RU2614462C1

RU2614462C1 - Electric drive

Info

Publication number: RU2614462C1
Application number: RU2015155198A
Authority: RU
Inventors: Николай Игоревич Белоусов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-03-28

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention is relevant to mechanical engineering and can be used as drives intended for automatics of items in the field of aeronautical and rocket technology. Electric drive includes housing, end shield, which is stationary and fastened to housing, and board equipped with electric motor provided with gear mounted on its shaft, cylindrical gear unit, transducer of output shaft position mounted on end shield, and pressurizing casing. Housing is manufactured as assembly of two parts joined by force of their flange coupling. End shield and electric connector for transducer of output shaft position are mounted in the first part of housing. Electric connector of electric motor is mounted in the second part of housing, and board is manufactured as one integral part with the second part of housing.

EFFECT: providing increase of electric-drive reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в качестве приводов автоматики изделий авиационной и ракетной техники.The invention relates to machine parts and can be used as drives for automation of aircraft and rocket technology products.

Известен электропривод, содержащий корпус, размещенные внутри него жестко зафиксированный на плате электродвигатель с шестерней на его валу и цилиндрический зубчатый редуктор из n (n=2 в данной конструкции) установленных на подшипниках валов, последний из которых является выходным валом электропривода и выступает из корпуса одним своим концом, а зубчатое колесо первого введено в зацепление с шестерней вала электродвигателя, при этом выходной вал снабжен зубчатым колесом, а каждый из прочих валов снабжен зубчатым колесом и шестерней (патент РФ №2209496 по МПК: H01Q 3/08, 2003 г., нижний привод по рис. 1). Недостатком такого электропривода является низкое значение передаточного отношения, что вызвано расположением всего редуктора между торцовой стенкой корпуса и платой.A known electric drive, comprising a housing, an electric motor rigidly fixed on the board with a gear on its shaft and a cylindrical gear reducer of n (n = 2 in this design) shafts mounted on bearings, the last of which is the output shaft of the electric drive and protrudes from the housing at its end, and the gear of the first is engaged with the gear shaft of the electric motor shaft, while the output shaft is equipped with a gear wheel, and each of the other shafts is equipped with a gear wheel and gear (pat nt RF №2209496 according to IPC: H01Q 3/08, 2003, lower drive according to Fig. 1). The disadvantage of this electric drive is the low value of the gear ratio, which is caused by the location of the entire gearbox between the end wall of the case and the board.

Этого недостатка лишен электропривод, содержащий корпус, неподвижно закрепленные на корпусе подшипниковый щит и плату с электродвигателем с шестерней на его валу, цилиндрический зубчатый редуктор из n (n=2,3 и т.д.) валов, последний из которых является выходным валом электропривода и выступает из корпуса одним своим концом, а зубчатое колесо первого введено в зацепление с шестерней вала электродвигателя, установленный на подшипниковом щите датчик положения выходного вала и герметизирующий кожух, а также установленные в корпусе электрические соединители, при этом все валы, кроме первого, установлены на подшипниках корпуса и подшипникового щита, первый вал установлен на подшипниках в плате и подшипниковом щите, выходной вал снабжен зубчатым колесом, а каждый из прочих валов снабжен зубчатым колесом и шестерней, вал электродвигателя обращен в сторону, противоположную выступающему из корпуса концу выходного вала электропривода, причем подшипниковый щит размещен между выступающим из корпуса концом выходного вала и платой, (патент Российской Федерации №2558535 по МПК: F16H 1/06, 2015 г.), выбранный в качестве прототипа.This drawback is deprived of an electric drive containing a housing, a bearing shield fixed to the housing, and a board with an electric motor with a gear on its shaft, a cylindrical gear reducer of n (n = 2,3, etc.) shafts, the last of which is the output shaft of the electric drive and protrudes from the housing at one of its ends, and the gear of the first is engaged with the gear shaft of the electric motor, an output shaft position sensor and a sealing casing mounted on the bearing shield, as well as electric connectors, while all the shafts, except the first, are mounted on the bearings of the housing and bearing shield, the first shaft is mounted on bearings in the board and bearing shield, the output shaft is equipped with a gear wheel, and each of the other shafts is equipped with a gear wheel and gear, the motor shaft is turned in the direction opposite to the end of the output shaft of the electric drive protruding from the housing, the bearing shield being placed between the end of the output shaft protruding from the housing and the circuit board (Patent of the Russian Federation No. 2558535 for IPC: F16H 1/06, 2015) selected as a prototype.

