition, the carrier of the high-speed and intermediate planetary gears is made as a single unit with the central gears of the subsequent planetary gears, which does not allow independent self-installation of the central links of individual planetary gears and thereby reduces the efficiency of the gearbox. In addition, the implementation of the carrier as a whole with the central gears requires between the gear rims, the central gears and the cheeks of the carrier to provide clearances for running over the dolbyak during manufacture, which leads to a deterioration of the overall mass parameters of the gearbox.

В качестве прототипа выбран электропривод для создания крутящего момента, выбранный за прототип (RU 2252347, МПК F16H 1/48, H02K 7/116. Опубл. 20.10.2004), в состав которого входит трехступенчатый планетарный редуктор, состоящий из корпуса, выполненного как единое целое с короной, трех планетарных передач, последовательно установленных, при этом водило тихоходного планетарного ряда, выполнено как единое целое с выходным валом и опирается на два подшипника, установленных в корпусе, водило быстроходного планетарного ряда, выполненное как единое целое с солнечной шестерней промежуточного планетарного ряда, и водило промежуточного планетарного ряда, выполненное как единое целое с солнечной шестерней тихоходного планетарного ряда, размещены на опорах со сферическими выступами, со стороны венцов шестерен.As a prototype, an electric drive for creating torque was selected, selected for the prototype (RU 2252347, IPC F16H 1/48, H02K 7/116. Publ. 20.10.2004), which includes a three-stage planetary gearbox, consisting of a housing made as a single integral with the crown of three planetary gears sequentially installed, while the low-speed planetary gear carrier is integral with the output shaft and is supported by two bearings installed in the housing, the high-speed planetary gear carrier is integral with the sun hydrochloric intermediate pinion planetary gear set and the carrier of the intermediate planetary gear set, formed integrally with the low-speed sun pinion planetary gear set are arranged on supports with spherical projections from the gear rims.

Недостатки прототипа аналогичны недостаткам вышеописанного аналога.The disadvantages of the prototype are similar to the disadvantages of the above analogue.

Задачами изобретения являются: повышение КПД и надежности работы устройства, уменьшение его габаритных размеров.The objectives of the invention are: increasing efficiency and reliability of the device, reducing its overall dimensions.

