ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F15B11/18 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве привода подач технологического и испытательного оборудования.

Известен гидравлический двигатель (прототип), содержащий корпус, расположенный в нем шток с резьбовой поверхностью и плунжеры, установленные в плоскости поперечного сечения. На штоке смонтирована эксцентриковая втулка с внутренней резьбой, взаимодействующая с плунжерами, сферические концы плунжеров разворачивают втулку на штоке за счет эксцентриситета.

Однако из-за значительной величины отношения радиуса трения (наружный радиус втулки) к эксцентриситету указанный двигатель имеет низкий КПД.

Цель изобретения - создание шагового двигателя с высоким КПД.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Шаговый двигатель содержит корпус, в котором на подшипниках размещен цилиндрический ротор с внутренней резьбой, установленный на резьбовом выходном штоке. Ротор снабжен цилиндрическими роликами, равномерно размещенными вокруг его наружной поверхности с возможностью вращения вокруг собственных осей, параллельных оси ротора, и с возможностью взаимодействия с выполненными коническими концами плунжеров, установленных в корпусе. Кроме того, в корпусе размещено распределительное устройство.

Изобретение отличается от прототипа тем, что ротор снабжен цилиндрическими роликами, равномерно размещенными вокруг его наружной поверхности с возможностью вращения вокруг собственных осей, параллельных оси ротора, и с возможностью взаимодействия с выполненными коническими концами плунжеров, размещенных с угловым шагом, определяемым из соотношения
α = , где α - угловой шаг плунжеров;
Z - число роликов;
N - число плунжеров;
К = 1,2,3 ... - целое число.

В предлагаемом изобретении при одинаковом с прототипом эксцентриситете радиус трения существенно ниже и равен радиусу ролика, закрепленного с возможностью вращения на роторе, что повышает КПД шагового двигателя. Кроме того, увеличивается точность позиционирования, так как величина шага уменьшается пропорционально числу роликов.

На фиг. 1 изображен шаговый двигатель, продольный разрез; на фиг.2 - шаговый двигатель, поперечный разрез, с блоком распределителей.

Шаговый двигатель содержит корпус 1, в котором в подшипниках 2 установлен цилиндрический ротор 3, во внутренней резьбе которого расположен выходной шток 4 с резьбовой поверхностью и продольным пазом 5 (фиг.2). Концентрично оси выходного штока 4 на роторе 3 на диаметре D установлены цилиндрические ролики 6, равномерно размещенные вокруг его наружной поверхности и с возможностью вращения вокруг собственных осей, параллельных оси штока 4. Ролики 6 установлены в подшипниках 7.

В корпусе 1 выполнены равномерно размещенные по окружности радиальные цилиндры, продольные оси которых лежат в плоскости, перпендикулярной оси ротора 3. В цилиндрах установлены приводные плунжеры 8 (в данном случае четыре плунжера) с возможностью взаимодействия с роликами 6 для формирования крутящего момента на роторе. Концы плунжеров 8, обращенные в сторону роликов 6, имеют форму конуса: угол α между продольными осями соседних плунжеров 8 пропорционален числу роликов 6 и определяется
α = , где α - угловой шаг плунжеров;
Z - число роликов;
N - число плунжеров;
К = 1,2,3... - целое число.

Подпоршневое пространство каждого плунжера 8 гидравлически связано с соответствующим распределителем 9-12 электрогидравлического распределительного устройства 13 для поочередного соединения цилиндров с источником рабочей среды под давлением и со сливом.

Корпус 1 имеет крышки 14 и 15. При этом в крышке 14 выполнен шип, входящий в паз 5 на штоке 4.

Шаговый двигатель работает следующим образом.

При последовательном срабатывании электромагнитов распределителей 9-12 рабочая жидкость под давлением подается под соответствующий плунжер 8, который, перемещаясь, коническим концом надавливает на соответствующий ролик 6. Под действием крутящего момента ротор 3 проворачивается в подшипниках 7 на угол, обратно пропорциональный произведению числа плунжеров 8 на число роликов 6. Разворот происходит до тех пор, пока работающих плунжер не войдет в контакт с двумя соседними роликами 6. Поскольку при этом выходной шток 4 удерживается шипом крышки 14 от разворота, то шток 4 перемещается в осевом направлении на величину, пропорциональную углу поворота ротора 3 и обратно пропорциональную шагу резьбы на штоке 4. Одновременно другие ролики 6 выталкивают остальные приводные плунжеры 8, подпоршневые полости которых в это время соединены со сливом, в крайнее положение.

Для выполнения следующего шага рабочая жидкость под давлением подается в подпоршневое пространство соседнего плунжера 8 и т.д. При поочередной подаче давления под плунжеры 8 осуществляется пошаговое линейное перемещение штока 4. Для осуществления реверса двигателя порядок поочередной подачи давления под плунжеры изменяется на противоположный.

Использование: в качестве привода передач технологического и испытательного оборудования. Сущность изобретения: в корпусе на подшипниках размещен цилиндрический ротор с внутренней резьбой, установленный на резьбовом выходном штоке. Приводные плунжеры для формирования крутящего момента на роторе равномерно смонтированы в радиальных цилиндрах корпуса в плоскости, перпендикулярной оси ротора. Ротор снабжен цилиндрическими роликами, равномерно размещенными вокруг его наружной поверхности с возможностью вращения вокруг собственных осей, параллельных оси ротора, и с возможностью взаимодействия с коническими концами плунжеров, установленных с угловым шагом, определяемым из заданного соотношения. Распределительное устройство предназначено для поочередного соединения цилиндров с источником рабочей среды под давлением и со сливом. 2 ил.

ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус и размещенный в нем на подшипниках цилиндрический ротор с внутренней резьбой, установленный на резьбовом выходном штоке, а также приводные плунжеры для формирования крутящего момента на роторе, равномерно размещенные в радиальных цилиндрах корпуса в плоскости, перпендикулярной оси ротора, и распределительное устройство для поочередного соединения цилиндров с источником рабочей среды под давлением и со сливом, отличающийся тем, что ротор снабжен цилиндрическими роликами, равномерно размещенными вокруг его наружной поверхности с возможностью вращения вокруг собственных осей, параллельных оси ротора, и с возможностью взаимодействия с выполненными коническими концами плунжеров, размещенных с угловым шагом α, определяемым из соотношения
α = ,
где Z - число роликов;
N - число плунжеров,
K - целое число.