Недостатком такого электропривода является большая длительность производственного цикла, поскольку его сборка может производиться только последовательным способом, что увеличивает время сборки и удорожает изделие. Другим недостатком является низкая надежность, что вызвано тем, что установку и регулировку датчика положения выходного вала приходится вести в глубине расточки корпуса, и также очень сложно надежно закрепить кабель от электродвигателя к электрическому соединителю, поскольку электродвигатель, установленный на кронштейне, устанавливается в расточку корпуса в последнюю очередь, после чего доступ к кабелю электродвигателя крайне затруднен, т.к. он скрыт кронштейном и зубчатым колесом первой ступени редуктора. Это лишает возможности корректировать положение этого кабеля после установки кронштейна и также не дает возможность полноценного визуального контроля, оставляя возможность только для электрических проверок. В процессе эксплуатации возможен контакт кабеля с вращающимся валом первой ступени редуктора и вращающимися элементами датчика, что может вызвать протирание изоляции кабеля и электрический отказ.The disadvantage of this electric drive is the long duration of the production cycle, since it can only be assembled in a sequential manner, which increases assembly time and increases the cost of the product. Another disadvantage is the low reliability, which is caused by the fact that the installation and adjustment of the output shaft position sensor has to be carried out in the depth of the housing bore, and it is also very difficult to securely secure the cable from the electric motor to the electrical connector, since the electric motor mounted on the bracket is installed in the housing bore in last of all, after which access to the motor cable is extremely difficult, because it is hidden by the bracket and gear of the first gear stage. This makes it impossible to correct the position of this cable after installing the bracket and also does not allow full visual control, leaving the possibility only for electrical checks. During operation, the cable may contact the rotating shaft of the first stage of the gearbox and the rotating elements of the sensor, which can cause rubbing of the cable insulation and electrical failure.

Техническим результатом, решаемым заявленным изобретением, является снижение длительности производственного цикла и повышение надежности электропривода.The technical result solved by the claimed invention is to reduce the duration of the production cycle and increase the reliability of the electric drive.

Технический результат достигается за счет того, что в известном электроприводе, содержащем корпус, неподвижно закрепленные на корпусе подшипниковый щит и плату с электродвигателем с шестерней на его валу, цилиндрический зубчатый редуктор из n (n=2,3 и т.д.) валов, последний из которых является выходным валом электропривода и выступает из корпуса одним своим концом, а зубчатое колесо первого введено в зацепление с шестерней вала электродвигателя, установленный на подшипниковом щите датчик положения выходного вала и герметизирующий кожух, а также установленные в корпусе электрические соединители, при этом все валы, кроме первого, установлены на подшипниках корпуса и подшипникового щита, первый вал установлен на подшипниках в плате и подшипниковом щите, выходной вал снабжен зубчатым колесом, а каждый из прочих валов снабжен зубчатым колесом и шестерней, вал электродвигателя обращен в сторону, противоположную выступающему из корпуса концу выходного вала электропривода, причем подшипниковый щит размещен между выступающим из корпуса концом выходного вала и платой, согласно изобретению, корпус выполнен сборным из двух состыкованных посредством фланцевого соединения частей, на первой части корпуса установлены подшипниковый щит и электрический соединитель датчика положения выходного вала, на второй части корпуса установлен электрический соединитель электродвигателя, и плата выполнена за одно целое со второй частью корпуса.The technical result is achieved due to the fact that in the known electric drive comprising a housing, a bearing shield and a board with an electric motor with a gear on its shaft, a cylindrical gear reducer of n (n = 2,3, etc.) shafts are fixedly mounted on the housing, the last of which is the output shaft of the electric drive and protrudes from the housing at its one end, and the gear of the first is engaged with the gear shaft of the electric motor, an output shaft position sensor and a sealing casing mounted on the bearing shield, and There are also electrical connectors installed in the housing, while all shafts, except the first, are mounted on the bearings of the housing and bearing shield, the first shaft is mounted on bearings in the board and bearing shield, the output shaft is equipped with a gear wheel, and each of the other shafts is equipped with a gear wheel and gear , the motor shaft is facing opposite to the end of the output shaft of the electric drive protruding from the housing, the bearing shield being located between the end of the output shaft protruding from the housing and the board, according to on acquisition, the housing is made of two assembled parts by means of a flange connection, a bearing shield and an electrical connector of the output shaft position sensor are installed on the first housing part, an electric motor connector is installed on the second housing part, and the board is made integrally with the second housing part.

