|
DOI: 10.14489/hb.2025.05.pp.030-043
Блинов Д. С., Колобов А. Ю., Даньшин Д. А.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНОГО ПРИВОДА ДЛЯ СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
(c. 30-43)
Аннотация. Системы позиционирования широко применяют в изделиях космической техники и чаще всего оснащают линейными приводами на базе винтовых механизмов. В настоящее время наиболее перспективными винтовыми механизмами являются планетарные роликовинтовые передачи (ПРВП), которые имеют высокий КПД и обладают высокими нагрузочной способностью, жесткостью, надежностью и долговечностью. Это является основанием для использования их в аэрокосмической отрасли. Чтобы ПРВП имело высокую точность необходимо использовать беззазорные механизмы, в которых зазоры, без которых невозможна сборка, выбираются различными способами. Для проектируемой системы позиционирования используют беззазорную ПРВП с гибкой цельной гайкой, выполненной в виде «короткой» цилиндрической оболочки и развитых торцов. Зазоры выбирают за счет деформирования гибкой гайки изгибающими моментами. Разработана структурная схема системы позиционирования, выбраны ее комплектующие (подшипники, муфта и т.д.), выполнен расчет силового механизма на базе беззазорной ПРВП, оторый показал высокие эксплуатационные характеристики передачи. При этом ПРВП рассчитывалась на статическую и динамическую грузоподъемности, а кроме того определялось значение статической грузоподъемности спроектированной передачи. Созданы предпосылки для разработки конструкторской документации на узлы и детали системы позиционирования и, в первую очередь, беззазорной ПРВП.
Ключевые слова: система позиционирования; беззазорная планетарная роликовинтовая передача; гибкая гайка; винт; ролик; сила; электродвигатель; муфта.
Blinov D. S., Kolobov A. Yu., Danshin D. A.
DESIGN OF A LINEAR ACTUATOR FOR THE POSITIONING SYSTEM OF SPACE TECHNOLOGY PRODUCTS
(pp. 30-43)
Abstract. Positioning systems are widely used in space technology products and are most often equipped with linear drives based on screw mechanisms. Currently, the most promising screw mechanisms are planetary roller screw gears (PRSG), which have high efficiency and have high load capacity, rigidity, reliability and durability. This is the basis for their use in the aerospace industry. For high accuracy it is necessary to use backlash-free mechanisms in which the gaps are selected in various ways. For the projected positioning system it is used a backlash-free PRSG with a flexible one-piece nut made in the form of a “short” cylindrical shell and developed ends. The gaps are selected by deforming the flexible nut by bending moments. A structural diagram of the positioning system has been developed, its components (bearings, clutch, etc.) have been selected, the calculation of the power mechanism based on a gas-free gear system has been performed, which has shown high gear operational characteristics. Meanwhile, the PRSG has been calculated for static and dynamic load capacity. Furthermore, the value of the static load capacity of the designed gear has been determined. Prerequisites have been created for the development of design documentation for the components and parts of the positioning system and primarily for the backlash-free PRSG.
Keywords: Positioning system; Backlash-free planetary roller-screw gear; Flexible nut; Screw; Roller; Force; Electric motor; Clutch.
Д. С. Блинов (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия)
А. Ю. Колобов (АО «НПО имени С.А. Лавочкина», Московская область, Химки, Россия)
Д. А. Даньшин (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
;
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
;
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
D. S. Blinov (Bauman Moscow State Technical University, Баумана, Moscow, Russia)
A. Yu. Kolobov (Lavochkin Association, Moscow reg., Himki, Russia)
D. A. Danshin (Bauman Moscow State Technical University, Баумана, Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
;
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
;
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Система глобального позиционирования для Луны на основе активных световых маяков / А. В. Багров, А. О. Дмитриев, В. А. Леонов и др. // Вестник НПО имени С. А. Лавочкина. 2017. № 4(38). C. 5–10.
2. Юстировочно-метрологический комплекс для регулировки положения и ориентации антенн при сборке космических аппаратов / М. А. Филина, Н. Ю. Костикова, В. В. Петров и др. // Космическая техника и технологии. 2019. № 3(26). С. 48–56.
