Совершенствование конструкции прецизионного привода Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетнеескцие чтения. 2015

При проведении исследований:

- отработана технология получения неразъёмных соединений на образцах-имитаторах;

- спроектирована установка для отработки технологии изготовления металлокерамического соединения на образцах-имитаторах;

- проведена оптимизация технологии методом математического моделирования;

- составлено уравнение регрессии, показывающее влияние параметров сварки на качество соединения;

- исследована структура зоны контакта поверхностей полученного соединения;

- спроектированы приспособления для изготовления металлокерамических узлов - ротора турбины (ВТК нитрид кремния + 07Х16Н6Ш) и корпуса оптического преобразователя лазерного излучения (ВТ-14 + + ПЖК + К8ПТ) (рис. 2).

Полученные результаты исследований защищены патентами РФ [3; 4].

В настоящее время в Сибирском государственном аэрокосмическом университете проводятся исследования по получению металлокерамических соединений, используемых при изготовлении других узлов, применяемых в аэрокосмическом производстве [5].

Библиографические ссылки

1. Пономарев С. И., Ереско С. П., Ереско Т. Т. Атрибутивная база данных для создания технологических процессов получения деталей аэрокосмического производства диффузионной сваркой : свидетельство о гос. регистрации базы данных № 2013621572. Опубл. 20.01.2014. Бюл. № 1.

2. Пономарёв С. И., Ручкин Л. В., Ручкина Н. Л. Атрибутивная база данных технологического оборудования, инструмента и приспособлений для механической обработки деталей аэрокосмического производства : свидетельство о гос. регистрации базы данных № 2014620691. Опубл. 20.06.2014. Бюл. № 6.

3. Пат. России № 93722. Установка для получения металлокерамических изделий / Пономарев С. И.,

Ереско С. П., Ереско Т. Т. Опубл. 10.05.2010. Бюл. № 13.

4. Пат. России № 2433026. Способ соединения жаропрочного сплава на кобальтовой основе с керамикой на основе нитрида кремния / Пономарев С. И., Прокопьев С. В., Ереско С. П., Ереско Т. Т. 2011. Опубл. 10.11.2011. Бюл. № 31.

5. Пономарёв С. И., Ереско С. П., Ереско Т. Т. Совершенствование технологии изготовления узлов аэрокосмического производства // Вестник СибГАУ. 2014. Вып. 3 (55). С. 114-120.

References

1. Ponomarev S. I., Eresko S. P., Eresko T. T. Atributivnaya baza dannyh dlya sozdaniya tekhnologicheskih processov polucheniya detalej aehrokosmicheskogo proizvodstva diffuzionnoj svarkoj // Svidetel'stvo o gosudarstvennoj registracii bazy dannyh №2013621572. Opubl. 20.01.2014. Byul. № 1.

2. Ponomaryov S. I., Ruchkin L. V., Ruchkina N. L. Atributivnaya baza dannyh tekhnologicheskogo oborudovaniya, instrumenta i prisposoblenij dlya mekhanicheskoj obrabotki detalej aehrokosmicheskogo proizvodstva // Svidetel'stvo o gosudarstvennoj registracii bazy dannyh № 2014620691. Opubl. 20.06.2014. Byul. № 6.

3. Ponomarev S. I., Eresko S. P., Eresko T. T. Ustanovka dlya polucheniya metallokeramicheskih izdelij. // Patent Rossii № 93722. Opubl. 10.05.2010. Byul. № 13.

4. Ponomarev S. I., Prokop'ev S. V., Eresko S. P., Eresko T. T. Sposob soedineniya zharoprochnogo splava na kobal'tovoj osnove s keramikoj na osnove nitrida kremniya // Patent Rossii № 2433026 2011. Opubl. 10. 11. 2011. Byul. № 31.

5. Ponomaryov S. I. Sovershenstvovanie tekhnologii izgotovleniya uzlov aehrokosmicheskogo proizvodstva / S. I. Ponomaryov, S. P. Eresko, T. T. Eresko // Vestnik SibGAU. 2014. Vyp. 3 (55). S. 114-120.

