UA47281C2

UA47281C2 - Translational electric drive

Info

Publication number: UA47281C2
Application number: UA2001106850A
Authority: UA
Inventors: Василь Климентійович Мокроуз; Василий Климентьевич Мокроуз; Юрій Гнатович Кравченко; Юрий Игнатович Кравченко; Микола Васильович Горбатюк
Original assignee: Харківське Агрегатне Конструкторське Бюро; Харьковское Агрегатное Конструкторское Бюро
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2004-04-15

Abstract

A translational electric drive has an electromotor with build-in electromagnetic brake clutch, a reducer, ball-screw transmission, and a micro-switch block. A sun wheel of first grade of a three-step planetary gear with a common epicycle that is installed on the end of the shaft of the ac motor has a support cylindrical pin, and the rein on which the first grade satellites and the sun wheel of second grade are installed is made with a placed at the pin side end boring, this is coaxial to the rein, in it a bushing made of antifriction material is pressed and a pin is installed with a possibility of motion.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до авіабудівництва, а саме до привідних електромеханізмів і може бути використаний 2 для лінійного переміщення пристроїв переважно на літаючих апаратах, а також на об'єктах в других галузях техніки.The invention relates to aircraft construction, namely to drive electromechanisms and can be used 2 for linear movement of devices mainly on flying machines, as well as on objects in other branches of technology.

Відомі поступальні електроприводи в загальному випадку складаються з електродвигуна, фрикційної муфти, редуктора, передачі перетворення видів руху, пристроїв, що забезпечують фіксовану зупинку штока і сигналізацію його положення. Серед передач, призначених для перетворення обертального руху в 70 поступальний, найбільш поширені гвинтові передачі (1) з тертям ковзання, які поєднують в собі простоту конструкції і технологічність, мають невеликі габарити і масу, володіють при однозахідній різьбі властивістю самогальмування, але мають істотні недоліки: низький ККД через порівняно великі втрати, пов'язані з тертям ковзання; неможливість використання при високих швидкостях поступального руху гайки або гвинта, оскільки швидкість 72 ковзання витків гайки відносно витків гвинта більш ніж на порядок перевищує швидкість осьового переміщення.Known translational electric drives generally consist of an electric motor, a friction clutch, a reducer, a transmission for the conversion of types of movement, devices that ensure a fixed stop of the rod and signaling of its position. Among the gears designed to convert rotary motion into 70 translational, the most common are helical gears (1) with sliding friction, which combine simplicity of design and manufacturability, have small dimensions and weight, have the property of self-braking in the case of a one-way thread, but have significant disadvantages: low efficiency due to relatively large losses associated with sliding friction; impossibility of use at high speeds of translational movement of the nut or screw, since the speed of sliding 72 turns of the nut relative to the turns of the screw is more than an order of magnitude higher than the speed of axial movement.

У зв'язку з цим все більше розповсюдження отримують гвинтові передачі з тертям котіння кулькогвинтові передачі (КГП) 2), які мають малі втрати потужності на тертя котіння, високу кінематичну чутливість через низький момент на початку руху і малий знос. По цій схемі виконаний поступальний електропривод (електромеханізм поступальної дії) ІЗІЇ, який вибраний як прототип до запропонованого винаходу по технічній суті і по кількості співпадаючих ознак.In this regard, helical gears with rolling friction, ball screw gears (KGP) 2), which have low power losses due to rolling friction, high kinematic sensitivity due to low torque at the beginning of movement, and low wear, are becoming more and more common. According to this scheme, a translational electric drive (electromechanism of translational action) of IZIA was made, which was selected as a prototype for the proposed invention on the basis of its technical essence and the number of matching features.