Задачи решены за счет того, что в предложенном электроприводе с трехступенчатым планетарным редуктором (содержащем электропривод с планетарным редуктором, содержащим плату с корпусом, входной вал, связанный с электродвигателем посредством предступени, быстроходный, промежуточный и тихоходный планетарные ряды, каждый из которых включает соответствующие солнечную шестерню, сателлиты, водило, корону, выходной вал, выполненный как единое целое с тихоходным водилом и установленный на радиальных шарикоподшипниках, быстроходное водило связано с промежуточным водилом и соответственно с промежуточной и тихоходной солнечными шестернями, промежуточное водило связано с тихоходным водилом) связи между быстроходным водилом с промежуточной солнечной шестерней и промежуточным водилом и тихоходной солнечной шестерней выполнены в виде муфт с центральными осесимметричными многогранными отверстиями, например шестигранными, в которые сопряженно установлены концы соответственно промежуточной и тихоходной солнечных шестерен, каждая из которых выполнена с упором в муфты по периметру со стороны установки и канавками с обратной стороны муфт в выступах соответствующих солнечных шестерен для стопорных колец при фиксации муфт в осевом направлении, связи между быстроходным водилом и муфтой промежуточной солнечной шестерни и между промежуточным водилом и муфтой тихоходной солнечной шестерней выполнены в виде зацепления зубьев с бочкообразной формой, при этом муфты с соответствующими шестернями выполнены зафиксированными от осевого смещения посредствам стопорных колец с обеих сторон муфт, установленными в канавках, выполненных в телах соответствующих водил; внутренние кольца шарикоподшипников промежуточного и быстроходного водил выполнены разъемными в соответствующих ортогональных плоскостях относительно осей вращения указанных подшипников, совпадающих с осью редуктора, указанные ортогональные плоскости проходят через центры шариков указанных шарикоподшипников, причем одни части каждого разъемного кольца выполнены заодно с соответствующим водилом, а другие части - в виде съемных колец, указанные части выполнены закрепленными между собой.The problems are solved due to the fact that in the proposed electric drive with a three-stage planetary gearbox (containing an electric drive with a planetary gearbox containing a circuit board with a housing), the input shaft connected to the electric motor by means of a crime, high-speed, intermediate and low-speed planetary gears, each of which includes a corresponding sun gear , satellites, carrier, crown, output shaft, made as a unit with a low-speed carrier and mounted on deep groove ball bearings, high-speed carrier connected Ano with an intermediate carrier and, respectively, with an intermediate and low-speed sun gear, an intermediate carrier is connected with a low-speed carrier) The connections between the high-speed carrier with an intermediate sun gear and an intermediate carrier and a low-speed sun gear are made in the form of couplings with central axisymmetric polyhedral openings, for example, hexagonal, in which the ends of the intermediate and low-speed sun gears, respectively, are set together, each of which is made with a stop in the couplings along the perimeter on the installation side and grooves on the reverse side of the couplings in the protrusions of the corresponding sun gears for the locking rings when the couplings are locked in the axial direction, the connection between the high-speed carrier and the intermediate gear coupling and between the intermediate carrier and the low-speed sun gear coupling are made in the form of gear teeth with a barrel-shaped the form, while the couplings with corresponding gears are made fixed from axial displacement by means of retaining rings on both sides of the couplings installed in the groove Formed in the respective bodies driven; the inner rings of the ball bearings of the intermediate and high-speed carrier are made detachable in the corresponding orthogonal planes relative to the rotation axes of these bearings coinciding with the axis of the gearbox, these orthogonal planes pass through the centers of the balls of these ball bearings, some parts of each split ring are integral with the corresponding carrier, and other parts are in the form of removable rings, these parts are made fixed to each other.

Суть изобретения показана на фиг.1-2. На фиг.1 представлен общий вид электропривода в разрезе. На фиг.2 представлены муфты солнечных шестерен, винты крепления съемных колец, установка короны и шарикоподшипники 46, 47.The essence of the invention is shown in Fig.1-2. Figure 1 presents a General view of the electric drive in section. Figure 2 presents the coupling of the sun gears, the screws of the removable rings, the installation of the crown and ball bearings 46, 47.

Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором содержит плату 1 с корпусом 2, входной вал 3, связанный с электродвигателем 4 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, корону 18, 19, 20, выходной вал 21, выполненный как единое целое с тихоходным водилом 17 и установленный на радиальных шарикоподшипниках 22, 23; быстроходное водило 15, связанное с промежуточным водилом 16 и, соответственно, с промежуточной и тихоходной солнечными шестернями 10, 11; промежуточное водило 16, связанное с тихоходным водилом 17; связи между быстроходным водилом 15 с промежуточной солнечной шестерней 10 и промежуточным водилом 16 и тихоходной солнечной шестерней 11 выполнены в виде муфт 24, 25 с центральными осесимметричными многогранными отверстиями 26, 27, например, шестигранными, в которые сопряженно установлены концы 28, 29 соответственно промежуточной и тихоходной солнечных шестерен 10, 11, каждая из которых выполнена с упором 30, 31 в муфты 24, 25 по периметру со стороны установки и канавками 32, 33 с обратной стороны муфт 24, 25 в выступах соответствующих солнечных шестерен 10, 11 для стопорных колец 34, 35 при фиксации муфт 24, 25 в осевом направлении, связи между быстроходным водилом 15 и муфтой 24 промежуточной солнечной шестерни 10 и между промежуточным водилом 16 и муфтой 25 тихоходной солнечной шестерней 11 выполнены в виде зацепления зубьев с бочкообразной формой, при этом муфты 24, 25 с соответствующими шестернями 10, 11 выполнены зафиксированными от осевого смещения посредствам стопорных колец 36, 37, 38, 39 с обеих сторон муфт 24, 25, установленными в канавках 40, 41, 42, 43, выполненных в телах соответствующих водил 15, 16; внутренние кольца 44, 45 шарикоподшипников 46, 47 промежуточного и быстроходного водил 15, 16 выполнены разъемными в соответствующих ортогональных плоскостях относительно осей вращения указанных подшипников 46, 47, совпадающих с осью редуктора, указанные ортогональные плоскости проходят через центры шариков указанных шарикоподшипников 46, 47, причем одни части 48, 49 каждого разъемного кольца 44, 45 выполнены заодно с соответствующим водилом 15, 16, а другие части 50, 51 - в виде съемных колец, указанные части 48, 49 и 50, 51 выполнены закрепленными между собой посредством винтов 52; короны 18, 19 промежуточного и быстроходного планетарных рядов 7, 6 выполнены с возможностью их установки с внутренней стороны корпуса 2 редуктора посредством равномерно выполненных по их наружным периметрам шлицов 53, 54.An electric drive with a three-stage planetary gearbox contains a board 1 with a housing 2, an input shaft 3, connected to the electric motor 4 by means of a crime 5, 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, carrier 15, 16, 17, crown 18, 19, 20, output shaft 21, made as a unit with low-speed carrier 17 and mounted on deep groove ball bearings 22, 23; high-speed carrier 15 associated with the intermediate carrier 16 and, respectively, with the intermediate and low-speed sun gears 10, 11; an intermediate carrier 16 associated with a slow carrier 17; The connections between the high-speed carrier 15 with the intermediate sun gear 10 and the intermediate carrier 16 and the low-speed sun gear 11 are made in the form of couplings 24, 25 with central axisymmetric polyhedral openings 26, 27, for example, hexagonal, in which the ends 28, 29 are respectively mounted intermediate and low-speed sun gears 10, 11, each of which is made with a stop 30, 31 in the couplings 24, 25 along the perimeter from the installation side and grooves 32, 33 on the back of the couplings 24, 25 in the protrusions of the corresponding sun gears 10, 11 d For the locking rings 34, 35, when the couplings 24, 25 are fixed in the axial direction, the connections between the high-speed carrier 15 and the coupling 24 of the intermediate sun gear 10 and between the intermediate carrier 16 and the coupling 25 of the low-speed sun gear 11 are made in the form of gear engagement with a barrel-shaped, the couplings 24, 25 with the corresponding gears 10, 11 are made fixed from axial displacement by means of the locking rings 36, 37, 38, 39 on both sides of the couplings 24, 25 installed in the grooves 40, 41, 42, 43, made in the bodies of the respective carrier 15, 16; the inner rings 44, 45 of the ball bearings 46, 47 of the intermediate and high-speed carrier 15, 16 are separable in the corresponding orthogonal planes with respect to the axis of rotation of said bearings 46, 47 coinciding with the gear axis, said orthogonal planes pass through the centers of the balls of said ball bearings 46, 47, some parts 48, 49 of each split ring 44, 45 are made integral with the corresponding carrier 15, 16, and other parts 50, 51 are in the form of removable rings, said parts 48, 49 and 50, 51 are made fixed together means of screws 52; the crowns 18, 19 of the intermediate and high-speed planetary gears 7, 6 are made with the possibility of their installation from the inside of the gear housing 2 by means of slots 53, 54 uniformly made along their outer perimeters.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Вращающий момент от электродвигателя 4 передается входному валу (на фигуре не показано) предступени 5, выходной вал которой одновременно является входным валом 3 трехступенчатого планетарного редуктора. Предступень 5 представляет собой одноступенчатый планетарный редуктор, реализованный по схеме 2K-h. На входном валу 3 установлена быстроходная солнечная шестерня 9, посредством которой вращающий момент передается быстроходным сателлитам 12 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, которая в свою очередь передает вращающий момент тихоходным сателлитам 14 и соответственно тихоходному водилу 17 и выходному валу 23 редуктора.The torque from the electric motor 4 is transmitted to the input shaft (not shown in the figure) of the crime 5, the output shaft of which is simultaneously the input shaft 3 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 input shaft 3, through which torque is transmitted to high-speed satellites 12 and, accordingly, high-speed carrier 15 and intermediate sun gear 10, which in turn transmits torque to intermediate satellites 13 and, respectively, intermediate carrier 16, as well as low-speed the sun gear 11, which in turn transmits torque to the low-speed satellites 14 and, accordingly, the low-speed carrier 17 and the output shaft 23 of the gearbox.