© Пономарев С. И., Ереско С. П., Ереско Т. Т., 2015

УДК 621.817

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРЕЦИЗИОННОГО ПРИВОДА

Ю. Р. Сайфетдинова

Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: lovehearth17.08@mail.ru

Рассмотрена конструкция привода блока системы наведения антенны космического летательного аппарата (КА), приведены особенности работы негерметичного привода в космическом пространстве. Обоснован выбор кинематической схемы привода.

Ключевые слова: зубчатая передача, волновая зубчатая передача, редуктор, точность отработки углового положения, прецизионный привод.

Механика специальных систем

IMPROVING DESIGN PRECISION DRIVE

Y. R. Sayfetdinova

Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation. E-mail: lovehearth17.08@mail.ru

The design of the drive unit of the antenna pointing spacecraft (SC) is reviewed in this article, the features of leaking drive space is pointed. The choice of the kinematic drive circuit is grounded.

Keywords: gear, the wave gear, reducer, accuracy mining angular position, precision drive.

В космической технике (в теле- радио-, навигационных космических аппаратах) существует проблема наведения и позиционирования антенн приемопередающих устройств. Главным образом эта проблема определяется параметрами привода, в котором часто используются редукторы. Длительный период эксплуатации без возможности проведения ремонтных работ накладывает ограничения на выбор передач и предполагает дополнительные требования к характеристикам передач. Прежде всего, это сохранение работоспособности при ресурсе, достигающем 15 и более лет [1; 2].

Механические передачи, используемые в редукторах приводов, не всегда удовлетворяют требованиям, предъявляемым к космическим аппаратам нового поколения, таким как:

- диапазон рабочих температур: от -100 до +100 оС;

- передача может работать в вакууме в негерметичном корпусе;

- ресурс передачи: не менее 9-104 ч;

- высокая точность позиционирования.

Блок механический системы наведения антенны (БМ СНА) обеспечивает слежение посадочной плоскости под антенну за движущимся объектом относительно посадочной плоскости механизма в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях в пределах заданного диапазона рабочих углов с заданной точностью, формирование и выдачу сигналов об угле поворота.

Все виды классических передач обладают зазором в зацеплении, что приводит к люфту и погрешности наведения. Применяемые устройства для выборки зазора ведут к усложнению конструкции, налагают ограничения на диапазон поворота выходного вала привода и увеличивают массово-габаритные характеристики привода.

Задачей является обеспечение требуемой точности при минимальных габаритах и массе привода. Общее передаточное число редуктора привода: 1 500+50. Кинематическая цепь привода состоит из волновой ступени и цилиндрического редуктора. Волновая ступень в качестве выходной выбрана с целью минимизации люфта выходного вала и кинематической погрешности редуктора. Суммарная погрешность к выходному звену определяется как погрешность ступеней, отнесенная к передаточному числу последующих ступеней, и, поскольку у волновой передачи передаточное число наибольшее, то предпочтительнее использовать именно ее в качестве выходной ступени. На выходной ступени требуемая точность может достигаться либо с использованием специального современного зуборезного оборудования, которое дает 5-6 степень точности, либо применением не-

стандартного S-образного профиля, который, по опыту зарубежных фирм, в итоге повышает точность. Минимальные габариты и масса первых трех ступеней достигаются за счет подбора материалов, модуля и коэффициента смещения.

С учетом того что передаточное число привода значительно уменьшено по сравнению с прототипами (1 500 вместо 30 000-65 000, типичных для передач с ВЗП), примененный электродвигатель не имеет значительного запаса по развиваемому моменту, что налагает ограничения на минимальный коэффициент полезного действия редуктора привода.

В качестве волновой ступени выбрана ВЗП с длинным гибким колесом с характерным диаметром 102 мм. Передаточное число волновой ступени (100) выбрано исходя из диаметра гибкого зубчатого колеса волновой ступени и модуля зубчатого венца (0,3 мм). Следовательно, суммарное передаточное число остальных ступеней - 1500/100 = 15. Габариты гибкого колеса определяются передаваемой угловой точностью, крутящим моментом на выходном звене и КПД: так, по опыту зарубежных фирм (например, Harmonic Systems [3]), для редуктора типоразмера 25 с передаточным отношением 100:

- гибкое колесо с коротким стаканом (CSD) имеет угловую точность 1,0', КПД 77 %, момент 75 Нм;

- гибкое колесо с длинным стаканом (CSG) имеет угловую точность 0,5', КПД 84 %, момент 108 Нм;

- гибкое колесо без стакана узкое (FB) КПД 68 %, момент 52 Нм;

- гибкое колесо без стакана широкое (FR) КПД 68 %, момент 91 Нм.

