一种大型双传动链主备份回转装置

技术领域

本发明属于高可靠性机械式回转传动技术领域，尤其涉及一种大型双传动链主备份回转装置。

背景技术

回转装置是一种转动组件绕旋转轴完成相对固定组件整周回转运动的活动机构，广泛应用于地面工业产业，诸如冶金、化工、采矿等。随着近些年航天技术的发展，对卫星载荷平台的要求不断提高，回转类机构被越来越多应用于空间环境之中，包括完成雷达转动定位，大型太阳帆板电池阵对日定向等功能要求。

工业产业的回转装置从传动方式上分为液力马达传动、齿轮柔性联接传动和机械减速器式传动等。其中根据工业产业需求的不同各有侧重，例如，某用于船用水下含油或气的井中采油和钻井的回转装置，其侧重为保证船体稳定的滚柱轴承和锚链组合的结构形式；再例如，某用于支承特种车辆吊臂转动工作台的回转装置，其侧重为回转装置的高精度的实现，结构形式包括液压马达、减速器等。

综上所述，工业产业由于是地面平台作业，方便于设备的维修和维护，故更侧重于扭矩的传递和位置精度保证等功能的实现，而具体应用于航天领域的回转装置，在保证使用功能的要求下对产品的可靠性具有更高的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种大型双传动链主备份回转装置，通过双传动链实现主备两种模式下的回转运动，旨在解决航天技术背景下现有机械式回转传动技术所涉及的回转装置空间环境下难以维护的问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种大型双传动链主备份回转装置，包括：滚动轴承组件、主份末端齿轮、主份齿圈、主份减速器组件、主份电机、中法兰盘、三支点滚动轴承组件、三支点导轨、下法兰盘、备份齿圈、备份末端齿轮、备份减速器组件、备份电机和上法兰盘；

上法兰盘和中法兰盘通过滚动轴承组件安装固定；

主份齿圈与上法兰盘通过紧固件刚性连接；主份电机与主份减速器组件串联构成主份传动组件，主份传动组件安装在中法兰盘上；主份末端齿轮位于主份减速器组件末端、与主份齿圈外啮合；

备份齿圈与下法兰盘通过紧固件刚性连接；备份电机与备份减速器组件串联构成备份传动组件，备份传动组件安装在中法兰盘上；备份末端齿轮位于备份减速器组件末端、与备份齿圈外啮合；

三支点滚动轴承组件的底座固连于中法兰盘，三支点导轨与下法兰盘通过紧固件刚性连接；三支点滚动轴承组件通过三个独立的滚动轴承与三支点导轨的三个面滚动接触。

在上述大型双传动链主备份回转装置中，滚动轴承组件，包括：内支承架、滚动轴承和外支承架；

滚动轴承的内外径分别连接内支承架和外支承架；

上法兰盘与内支承架刚性连接；

中法兰盘与外支承架刚性连接。

在上述大型双传动链主备份回转装置中，主份末端齿轮、主份齿圈、主份减速器组件和主份电机构成主份传动链，用于在主份传动模式下实现主份传动；三支点滚动轴承组件、三支点导轨、备份齿圈、备份末端齿轮、备份减速器组件和备份电机构成备份传动链，用于在备份传动模式下实现备份传动。

在上述大型双传动链主备份回转装置中，主份传动是指：通过主份电机提供动力源，驱动内支承架绕回转中心转动的过程；其中，主份传动时，备份电机停转且锁定，由于备份电机、备份减速器组件和备份末端齿轮构成的传动链连接中法兰盘和备份齿圈，因而中法兰盘和备份齿圈固定不动；当安装固定在中法兰盘上的主份电机输出力矩时，主份齿圈在齿轮啮合过程中带动固连的内支承架绕回转中心转动。

在上述大型双传动链主备份回转装置中，备份传动是指：通过备份电机提供动力源，驱动内支承架绕回转中心转动的过程；其中，备份传动时，主份电机停转且锁定，由于主份电机、主份减速器组件和主份末端齿轮构成的传动链连接中法兰盘和主份齿圈，因而中法兰盘与主份齿圈、内支承架形成一个整体，一停皆停，一动皆动；当安装在中法兰盘上的备份电机输出力矩时，由于备份齿圈固定不动，因而备份末端齿轮带动中法兰盘绕回转中心转动，同时安装固定在中法兰盘的三支点滚动轴承组件在中法兰盘的转动牵引下，沿三支点导轨随动，同理中法兰盘牵引作用于内支承架，一并绕回转中心转动。

