КОМПАКТНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ МОТОР-РЕДУКТОР

Редуктор является основной составляющей частью современного оборудования в машиностроении. Чтобы уменьшить массу и габариты используют так называемые мотор-редукторы, который представляет собой агрегат, состоящий из электродвигателя и редуктора. [2]. Основной функцией таких агрегатов является – редуцирование. Они имеют достаточно большие габариты и массу. Как раз исходя из сего, на рынке возможно повстречать вентильно-индукторные движки с редукторами. [3]. В режиме генератора работают бесколлекторные движки, которые имеют средние габариты и массу, благодаря этому можно сделать мотор-редукторы с широкой сферой использования.

Для улучшения и становления прогрессивной авиационной и космической техники необходимы функциональные приборы маленькой массы и габаритов.

Проектирование электромеханических приводов для самолётов 5-го поколения востребует, прежде всего, разработки и улучшения ведущих составляющих, входящих в электромеханический привод электродвигателей и редукторов с наилучшими массогабаритными и энергетическими характеристиками по сравнению с существующими.

Чтобы уменьшить массу и габариты мотор-редуктора нужно установить вентильно-индукторный двигатель внутри зубчатых шестерни. А еще также аналогичный способ позволит расширить его функциональные возможности [2].

В мотор-редуктор (рис. 1) входит следующие элементы: корпус 1, блок управления 2, зубчатые полые шестерню 3 и колесо 4, изнутри которых на полых осях 5, 6, закреплённых на корпусе 1, поставлены статоры 7, 8 с обмотками 9, 10, на внутренней плоскости шестерни 3 и колеса 4 находятся неизменные магниты 11, 12, на торцах шестерни 3 и колеса 4 зафиксированы дисковые ступицы 13, 14, которые за счёт пар подшипников 17, 18 вращаются относительно осей 5, 6. Каждая пара ступиц имеет один полый вал 15, 16 и благодаря подшипникам 19, 20 совместно с шестерней 3 и колесом 4 вертятся относительно корпуса 1. Блок управления 2 с поддержкой проводов 21, 22 объединён с обмотками статора сквозь отверстия в осях 5, 6.

Исходя от вариаций подачи сигнала управления на обмотки статора моторредуктор может работать в следующих режимах:

1. Редуцирование
2. Редуцирование с усилением крутящего момента
3. Мультиплицирования и рекуперации при торможении

Условия работы мотор редуктора в режиме редуктора следующие:

1. что вал 15 – быстроходный,
2. вал 16 – тихоходный.
3. В режиме мультиплицирования, наоборот. вал 16 – быстроходный, а вал 15 – тихоходный.

Когда мотор-редуктор работает в режиме редуцирование то его работа происходит в следующем этапе: при подаче напряжения от блока управления 2 на обмотку 9 статора 7 образуется электромагнитное поле, которое действует с постоянными магнитами 11 и создает вращающий электромагнитный момент, который в свою очередь приводит в движение шестерню 3. Под воздействием некой окружной силы происходит передача крутящего момента на колесо 4.

При подаче напряжения от блока управления 2 дополнительно на обмотку 10 статора 8 возникающее электродинамическое усилие приводит к увеличению крутящего момента на валу 16.

Уменьшению габаритов устройства, упрощению конструкции способствовала установка мотор-генератора внутри зубчатых колеса и шестерни. А также это приводит к расширению эксплуатационных возможностей устройства.

Рисунок 1. Схема мотор-редуктора              Рисунок 2. Схема двухпоточного мотор-редуктора

Также возможна разработка различных механизмов на базе представленной конструкции такие как - двухпоточные редукторы (рис. 2) и планетарные механизмы (рис. 3). У них есть следующие преимущества – это уменьшение габаритов, расширения кинематических возможностей, а также рекуперация механической энергии.

Был смоделирован и изготовлен одноступенчатый цилиндрический мотор-редуктор с вентильноиндукторным двигателем. По известным методикам был произведен расчет зубчатой передачи. Были определены геометрические характеристики вентильно-индукторного двигателя, с помощью методики описанной в работе. [4].

Рисунок 3. Схема планетарного мотор-редуктора

При одинаковой передаваемой мощности серийно выпускаемый моторредуктор с вентильно-индукторным двигателем имеет габариты в 1,5-2 раза больше изготовленного устройства. [1]

Электромеханический привод для рулевых поверхностей был спроектирован на базе двухпоточного редуктора. (рис. 4). На неподвижных осях 1 расположены статорные обмотки 2 вентильно-индукторного двигателя. Соосно осям на подшипниках качения установлены зубчатые колёса) 3, внутри этой поверхности размещены сегменты 4 из магнитотвёрдых материалов. Колесо 5 с зубьями, жёстко соединено с рулевой поверхностью 6. Исходя из такой конструкции приводя общий крутящий момент на зубчатом колесе 5 можно рассчитать следующим образом – нужно суммировать моменты, который создается электродвигателем при одинаковых диаметрах зубчатых колес, в которых применяются электродвигатели.

Мощность одного электромеханического привода равна 700 Вт, напряжение питания 24 В, число оборотов роторов регулировалось от 10 до 1000 об/мин. Габариты минипривода: диметр 30 мм, ширина 20 мм. Испытания беспилотного аппарата    прошли успешно.

Рисунок 4. Силовой электромеханический привод

Данный спроектированный малогабаритный силовой электромеханический привод соответствует нынешней концепции развития авиастроения. Что позволяет, заменить гидропривод в системе управления, т.к. не имеет недостатков. Эта разработка имеет широкое распространение в современной авиационной промышленности. Цель применения мотора-редуктора и определяет возможные сферы его использования. Таким образом, узлы привода, которые состоят из электрического двигателя, а также редуктора – применяются в различных средствах автоматизации. Например – в средствах обработка, медицинской технике, системах управления и т.д.

Популярными в промышленности считались планетарные редукторы, а также цилиндрические. У них симметрично располагались двигатель и выходной вал.

Чтобы использовать такие агрегаты в обычном исполнении необходимо методом окунания грунтовку краской, а позже нужно покрыть алкидной эмалью воздушной сушки. Для экстремальных условий предполагаются специальные покрытия.

Список литературы:

1. Александров В.Г. Справочник авиационного инженера. Под общ. ред. В.Г. Александрова. - М.: Транспорт, 1973. - 400 с.
2. Бакулев В.И., Голубев В.А. и др. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок Издание 3-е. - М.: МАИСАТУРН, 2003. - 688 с.
3. Гарькавый А.А., Чайковский А.В., Ловинский С.И. Двигатели летательных аппаратов - М.: Машиностроение, 1987 - 288 с.
4. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А. и др. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Том 1 Общие сведения. Основные параметры и требования. Конструктивные и силовые схемы. - М.: Машиностроение, 2008 - 207 с.
5. Кравчик Н.И., Кравчик Т.Н. Развитие воздушных летательных аппаратов и авиационных двигателей - М.: МАИ, 2002. - 100 с.
6. Скубачевский Г.С., Хронин Д.В. Винтомоторные установки самолетов - М.: Оборонгиз, Главная редакция авиационной литературы, 1947 - 235 с.
7. Пономарев Б.А. Настоящее и будущее авиационных двигателей - М.: Воениздат, 1982 – 240.
8. «Теория поршневых авиационных двигателей», В.С. Рыбальчик, С.В. Поляков, В.Ф. Герасименко / М.: Воениздат, 1955 г.