Разбивка передаточного числа по ступеням цилиндрического редуктора производилась, исходя из удобства компоновки зубчатых колес, в объеме внутри гибкого колеса и с учетом минимизации момента инерции, приведенного к выходному валу электродвигателя. Кинематическая схема привода приведена ниже (см. рисунок).

Кинематическая схема привода

Решетнееские чтения. 2015

Таким образом, была рассмотрена конструкция привода блока системы наведения антенны космического летательного аппарата, приведены особенности работы негерметичного привода в космическом пространстве. Обоснован выбор кинематической схемы привода.

Представлены данные для выбора выходной ступени привода. В дальнейшем планируется рассчитать быстроходные и промежуточные ступени редуктора, определить степень точности передач для обеспечения требуемой отработки углового положения выходного звена, при этом обеспечить минимальные габариты и массу привода.

Библиографические ссылки

1. Прецизионные передачи с промежуточными телами качения для использования в приводах наведения оптических систем [Электронный ресурс]. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/pretsizionnye-peredachi- s-promezhutochnymi-telami-kacheniya-dlya-ispolzovaniya-v-privodah-navedeniya-opticheskih-sistem (дата обращения: 05.07.2015).

2. Механика современных специальных систем / Н. В. Василенко, Н. И. Галибей, А. С. Янюшкин, В. К. Гупалов, С. П. Ереско, А. Ф. Крайнев. Красноярск, 2004. Т. 2. 688 с.

3. Harmonic Drive Systems. [Электронный ресурс]. URL: https://www.hds.co.jp (дата обращения: 06.07.2015).

References

1. Precision gear with intermediate rolling bodies for use in drives aiming optical systems [electronic resource]. URL : http ://cyberleninka. ru/article/n/pretsizionny e-peredachi-s-promezhutochnymi-telami-kacheniya-dlya-ispolzovaniya-v-privodah-navedeniya-opticheskih-sistem (The date of circulation: 05.07.2015).

2. Mechanics of modern special systems / N. V. Vasi-lenko, N. I. Ghalib, A. S. Yanyushkin, V. K. Gupalov, S. P. Eresko, Krainev A. F. Krasnoyarsk. 2004. Vol. 2. 688 seconds.

3. Harmonic Drive Systems. [Electronic resource]. URL: https://www.hds.co.jp (the date of circulation: 07.06.2015).

© Сайфетдинова Ю. Р., 2015

УДК 62.822 : 62.851

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГИДРОПРИВОДА УЧЕБНО-ДЕМОНСТРАЦИОННОЙ

УСТАНОВКИ ГПС-01*

С. В. Сидоров, С. П. Ереско

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 Е-mail: okm@mail.sibsau.ru, eresko07@mail.ru

Описано спроектированное нагрузочное устройство учебно-демонстрационной установки ГПС-01 для исследования различных режимов работы гидропривода.

Ключевые слова: нагрузочное устройство, кулисно-кулачковый механизм, гидропривод.

THE IMPROVEMENT OF THE ^DRAULIC DRIVE OF THE TRAINING AND DEMONSTRATION INSTALLATION OTS-01

S. V. Sidorov, S. P. Eresko

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: okm@mail.sibsau.ru, eresko07@mail.ru

The paper describes the designed load device of training-demonstration installation №S-01 to study different modes of the hydraulic drive operation.

Keywords: the load device, rockable cam mechanism, hydraulic drive.

В комплект учебно-демонстрационной установки «Гидравлические и пневматические системы и средства автоматики» ГПС-01 [1], приобретенной СибГАУ, входит ограниченный набор сменных гидравлических аппаратов и устройств. Для выполнения лабораторных работ по курсу «Гидропнемоавтома-

тика» демонстрационных возможностей, например, работы гидроцилиндра (рис. 1), когда визуально изучается и измеряется только ход плунжера и время его возвратно-поступательного перемещения для ненагруженного гидроцилиндра, недостаточно.

*Результаты получены при выполнении государственного задания № 9.447.2014/к.