在上述大型双传动链主备份回转装置中，

滚动轴承组件，用于支承主份传动模式下外部载荷，且保证主份传动模式下的回转运动；

主份电机，用于提供主份传动模式下驱动力矩，具备备份传动模式下电机停转锁定的功能；

主份减速器组件，用于降低主份电机输出轴的转速，提升输出转矩；

主份末端齿轮，用于啮合主份齿圈传递扭矩；

主份齿圈，用于将主份末端齿轮扭矩传递到上法兰盘。

在上述大型双传动链主备份回转装置中，

备份电机，用于提供备份传动模式下驱动力矩，具备主份传动模式下电机停转锁定的功能；

备份减速器组件，用于降低备份电机输出轴的转速，提升输出转矩；

备份末端齿轮，用于在备份齿圈固支的情况下，带动上法兰盘完成相对回转中心的回转运动；

备份齿圈，用于与备份末端齿轮相啮合，传递运动。

在上述大型双传动链主备份回转装置中，三支点滚动轴承组件与三支点导轨，用于满足回转装置在备份传动模式下完成回转运动时的承载要求。

在上述大型双传动链主备份回转装置中，双传动链主备份回转装置的回转中心与滚动轴承组件的回转中心重合。

在上述大型双传动链主备份回转装置中，上法兰盘作为输出法兰盘，用于连接卫星载荷转台或太阳帆板。

本发明具有以下优点：

(1)本发明公开了一种大型双传动链主备份回转装置，主备双模式的巧妙结合有益于产品整体可靠性的提升，有利于解决卫星等空间飞行器受环境制约，难以维修和维护的问题。主份传动模式采用滚动轴承支承式回转形式，备份传动模式采用滚动滑轨式回转形式，通过两种不同传动形式的有机结合，避免因单一形式重复备份而造成风险识别不足，避免同一设计缺陷反复出现而导致的备份失效，星毁器陨的惨剧。

(2)本发明公开了一种大型双传动链主备份回转装置，结构合理，刚度高，承载能力强，且主承力结构的组合方式可满足多种量级转动平台转动的选择需求，具有较强的适用性。

(3)本发明公开了一种大型双传动链主备份回转装置，结构布局基于回转装置的转动中心，主份主承力结构的回转中心和备份主承力结构的均布中心均为回转装置的回转中心。当转动平台的规模和载荷增加时，可通过调整滚动轴承组件滚动轴承尺寸和三支点滚动轴承组件的数量适应外部条件的改变。对于500kg级的载荷平台，推荐的滚动轴承组件滚动轴承的内径为500mm，三支点滚动轴承组件的数量为8个。

(4)本发明公开了一种大型双传动链主备份回转装置，可应用于空间环境下，满足卫星转动载荷平台和对日定向装置高可靠性和高承载要求。

附图说明

图1是本发明实施例中一种大型双传动链主备份回转装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种滚动轴承组件的结构示意图；

图3是本发明实施例中一种主备份传动链示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

如图1，在本实施例中，该大型双传动链主备份回转装置，包括：滚动轴承组件1、主份末端齿轮2、主份齿圈3、主份减速器组件4、主份电机5、中法兰盘6、三支点滚动轴承组件7、三支点导轨8、下法兰盘9、备份齿圈10、备份末端齿轮11、备份减速器组件12、备份电机13和上法兰盘14。其中，上法兰盘14和中法兰盘6通过滚动轴承组件1安装固定。主份齿圈3与上法兰盘14通过紧固件刚性连接；主份电机5与主份减速器组件4串联构成主份传动组件，主份传动组件安装在中法兰盘6上；主份末端齿轮2位于主份减速器组件4末端、与主份齿圈3外啮合。备份齿圈10与下法兰盘9通过紧固件刚性连接；备份电机13与备份减速器组件12串联构成备份传动组件，备份传动组件安装在中法兰盘6上；备份末端齿轮11位于备份减速器组件12末端、与备份齿圈10外啮合。三支点滚动轴承组件7的底座固连于中法兰盘6，三支点导轨8与下法兰盘9通过紧固件刚性连接；三支点滚动轴承组件7通过三个独立的滚动轴承与三支点导轨8的三个面滚动接触。其中，滚动轴承组件1作为大型双传动链主备份回转装置的主份主承力结构，三支点滚动轴承组件7作为大型双传动链主备份回转装置的备份主承力结构。