У відомій конструкції поступальний електропривод включає колекторний електродвигун з вбудованою електромагнітною гальмівною муфтою, трьохступеневу планетарну, рядну і узгоджуючи мілкомодульні зубчасті передачі, КГП і блок мікроперемикачів. При подачі живлення на штепсельний роз'їм спрацьовує електромагнітна гальмівна муфта, обертання незагальмованого вала електродвигуна через ведуче сонячне колесо першої с ступені, сателіт і епіцикл, який є спільним для трьох ступіней, передається водилові, на якому розміщені Ге) сателіти першої ступені і сонячне колесо другої ступені, далі водилові другої і третьої ступені планетарної передачі, а через рядну зубчасту передачу - гвинту КГП і за допомогою узгоджуючих передач - кулачкам блоку мікроперемикачів. Таким чином електропривод відпрацьовує разові команди, забезпечуючи лінійне переміщення вихідного штока на обмежений мікроперемикачами хід, а також сигналізацію в заданих крайніх і проміжних -- положеннях штока. сIn the well-known design, the translational electric drive includes a collector electric motor with a built-in electromagnetic brake clutch, three-stage planetary, in-line and matching small-module gear transmissions, KGP and a block of microswitches. When power is supplied to the plug connector, the electromagnetic brake clutch is activated, the rotation of the unbraked shaft of the electric motor through the leading sun gear of the first stage, the satellite and the epicycle, which is common to the three stages, is transmitted to the driver, on which the satellites of the first stage and the sun gear are located of the second stage, then the drive shafts of the second and third stages of the planetary gear, and through the inline gear - to the KGP screw and with the help of matching gears - to the cams of the microswitch block. In this way, the electric drive executes one-time commands, providing linear movement of the output rod to a stroke limited by microswitches, as well as signaling in the given extreme and intermediate positions of the rod. with

Описаний електропривод має порівняно малі масу і габарити, але володіє недоліками, основними з яких є: низький ресурс і підвищена пожежонебезпечність через застосування колекторного електродвигуна; с передчасний знос зубів сонячного колеса першої ступені планетарної передачі, викликаний неспіввісністю ча осей двигуна і редуктора.The described electric drive has relatively small mass and dimensions, but it has disadvantages, the main of which are: low resource and increased fire hazard due to the use of a collector electric motor; c premature wear of the teeth of the sun gear of the first stage of the planetary transmission, caused by misalignment of the axes of the motor and the gearbox.

Зо Запропонованим винаходом вирішується задача підвищення надійності поступального електроприводу при М збереженні порівняно невеликих його маси і габаритів.The proposed invention solves the problem of increasing the reliability of the translational electric drive while keeping its relatively small mass and dimensions.

Для досягнення цього технічного результату в поступальному електроприводі, що включає електродвигун з вбудованою електромагнітною гальмівною муфтою, редуктор, кулькогвинтову передачу і блок мікроперемикачів, «4, згідно з винаходом розміщене на кінці вала вентильного електродвигуна сонячне колесо першої ступені З 50 трьохступеневої планетарної передачі із спільним епіциклом виконано з опорним циліндричним шипом, а с водило, на якому розміщені сателіти першої ступені і сонячне колесо другої ступені, виконано з розташованоїTo achieve this technical result in the translational electric drive, which includes an electric motor with a built-in electromagnetic brake clutch, a reducer, a ball screw transmission and a block of microswitches, "4, according to the invention, a sun wheel of the first stage Z 50 of a three-stage planetary gear with a common epicycle is placed at the end of the valve electric motor shaft is made with a supporting cylindrical spike, and c carrier, on which the satellites of the first stage and the sun wheel of the second stage are located, is made of located

Із» із боку шипа торцевою розточкою співвісною з води лом, в якій запресована втулка з антифрикційного матеріалу і рухливо встановлений шип.With" on the side of the spike, an end boring is coaxial with the water scrap, in which a sleeve made of anti-friction material is pressed and the spike is movably installed.

Перераховані вище відмінні ознаки у запропонованому електроприводі є істотними, оскільки кожна з них необхідна, а разом вони достатні для досягнення вказаного технічного результату в порівнянні з прототипом і т- відомими подібними електромеханізмами. Між відмінними ознаками і досягнутим технічним результатом є -І причинно - наслідковий зв'язок.The distinctive features listed above in the proposed electric drive are essential, since each of them is necessary, and together they are sufficient to achieve the specified technical result in comparison with the prototype and other known similar electric mechanisms. There is a cause-and-effect relationship between distinctive features and the achieved technical result.

