RU2283975C1

RU2283975C1 - Redundant electric drive

Info

Publication number: RU2283975C1
Application number: RU2005103449/11A
Authority: RU
Inventors: Семен Львович Самсонович (RU); Семен Львович Самсонович; Виталий Аркадьевич Полковников (RU); Виталий Аркадьевич Полковников; Сергей Александрович Дудкин (RU); Сергей Александрович Дудкин
Original assignee: Московский авиационный институт (государственный технический университет); Семен Львович Самсонович; Виталий Аркадьевич Полковников; Сергей Александрович Дудкин
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2006-09-20
Also published as: RU2005103449A

Abstract

FIELD: automatic control systems.

SUBSTANCE: proposed drive contains two drive motors 1 and 2, fixed base with cylindrical projection 3 whose axis being central axis for entire mechanism. Gears 4 and 5 are arranged on motor shafts. Drive includes differential consisting of first idler gear 6 and second idler gear 7 with external and internal gear rims and cylindrical bushings 8 and 9. Cylindrical gears 10 and 11 are secured, respectively, on first end of both cylindrical bushings. Differential includes harmonic drive consisting of wave coupling in forming of cage 12, flexible wheel in forming of rolling supports 13 fitted in holes of cage 12, rigid gear wheel 14 and wave generators 15 and 16 made in form of central disks. Drive includes also output shaft 17 and feedback sensor 18.

EFFECT: increased load capacity at the same overall dimensions.

1 dwg

Description

Изобретение относится к приводам автоматических устройств и может быть использовано при создании резервированных систем автоматического управления.The invention relates to drives of automatic devices and can be used to create redundant automatic control systems.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является привод, содержащий неподвижное основание с центральной осью, два двигателя, расположенных параллельно центральной оси, с шестернями на валах, дифференциал, состоящий из двух промежуточных зубчатых колес, каждое из которых снабжено двумя зубчатыми венцами, волновой передачи, состоящей из гибкого колеса, волновой муфты, жесткого зубчатого колеса, которое жестко связано с выходным валом, и волнообразователя, датчик обратной связи, расположенный вдоль центральной оси. А.С. №1569466 - прототип.Closest to the proposed invention is a drive comprising a fixed base with a central axis, two motors parallel to the central axis, with gears on the shafts, a differential consisting of two intermediate gears, each of which is equipped with two gear rims, a wave transmission consisting of a flexible wheel, a wave clutch, a hard gear that is rigidly connected to the output shaft, and a wave former, a feedback sensor located along the central axis. A.S. No. 1569466 is a prototype.

Прототип не позволяет добиваться больших усилий малыми габаритами.The prototype does not allow to achieve great effort in small dimensions.

Целью изобретения является увеличение нагрузочной способности при тех же габаритах.The aim of the invention is to increase the load capacity with the same dimensions.