3. Терсков Н. Н., Гаврин В. Р., Сабиров В. В. Система двухкоординатного позиционирования зеркала лазерного резонатора // Политехнический молодежный журнал. 2021. № 5(58). С. 1–11.
4. Разработка двухкоординатного механического устройства с приводами на шаговых двигателях / Халковский Ф. А., Мирзаев Р. А., Климов С. В. и др. // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2010. № 6. Том 1, С. 146–147.
5. Саяпин С.Н. Перспективы и возможное применение пространственных механизмов параллельной структуры в космической технике // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2001. №1. С. 17-26.
6. Жуков Ю.А., Коротков Е.Б., Слободзян Н.С. Режимы работы шаговых приводов прецизионной системы позиционирования и ориентации космического назначения на базе гексапода // Вестник КРСУ. 2018. № 4. Том 18. С. 18-21.
7. Дикун Е.В., Блинов Д.С., Колобов А.Ю. Надежность и долговечность роликовинтовых механизмов для изделий аэрокосмической техники // XLVI Академические чтения по космонавтике (Королевские чтения – 2022): сб. тез.: в 4 т. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2022. Т. 4. С. 17-20.
8. Блинов Д.С., Колобов А.Ю., Даньшин Д.А. Расчет гибкой гайки планетарной роликовинтовой передачи для системы позиционирования изделий космической техники. Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2024. № 9. С. 34-49.
9. Блинов Д.С. Новое направление в проектировании планетарных роликовинтовых передач // Вестник МГТУ. Машиностроение. 2001. № 4. С. 52-61.
10. Блинов Д.С. Планетарные роликовинтовые механизмы. Конструкции, методы расчетов; под ред. проф. О.А. Ряховского. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 222 с.
11. Определение размеров и полей допусков для основных деталей планетарных роликовинтовых передач / Блинов Д.С., Ряховский О.А., Соколов П.А. и др. // Справочник. Инженерный журнал с приложением. Приложение. 2006. № 7. 24 с.
12. SKF roller screws: SKF, 2014. 136 p.
13. Носов А.С. Повышение нагрузочной способности и ресурса беззазорных планетарных роликовинтовых механизмов конструктивными методами: Дис. … канд. техн. наук. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2019. 178 с.
14. Лобанов В.М., Лобова Т.А. Исследование влияния морфологии подложки на структуру и триботехнические свойства покрытий MoSe2, полученных химико-термическим методом // Современные наукоемкие технологии. 2004. № 2. С. 154-157.
15. Шаговые двигатели /[Электронный ресурс] // Приводные решения: [сайт]. — URL: https://privod-220.ru/p240201.shtml (дата обращения: 24.11.2024).
16. Муфты сильфонные миниатюрные с зажимными ступицами / [Электронный ресурс]//Альтервиа:[сайт]. URL: https://alterv.ru/catalog/mufty_silfonnye/k1879_mufty_silfonnye_miniatyurnye_s_zazhimnymi_stupitsami/ (дата обращения: 25.11.2024).
17. Подшипник ИНОТЭК 6200-2RS // Все инструменты : [сайт]. URL: https://www.vseinstrumenti.ru (дата обращения: 26.11.2024).
18. Подшипник CNIC 180200 // Все инструменты : [сайт]. URL: https://www.vseinstrumenti.ru (дата обращения: 26.11.2024).
19. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / 11-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2008. 496 с.
20. Блинов Д.С., Морозов М.И. Неравномерность распределения нагрузки между сопрягаемыми витками ролика и винта с гайкой планетарной роликовинтовой передачи // Наука и образование: электронное научно-техническое издание МГТУ им. Баумана, 2014. № 9. С. 1-14.
21. Блинов Д.С. Винтовые передачи линейных приводов: учеб. пособие. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2021. 199 с.
