CC BY
2
УДК 62-235
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛАНЕТАРНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ
МОТОР-РЕДУКТОРА
А. С. Причина, А.В. Стручков
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Современные электромоторы обладают достойными характеристиками, и применяются во многих машинах и механизмах, но в некоторых случаях из-за габаритов невозможно установить мотор нужной мощности, используя плюсы планетарной передачи можно рассчитать и изготовить мотор редуктор, для применения его в ракетно-космической области.
Ключевые слова: Расчёт, конструирование, транспортное средство, мотор-редуктор, планетарная передача, бесколлекторный мотор.
CALCULATION AND DESIGN OF A PLANETARY GEAR TO CREATE A GEAR-
MOTOR
A. S. Prichina, A. V. Struchkov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: [email protected]
Modern electric motors have decent capabilities, and are used in many machines and mechanisms, but in some cases, due to the dimensions, it is impossible to install the engine, using the advantages of a planetary gear, you can calculate and manufacture a gear motor for use in the rocket and space field.
Keywords: Calculation, construction, vehicle, geared motor, planetary gear, collector-free motor.
Введение. Бесколлекторные моторы являются одними из самых эффективных типов электродвигателей по соотношению количества затрачиваемой энергии к получаемой мощности. Совмещение данных двигателей с мотором-редуктором на основе планетарной передачи в ракетно-космической области даст следующие преимущества:
- Унификация двигателей и их обвязки, в следствии изменения характеристик планетарного редуктора
- Меньшие затраты энергии
- Уменьшение веса батарей
- Повышение грузоподъёмности
- Компактность
Основное содержание работы. Цель проектно-исследовательской работы:
Рассчитать и сконструировать рабочий прототип мотор-редуктора для установки в различные самоходные транспортные средства: луноходы и марсоходы.
Секция «Проектирование машин и робототехника»
Задачи
1) Изучение различных конфигураций, характеристик и метода расчёта планетарных передач.
2) Анализ и обработка полученной экспериментальной информации, выделение существенных факторов.
3) Проведения расчёта и конструирования экспериментального прототипа для применения различных видах самоходных транспортных средств.
В настоящее время в современных самоходных аппаратах существует проблема ограничения дальности хода при высокой весовой загрузке в месте с увеличением мощности моторов, увеличить дистанцию можно с помощью установки увеличенных источников питания при облегчении веса конструкции и её компонентов, но уменьшать вес конструкции до бесконечности не возможно, так как конструкция начинает терять прочность. Поэтому для решения данной проблемы можно использовать мотор редуктор на основе планетарной передачи с интегрированными в него более слабыми двигателями, с уменьшенным энергопотреблением.
Расчёты проводятся для бесколлекторного мотора с максимальным рабочим напряжением 28В и током потребления 80А, мощностью 1.8 кВт размером 5065 и 270 об/В, регулятор оборотов взят на 100 А. Для расчёта, конструирования и проверки редуктора взято заднее колесо велосипеда «Кама F200L» с внешним диаметром резины 488 мм, максимальным внешним диаметром эпицикла 390 мм, и шириной 35 мм. Максимальный вес велосипеда с установленным оборудованием и наездником составляет 100 кг, но конструкция ТС не предусматривает равномерного распределения веса по осям, поэтому было высчитано что на заднюю ось оказывает давление масса в 80 кг. Максимальная скорость составляет 55 км/ч.
Для расчёта мотор-редуктора была взята схема, в которой: центральная шестерня (солнечная шестерня) устанавливается на заднюю ось велосипеда при помощи втулок и радиально упорных подшипников, сателлиты устанавливаются на валы моторов (рис. 1), которые монтируются на жёстко закреплённое водило. Эпицикл закрепляется на диске ТС при помощи винтов. Для начала были выбраны количество зубов сателлитов - 40. После были определенны зубья солнца - 92 и эпицикла - 173. Далее были высчитанные следующие параметры: передаточные отношения, модуль зацепления, межосевое расстояние, коэффициенты формы и ширины зуба и диаметры: делительный, вершин, впадин и наружный диаметр с учётом крайнего размера эпицикла равного 390 мм [1,2].
Рис. 1. Кинематическая схема планетарной передачи.
Так как тестовая модель редуктора выполняется в открытом виде без использования корпуса и смазочных материалов, в качестве материала для изготовления: сателлитов,
солнца, эпицикла и оси принята сталь 12Х2Н4А, для неё были высчитаны и проверены: контактное и изгибное напряжения [3]. Также был вычерчен компоновочный чертёж.
В перспективе нужно: выполнить сборочный чертёж и изготовить редуктор, для тестового образца требуется изготовление защитных кожухов для увеличения долговечности, а также на основе полученного опыта в результате расчёта, создание усовершенствованной конструкции для установки в различные ТС.
Исходя из выше описанного можно сделать следующие выводы: мотор-редуктор на основе планетарной передачи является перспективным решением в ракетно-космической области, так-как при установке данного механизма в каждое колесо самоходного транспортного средства (луноход), даже при утере работоспособности нескольких движителей ТС сможет продолжить путь.
Выводы. Данное техническое решение наиболее перспективно использовать в ракетно-космической области, что позволит: увеличить дальность хода, сэкономить на компонентах за счёт их унификации, а также поднять грузоподъёмность.
Библиографические ссылки
1. Кудрявцева, В. Н. Планетарные передачи // Справочник: машиностроение. - 1977. - С. 73-180.
2. Чернавский, С. А. Проектирование механических передач // Учебное пособие - 1976. -С. 73-94.
3. Феодосьев, В.И. Сопротивление материалов // В.И. Феодосьев // -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 457 с.
© Причина А. С., Стручков А. В., 2022