Цель изобретения достигается тем, что резервированный электропривод, содержащий неподвижное основание с центральной осью, два двигателя, расположенных параллельно центральной оси, с шестернями на валах, дифференциал, состоящий из двух промежуточных зубчатых колес, каждое из которых снабжено двумя зубчатыми венцами, волновой передачи, состоящей из гибкого колеса, волновой муфты, жесткого зубчатого колеса, которое жестко связано с выходным валом, и волнообразователя, датчик обратной связи, расположенный вдоль центральной оси, центральная ось жестко закреплена на неподвижном основании, на центральной оси расположены две цилиндрические втулки, первый конец каждой цилиндрической втулки снабжен цилиндрическим зубчатым колесом, имеющим эксцентриситет относительно центральной оси, и два промежуточных зубчатых колеса, каждое из которых имеет внешний и внутренний зубчатый венцы, в волновой передаче дифференциала волновая муфта выполнена в виде сепаратора, жестко закрепленного на центральной оси, гибкое колесо выполнено в виде опор качения, расположенных в отверстиях сепаратора, профиль зубьев жесткого колеса имеет циклоидальную форму, волнообразователь выполнен в виде двух центральных дисков, каждый из которых жестко соединен со вторым концом одной из цилиндрических втулок и имеет эксцентриситет относительно центральной оси, при этом эксцентриситеты волнообразователя и цилиндрического зубчатого колеса, закрепленных на одной цилиндрической втулке, расположены диаметрально относительно эксцентриситетов волнообразователя и цилиндрического колеса, закрепленных на другой цилиндрической втулке, цилиндрические зубчатые колеса образуют орбитально-планетарные передачи с внутренними зубчатыми венцами промежуточных зубчатых колес, а наружные зубчатые венцы промежуточных зубчатых колес выполнены с возможностью зацепления с шестернями двигателей.The purpose of the invention is achieved in that a redundant electric drive containing a fixed base with a central axis, two motors parallel to the central axis, with gears on the shafts, a differential consisting of two intermediate gears, each of which is equipped with two gear rims, wave transmission, consisting from a flexible wheel, a wave clutch, a hard gear that is rigidly connected to the output shaft, and a wave former, a feedback sensor located along the central axis is central the axis is rigidly fixed on a fixed base, two cylindrical bushings are located on the central axis, the first end of each cylindrical bush is equipped with a cylindrical gear wheel having an eccentricity relative to the central axis, and two intermediate gear wheels, each of which has an external and internal gear rims, in the wave the differential transmission of the wave clutch is made in the form of a separator, rigidly mounted on the Central axis, the flexible wheel is made in the form of rolling bearings located in the holes of the separa ator, the tooth profile of the hard wheel has a cycloidal shape, the wave former is made in the form of two central disks, each of which is rigidly connected to the second end of one of the cylindrical bushings and has an eccentricity relative to the central axis, while the eccentricity of the wave former and the cylindrical gear mounted on one cylindrical the sleeve, are located diametrically relative to the eccentricities of the wave former and the cylindrical wheel, mounted on another cylindrical sleeve, qilin cogwheels-geometric form orbitally planetary gears with internal toothing intermediate gears and the external toothing of intermediate gears adapted to engage with the gear motors.

На чертеже изображен резервированный электропривод.The drawing shows a redundant drive.

Привод содержит два приводных двигателя 1 и 2, неподвижное основание 3, имеющее цилиндрический выступ, ось которого является для всего механизма центральной. На валах двигателей расположены шестерни 4 и 5. Привод также включает в себя дифференциал, состоящий из первого 6 и второго 7 промежуточных зубчатых колес, каждое из которых имеет внешний и внутренний зубчатые венцы, одной 8 и другой 9 цилиндрических втулок, причем на первом конце обеих цилиндрических втулок закреплены цилиндрические зубчатые колеса 10 и 11 соответственно. В состав дифференциала также входит волновая передача, состоящая из волновой муфты, выполненной в виде сепаратора 12, гибкого колеса, выполненного в виде опор качения 13, расположенных в отверстиях сепаратора 12, жесткого зубчатого колеса 14 и волнообразователей 15 и 16, выполненных в виде центральных дисков. Также в состав привода входят выходной вал 17 и датчик обратной связи 18.The drive contains two drive motors 1 and 2, a fixed base 3 having a cylindrical protrusion, the axis of which is central for the whole mechanism. Gears 4 and 5 are located on the motor shafts. The drive also includes a differential, consisting of the first 6 and second 7 intermediate gears, each of which has an external and internal gear rims, one 8 and the other 9 cylindrical bushes, and at the first end of both spur gears fixed spur gears 10 and 11, respectively. The differential gear also includes a wave transmission, consisting of a wave coupling made in the form of a separator 12, a flexible wheel made in the form of rolling bearings 13 located in the holes of the separator 12, a hard gear 14 and wave-forming devices 15 and 16, made in the form of central disks . The drive also includes an output shaft 17 and a feedback sensor 18.

