CC BY
50Решетневскуе чтения. 2017
УДК 621.8
РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ ПЛАНЕТАРНОЙ РОЛИКОВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ ВЫСОКОТОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
С. О. Бойко, С. А. Комаров, А. Б. Гурылёв, Е. А. Улыбушев, А. В. Леканов
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
Е-mail: boyko-s@yandex.ru
Рассмотрены результаты экспериментальных исследований планетарной роликовинтовой передачи для использования в составе высокоточных механизмов космического применения. Приведены ключевые параметры исследуемой передачи.
Ключевые слова: роликовинтовая передача, линейная передача, прецизионный привод.
DEVELOPMENT RESULTS OF PLANETARY ROLLER SCREW FOR PRECISION
SPACE MECHANISM
S. O. Boyko, S. A. Komarov, A. B. Gurylev, E. A. Ulybushev, A. V. Lekanov
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation Е-mail: boyko-s@yandex.ru
The article surveys experimental results ofplanetary roller screw to be used in high precision mechanisms for space application. It presents key parameters of analyzed linear drive.
Keywords: roller screw, linear drive, precision actuator.
Введение. В космических аппаратах (КА) связи для обеспечения высокого качества сигнала требуется применение механизмов, которые обеспечивают точную подстройку пространственного положения элементов конструкции КА по шести степеням свободы. Наиболее современным способом решения указанной задачи является применение многостепенных устройств регулировки [1; 2], построенных на основе высокоточных линейных приводов. Одной из важнейших составляющих механической части линейного привода является линейная передача, которая и обеспечивает преобразование вращательного движения вала двигателя в поступательное движение выходного звена. Одним из перспективных типов линейных передач является планетарная роликовинтовая передача (ПРВП). Проведенные исследования показали перспективность их использования в связи с высокими эксплуатационными характеристиками в части погрешности позиционирования, осевой жёсткости, КПД, и ресурса [3-5].
Экспериментальные исследования ПРВП. В результате выполнения опытно-конструкторских работ в АО «ИСС» была спроектирована и изготовлена ПРВП с разрезной гайкой (рис. 1) с диаметром винта 12 мм. ПРВП с разрезной гайкой за счёт множества точек контакта, возможности выборки зазоров, благодаря предварительному натягу в зацеплении резьб роликов, винта и гайки имеет высокую осевую жёсткость, малый люфт, меньшую кинематическую погрешность по сравнению с обычной резьбовой парой.
Экспериментальные исследования передачи проведены согласно программе и методике испытаний, разработанной при участии авторов, с целью провер-
ки параметров ПРВП в нормальных условиях, при воздействии пониженной и повышенной температур (±70 °С), после воздействия механических вибрационных нагрузок (соответствующим нагрузкам, возникающим при выводе КА на орбиту), а также после подтверждения требуемого ресурса (100 000 циклов).
Рис. 1. Планетарная роликовинтовая передача с возможностью выборки зазора
При проверке кинематической погрешности гайке ПРВП, с помощью технологического привода, сообщалось осевое перемещение с шагом 1 мм в диапазоне от 0 до 50 мм. Одновременно, с помощью лазерного интерферометра контролировалось фактическое перемещение гайки. Кинематическая погрешность определялась как разница между теоретическим и фактическим перемещениями. После расчёта строился график, по оси абсцисс которого откладывались теоретические перемещения гайки относительно винта, а по оси ординат - кинематическая погрешность (рис. 2).
В процессе наземной экспериментальной отработки были определены и другие параметры исследуемой прецизионной линейной передачи, такие как: «мёртвый ход», повторяемость, осевая жёсткость, момент проворота и ресурс. Результаты проведённых экспериментальных исследований, представлены в таблице.
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
а б
Рис. 2. Кинематическая погрешность ПРВП до (а) и после (б) наработки гарантированного ресурса
Экспериментальные характеристики ПРВП
Параметр Минимальное значение параметра Максимальное значение параметра
Кинематическая погрешность, мм ±0,002 ±0,003
«Мертвый ход», мм 0,001 0,002
Осевая жёсткость, Н/м 1-10' 1,9107
Повторяемость, мм ±0,0001 ±0,0008
Момент проворота, Н-м 0,1 0,3
Диапазон рабочих температур, °С ±70
Ресурс, циклов, не менее 100 000
Проведённые экспериментальные исследования продемонстрировали высокие точностные характеристики исследуемой ПВРП, что говорит о перспективности её применения в составе высокоточных приводов параллельной структуры космического применения.
Библиографические ссылки
1. Santiago-Prowald J. Large deployable antennas mechanical concepts // Proceedings of large space apertures workshop. Pasadena, November 10-11, 2008. Pasadena, 2008.
2. Asadurian A. A., Pugh R., Hammond J. Strain-free lock and release mechanism for an elastically suspended two-axis gimbal // Proceedings of 37th Aerospace Mechanisms Symposium. Galveston, May 19-21, 2004. Galveston, 2004. P. 97-106.
3. Козырев В. В. Конструкции роликовинтовых передач и методика их проектирования : учеб. пособие. Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 2004. 102 с.
4. Бушенин Д. В. Несоосные винтовые механизмы. Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 1985. 112 с.
5. Блинов Д. С. Разработка научно-методических основ расчёта и проектирования планетарных ролико-винтовых механизмов, имеющих многочисленные избыточные связи : дис. ... д-ра техн. наук: защищена 14.12.2007. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. 373 с.
References
1. Santiago-Prowald J. Large deployable antennas mechanical concepts // Proceedings of large space apertures workshop. Pasadena, November 10-11, 2008. Pasadena, 2008.
2. Asadurian A. A., Pugh R., Hammond J. Strain-free lock and release mechanism for an elastically suspended two-axis gimbal // Proceedings of 37th Aerospace Mechanisms Symposium. Galveston, May 19-21, 2004. Galveston, 2004. P. 97-106.
3. Kozyrev V. V. Konstruktsii rolikovintovyh pere-dach i metodika ih proektirovania [Roller screw structure and designing methods] : ucheb. posobie. Vladimir : Izd-vo Vladim. gos. un-ta, 2004. 102 p.
4. Bushenin D. V. Nesoosnye vintovye mehanismy [Out-of-line screw mechanisms]. Vladimir : Izd-vo Vladim. gos. un-ta, 1985. 112 p.
5. Blinov D. S. Razrabotka nauchno-metodicheskih osnov rascheta i proektirovaniya planetarnyh rolikovin-tovyh mehanizmov, imeushih mnogochislennye izbytoch-nye svyazi [Scientifically-metodical fundamentals of planetary roller screw mechanisms with numerous redundant constraints development] : dis. ... dokt. tehn. nauk: zashishena 14.12.2007. M.: Izd-vo MGTU im. N. E. Baumana, 2007. 373 p.
© Бойко С. О., Комаров С. А., Гурылёв А. Б., Улыбушев Е. А., Леканов А. В., 2017
