Мартенситный двигатель Советский патент 1990 года по МПК F03G7/06 

31

рачивает звено 4 против часовой стрелки. При отключении нагрева ТЧЭ 3 звено 4 возвращается пружиной 12 в нейтральное положение. При нагреве ТЧЭ 2 звено 4 поворачивается в противоположном направлении. При ней

тральном положении звена 4 энергия не расходуется, а при работе одного из ТЧЭ 2 или 3 другой ТЧЭ не испытывает никакого воздействия и не расходуется ресурс его работы. 3 э.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, позволяет расширить функциональные возможности и повысить надежность тепловых двигателей с твердыми термочувствительными элементами (ТЧЭ) из материала, проявляющего эффект памяти формы, и может быть использовано в различных механических системах в качестве трехпозиционного привода. Двигатель содержит два ТЧЭ 2 и 3, связанных в противофазе с кронштейнами 19 и 20 поворотного выходного звена 4 посредством рычагов 5 и 6, толкателей 7 и 8 и рычагов 13 и 14 со шпильками 15 и 16 и захватами 17 и 18 на концах. Противоположные концы рычагов 13 и 14 шарнирно закреплены на толкателях 7 и 8. В корпусе 1 выполнены фасонные пазы 21 и 22, взаимодействующие со шпильками 15 и 16 рычагов 13 и 14. При нагреве ТЧЭ 3 он сокращается, и рычаг 6 отводит толкатель 8 от кронштейна 20. Одновременно рычаг 14, перемещаясь шпилькой 16 по пазу 22, вводит захват 18 в зацепление с кронштейном 20 и поворачивает звено 4 против часовой стрелки. При отключении нагрева ТЧЭ 3 звено 4 возвращается пружиной 12 в нейтральное положение. При нагреве ТЧЭ 2 звено 4 поворачивается в противоположном направлении. При нейтральном положении звена 4 энергия не расходуется, а при работе одного из ТЧЭ 2 или 3 другой ТЧЭ не испытывает никакого воздействия и не расходуется ресурс его работы. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям с твердыми термочувствительными элементами из материала, проявляющего эффект памяти формы, и может быть использовано в различных механических системах в качестве трехпо- зиционного привода, например, в различных исполнительных механизмах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности.

На фиг.1 представлен мартенситный двигатель, осевой разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Мартенситный двигатель содержит корпус 1 и два термочувствительных элемента 2 и 3 из материала, обладающего свойством памяти формы, кинематически связанных в противофазе с поворотным выходным звеном 4 посредством передаточного механизма в виде рычагов 5 и 6, толкателей 7 и 8 с фланцами 9 и 10, поджатыми пружинами 11 и 12 соответственно. Двигатель снабжен также рычагами 13 и 14с выступами в виде шпилек 15 и 16 и захватами 17 и 18 соответственно на концах, при этом противоположные концы рычагов 13 и 14 шарнирно закреплены на толкателях 7 и 8. Выходное звено 4 имеет кронштейны 19 и 20, выполненные в виде двусторонних упоров, установленных эксцентрично относительно оси выходного звена 4, взаимодействующих одними сторонами с толкателями 7 и 8 при нейтральном положении звена 4, а другими сторонами - с захватами рычагов 13 и 14 для отклонения эвена 4 в сторону последних от нейтрального положения. В корпусе 1 выполнены фасонные пазы 21 и 22, взаимодействующие со шпильками 15 и 16 рычагов 13 и 14 для отведения захватов 17 и 18 от упоров кронштейнов 119 и 20 при нейтральном положении выходного звена 4. Пружины 11 и 12 установлены между фланцами 9 и 10 тол5

0

5

0

5

0

5

0

5

кателен 7 и 8 и корпусом 1. Между пружинами 11 и 12 и корпусом 1 установ- |лены регулировочные шайбы 23 и 24. Двигатель содержит также нагреватель, например, в виде электрических контактов 25 и 26 и охладитель (не показан) термочувствительных элементов 2 и 3. Нагреватель и охладитель могут быть выполнены также в виде трубопроводов для подвода теплоносителей. Сами элементы 2 и 3 могут иметь форму пружин, труб, сильфонов или быть изготовлены в виде секционных конструкций (не показаны). Соотношение хода подвижных концов элементов 2 и 3 и толкателей 7 и 8 регулируется выбором отношения плеч рычагов 5 и 6.

При сборке двигателя степень под- жатия элементов 2 и 3 пружинами 11 и 12 регулируется выбором толщины шайб 23 и 24 таким образом, чтобы обеспечивалось нейтралг-ное (т.е. среднее между крайними) положение выходного звена 4 к упорам кронштейнов 19 и 20 которого прижаты толкатели 7 и 8.

Двигатель работает следующим образом.

При отсутствии нагрева элемента 2 или 3 звено 4 занимает нейтральное положение. При нагреве одного из элементов 2 или 3, например элемента 3, через диапазон температур обратного мартенситного превращения происходит возврат его исходной формы (уменьшение длины), что вызывает перемещение рычагом 6 толкателя 8. С началом перемещения толкателя 8 происходит разо- риентация звена 4 за счет смещения толкателя 8 от упора кронштейна 20 и освобождения звена 4 для поворота против часовой стрелки. Дальнейшее

движение толкателя 8 вызывает перемещение рычага 14, при этом шпилька 16

движется по пазу 22, а захват 18 входит в зацепление с кронштейном

20 и, перемещая его, разворачивает выходное звено 4 в направлении, противоположном направлению перемещения

часовой стрелки. При отключении элемента 3 от нагревателя элемент 3 остывает и теряет сопротивление неупругому деформированию, в результате пружина 12 возвращает устройство в исходное состояние, т.е. движение толкателя 8 вызывает обратное перемещени рычага 14 по траектории, обусловленно формой паза 22, выход из зацепления кронштейна 20 с захватом 18 и возврат звена 4 в нейтральное положение при взаимодействии толкателя 8 с кронштейном 20. За все время перемещения эвена 4 против часовой стрелки элемент 2 не испытывает деформационно-силового воздействия ни со стороны элемента 3, ни со стороны эвена 4. При нагреве элемента 2 звено 4 аналогичным образо поворачивается по часовой стрелке.

0 При наличии системы управления датчик положения (не показан) соединяют с эвеном 4 или с регулируемым объектом, который кинематически связан с эвеном 4. Без системы управления зве- но 4 описываемого двигателя имеет три фиксированных положения.

Предлагаемая конструкция двигателя расширяет его функциональные возможности за счет появления нового свой- ства - трехпозиционности его выходного эвена 4, что расширяет область его применения в частности позволяет использовать двигатель в технических системах, в которых требуются трех- позиционные исполнительные механизмы с минимальной массой и габаритами. Кроме того, повышается надежность двигателя за счет того, что при срабатывании одного из элементов 2 или 3 другой не испытывает деформационно- силового воздействия и не расходуется его ресурс, а также за счет демпфирования случайных (как правило, ударных) скачков внешней нагрузки пружинами 11 и 12, образующими с элементами 2 и 3 термоупругие пары. При этом снижается энергопотребление двигателя

Q g 0

5

0

5

0

5

так как среднее (или нейтральное) положение выходного звена 4 обеспечивается без потребления энергии.

Формула изобретения

и корпусом дополнительно установлены регулировочные шайбы.

Т

v

v

жш

Фиг.2