Приводные двигатели 1 и 2 закреплены на неподвижном основании 3, на вал двигателя 1 посажена шестерня 4, а на вал двигателя 2 посажена шестерня 5. Шестерня 4 образует цилиндрическую пару с внешним зубчатым венцом первого промежуточного зубчатого колеса 6, а шестерня 5 составляет цилиндрическую пару внешнему зубчатому венцу второго промежуточного зубчатого колеса 7. Первое промежуточное зубчатое колесо 6 расположено на неподвижном основании 3 и имеет возможность вращения относительно него. Второе промежуточное зубчатое колесо 7 расположено на первом промежуточном зубчатом колесе 6 и имеет возможность вращения относительно него. Внутренний зубчатый венец первого промежуточного зубчатого колеса 6 составляет цилиндрическую пару цилиндрическому зубчатому колесу 10, а внутренний зубчатый венец второго промежуточного зубчатого колеса 7 составляет цилиндрическую пару с цилиндрическим зубчатым колесом 11. Цилиндрическое зубчатое колесо 10 посажено на первый конец цилиндрической втулки 8, а цилиндрическое зубчатое колесо 11 посажено на первый конец цилиндрической втулки 9. Цилиндрические колеса 10 и 11 имеют эксцентриситеты по отношению к центральной оси механизма. Цилиндрическое колесо 10 имеет возможность обкатываться по внутреннему зубчатому венцу первого промежуточного зубчатого колеса 6, а цилиндрическое колесо 11 имеет возможность обкатываться по внутреннему зубчатому венцу второго промежуточного зубчатого колеса 7. Цилиндрическая втулка 8 расположена на цилиндрическом выступе неподвижного основания 3 и имеет возможность вращения относительно него, а другая цилиндрическая втулка 9 расположена на цилиндрической втулке 8 и имеет возможность вращения относительно нее. Волновая муфта волновой передачи, выполненная в виде сепаратора 12, жестко закреплена на неподвижном основании 3 и имеет две обоймы отверстий под опоры качения 13. Волнообразователи волновой передачи 15 и 16 выполнены в виде центральных дисков. Центральный диск 15 жестко посажен на второй конец цилиндрической втулки 8, а центральный диск 16 жестко посажен на второй конец цилиндрической втулки 9. Гибкое колесо волновой передачи выполнено в виде опор качения 13, расположенных в отверстиях обойм сепаратора 12. Опоры качения могут быть представлены шариками или роликами. По внутреннему радиусу относительно центральной оси опоры качения 13 отжимаются поверхностями центральных дисков 15 и 16, а по внешнему радиусу относительно центральной оси они имеют возможность обкатываться по зубчатому профилю жесткого колеса 14. Жесткое колесо 14 опирается на опоры качения 13 стороны. Профиль зубьев жесткого колеса 14 имеет циклоидальную форму. Жесткое колесо 14 посажено на выходной вал 17. Датчик обратной связи 18 расположен соосно центральной оси механизма и закреплен на неподвижном основании 3. Вал датчика обратной связи 18 связан с выходным валом привода 17.The drive motors 1 and 2 are mounted on a fixed base 3, gear 4 is mounted on the shaft of engine 1, and gear 5 is mounted on the motor shaft 2. Gear 4 forms a cylindrical pair with an external gear ring of the first intermediate gear wheel 6, and gear 5 makes a cylindrical pair of external the gear ring of the second intermediate gear 7. The first intermediate gear 6 is located on a fixed base 3 and has the possibility of rotation relative to it. The second intermediate gear 7 is located on the first intermediate gear 6 and has the possibility of rotation relative to it. The inner gear ring of the first intermediate gear wheel 6 is a cylindrical pair of cylindrical gear wheels 10, and the inner gear ring of the second intermediate gear wheel 7 is a cylindrical pair with cylindrical gears 11. The spur gear 10 is seated on the first end of the spur gear 8, and the spur gear 11 is seated on the first end of the cylindrical sleeve 9. The cylindrical wheels 10 and 11 have eccentricities with respect to the central axis of the mechanism. The cylindrical wheel 10 has the ability to run around the inner gear ring of the first intermediate gear wheel 6, and the cylindrical wheel 11 has the ability to run around the inner gear ring of the second intermediate gear wheel 7. The cylindrical sleeve 8 is located on the cylindrical protrusion of the fixed base 3 and has the ability to rotate relative to it, and another cylindrical sleeve 9 is located on the cylindrical sleeve 8 and has the possibility of rotation relative to it. The wave coupling of the wave transmission, made in the form of a separator 12, is rigidly fixed to the fixed base 3 and has two clips of holes for the rolling bearings 13. The wave generators of the wave transmission 15 and 16 are made in the form of central disks. The central disk 15 is rigidly seated on the second end of the cylindrical sleeve 8, and the central disk 16 is rigidly seated on the second end of the cylindrical sleeve 9. The flexible wave transmission wheel is made in the form of rolling bearings 13 located in the holes of the cages of the separator 12. The rolling bearings can be represented by balls or rollers. According to the inner radius relative to the central axis, the rolling bearings 13 are squeezed out by the surfaces of the central disks 15 and 16, and along the outer radius relative to the central axis they are able to be run around the gear profile of the hard wheel 14. The hard wheel 14 is supported by the rolling bearings 13 of the side. The tooth profile of the hard wheel 14 has a cycloidal shape. The hard wheel 14 is mounted on the output shaft 17. The feedback sensor 18 is located coaxially with the central axis of the mechanism and is mounted on a fixed base 3. The shaft of the feedback sensor 18 is connected to the output shaft of the drive 17.

