항공우주 응용 분야용 유성 기어박스: 주요 정밀 요구 사항 설명

항공우주 정밀도가 실제로 의미하는 것

항공우주 기어박스 정밀도는 단일 숫자가 아닙니다. 이는 백래시, 비틀림 강성, 전송 오류 및 반복성 등 측정 가능한 수량의 묶음입니다. 각각은 제조업체의 테스트 온도뿐만 아니라 작동 범위 전반에 걸쳐 정의, 측정 및 검증되어야 합니다.

실제 영향 순으로 가장 중요한 매개변수는 다음과 같습니다.

• 백래시(잃어버린 동작): 하중 방향이 바뀔 때 입력과 출력 사이의 각도 유격입니다.
• 비틀림 강성: 적용된 토크에서 드라이브트레인이 탄력적으로 감겨지는 정도입니다.
• 전송 오류: 치형, 간격 및 처짐으로 인해 발생하는 주기적 위치 편차입니다.
• 반복성: 사이클마다 동일한 명령에 대해 출력이 동일한 위치로 돌아가는지 여부입니다.
• 히스테리시스: 토크가 증가하는지 감소하는지에 따른 출력 위치의 차이입니다.

산업 카탈로그에는 이러한 값이 거의 명시되어 있지 않습니다. 항공우주 사양은 항상 그렇습니다. 이러한 단 하나의 차이점이 기어 연삭부터 윤활유 선택까지 모든 설계 결정을 좌우합니다. 항공기 및 우주선 시스템에서 행성 단계가 어떻게 작동하는지 자세히 살펴보려면 다음 기술 리뷰를 참조하세요. 항공우주 공학의 유성 기어박스 .

백래시는 엔지니어가 요구하는 첫 번째 숫자입니다

부하 반전 시 각도 손실 동작인 백래시는 항공우주 유성 기어박스 선택에서 지배적인 정밀 사양입니다. 항공우주 작동 등급은 일반적으로 출력에서 ​​6arcmin 이하로 제한하고, 서보 비행 등급은 3arcmin 미만으로 제한됩니다.

허용되는 값은 기어박스에만 의존하는 것이 아니라 메커니즘에 따라 다릅니다.

백래시는 기어 메시에 예압을 가하여 감소하지만 예압은 마찰 토크를 높이고 효율성을 낮추며 마모를 가속화합니다. 항공우주 설계에서는 백래시 요구 사항과 액추에이터 토크 예산 및 내구성 목표의 균형을 맞춰야 합니다.

비틀림 강성과 반복성은 두 번째입니다.

비틀림 강성은 하중이 변경될 때 각도 오류가 얼마나 나타나는지 결정하므로 강성 등급은 구조적 세부 사항이 아니라 제어 루프 매개변수입니다. 정격 토크에서의 와인드업이 허용 출력 오차를 초과하면 백래시가 0이더라도 서보 성능이 저하됩니다.

강성은 치면 형상, 베어링 예압, 유성 캐리어 강성 및 하우징 구조에 의해 결정됩니다. 밀착 결합 베어링이 있는 동축 레이아웃은 대부분의 액추에이터 설치에 대해 가장 높은 강성 대 부피 비율을 제공합니다.

중부하 작동을 위한 고토크 동축 베이스 장착형 유성 기어 박스 이 동축 유성 기어박스는 다양한 장착 및 샤프트 옵션을 통해 최대 750,000N.m의 출력 토크를 지원합니다. 밀접하게 결합된 베어링 레이아웃은 이전 단락에서 설명한 강성에 기여하므로 강성이 높은 액추에이터 설치에 적합한 선택입니다. 제품보기 →

반복성은 백래시의 보완입니다. 기어 트레인이 동일한 측면 접촉 상태로 돌아가면 장치는 백래시 값의 작은 부분 내에서 명령된 위치를 유지할 수 있습니다. 이를 위해서는 일관된 예압 토크와 온도에 따른 안정적인 마찰이 필요합니다.

재료, 윤활 및 열 안정성

항공우주 유성 기어박스는 산업 단위에서 결코 경험할 수 없는 온도 변화에 걸쳐 정밀도를 유지해야 합니다. 따라서 재료와 윤활제 선택은 강도뿐만 아니라 열팽창과 안정성에 따라 결정됩니다.

상업용 디자인과 비교했을 때 어떤 변화가 있었나요?

• 접촉 피로를 되돌리기 위해 선택된 케이스 깊이와 코어 인성이 제어된 기어강입니다.
• 질량 할당이 중요한 경우 알루미늄 또는 티타늄 하우징을 사용하여 무게를 위해 구조적 강성을 교환합니다.
• 예압이 안정적으로 유지될 만큼 메시 마찰을 일정하게 유지하는 광범위한 온도의 그리스 또는 오일입니다.
• 가스 방출 및 냉간 용접이 실제 실패 모드인 우주 메커니즘을 위한 진공 호환 또는 건식 필름 윤활입니다.
• 고착 대신 저온에서 완화되는 베어링 예압 배열과 같은 열 보상 기능.

지속 작동에 사용되는 고토크 유성 감속기는 하우징이 위치한 샤프트와 다르게 팽창 및 수축하기 때문에 극한 온도에서 강성 등급을 입증해야 합니다.

