Мартенситный привод Советский патент 1992 года по МПК F03G7/06 

Ё

Использование машиностроение в различных механизмах и устройствах многоразового действия, срабатывающих при нагреве. Сущность изобретения: дополнительные оси установлены на крышке. Рабочие элементы выполнены в виде витков и охватывают оси. Между витками элементов установлены электроизолирующие прокладки. Средство подвода хладагента выполнено в виде коллектора с патрубками. Патрубки расположены непосредственно под осями. Регулятор натяжения рабочих элементов выполнен в виде плиты, установленной с возможностью перемещения относительно крышки 3 ил

Изобретение относится к машиностроению, а именно к приводам многоразового действия, срабатывающим при нагреве, и может быть использовано в различных механизмах и устройствах,

Известен мартенситный привод, содержащий электропроводный рабочий материал, выполненный на основе материала с термомеханической памятью формы из последовательно соединенных между собой идентичных участков стержня или проволоки, каждый из которых электрически параллельно подключен к источнику питания через ключевой элемент и блок управления ключевым элементом.

Недостатком известного мартенситно- го привода является незначительная величина генерируемого усилия и большая инерция при охлаждении из-за отсутствия системы охлаждения.

Наиболее близким к предлагаемому является мартенситный привод, содержащий

телескопический корпус, состоящий из неподвижного основания и подвижной части, со средствами подвода и отвода хладагента, возвратную пружину, рабочие элементы, выполненные из материала с термомеханической памятью формы, последовательно соединенные в электрическую цепь и подключенные к источнику тока через ключевой элемент и блок управления последним, ряд осей, перпендикулярных продольной оси корпуса и расположенных на подвижной части, регулятор натяжения рабочих элементов,

Недостатком прототипа является низкая эффективность охлаждения силовых элементов и низкое удельное усилие приходящееся на поперечное сечение привода, за счет неплотной компоновки силовых элементов.

Целью изобретения является повышение эффективности работы.

V|

Os

сл ел о

Применение предложенного решения по сравнению с известным позволяет в 4-5 раз увеличить удельное усилие, приходящееся на поперечное сечение привода. Кроме того, повышается эффективность охлаждения привода за счет снижения гидравлического сопротивления току хладагента. Мартенситный привод прост и технологичен в изготовлении.

Цель достигается тем, что, как и в известном, мартенситный привод включает телескопический корпус, состоящий из неподвижного основания и подвижной части, со средствами подвода и отвода хладагента, возвратную пружину, рабочие элементы, выполненные из материала с термомеханической памятью формы, последовательно соединенные в электрическую цепь и подключенные к источнику тока через ключевой элемент и блок управления последним, ряд осей, перпендикулярных продольной оси корпуса и расположенных на подвижной части, регулятор натяжения рабочих элементов. Привод снабжен дополнительными осями, установленными на основании, и электроизоляционными прокладками, рабочие элементы выполнены в виде витков, охватывающих оси, между витками установлены прокладки, а сами оси покрыты электроизоляционным материалом, средство подвода хладагента выполнено в виде подводящего коллектора с патрубками и отводящего патрубка, причем коллектор установлен на основании так, что патрубки расположены под осями, а отводящий патрубок размещен на подвижной части корпуса, регулятор натяжения рабочих элементов выполнен в виде плиты, на которой закреплены оси, и установлен с возмож- ностью перемещения относительно основания.

На фиг.1 изображен мартенситный привод в разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1.

Мартенситный привод включает в себя телескопический корпус, состоящий из частей 1 и 2, пружинный привод, размещенный между буртиками 3 и 4 и имеющий пружину сжатия 5; систему силовых элементов б из материала с термомеханической памятью формы и соединенных последовательно в электрическую цепь через ключевой элемент 7 и блок управления 8; регулятор натяжения силовых элементов 6 состоит из коробчатой опоры 9 с натяжным стержнем 10с резьбой и гайкой 11; опорную плиту 12; оси 13, опирающиеся на телескопическую часть 2 копуса и коробчатую опору 9; подающие 14 и выпускной 15 патрубки. Концы силовых элементов 6 фиксируются с помощью муфточек 16 на опорной плите 12, при этом в отверстия в плите 12 вставлены втулки 17 из электроизоляционного материала, например гетинакса или текстолита, а

оси 13 покрыты электроизоляционным материалом 18, а между витками силовых элементов 6 размещены электроизолирующие прокладки 19 в виде шайб, надеваемых на оси 13 (фиг.2). Телескопическая часть 2 кор0 пуса имеет крышку 20 со стержнем 21 с резьбой для фиксации мартенситного привода и основание (фиг.З).