Устройство работает следующим образом: при работе приводного двигателя 1 и невключенном приводном двигателе 2 движение через шестерню 4, первое промежуточное цилиндрическое колесо 6 передается на цилиндрическое зубчатое колесо 10. Цилиндрическое зубчатое колесо 10 совершает эксцентричное движение относительно неподвижного центрального основания 3, заставляя цилиндрическую втулку 8 также вращаться относительно неподвижного основания 3. Через цилиндрическую втулку 8 приводится цилиндрическая втулка 9, которая приводит в движение цилиндрическое зубчатое колесо 11, вынуждая его обкатывать по внутреннему зубчатому венцу второго промежуточного цилиндрического колеса 7, при этом движение через шестерню 5 не передается на ротор двигателя 2. Аналогично при работе приводного двигателя 2 вращаются обе цилиндрические втулки 9 и 8, не приводя в движение ротор приводного двигателя 1.The device operates as follows: when the drive motor 1 and the drive motor 2 are turned off, the movement through the gear 4, the first intermediate spur gear 6 is transmitted to the spur gear 10. The spur gear 10 eccentricly moves relative to the stationary central base 3, forcing the spur sleeve 8 also rotate relative to the fixed base 3. Through the cylindrical sleeve 8 is a cylindrical sleeve 9, which drives the cylinders gear wheel 11, forcing it to run on the inner gear ring of the second intermediate cylindrical wheel 7, while the movement through the gear 5 is not transmitted to the rotor of the engine 2. Similarly, when the drive motor 2 rotates both cylindrical bushings 9 and 8, without driving the rotor drive motor 1.

При вращении цилиндрических втулок 8 и 9 центральные диски 15 и 16 заставляют опоры качения 13 совершать волновые возвратно-поступательные движения и обкатываться во впадинах зубчатого профиля жесткого колеса 14. За счет разницы числа опор качения 13 в одном ряду и числа впадин зубчатого профиля жесткого колеса 14 реализуется редуцированная скорость выходного вала 17. Датчик обратной связи 18 контролирует изменение угловых координат выходного вала 17.When the cylindrical bushings 8 and 9 rotate, the central disks 15 and 16 cause the rolling bearings 13 to make wave reciprocating movements and run in the troughs of the gear profile of the hard wheel 14. Due to the difference in the number of rolling bearings 13 in one row and the number of troughs of the gear profile of the hard wheel 14 the reduced speed of the output shaft 17 is realized. Feedback sensor 18 controls the change in the angular coordinates of the output shaft 17.

