СИЛОВОЙ МИНИ-ПРИВОД ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ Российский патент 2010 года по МПК F15B9/03 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено в приводах автоматических систем управления, робототехнике, высокоточных и силовых гидравлических механизмах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является силовой минипривод, состоящий из радиального блока цилиндров с соединительными каналами, связывающими каждый цилиндр с полостями подачи и слива рабочего тела через распределительное устройство, выполненное в виде цилиндрического валика, жестких колец, опирающихся каждое на свой ряд цилиндров, жесткого колеса с внутренними зубьями, многорядного сепаратора, в отверстиях которого размещены тела качения. При этом жесткое колесо, жесткие кольца, блок цилиндров и многорядный сепаратор расположены концентрично относительно центральной оси минипривода, а распределительное устройство расположено соосно блоку цилиндров и закреплено на валу маломощного управляющего двигателя (патент РФ №2281597, HOZK 7/116 от 28.12.2004 г., прототип).

Недостатками прототипа являются невозможность установки выходного вала привода в крайнее фиксированное положение при отключенном электрическом сигнале управления в аварийной ситуации, что может привести к неработоспособности системы управления, в составе которой используется предлагаемый силовой минипривод, и сложность изготовления каналов связи цилиндров с полостями подачи и слива рабочего тела распределительного устройства.

Цель изобретения - обеспечение возможности установки выходного вала привода в крайнее фиксированное положение при отключенном электрическом сигнале управления в аварийной ситуации и упрощение конструкции каналов связи цилиндров с полостями подачи и слива рабочего тела распределительного устройства.

Цель изобретения достигается тем, что силовой минипривод, содержащий радиальный блок цилиндров с соединительными каналами, связывающими каждый цилиндр с полостями подачи и слива рабочего тела через распределительное устройство, выполненное в виде цилиндрического валика, жесткие кольца, опирающиеся каждое на свой ряд цилиндров, жесткого колесо с внутренними зубьями, многорядный сепаратор, в отверстиях которого размещены тела качения, при этом жесткое колесо, жесткие кольца, блок цилиндров и многорядный сепаратор расположены концентрично относительно центральной оси минипривода, а распределительное устройство расположено соосно блоку цилиндров и закреплено на валу маломощного управляющего двигателя, кроме того, что жесткое колесо должно быть выполнено составной частью корпуса, а выходной вал соединен с сепаратором, а соединительные каналы, связывающие каждый цилиндр с полостями подачи и слива рабочего тела распределительного устройства, выполнены в четырех пластинах, расположенных между торцевой поверхностью блока цилиндров и торцевой поверхностью распределительного устройства, каждая из которых имеет фигурные прорези, соединяющие две пары диаметрально расположенных каналов, а на наружной цилиндрической поверхности распределительного валика размещены турбинные лопатки, а в корпусе выполнено радиальное отверстие, в котором размещена трубка с соплом, которая через нормально закрытый клапан соединена с источником питания.

Цель достигается тем, что жесткое колесо силового минипривода выполнено составной частью неподвижного корпуса с радиальным отверстием, в котором размещена трубка с соплом, выходной вал соединен с сепаратором, а на наружной цилиндрической поверхности распределительного валика под углом к соплу размещены турбинные лопатки, при этом трубка с соплом через нормально закрытый клапан соединена с источником питания.

Упрощение технологии изготовления минипривода обеспечивается тем, что соединительные каналы, связывающие каждый цилиндр с полостями подачи и слива рабочего тела распределительного устройства, выполнены в пластинах, отсутствующих у прототипа и расположенных между торцевой поверхностью блока цилиндров и торцевой поверхностью распределительного устройства, каждая из которых имеет фигурные прорези.

На фиг.1 изображен продольный разрез силового минипривода электрогидравлического;

на фиг.2 изображено поперечное сечение А-А силового минипривода электрогидравлического по пластинам;

на фиг.3 изображено поперечное сечение Б-Б силового минипривода электрогидравлического по распределительному валику с лопатками турбины.

Силовой минипривод электрогидравлический состоит из волнового редуктора, содержащего жесткое колесо 1, тела качения - ролики 2, многорядный сепаратор 3, соединенный с выходным валом 4, волнообразователь, представляющий собой жесткие кольца 5, гидродвигателя, содержащего статор в виде блока цилиндров 6 с плунжерами 7, управляющий двигатель 8 с распределительным валиком 9, силового подшипника и корпуса. Штуцера подачи и слива рабочего тела 10 соединены каналами с распределительным устройством. Распределительное устройство состоит из распределительного валика 9 и четырех пластин 11, размещенных за волнообразователем, имеющих канавки и отверстия, соединяющие зону подачи и слива с группами цилиндров. Ротор гидродвигателя представляет собой жесткие кольца 5. Корпус 12 минипривода на торцах имеет крышки 13 и 14.