На иллюстрации приведен пример конкретного исполнения электропривода, продольный разрез.The illustration shows an example of a specific embodiment of the electric drive, a longitudinal section.

Электропривод содержит сборный корпус 1, неподвижно закрепленные на корпусе 1 подшипниковый щит 2 и плату 3 (выполнена за одно целое с корпусом 1) с электродвигателем 4 с шестерней 5 на его валу. Электропривод также содержит цилиндрический зубчатый редуктор 6 из n (n в данном примере конкретного исполнения равно 3) валов, последний из которых является выходным валом 7 электропривода и выступает из корпуса 1 одним своим концом 8. Зубчатое колесо 9 первого вала 10 введено в зацепление с шестерней 5 вала электродвигателя 4. На подшипниковом щите 2 установлен датчик 11 положения выходного вала. Электропривод содержит герметизирующий кожух 12, а также установленные в корпусе электрические соединители 13 (от датчика 11 положения выходного вала) и 14 (от электродвигателя 4). Все валы, кроме первого - т.е. второй 15 и выходной 7 установлены на подшипниках корпуса 1 и подшипникового щита 2: второй вал 15 - на подшипниках 16 и 17 и выходной вал 7 - на подшипниках 18 и 19. Первый вал 10 установлен на подшипнике 20 в плате 3 и на подшипнике 21 в подшипниковом щите 2. Выходной вал 7 снабжен зубчатым колесом 22 (в данном примере конкретного исполнения - в виде зубчатого сектора, являющегося частным случаем зубчатого колеса), а каждый из прочих валов снабжен зубчатым колесом и шестерней: вал 10 - зубчатым колесом 9 и шестерней 23, вал 15 - зубчатым колесом 24 и шестерней 25. Вал электродвигателя 4 обращен в сторону, противоположную выступающему из корпуса 1 концу 8 выходного вала 7 электропривода. Подшипниковый щит 2 размещен между выступающим из корпуса 1 концом 8 выходного вала 7 и платой 3. Корпус 1 выполнен сборным из двух состыкованных посредством фланцевого соединения частей, на первой части 26 корпуса 1 установлены подшипниковый щит 2 и электрический соединитель 13 датчика 11 положения выходного вала. На второй части 27 корпуса 1 установлен электрический соединитель 14 электродвигателя 4. Плата 3 выполнена за одно целое со второй частью 27 корпуса 1. Провода электродвигателя 4, идущие к электрическому соединителю 14, закреплены, во избежание контакта с вращающимися частями электропривода, бандажом 28 на корпусе электродвигателя 4. Провода, идущие от датчика 11 к электрическому соединителю 13, также прибандажированы к подшипниковому щиту 2 (не показано). Части 26 и 27 корпуса стянуты винтами 29. На выходном валу 7 установлены ламели 30 датчика 11.The electric drive comprises a prefabricated housing 1, a bearing shield 2 and a board 3 (made integrally with the housing 1) fixed to the housing 1, with an electric motor 4 with a gear 5 on its shaft. The electric drive also contains a cylindrical gear reducer 6 of n (n in this particular example is 3) shafts, the last of which is the output shaft 7 of the electric drive and protrudes from the housing 1 with its one end 8. The gear wheel 9 of the first shaft 10 is engaged with the gear 5 of the motor shaft 4. A sensor 11 of the output shaft position is mounted on the bearing shield 2. The electric drive contains a sealing casing 12, as well as electrical connectors 13 (from the sensor 11 of the output shaft position) and 14 (from the electric motor 4) installed in the housing. All shafts except the first - i.e. the second 15 and the output 7 are mounted on the bearings of the housing 1 and the shield 2: the second shaft 15 is on the bearings 16 and 17 and the output shaft 7 is on the bearings 18 and 19. The first shaft 10 is mounted on the bearing 20 in the circuit board 3 and on the bearing 21 in bearing shield 2. The output shaft 7 is equipped with a gear wheel 22 (in this particular example, in the form of a gear sector, which is a special case of a gear wheel), and each of the other shafts is equipped with a gear wheel and gear: shaft 10 - a gear wheel 9 and gear 23 , the shaft 15 - gear 24 and gear 25. The shaft lektrodvigatelya 4 facing in the direction opposite from the protruding end 8 of the body 1 of the output shaft 7 of the actuator. The bearing shield 2 is placed between the end 8 of the output shaft 7 protruding from the housing 1 and the plate 3. The housing 1 is made of two parts joined by means of a flange connection, a bearing shield 2 and an electrical connector 13 of the output shaft position sensor 11 are mounted on the first part 26 of the housing 1. An electric connector 14 of the electric motor 4 is installed on the second part 27 of the housing 1. The circuit board 3 is made in one piece with the second part 27 of the housing 1. The wires of the electric motor 4 going to the electric connector 14 are fixed to prevent contact with the rotating parts of the electric drive by a bandage 28 on the housing electric motor 4. The wires coming from the sensor 11 to the electrical connector 13 are also bandaged to the bearing shield 2 (not shown). Parts 26 and 27 of the housing are tightened by screws 29. On the output shaft 7, lamellas 30 of the sensor 11 are installed.