Силовые элементы 6 изготавливаются из проволоки на основе никелида титана

5 (54-56% Ni, остальное - Ti). Для придания им требуемой формы (изображенной на фиг.1) в специальном штампе, имитирующем сам привод, силовые элементы, на концы которых предварительно напрессовы0 ваются муфточки 16, одним концом фиксируются на плите 12 и натягиваются, а затем нагреваются в месте изгиба и загибаются или закручиваются на виток вокруг осей штампа. После загиба вокруг всех осей

5 штампа второй конец силовых элементов муфточкой 16 фиксируется на плите штампа, и путем натяжения силовых элементов регулятором натяжения штампа добиваются их натяжения, а затем в таком состоянии поме0 щают в печь и отжигают при температуре 500-600° С в течение 30-60 мин. Далее штамп вместе с печью выдерживают до охлаждения их до комнатной температуры. Затем силовые элементы деформируют в

5 штампе на 4-8% с помощью регулятора натяжения и после этого извлекают их из штампа и фиксируют в корпусе мартенситного привода. Далее пропусканием электрического тока через силовые элементы

0 осуществляют их нагрев до полной аустени- зации и при достижении температуры выше (на 10-15° С) температуры конца обратного мартенситного превращения нагрев прекращают, а привод нагружают постоянным

5 усилием, обеспечивающим растяжение силовых элементов на 4-8%. При достижении температуры конца прямого мартенситного превращения (25-20° С) нагрузка снимается и осуществляется новый цикл нагрева. При

0 многократном термоциклировании (70-100) начинает появляться обратимая память формы, позволяющая снизить усилие, затрачиваемое на деформацию силовых элементов 8 при охлаждении.

5 Для уменьшения напряжений в силовых элементах в месте контакта с осью 13, в электроизоляционном материале 18, покрывающем ось 13, устраиваются углубления, копирующие форму силовых элементов (проволоки). При этом оси 13 могут быть

выполнены овальными в сечении, что увеличит их несущую способность (фиг.1, показано пунктиром).

Мартенситный привод работает следу- ющим образом.

При подаче питания на блок управления 8 он вырабатывает сигнал на включение силового элемента 7 (фиг.1) и в течение времени, необходимого для нагрева силовых элементов 6 до температуры конца обратного мартенситного превращения. В процессе нагрева силовых элементов из-за проявления эффекта термомеханической памяти произойдет сокращение их длины и генери- рование значительных по величине усилий - порядка 40-80 кг/мм2. При этом телескопическая часть 2 корпуса подтянется в сторону части 1 (при ее фиксации, например, к какому-либо механизму, рабочему органу и т.д.) и сожмет пружину 5. Через определенное время, которое может быть задано исходя из величины импульса электрического тока, идущего на нагрев силовых элементов 6, блок управления 8 вырабатывает сигнал на отключение и включает насос (не показан) для подачи хладагента (воздуха, воды и т.д.), который по подающим патрубкам 14 подается к силовым элементам 6, охлаждая их, и затем выводится из корпуса привода через патрубок 15. При этом в процессе охлаждения силовых элементов 6 происходит их растяжение под действием энергии пружинного привода 5 и за счет проявления обратимой памяти формы. После охлажде- ния силовых элементов 6 до температуры конца прямого мартенситного превращения блок управления 8 выключает питание насоса (не показан) и вырабатывает сигнал

на включение-ключевого элемента 7. Далее цикл повторяется.

В случае накопления силовыми элементами 6 остаточной деформации путем закручивания гайки 11 регулятора натяжения добиваются натяжения силовых элементов. Формула изобретения Мартенситный привод, содержащий телескопический корпус, состоящий из неподвижного основания и подвижной части со средствами подвода и отвода хладагента, возвратную пружину, рабочие элементы, выполненные из материала с термомеханической памятью формы, последовательно соединенные в электрическую цепь и подключенные к источнику тока через ключевой элемент и блок управления последним, ряд осей, перпендикулярных продольной оси корпуса и расположенных на подвижной части, регулятор натяжения рабочих элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, привод снабжен дополнительными осями, установленными на основании и электроизоляционными прокладками, рабочие элементы выполнены в виде витков, охватывающих оси, между витками установлены прокладки, а сами оси покрыты электроизоляционным материалом, средство подвода хладагента выполнено в виде подводящего коллектора с патрубками и отводящего патрубка, причем коллектор установлен на основании так, что патрубки расположены под осями, а отводящий патрубок размещен на подвижной части корпуса, регулятор натяжения рабочих элементов выполнен в виде плиты, на которой закреплены оси и установлены с возможностью перемещения относительно основания.

СО

5

О

LD Ю СО Г

Э

6

20

П 22

13

А-А

Фиг. 2

т

13

Фиг. J