지속적인 산업 운영을 위한 높은 토크의 유성 기어 감속기 최대 800,000N.m의 토크 정격과 9000의 비율 범위를 제공하는 이 감속기는 견고한 구상흑연 주철 하우징과 정밀 연삭된 20CrMnTi 기어가 특징입니다. 설명된 온도 안정성 성능은 극한 조건에서 검증된 강성에 대한 요구와 일치합니다. 제품보기 →

검증 및 품질 보증

CAD 모델에서는 정밀도가 달성되지 않습니다. 그것은 측정에 의해 달성됩니다. 항공우주 유성 기어박스는 출력 정확도에 영향을 미치는 모든 단계에서 검증되어야 하며, 배송된 각 장치에는 추적 가능한 기록이 있어야 합니다.

정밀 유성 기어박스 프로그램에 대한 협상 불가능한 점검 사항:

• 단일 메시 위치가 아닌 전체 360도 회전에 대한 복합 백래시 측정.
• 열처리 후 톱니 플랭크 형상 및 캐리어 런아웃에 대한 측정 기계 검사를 조정합니다.
• 히스테리시스를 노출시키기 위해 조립된 출력에 대해 양방향으로 토크 편향 테스트를 수행합니다.
• 정격 및 과부하 토크에서의 효율성 및 온도 상승 테스트.
• 반복 순서 피크는 유성 캐리어 또는 톱니 오류를 나타내기 때문에 진동 특성 분석입니다.
• 검사 데이터를 배송된 특정 장치에 연결하는 일련화된 기록입니다.

검사 깊이에 따라 항공우주 공급업체와 범용 기어박스 제조업체가 구분됩니다. 사내 3차원 측정 기계와 전체 전력 효율성 테스트 장비를 운영하는 제조업체는 설계 공차와 생산 부품 간의 루프를 닫을 수 있습니다. 이것이 바로 능력 세트입니다. 상하이 SGR 중공업 기계 유한 회사(SGR) 유성 기어박스 라인을 유지 관리합니다.

토크가 가해진 상태에서 출력 플랜지의 백래시를 측정하는지 아니면 가벼운 부하가 걸린 벤치에서만 백래시를 측정하는지 잠재 공급업체에 문의하세요. 대답이 후자인 경우 데이터시트 값은 실제 액추에이터 조건을 유지하지 못할 것입니다.

프로그램의 정밀 등급을 지정하는 방법

로드 포인트에서 최악의 경우 허용 가능한 출력 오류로 시작한 다음 역방향으로 작업하여 백래시, 강성 및 반복성에 대한 기어박스 수준 예산을 도출합니다. 기어박스 모델로 시작하지 말고 제어 예산에 맞기를 바랍니다.

1. 최종 품목 포인팅, 위치 지정 또는 제어 표면 요구 사항에서 출력 오류 예산을 정의합니다.
2. 센서, 컨트롤러, 모터 및 기계식 변속기에 오류 공유를 할당합니다.
3. 정의된 예압 토크 하에서 기어박스 출력에서 ​​허용되는 최대 백래시를 도출합니다.
4. 작동 토크 창에 대한 토크 편향 곡선의 기울기로 비틀림 강성을 지정합니다.
5. 흡수 온도 및 기간을 포함한 열 봉투를 설정하고 양쪽 극단에서 확인이 필요합니다.
6. 승인 전에 직렬화된 검사 데이터, 토크 편향 곡선 및 서명된 적합성 보고서가 필요합니다.

장착 구성도 정밀도를 변경합니다. 직각 플랜지 장착 기어박스는 액추에이터 패키지 높이를 줄이고 공간이 제한된 기체 설치에서 구조적 하중 경로를 단축하지만 베벨 스테이지는 자체 백래시 및 강성 조건을 예산에 추가합니다.

컴팩트한 설치를 위한 직각 플랜지 장착형 유성 기어박스 이 직각 기어박스는 주변 논의에서 언급한 것처럼 패키지 높이를 줄이고 구조적 하중 경로를 더 짧게 만듭니다. 플랜지 마운팅은 공간이 제한된 기체 레이아웃에 적합하지만 베벨 스테이지는 정밀한 예산 책정을 위해 백래시 및 강성을 고려합니다. 제품보기 →

자주 묻는 질문

항공우주 유성 기어박스에는 어떤 백래시가 허용됩니까?

허용되는 한도는 메커니즘에 따라 다릅니다. 위성 포인팅 드라이브에는 1arcmin 이하가 필요할 수 있고, 비행 제어 및 UAV 짐벌 액추에이터는 일반적으로 3arcmin 이하를 지정하며, 역추력 드라이브 또는 화물 도어 드라이브는 출력에서 ​​최대 6arcmin까지 견딜 수 있습니다. 올바른 값은 제어 또는 포인팅 오류 예산을 충족하는 가장 느슨한 제한입니다.

비틀림 강성이 백래시만큼 중요한 이유는 무엇입니까?

백래시는 방향 반전 시 불감대에 영향을 미치는 반면, 강성은 지속되거나 변화하는 모든 하중에서 나타나는 오류를 제어합니다. 백래시가 없지만 강성이 낮은 기어박스는 토크가 부족하면 처지고 부하에 비례하는 위치 오류가 나타납니다. 전체 토크 범위에 걸쳐 표현된 강성을 사용하여 두 가지를 함께 지정합니다.

산업용 정밀 유성 기어박스를 항공우주 분야에서 사용할 수 있습니까?

드물게. 산업용 장치는 일반적으로 주변 온도에서 검증되고 표준 그리스를 사용하며 진공 또는 냉간 용접 고려 사항이 부족하고 장치 수준 추적 가능한 데이터를 제공하지 않습니다. 기어 형상은 유사해 보일 수 있지만 자격 증명, 재료 인증 및 검사 범위가 항공우주 프로그램 요구 사항을 충족하지 않습니다.