CC BY
17
УДК 621.313.13.1
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЕТА ПЛАНЕТАРНОГО МОТОР-РЕДУКТОРА СО ВСТРОЕННЫМИ БЕСКОЛЛЕКТОРНЫМИ ВЕНТИЛЬНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ-ГЕНЕРАТОРАМИ ОБРАЩЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ
М. Е. Иванов*, А. А. Фадеев, Т. Т. Ереско
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]
Разработана математическая модель расчета планетарного мотор-редуктора со встроенными в сателлиты бесколлекторными вентильными двигателями-генераторами обращенной конструкции в среде программы MathCad и параметрического режима Компас 3D, включающая в себя синтезированные расчет механической части редуктора и электрический расчет бесколлекторного вентильного двигателя.
Ключевые слова: мотор-редуктор, математическая модель, планетарный редуктор, бесколлекторный вентильный двигатель.
DEVELOPMENT OF THE MATHEMATICAL MODEL OF CALCULATION OF THE PLANETARY MOTOR-REDUCER WITH BUILT-IN BRUSHLESS DC ELECTRIC MOTOR-GENERATORS OF THE REVERSED DESIGN
M. E. Ivanov*, A .A. Fadeev, Т. Т. Eresko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: [email protected]
A mathematical model has been developed for calculating a planetary gear-motor with built-in satellites brushless collector motor-generators of reversed design in the MathCad environment and the Compass 3D parametric mode, including synthesized mechanical gear calculation for the gearbox and electrical calculation of the brushless DC electric motor.
Keywords: gear motor, mathematical model, planetary gear, brushless DC electric motor.
По исходным данным был произведен предварительный расчет планетарного-мотор редуктора со встроенными в сателлиты бесколлекторными вентильными двигателями-генераторами обращенной конструкции у которого средний момент в установившемся режиме составляет 25 Нм.
Для автоматизации расчета создана математическая модель расчета, где по исходным данным производится полный расчет механической части и электрической части разрабатываемого планетарного мотор-редуктора.
Расчет механической части такого привода проводился по существующим методикам расчета планетарных мотор редукторов [1].
Расчет электрической части привода осуществляется по методике [2]. В расчете электрической части привода кроме электрических параметров и характеристик, определялась и геометрия будущего вентильного двигателя-генератора обращенной конструкции [3; 4]. Кроме автоматизированного расчета в среде программы MathCAD разработан параметрический чертеж для облегчения построения вентильного двигателя генератора в среде программы Компас 3D.
Все переменные и получаемые после расчета значения искомых геометрических параметров сводятся в таблицу (окно переменных). На рис. 1 указано такое окно, в котором имеется три
столбца: в столбце «Имя» выводится обозначение переменных; в столбце «Выражение» задается значение переменной или формула для расчета; в столбце «Значение» дублируется значение заданной переменной или производится расчет значений по заданным формулам.
Чтобы внести переменную в столбец необходимо задать размер на предварительно построенном чертеже и указать либо переменную, либо формулу для расчета искомого размера. На рис. 2 показано задание формулы для расчета диаметра впадин ротора Б,.
На рис. 3 показан получаемый с помощью параметрического режима готовый чертеж статора и ротора (условно показано по одному полюсу ротора и статора).
Переменные
Г X А 31 * 4- е® | П I Щ
Имя Выражение Значение
- ||||И1Шил нимщЦчнЦгавя
62.0 62.0
г 1.0 1.0
С2 3.0 3.0
В 5.0 5.0
С1 2.20 2.20
- (т] Системный вид (1:1)
у20 й 62,0
VII 0.375*0 54.250
ч22 0.775*0 43.050
у23 0.775* [>-2*1 46.050
у24 0.775*0-2*С2-ЭТ 29.050
У25 В 5.0
у26 2.2*В 11,0
У27 В/2 2.50
У29 С2 3.0
У31 С1 2.20
V}} У2Ь/2 5.50
Рис. 1. Окно ввода переменных и их значений.
Рис. 2. Режим ввода формулы для расчета диаметра впадин ротора Б,
11+0,215
5±й15
2,5*0,125
Рис. 3. Получаемый чертеж параметрической модели
В заключение, имея все необходимые параметры геометрии, строится 3В-модель чертежа разрабатываемого планетарного мотор-редуктора. На рис. 4 показан привод в разрезах. Вал 1 на котором установлена солнечная шестерня 2 устанавливается на двух подшипниках качения, которые встроены в глухой фланец 3 и сквозной фланец 4 с помощью болтового соединения крепятся крышке 5. На шипы водила 6 устанавливаются сателлиты 7 в которые встроен: статор 8 на котором фиксируются медные катушки 9. На внутренний диаметр сателлита 7 устанавливается ротор 10. Сателлиты установлены на шип водила с помощью двух подшипников качения. Крышка 5 прижимается через болтовое соединение к водилу 6. К эпициклу 11 посредством фланцевого соединения крепится колесо или иной исполнительный орган. В конструкции мотор-редуктора предусмотрена шарнирная муфта 12 для передачи вращающего движения (от главного электродвигатели, либо ДВС). Через проушины 13 происходит крепление мотор-редуктора (в данном исполнении мотор-колеса) к раме.
Рис. 4. Разработанная 3Б-модель привода в разрезах
Преимуществом разработанного планетарного мотор-редуктора с бесколекторными вентильными двигателями является его многоцелевое применение. В настоящее время наблюдается тенденция перехода от использования классических двигателей ДВС к гибридным (Toyota Prius), и даже полностью перешедшим на электрический (линейка моделей Tesla). Таким образом исследуемый планетарный мотор-редуктор может использоваться в качестве мотор-колеса для разнообразных транспортных средств [5], а также беспилотных аппаратов.
Библиографические ссылки
1. Планетарные передачи : справочник / под ред. докторов техн. наук В.Н. Кудрявцева и Ю.Н. Кирдяшева. Л. : Машиностроение (Ленигр. Отд-ние), 1977. 536 с.
2. Ильинский Н. Ф., Прудникова Ю. И., Федоров А. Г. и др. Проектирование вентильно-индукторных машин общепромышленного назначения // Вестник МЭИ, 2004. № 1. С. 37-43.
3. Нестеров Е.В. Определение базовых геометрических параметров вентильно-индукторного двигателя обращенной конструкции // Электричество. 2006. № 5. С. 63-65.
4. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность) / И.Е Овчинников : курс лекций. СПб. : КОРОНА-Век, 2006. 336 с.: ил.
5. Надараиа Ц. Г., Шестаков И. Я., Фадеев А. А. Привод колеса шасси самолёта // Вестник МАИ 2017. Т. 24. № 3. С. 109-113.
© Иванов М. Е., Фадеев А. А., Ереско Т. Т., 2019