За счет того, что в предложенном устройстве выполнены съемные муфты 24, 25 с бочкообразной формой зуба, стало возможным обеспечить самоустановку солнечной шестерни 10, 11 и снизить неравномерность распределения нагрузки между сателлитами 13, 14, что повысило КПД и надежность устройства. Кроме того, стало возможным уменьшить габаритный размер устройства в осевом направлении за счет исключения технологического зазора (перебега долбяка) между зубчатым венцом солнечной шестерни 10, 11 и зубчатым венцом муфты 24, 25. За счет того, что в предложенном устройстве выполнены быстроходное и промежуточное водилы 15, 16 на радиальных шарикодшипниках 46, 47 с внутренними кольцами 44, 45, выполненными разъемными, одна часть 48, 49 которых выполнена как единое целое с указанными водилами, снижены сопротивления вращению, и тем самым повышен КПД устройства, при одновременном уменьшении его габарита в осевом направлении.Due to the fact that the proposed device has removable couplings 24, 25 with a barrel-shaped tooth shape, it has become possible to ensure self-alignment of the sun gear 10, 11 and reduce the uneven load distribution between the satellites 13, 14, which increased the efficiency and reliability of the device. In addition, it became possible to reduce the overall dimension of the device in the axial direction by eliminating the technological gap (overrun of the cutter) between the gear ring of the sun gear 10, 11 and the gear ring of the clutch 24, 25. Due to the fact that in the proposed device made quick and intermediate drove 15, 16 on radial ball bearings 46, 47 with inner rings 44, 45, made split, one part 48, 49 of which is made as a whole with these carriers, the rotation resistance is reduced, and thereby the efficiency of the device is increased state, while reducing its size in the axial direction.

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

An electric drive with a three-stage planetary gearbox containing a circuit board with a housing, an input shaft connected to the electric motor by means of a crime, high-speed, intermediate and low-speed planetary gears, each of which includes a corresponding sun gear, satellites, carrier, crown, output shaft, made as a whole low-speed carrier and mounted on deep groove ball bearings, the high-speed carrier is connected to the intermediate carrier and, accordingly, to the intermediate and low-speed sun gears, An intermediate carrier is connected with a low-speed carrier, characterized in that the connections between the high-speed carrier with an intermediate sun gear and an intermediate carrier and a low-speed sun gear are made in the form of couplings with central axisymmetric polyhedral openings, for example, hexagonal holes, in which the ends of the intermediate and low-speed solar gears are mated , each of which is made with an emphasis in the couplings around the perimeter from the installation side and with grooves on the back of the couplings in the protrusions respectively the existing sun gears for the snap rings when axially locking the couplings, the connection between the high-speed carrier and the intermediate sun gear coupling and between the intermediate carrier and the low-speed sun gear coupling are in the form of gear engagement with a barrel-shaped shape, while the couplings with corresponding gears are made fixed from the axial displacements by means of retaining rings on both sides of the couplings installed in grooves made in the bodies of the respective carriers; the inner rings of the ball bearings of the intermediate and high-speed carrier are made detachable in the corresponding orthogonal planes relative to the rotation axes of these bearings coinciding with the axis of the gearbox, these orthogonal planes pass through the centers of the balls of these ball bearings, some parts of each split ring are integral with the corresponding carrier, and other parts are in the form of removable rings, these parts are made fixed to each other.