Использование в волновой передаче тел качения позволяет ей выполнять функции опорного устройства. Что при тех же габаритах позволяет увеличить нагрузочную способность, но при меньшем передаточном числе, чем у зубчатых волновых передач. Использование в приводе в качестве промежуточных звеньев орбитально-планетарных передач позволяет увеличить суммарное передаточное число.The use of rolling bodies in the wave transmission allows it to perform the functions of a supporting device. That with the same dimensions allows you to increase the load capacity, but with a lower gear ratio than gear wave transmissions. The use of orbital-planetary gears as intermediate links in the drive allows you to increase the total gear ratio.

Claims

Резервированный электропривод, содержащий неподвижное основание с центральной осью, два двигателя, расположенных параллельно центральной оси, с шестернями на валах, дифференциал, состоящий из двух промежуточных зубчатых колес, каждое из которых снабжено двумя зубчатыми венцами, волновой передачи, состоящей из гибкого колеса, волновой муфты, жесткого зубчатого колеса, которое жестко связано с выходным валом, и волнообразователя, датчик обратной связи, расположенный вдоль центральной оси, отличающийся тем, что центральная ось жестко закреплена на неподвижном основании, на центральной оси расположены две цилиндрические втулки, первый конец каждой цилиндрической втулки снабжен цилиндрическим зубчатым колесом, имеющим эксцентриситет относительно центральной оси, и два промежуточных зубчатых колеса, каждое из которых имеет внешний и внутренний зубчатые венцы, в волновой передаче дифференциала волновая муфта выполнена в виде сепаратора, жестко закрепленного на центральной оси, гибкое колесо выполнено в виде опор качения, расположенных в отверстиях сепаратора, профиль зубьев жесткого колеса имеет циклоидальную форму, волнообразователь выполнен в виде двух центральных дисков, каждый из которых жестко соединен со вторым концом одной из цилиндрических втулок и имеет эксцентриситет относительно центральной оси, при этом эксцентриситеты волнообразователя и цилиндрического зубчатого колеса, закрепленных на одной цилиндрической втулке, расположены диаметрально относительно эксцентриситетов волнообразователя и цилиндрического колеса, закрепленных на другой цилиндрической втулке, цилиндрические зубчатые колеса образуют орбитально-планетарные передачи с внутренними зубчатыми венцами промежуточных зубчатых колес, а наружные зубчатые венцы промежуточных зубчатых колес выполнены с возможностью зацепления с шестернями двигателей.A redundant electric drive containing a fixed base with a central axis, two motors parallel to the central axis, with gears on the shafts, a differential consisting of two intermediate gears, each of which is equipped with two gear rims, a wave transmission consisting of a flexible wheel, a wave clutch , a hard gear that is rigidly connected to the output shaft, and a wave former, a feedback sensor located along the central axis, characterized in that the central axis is rigidly closed It is insulated on a fixed base, two cylindrical bushings are located on the central axis, the first end of each cylindrical bush is equipped with a cylindrical gear having an eccentricity relative to the central axis, and two intermediate gears, each of which has an external and internal gear rims, in the differential wave transmission the coupling is made in the form of a separator, rigidly fixed on the central axis, the flexible wheel is made in the form of rolling bearings located in the holes of the separator, profile The hard wheel has a cycloidal shape, the wave former is made in the form of two central disks, each of which is rigidly connected to the second end of one of the cylindrical bushings and has an eccentricity relative to the central axis, while the eccentricities of the wave former and the spur gear mounted on one cylindrical bush are diametrically relative to the eccentricities of the wave former and the cylindrical wheel mounted on another cylindrical sleeve, the cylindrical gears the second wheels form orbital-planetary gears with internal gear rims of the intermediate gears, and the external gear rims of the intermediate gears are made with the possibility of engagement with the gears of the engines.