在本实施例中，如图2所示，滚动轴承组件1具体可以包括：内支承架1a、滚动轴承1b和外支承架1c。其中，滚动轴承1b的内外径分别连接内支承架1a和外支承架1c；上法兰盘14与内支承架1a刚性连接；中法兰盘6与外支承架1c刚性连接。

在本实施例中，如图3所示，主份末端齿轮2、主份齿圈3、主份减速器组件4和主份电机5构成主份传动链，用于在主份传动模式下实现主份传动。三支点滚动轴承组件7、三支点导轨8、备份齿圈10、备份末端齿轮11、备份减速器组件12和备份电机13构成备份传动链，用于在备份传动模式下实现备份传动。

优选的，主份传动是指：通过主份电机5提供动力源，驱动内支承架1a绕回转中心转动的过程；其中，主份传动时，备份电机13停转且锁定，由于备份电机13、备份减速器组件12和备份末端齿轮11构成的传动链连接中法兰盘6和备份齿圈10，因而中法兰盘6和备份齿圈10固定不动；当安装固定在中法兰盘6上的主份电机5输出力矩时，主份齿圈3在齿轮啮合过程中带动固连的内支承架1a绕回转中心转动。

优选的，备份传动是指：通过备份电机13提供动力源，驱动内支承架1a绕回转中心转动的过程；其中，备份传动时，主份电机5停转且锁定，由于主份电机5、主份减速器组件4和主份末端齿轮2构成的传动链连接中法兰盘6和主份齿圈3，因而中法兰盘6与主份齿圈3、内支承架1a形成一个整体，一停皆停，一动皆动；当安装在中法兰盘6上的备份电机13输出力矩时，由于备份齿圈10固定不动，因而备份末端齿轮11带动中法兰盘6绕回转中心转动，同时安装固定在中法兰盘6的三支点滚动轴承组件7在中法兰盘6的转动牵引下，沿三支点导轨8随动，同理中法兰盘6牵引作用于内支承架1a，一并绕回转中心转动。

在本实施例中，滚动轴承组件1，用于支承主份传动模式下外部载荷，且保证主份传动模式下的回转运动。主份电机5，用于提供主份传动模式下驱动力矩，具备备份传动模式下电机停转锁定的功能。主份减速器组件4，用于降低主份电机5输出轴的转速，提升输出转矩。主份末端齿轮2，用于啮合主份齿圈3传递扭矩。主份齿圈3，用于将主份末端齿轮2扭矩传递到上法兰盘14。备份电机13，用于提供备份传动模式下驱动力矩，具备主份传动模式下电机停转锁定的功能。备份减速器组件12，用于降低备份电机13输出轴的转速，提升输出转矩。备份末端齿轮11，用于在备份齿圈10固支的情况下，带动上法兰盘14完成相对回转中心的回转运动。备份齿圈10，用于与备份末端齿轮11相啮合，传递运动。三支点滚动轴承组件7与三支点导轨8，用于满足回转装置在备份传动模式下完成回转运动时的承载要求。

在本实施例中，主份电机5和备份电机13结构形式相同，由电动机和制动器组件串联而成。主份减速器组件4和备份减速器组件12结构形式相同，包括但不限于行星减速器和谐波减速器。主份末端齿轮2和备份末端齿轮11结构形式相同，为圆柱齿轮形式，包括但不限于直齿轮、斜齿轮等。主份齿圈3和备份齿圈10结构形式相同，为圆柱齿轮形式，包括但不限于直齿轮、斜齿轮等。滚动轴承1b具体可以为一对内径500mm以上的滚动轴承。上法兰盘14作为输出法兰盘，用于连接卫星载荷转台或太阳帆板。三支点导轨8的剖面为三角形。

在本实施例中，双传动链主备份回转装置的回转中心与滚动轴承组件1的回转中心重合。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。