Электропривод работает следующим образом: при подаче через электрический соединитель 14 питающего напряжения на электродвигатель 4 вращается вал электродвигателя с шестерней 5. Далее вращающий момент через зубчатое колесо 9, шестерню 23 вала 10 передается на зубчатое колесо 24 и шестерню 25 вала 15 и далее, через зубчатое колесо (сектор) 22 на последний (выходной) вал 7, на котором установлены ламели 30 датчика 11. Это приводит к изменению сигналов, снимаемых с датчика 11 положения выходного вала 7. Таким образом формируется сигнал обратной связи по положению выходного вала 7, который выдается на электрический соединитель 13. Поскольку значения угла поворота выходного вала приводов автоматики изделий авиационной и ракетной техники обычно лежат в диапазоне от 120° до 180°, то в данном примере конкретного исполнения в качестве зубчатого колеса 22 использован зубчатый сектор, для снижения габаритно-массовых характеристик, однако может быть использовано, при необходимости, и полноразмерное зубчатое колесо. Также вместо ламелей, установленных на выходном валу, возможно использование датчиков положения других типов - например, потенциометр или вращающийся трансформатор, связанный с выходным валом непосредственно или через зубчатую передачу.The electric drive operates as follows: when a voltage is supplied through an electric connector 14 to an electric motor 4, the electric motor shaft rotates with gear 5. Next, the torque is transmitted through the gear 9, the gear 23 of the shaft 10 to the gear 24 and the gear 25 of the shaft 15 and further through the gear a wheel (sector) 22 on the last (output) shaft 7, on which the lamellas 30 of the sensor 11 are mounted. This leads to a change in the signals taken from the sensor 11 of the position of the output shaft 7. Thus, a feedback signal is generated across the floor the output shaft 7, which is output to the electrical connector 13. Since the values of the angle of rotation of the output shaft of the drives of automation products of aviation and rocket technology are usually in the range from 120 ° to 180 °, in this example of a specific embodiment, the gear sector is used as a gear wheel 22 , to reduce the overall mass characteristics, however, a full-sized gear wheel can be used, if necessary. Also, instead of lamellas mounted on the output shaft, it is possible to use position sensors of other types - for example, a potentiometer or a rotating transformer connected to the output shaft directly or through a gear transmission.

