Червячно-винтовой прямоходный электромеханизм Российский патент 2024 года по МПК H02K7/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении, а именно в электромеханических силовых устройствах, в частности, в прямоходных исполнительных электромеханизмах для перемещения рабочих органов в самых различных областях машиностроения и приборостроения.

Известен прямоходный исполнительный механизм [RU 2337456 С1, приоритет от 20.06.2007 г., МПК H02K 7/06, H02K 7/10], содержащий корпус, на который установлены электродвигатель и винт с ведущим и ведомым шкивами и приводным ремнем, защитная труба с передней втулкой, в которой размещен, с возможностью продольного перемещения шток с силовой гайкой. Индуктивные концевые выключатели расположены в окне защитной трубы с возможностью точного независимого друг от друга настроечного перемещения в параллельных направляющих, выполненных в виде резьбовых шпилек и пазов, расположенных внутри коробки. На наружной поверхности штока напротив каждого концевого выключателя выполнены углубления, смещенные друг относительно друга в угловом и осевом направлении, и наклонная лыска напротив установленного на передней втулке индуктивного датчика положения.

Недостатком такого технического решения является наличие в конструкции ременной передачи, имеющей непостоянство передаточного числа вследствие проскальзывания ремней, постепенное их вытягивание, а также необходимость постоянного обслуживания (натяжение, перешивка или замена при разрыве), высокие нагрузки на валы (в том числе на вал электродвигателя в рассматриваемой конструкции) из-за натяжения ремня, малая долговечность при высоких скоростях. Кроме того, размещение концевых выключателей в отдельной коробке увеличивает массу и габариты механизма, а также усложняет конструкцию.

Лишенным данных недостатков, наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является прямоходный электромеханизм фирмы «ZIMM Group» (Австрия) с винтовым домкратом трапецеидального профиля, содержащий корпус, электродвигатель, червячно-винтовую передачу, механизм удержания от проворота ходового винта, дополнительное оборудование, устанавливаемое на конец ходового винта, и имеющий возможность установки концевых выключателей, срабатывающих в крайних положениях механизма [ZIMM: Винтовые домкраты: [сайт]. URL: https://ru.zimm.com/katalog-produkcii/vintovoj-doinkrat-ze-seriya/ze-r-trapeczeidalnvi-vint/ (дата обращения: 16.01.2023)]. В представленном прямоходном электромеханизме крутящий момент от электродвигателя, установленного в корпус, через муфту передается на червяк и далее на червячное колесо, зафиксированное от осевого перемещения в подшипниковом узле. В червячном колесе соосно венцу колеса выполнена трапецеидальная резьба, по которой в осевом направлении перемещается ходовой винт, зафиксированный от проворота направляющими вкладышами.

Недостатком указанного механизма можно считать отсутствие стопорения (фиксации) ходового винта в крайних положениях, что может привести к самопроизвольному перемещению ходового винта в сложных условиях эксплуатации, таких как вибрационное воздействие и удары, что в свою очередь ограничивает область применения данных механизмов.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка червячно-винтового прямоходного электромеханизма, оснащенного механически автоматизированным устройством стопорения ходового винта в крайнем положении.

В качестве технического результата заявляемого технического решения можно считать расширение условий эксплуатации механизма, включающих вибрационные и ударные нагрузки за счет наличия в конструкции устройства стопорения ходового винта в крайнем положении, противодействующего самопроизвольному сползанию ходового винта от действия указанных нагрузок.

Указанный результат заявляемого технического решения достигнут за счет того, что в конструкцию червячно-винтового прямоходного электромеханизма, представленного на фиг. состоящего из корпуса, электродвигателя, установленного в корпус, быстроходного зубчатого колеса, тихоходного зубчатого колеса, червяка, червячного колеса, ходового винта, направляющей шпонки, упора, концевых выключателей крайних положений, подшипникового узла, введено устройство стопорения ходового винта в крайнем положении, представляющее собой набор шариков, установленных в специальных отверстиях в крышке подшипникового узла в направляющих чашках через пружины, усилие поджатая которых выставляется регулировочными винтами, расположенных равномерно по окружности вокруг ходового винта и опирающихся на кольцевую канавку, выполненную в ходовом винте и имеющих возможность перемещаться радиально, преодолев усилие поджатая пружин.

На фиг. приняты следующие обозначения: 1 - корпус, 2 - электродвигатель, 3 - быстроходное зубчатое колесо, 4 - тихоходное зубчатое колесо, 5 - червяк, 6 - червячное колесо, 7 - подшипниковый узел, 8 - ходовой винт, 9 - направляющая шпонка, 10 - концевой выключатель крайнего выдвинутого положения, 11 - концевой выключатель крайнего втянутого положения, 12 - крышка подшипникового узла, 13 - упор, 14 - шарик, 15 - чашка, 16 - пружина, 17 - регулировочный винт, 18 - ручной дублер, 19 - зубчатая рейка, 20 - конический стопор.