Застосування вентильного електродвигуна вирішило проблему забезпечення пожежонебезпечності і ді збільшення ресурсу приводного електродвигуна, а поліпшення взаємного центрування і зменшення перекосів о 20 зубчастих коліс трьохступеневої планетарної передачі за рахунок виконання сонячного колеса першої ступені, розміщеного на валу двигуна, з циліндричним шипом, який рухливо встановлений у втулку з антифрикційного та матеріалу, запресовану в торцеву розточку, виконану по осі водила, на якому розміщені сателіти першої ступені і сонячне колесо другої ступені, знижує контактну напругу зубчастого зачеплення і підвищує зносостійкість конструкції. За рахунок цього одержано технічний результат - підвищена надійність електроприводу при 29 збереженні його невеликої маси і габаритів.The use of a valve electric motor solved the problem of ensuring fire safety and increasing the resource of the drive electric motor, as well as improving mutual centering and reducing misalignment by 20 gears of the three-stage planetary transmission due to the implementation of the sun gear of the first stage, placed on the motor shaft, with a cylindrical spike, which is movably installed in the sleeve made of anti-friction and material, pressed into an end boring, made along the axis of the carrier, on which the satellites of the first stage and the sun wheel of the second stage are placed, reduces the contact stress of the gear engagement and increases the wear resistance of the structure. Due to this, a technical result was obtained - increased reliability of the electric drive while maintaining its small weight and dimensions.

ГФ) Заявлене технічне рішення є новим, оскільки воно невідоме з рівня техніки, має винахідницький рівень, таму що запропоновані конструктивні рішення по підвищенню зносостійкості зубчастих коліс редуктора о електроприводу в умовах разового змащування явним чином не слідують з рівня техніки, промислове застосовне, оскільки воно призначене для використання в системах для лінійного переміщення пристроїв на 60 об'єктах авіаційної техніки.GF) The declared technical solution is new, because it is unknown from the state of the art, it has an inventive level, because the proposed constructive solutions to increase the wear resistance of the gear wheels of the electric drive in conditions of single lubrication clearly do not follow from the state of the art, it is industrially applicable, because it is intended for use in systems for linear movement of devices at 60 aircraft facilities.

Технічна суть і принцип дії поступального електроприводу пояснюються кресленнями, на яких зображено: на фіг.1 - поздовжній розріз електроприводу; на фіг.2 - зноска А на фіг.1.The technical essence and principle of action of the translational electric drive are explained by the drawings, which show: in Fig. 1 - a longitudinal section of the electric drive; in Fig. 2 - footnote A in Fig. 1.

Електропривод (фіг.1) включає реверсивний вентильний електродвигун 1 з вбудованою електромагнітною бо гальмівною муфтою і коробкою управління, редуктор, що складається з трьохступеневої планетарної 2, рядної З і узгоджуючих 4 мілкомодульних зубчастих передач, КГП 5 і блок 6 мікроперемикачів. Сонячне колесо 7 (фіг.2) першої ступені планетарної передачі 2, виконаної по схемі із спільним нерухомим епіциклом 8, розміщене на кінці вала вентильного електродвигуна 1, виконано з опорним циліндричним шипом 9, а водило 10, на якому розміщені сателіти 11 першої ступені і сонячне колесо 12 другої ступені, виконано з розташованою із боку шипа торцевою розточкою 13, в якій запресована втулка 14 з антифрикційного матеріалу, а в останній із зазором розміщено шип 9.The electric drive (Fig. 1) includes a reversible valve electric motor 1 with a built-in electromagnetic brake clutch and control box, a gearbox consisting of a three-stage planetary 2, in-line Z and matching 4 small-module gears, KGP 5 and block 6 of microswitches. The sun wheel 7 (Fig. 2) of the first stage of the planetary transmission 2, made according to the scheme with a common fixed epicycle 8, is located at the end of the shaft of the electric valve motor 1, is made with a supporting cylindrical spike 9, and the carrier 10, on which the satellites 11 of the first stage and sun wheel 12 of the second stage, made with an end boring 13 located on the side of the spike, in which a sleeve 14 of anti-friction material is pressed, and a spike 9 is placed in the latter with a gap.

Поступальний електропривод працює таким чином.The sliding electric drive works as follows.