Статор и ротор гидродвигателя, жесткое колесо 1, волнообразователь и многорядный сепаратор 3 волнового редуктора расположены концентрично относительно центральной оси силового минипривода.

Жесткое колесо 1 имеет внутренние зубья в количестве, на единицу превышающем число тел качения 2 в одном ряду многорядного сепаратора 3. Тела качения 2 находятся в гнездах многорядного сепаратора 3 и постоянно соприкасаются как с жесткими кольцами 5, так и с жестким колесом 1. В многорядном сепараторе 3 число гнезд в каждом ряду одинаковое, гнезда смещены в окружном направлении относительно друг друга на угол, равный половине углового шага в одном ряду. Жесткие кольца 5 являются ротором гидродвигателя, при наличии давления под плунжерами их оси смещены относительно центральной оси силового минипривода на одну и ту же величину, расположены по разные стороны относительно ее, параллельны между собой и расположены в одной плоскости, что позволяет жестким кольцам 5 служить дисками волнообразователя волнового редуктора.

Жесткие кольца 5 опираются каждое на свой ряд плунжеров 7. На торцевой поверхности блока цилиндров 6 выполнены кольцеобразные проточки, соединенные при помощи соединительных каналов с плунжерами 7. Крышка 14 со стороны, обращенной к распределительному устройству, имеет кольцевые проточки, соединенные со штуцерами подачи и слива рабочего тела 10. Распределительное устройство 9, закрепленное на валу управляющего двигателя 8, имеет форму диска, в котором выполнены дугообразные проточки, связанные сквозными дугообразными прорезями с кольцевыми проточками на противоположной стороне распределительного устройства 9, при этом прорези выполнены так, что со штуцером подачи 10 соединены одновременно одна половина плунжеров 7 первого ряда и противоположная половина плунжеров 7 второго ряда. Оставшиеся плунжеры 7 обоих рядов соединены через распределительное устройство 9 со штуцером слива 10 через кольцевую канавку, при этом окна слива распределительного устройства 9 соединены с этой канавкой радиальными прорезями. Проточки с обоих сторон распределительного устройства 9 выполнены так, что силы и моменты, создаваемые находящимся под давлением рабочим телом, действующие на распределительное устройство 9, уравновешивают друг друга, что обеспечивает малую потребную мощность управления.

На наружной цилиндрической поверхности распределительного валика 9 расположены лопатки турбинки 15, отсутствующие у прототипа и обеспечивающие движение диска в одну сторону за счет особой формы профиля лопаток.

В корпусе 12 исполнительного механизма привода расположено под углом сопло 16 для подачи потока рабочего тела на турбинные лопатки 15. Сопло соединено с источником питания через клапан 17. При нормальной работе гидропривода клапан 17 обесточен, и рабочее тело в сопло 16 не попадает.

Силовой минипривод электрогидравлический при нормальных условиях работает следующим образом. При подаче рабочего тела под давлением оно поступает через штуцер 10 в проточки распределительного устройства 9 и соединительные каналы, выполненные в четырех пластинах 11, в полости блока цилиндров 6 под плунжеры 7. При этом часть плунжеров 7 первого ряда и противоположная часть плунжеров 7 второго ряда соединены с зоной высокого давления, а оставшиеся находятся в зоне низкого давления. Такое соединение обеспечивается особой формой проточек в пластинах 11. В результате действия перепада давлений плунжеры 7 перемещаются и перемещают жесткие кольца 5, причем оси жестких колец 5 смещаются относительно центральной оси силового минипривода на одну и ту же величину, располагаются в одной плоскости по разные стороны относительно центральной оси силового минипривода электрогидравлического, параллельны между собой. При вращении распределительного устройства 9 происходит попеременное соединение плунжеров 7 через фигурные проточки в четырех пластинах 11 с зонами высокого и низкого давления, что вызывает круговое движение осей жестких колец 5 относительно центральной оси силового минипривода. При этом жесткие кольца 5 воздействуют на тела качения 2, перемещение которых ограничено многорядным сепаратором 3 в радиальном направлении. Тела качения 2 совершают волнообразные движения с периодом, равным периоду одного оборота распределительного устройства 9, и амплитудой, равной половине хода плунжера 7. Тела качения 2, взаимодействуя с зубьями жесткого колеса 1, поворачивают многорядный сепаратор 3 на угол, меньший угла поворота распределительного устройства 9 в число раз, равное числу зубьев в жестком колесе 1. Многорядный сепаратор 3 вращается, приводя в движение выходной вал 4.