В результате использования изобретения существенно снижается длительность производственного цикла электропривода, так как есть возможность использования параллельно-последовательного способа его изготовления и настройки - на одном рабочем месте производится сборка редуктора (за исключением его первого вала) в первой части корпуса, установка датчика положения на подшипниковый щит, распайка, заливка и бандажирование проводов к датчику и электросоединителю 13, проведение настройки датчика положения выходного вала и проведение электрических проверок. На другом рабочем месте производится установка электродвигателя на плату второй части корпуса, пайка его проводов к электросоединителю 14, заливка последнего, бандажирование проводов, проведение электрических проверок и установка вала 10 с подшипником 20 в плату 3. Последней операцией, которая может проводиться на третьем рабочем месте, является соединение двух частей корпуса с одновременным выполнением введения подшипника 21, установленного на валу 21, в отверстие подшипникового щита 2, при этом эта операция может визуально контролироваться через отверстия в плате 3 (не показаны на иллюстрации), и последняя операция - установка кожуха 12. Существенное сокращение производственного цикла особенно важно при серийном производстве большого количества электроприводов в сжатые сроки. Также повышается и надежность электропривода, так как при выполнении фланцевого соединения частей корпуса все провода и кабели электродвигателя и датчика положения надежно прибандажированны, и при взаимном положении всех деталей и сборочных единиц остается неизменным, что гарантирует отсутствие возможных касаний проводов и кабелей к подвижным деталям работа электропривода - в прототипе же при установке кронштейна с электродвигателем провода испытывали перемещения, оставаясь в то же время в труднодоступной зоне, ограниченной стенками расточки корпуса. Указанные преимущества позволяют рекомендовать заявленное техническое решение к использованию в изделиях авиационной и ракетной техники.As a result of the use of the invention, the duration of the production cycle of the electric drive is significantly reduced, since it is possible to use a parallel-serial method for its manufacture and adjustment - at one workplace, the gearbox is assembled (except for its first shaft) in the first part of the housing, and the position sensor is mounted on the bearing shield , desoldering, filling and banding of wires to the sensor and electrical connector 13, setting up the output shaft position sensor and conducting electric eskih checks. At another workplace, the electric motor is installed on the board of the second part of the case, soldered its wires to the electrical connector 14, filled in the latter, banded the wires, conduct electrical checks and install the shaft 10 with bearing 20 into the board 3. The last operation, which can be carried out at the third workplace is the connection of two parts of the housing with simultaneous introduction of the bearing 21 mounted on the shaft 21 into the hole of the bearing shield 2, while this operation can be visually controlled I am through the holes in the board 3 (not shown in the illustration), and the last operation is the installation of the casing 12. A significant reduction in the production cycle is especially important when mass production of a large number of electric drives in a short time. The reliability of the electric drive is also increased, since when carrying out a flanged connection of the housing parts, all wires and cables of the electric motor and the position sensor are reliably bandaged, and with the mutual position of all parts and assembly units, it remains unchanged, which ensures that the electric drive does not touch wires and cables to movable parts - in the prototype, when installing the bracket with an electric motor, the wires experienced displacements, while remaining in the inaccessible zone bounded by the walls and body boring. These advantages allow us to recommend the claimed technical solution for use in products of aviation and rocket technology.

Claims

An electric drive comprising a housing, a bearing shield fixedly mounted on the housing and a board with an electric motor with a gear on its shaft, a cylindrical gear reducer of n (n = 2, 3, etc.) shafts, the last of which is the output shaft of the electric drive and protrudes from one end of the housing, and the gear of the first engaged with the gear shaft of the electric motor, an output shaft position sensor and a sealing casing mounted on the bearing shield, as well as electrical connectors installed in the housing, m all the shafts, except the first, are mounted on the bearings of the housing and the bearing shield, the first shaft is mounted on the bearings in the board and bearing shield, the output shaft is equipped with a gear wheel, and each of the other shafts, except the output shaft, is equipped with a gear wheel and gear, the motor shaft is turned in the direction opposite to the end of the output shaft of the electric drive protruding from the housing, the bearing shield being located between the end of the output shaft protruding from the housing and the circuit board, characterized in that the housing is made of two forged by the flange connection parts, the first part of the housing bearing plate and mounted electrical connector of the output shaft position sensor, a second housing portion mounted electrical connector of the motor, and the board is integrally formed with the second housing part.