При подачі напруги на електродвигун 1 обертання вала через сонячне колесо 7, сателіти 11 і епіцикл 8 7/0 першої ступені передається водилові 10, далі за допомогою другої і третьої ступенів планетарної передачі 2, рядної зубчастої передачі З - гвинту КГП 5, де обертальний рух перетворюється в поступальний. Відключення електродвигуна 1 і подальша сигналізація здійснюються автоматично по досягненню штоком КГП 5 крайніх положень, які визначаються через узгоджуючи передачі 4 настроюванням кулачків блоку 6 мікроперемикачів.When voltage is applied to the electric motor 1, the rotation of the shaft through the sun wheel 7, satellites 11 and epicycle 8 7/0 of the first stage is transmitted to the driver 10, then with the help of the second and third stages of the planetary gear 2, the serial toothed gear З - the KGP screw 5, where the rotational movement turns into transitive. Shutting off the electric motor 1 and further signaling are carried out automatically when the KGP rod 5 reaches the extreme positions, which are determined through matching gears 4 by adjusting the cams of the microswitch block 6.

Виконання сонячного колеса 7 з циліндричним шипом 9, а водила 10 з втулкою 14, в якій рухливо /5 Встановлено шип 9, дозволяє зменшити перекіс зубів сонячного колеса 7 і сателітів 11 першої ступені планетарної передачі 2 в момент включення електродвигуна 1 і поліпшити їх центрування в процесі роботи, що призводить до істотного зниження питомих навантажень в зубчастому зачепленні і забезпечує збільшення ресурсу передачі.Designing the sun wheel 7 with a cylindrical spike 9, and the carrier 10 with a sleeve 14, in which the spike 9 is movably installed, allows to reduce the misalignment of the teeth of the sun wheel 7 and the satellites 11 of the first stage of the planetary gear 2 at the time of switching on the electric motor 1 and to improve their centering in in the work process, which leads to a significant reduction of the specific loads in the gearing and ensures an increase in the transmission resource.

Реалізація в конструкції поступального електроприводу запропонованих рішень дозволила практично в 5 раз збільшити його ресурс по відношенню до прототипу. Електропривод в такому виконанні пройшов сертифікаційні випробовування як агрегат РМ-140 в складі літака Ан-140.The implementation of the proposed solutions in the design of the translational electric drive made it possible to increase its resource by almost 5 times compared to the prototype. The electric drive in this version passed certification tests as a RM-140 unit in the An-140 aircraft.

Використані джерела 1. Полетучий А.И. Конструирование передач винт-гайка авиационньїх и робототехнических механизмов. -Sources used 1. Poletuchy A.I. Design of screw-nut gears of aviation and robotic mechanisms. -

Харьков, ХАЙ. - 1993. - 102с. сч 2. Расчет и конструирование приводов авиационньїх механизмов // Под ред. П.П.Дементьева. - М, МАИ. -1978. - 80с. о 3. Злектромеханизм поступательного действия МП10С2, 5А14. Информационная карта Мо12-1079 НИЙИСУ, май 1990г.Kharkiv, HAY. - 1993. - 102p. ch 2. Calculation and design of aviation mechanism drives // Ed. P.P. Dementieva. - M, MAI. -1978. - 80s. o 3. Zlektromechanism of progressive action MP10S2, 5A14. Information card Mo12-1079 NIYISU, May 1990.

Розробник і виготівник конструкторське бюро "Електропривод", Російська Федерація, 610006, м. Кіров, -Developer and manufacturer design bureau "Electroprivod", Russian Federation, 610006, Kirov, -

Жовтневий проспект, 24.24 Zhovtnevy Avenue.

Зо соFrom co

Claims

The formula of the invention c y 35 The forward electric drive, which includes an electric motor with a built-in electromagnetic brake clutch, a reducer, a ball screw transmission and a block of micro switches, which is distinguished by the fact that the sun wheel of the first stage of a three-stage planetary gear with a common epicycle, located at the end of the valve electric motor shaft, is made with a support with a cylindrical spike, and the carrier, on which the satellites of the first stage and the sun wheel of the second stage are placed, is made with an end boring located on the side of the spike, "coaxial with the carrier, in which a sleeve made of anti-friction material is pressed and the spike is movably installed. with and?

sh» - and name)

(ee) -

name) 60 b5