При отключении подачи электропитания на управляющий электродвигатель 8 в аварийной ситуации отключается электроклапан 17, который соединяет сопло 16 с источником рабочего тела. Под действием струи рабочего тела распределительный валик 9 с турбинными лопатками 15 вместе с ротором обесточенного управляющего электродвигателя 8 будут вращаться в одну сторону, что приведет выходной вал 4 в крайнее фиксированное положение и сохранит работоспособность системы управления, в составе которой используется предлагаемый силовой минипривод.

Таким образом, применение в конструкции силового минипривода турбинки, расположенной на распределительном валике, позволило добиться при аварийном отключении электропитания установки выходного вала привода в крайнее фиксированное положение и сохранить работоспособность системы управления, в составе которой используется предлагаемый силовой минипривод.

Выполнение каналов подачи рабочего тела в виде фигурных прорезей в пластинах упрощает технологию изготовления силового минипривода электрогидравлического.

Минипривод может быть применен в приводах автоматических систем управления, робототехнике, высокоточных и силовых гидравлических механизмах. Минипривод состоит из волнового редуктора, содержащего жесткое колесо 1, тела качения - ролики 2, многорядный сепаратор 3, соединенный с выходным валом 4, волнообразователь, представляющий собой жесткие кольца 5, гидродвигателя, содержащего статор в виде блока цилиндров 6 с плунжерами 7, управляющий двигатель 8, с распределительным валиком 9, силового подшипника и корпуса. Штуцера подачи и слива рабочего тела 10 соединены каналами с распределительным устройством. Распределительное устройство состоит из распределительного валика 9 и четырех пластин 11, размещенных за волнообразователем, имеющих канавки и отверстия, соединяющие зону подачи и слива с группами цилиндров. Ротор гидродвигателя представляет собой жесткие кольца 5. Корпус 12 минипривода на торцах имеет крышки 13 и 14. Жесткие кольца 5 опираются каждое на свой ряд плунжеров 7. На торцевой поверхности блока цилиндров 6 расположены кольцеобразные проточки, соединенные при помощи соединительных каналов с плунжерами 7. Крышка 14 со стороны, обращенной к распределительному устройству, имеет кольцевые проточки, соединенные со штуцерами подачи и слива рабочего тела 10. Распределительное устройство 9, закрепленное на валу управляющего двигателя 8, имеет форму диска, в котором выполнены дугообразные проточки. На наружной цилиндрической поверхности распределительного валика 9 расположены лопатки турбинки 15, обеспечивающие движение диска в одну сторону за счет особой формы профиля лопаток. В корпусе 12 исполнительного механизма привода расположено сопло 16 для подачи потока рабочего тела на турбинные лопатки 15. Сопло соединено с источником питания через клапан 17. При нормальной работе гидропривода клапан 17 обесточен, и рабочее тело в сопло 16 не попадает. Технический результат - обеспечение возможности установки выходного вала привода в крайнее фиксированное положение при отключенном электрическом сигнале управления в аварийной ситуации и упрощение конструкции каналов связи цилиндров с полостями подачи и слива рабочего тела распределительного устройства. 3 ил.

Силовой мини-привод электрогидравлический, содержащий радиальный блок цилиндров с соединительными каналами, связывающими каждый цилиндр с полостями подачи и слива рабочего тела через распределительное устройство, выполненное в виде цилиндрического валика, жесткие кольца, опирающиеся каждое на свой ряд цилиндров, жесткое колесо с внутренними зубьями, многорядный сепаратор, в отверстиях которого размещены тела качения, при этом жесткое колесо, жесткие кольца, блок цилиндров и многорядный сепаратор расположены концентрично относительно центральной оси мини-привода, а распределительное устройство расположено соосно блоку цилиндров и закреплено на валу маломощного управляющего двигателя, отличающийся тем, что жесткое колесо выполнено составной частью корпуса, а выходной вал соединен с сепаратором, а соединительные каналы, связывающие каждый цилиндр с полостями подачи и слива рабочего тела распределительного устройства, выполнены в четырех пластинах, расположенных между торцевой поверхностью блока цилиндров и торцевой поверхностью распределительного устройства, каждая из пластин имеет фигурные прорези, соединяющие две пары диаметрально расположенных каналов, на наружной цилиндрической поверхности распределительного валика размещены турбинные лопатки, а в корпусе выполнено радиальное отверстие, в котором размещена трубка с соплом, которая через нормально закрытый клапан соединена с источником питания.