Компоновка предлагаемого червячно-винтового прямоходного электромеханизма, представленного на фиг., выполнена следующим образом: в корпусе 1 установлен электродвигатель 2, на выходном валу которого установлено быстроходное зубчатое колесо 3, находящееся в зацеплении с тихоходным зубчатым колесом 4, закрепленным на червяке 5. Червяк 5 находится в зацеплении с червячным колесом 6, установленным в подшипниковом узле 7, фиксирующем червячное колесо 6 в осевом направлении. Червячное колесо 6 кинематически связано с ходовым винтом 8 через ходовую резьбу В, выполненную в червячном колесе 6 соосно его венцу. В корпусе 1 также установлены: направляющая шпонка 9, предотвращающая проворачивание ходового винта 8, концевой выключатель крайнего выдвинутого положения 10, концевой выключатель крайнего втянутого положения 11, крышка подшипникового узла 12. На ходовом винте 8 установлен упор 13, имеющий возможность осуществлять срабатывание концевого выключателя крайнего выдвинутого положения 10 при выдвинутом ходовом винте 8 и концевого выключателя крайнего втянутого положения 11 при втянутом ходовом винте 8. В крышке подшипникового узла 12 располагается устройство стопорения ходового винта в крайнем втянутом положении, которое представляет собой набор шариков 14, опирающихся на кольцевую канавку Г, выполненную в ходовом винте 8, которые устанавливаются в чашки 15, опирающиеся на пружины 16 и размещенные в отверстиях Д, выполненных в крышке подшипникового узла 12 и расположенных равномерно по окружности вокруг ходового винта 8. Необходимое усилие поджатая пружин 16 обеспечивается затяжкой регулировочных винтов 17. Конструкция червячно-винтового прямоходного механизма предусматривает работу от ручного дублера 18, а также установку дополнительного оборудования на ходовой винт 8, например, зубчатой рейки 18 или хвостовика с коническим стопором 19.

Червячно-винтовой прямоходный электромеханизм функционирует следующим образом. При отключенном электродвигателе 2 и расположении ходового винта 8 в крайнем втянутом положении шарики 14 устройства стопорения, установленные в крышку подшипникового узла 12 через чашки 15, под действием усилия предварительного поджатия пружин 16, выставленного с помощью регулировочных винтов 17, опираются на кольцевую канавку Г, выполненную в ходовом винте 8, и защищают его от самопроизвольного осевого перемещения под действием внешних сил.

При включении электродвигателя 2, установленного в корпусе 1, крутящий момент передается от быстроходного зубчатого колеса 3, установленного на выходном вале электродвигателя 2, на тихоходное зубчатое колесо 4, жестко закрепленное на червяке 5, и далее от червяка 5 на червячное колесо 6, установленное в подшипниковом узле 7, фиксирующем червячное колесо 6 в осевом направлении. Вращательное движение червячного колеса 6 через ходовую резьбу В преобразуется в поступательное движение ходового винта 8, который защищен от проворачивания направляющей шпонкой 9, в результате чего ходовой винт 8 совершает поступательное движение от крайнего втянутого положения до крайнего выдвинутого положения и обратно при смене направления вращения электродвигателя 2. При этом при движении ходового винта 8 из крайнего втянутого положения шарики 14 перемещаются радиально оси ходового винта 8, преодолевая усилие поджатия пружин 16. После схода с кольцевой канавки Г трение качения шариков 14, установленных в чашках 15, о поверхность ходового винта 8 не оказывает сопротивления его осевому перемещению. Упор 13, установленный на ходовом винте 8, в крайнем выдвинутом положении и в крайнем втянутом положении ходового винта 8 воздействует на концевой выключатель крайнего выдвинутого положения 10 и на концевой выключатель крайнего втянутого положения 11 соответственно, в результате срабатывания которых формируются сигналы крайних положений червячно-винтового прямоходного электромеханизма.

При работе от ручного дублера 18 червячно-винтовой прямоходный электромеханизм функционирует аналогичным образом.

Предлагаемое техническое решение проверено математическими расчетами и положительным результатом испытаний опытных образцов. Предлагаемый червячно-винтовой прямоходный электромеханизм включен в состав вновь разрабатываемого изделия в качестве механизма стопорения рабочего органа в горизонтальной плоскости, в вертикальной плоскости, в качестве привода открытия-закрытия створок кожухов.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовым электромеханическим устройствам, предназначенным для перемещения рабочих органов. Технический результат - обеспечение механизма защиты от самопроизвольного перемещения ходового винта в сложных условиях эксплуатации, таких как вибрационное воздействие и удары. Червячно-винтовой прямоходный электромеханизм включает электродвигатель, на выходном валу которого установлено быстроходное зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с тихоходным зубчатым колесом, закрепленным на червяке. Червяк находится в зацеплении с червячным колесом, кинематически связанным с ходовым винтом. Особенностью устройства является наличие устройства стопорения ходового винта в крайнем положении, представляющее собой набор шариков, установленных в крышке подшипникового узла и расположенных равномерно по окружности вокруг ходового винта, опирающихся на поверхность кольцевой канавки, выполненной в ходовом винте, устанавливаемых в чашках через пружины, усилие поджатия которых выставляется регулировочными винтами. Шарики имеют возможность перемещаться радиально, преодолев усилие поджатия пружин. 1 ил.

Червячно-винтовой прямоходный электромеханизм, содержащий корпус с установленным в нем электродвигателем, быстроходное зубчатое колесо, тихоходное зубчатое колесо, червяк, червячное колесо, подшипниковый узел, ходовой винт с возможностью осевого перемещения и зафиксированный от проворота направляющей шпонкой, имеющий возможность установки вспомогательного оборудования, отличающийся тем, что в него включено устройство стопорения ходового винта в крайнем положении, представляющее собой набор шариков, установленных в крышке подшипникового узла и расположенных равномерно по окружности вокруг ходового винта, опирающихся на поверхность кольцевой канавки, выполненной в ходовом винте, устанавливаемых в чашках через пружины, усилие поджатия которых выставляется регулировочными винтами, и имеющих возможность перемещаться радиально, преодолев усилие поджатия пружин.