1. Bagrov A. V., Dmitriev A. O., Leonov V. A. et al. (2017). Global positioning system for the Moon based on active light beacons. Vestnik NPO imeni S. A. Lavochkina, 38(4), 5 – 10. [in Russian language]
2. Filina M. A., Kostikova N. Yu., Petrov V. V. et al. (2019). An adjustment and metrology complex for adjusting the position and orientation of antennas during the assembly of spacecraft. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 26(3), 48 – 56. [in Russian language]
3. Terskov N. N., Gavrin V. R., Sabirov V. V. (2021). Two-coordinate positioning system of a laser resonator mirror. Politekhnicheskiy molodezhnyy zhurnal, 58(5), 1 – 11. [in Russian language]
4. Halkovskiy F. A., Mirzaev R. A., Klimov S. V. et al. (2010). Development of a two-coordinate mechanical device with stepper motor drives. Aktual'nye problemy aviatsii i kosmonavtiki, 6(1), 146 – 147. [in Russian language]
5. Sayapin S. N. (2001). Prospects and possible application of spatial mechanisms of parallel structure in space technology. Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin, (1), 17 – 26. [in Russian language]
6. Zhukov Yu. A., Korotkov E. B., Slobodzyan N. S. (2018). Operating modes of stepper drives of a precision space positioning and orientation system based on a hexapod. Vestnik KRSU, 18(4), 18 - 21. [in Russian language]
7. Dikun E.V., Blinov D.S., Kolobov A.Yu. (2022). Reliability and durability of roller screw mechanisms for aerospace engineering products. XLVI Academic readings on cosmonautics Vol. 4, 17 – 20. Moscow: Izdatel'stvo MGTU imeni N.E.Baumana. [in Russian language]
8. Blinov D. S., Kolobov A. Yu., Dan'shin D. A. (2024). Calculation of a flexible nut of a planetary roller screw transmission for a positioning system of space technology products. Spravochnik. Inzhenernyy zhurnal s prilozheniem, (9), 34 – 49. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2024.09.pp.034-049
9. Blinov D. S. (2001). New direction in designing planetary roller screw transmissions. Vestnik MGTU. Mashinostroenie, (4), 52 – 61. [in Russian language]
10. Blinov D. S., Ryahovskiy O. A. (2006). Planetary roller screw mechanisms. Designs, calculation methods. Moscow: MGTU im. N.E. Baumana. [in Russian language]
11. Blinov D. S., Ryahovskiy O. A., Sokolov P. A. et al. (2006). Determination of dimensions and tolerance fields for the main components of planetary roller screw transmissions. Spravochnik. Inzhenernyy zhurnal s prilozheniem. Prilozhenie, (7). [in Russian language]
12. SKF roller screws: SKF. (2014).
13. Nosov A. S. (2019). Increasing the load capacity and service life of backlash-free planetary roller screw mechanisms using design methods. Moscow: MGTU im. N.E. Baumana. [in Russian language]
14. Lobanov V. M., Lobova T. A. (2004). Study of the influence of substrate morphology on the structure and tribological properties of MoSe2 coatings obtained by the chemical-thermal method. Sovremennye naukoemkie tekhnologii, (2), 154 – 157. [in Russian language]
15. Stepper motors. (2024). Privodnye resheniya. Retrieved from https://privod-220.ru/p240201.shtml [in Russian language]
16. Miniature bellows couplings with clamping hubs. (2024). Retrieved from https://alterv.ru/catalog/mufty_sil-fonnye/k1879_mufty_silfonnye_miniatyurnye_s_zazhimnymi_stupitsami/ [in Russian language]
17. Bearing INOTEK 6200-2RS. (2024). Vse instrumenty. Retrieved from https://www.vseinstrumenti.ru [in Russian language]
18. Bearing CNIC 180200. INOTEK 6200-2RS. (2024). Vse instrumenty. Retrieved from https://www.vseinstrumenti.ru [in Russian language]
19. Dunaev P. F., Lelikov O. P. (2008). Design of machine units and parts: a textbook for students of higher educational institutions. Moscow: Izdatel'skiy tsentr Akademiya. [in Russian language]
20. Blinov D. S., Morozov M. I. (2014). Uneven load distribution between mating turns of roller and screw with nut of planetary roller screw transmission. Nauka i obrazovanie: elektronnoe nauchno-tekhnicheskoe izdanie MGTU im. Baumana, (9), 1 – 14. [in Russian language]
21. Blinov D.S. (2021). Screw transmissions of linear drives: textbook. Moscow: Izdatrl’stvo MGTU im. N.E. Baumana. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/hb.2025.05.pp.030-043
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/hb.2025.05.pp.030-043
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»