Мартенситный привод Советский патент 1992 года по МПК F03G7/06 

(Л

С

Использование: в машиностроении, в качестве привода различных механизмов, срабатывающих при нагревании. Сущность изобретения: звено отбора мощности выполнено в виде штанги, соосно с которой размещена втулка, связанная с нагрузкой. На втулке закреплены собачки, входящие в отверстие втулки и штанги. Собачки установлены с возможностью взаимодействия с толкателями. При нагреве элементов до температуры, превышающей температуру мартенситного перехода, элементы будут сокращаться, подтягивая буртики внутренних секций к буртику. При выдвижении толкателей на заданную величину последние упираются в собачки и отсоединяют втулку от штанги. В результате происходит разгрузка силовых элементов при заданной величине нагрузки. Одновременно происходит отключение питания элементов и они начинают охлаждаться. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к приводам многоразового действия, срабатывающих при нагреве, и может быть использовано в различных механизмах и устройствах в качестве силового привода.

Известна конструкция мартенситного привода, содержащая наружный и внутренние корпуса с буртиками, систему силовых элементов из материала, обладающего термомеханической памятью формы и образующих -телескопически связанные друг с другом секции, пружинный привод и передающую штангу.

Недостатком такого мартенситного привода является генерация реактивного напряжения, превышающая предел текучести, при возможности отключения привода в случае возникновения условий защемления.

Известен силовой привод, выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус, звено отбора мощности, связанное с нагрузкой, возвратную пружину, рабочие элементы из материала с памятью формы, причем рабочие элементы расположены на концентрических окружностях так, что нижние концы рабочих элементов, расположенных на внутренних окружностях, жестко соединены с верхними концами рабочих элементов, расположенных на внешних окружностях, свободные концы элементов, расположенных на крайней внешней окружности, соединены с корпусом, свободные концы рабочих элементов, расположенных по крайней внутренней окружности, соединены со звеном отбора мощности.

Недостатком такого силового привода является способ нагрева и охлаждения силовых элементов, заключающийся в последовательном подводе и отводе нагреваVI XI 00 W СП

ю

ющего и охлаждающего теплоносителей, что требует наличия специального реверсивного насоса, обеспечения гидроизоляции корпуса, усложняя тем самым конструкцию устройства и обслуживание его, что ведет к снижению надежности его работы. Другим недостатком является использование в качестве силовых элементов, цилиндров из сплава с термомеханической памятью формы, что значительно усложняет их изготовление, подготовку к работе, закрепление на верхнем и нижнем основаниях и термоциклирование из-за повышенной жесткости цилиндрической трубы по сравнению, например, с прутковым силовым элементом. Кроме того, наличие отверстий в цилиндрических силовых элементах для подачитеплоносителя к внутренним коакси- ально установленным цилиндрически силовым элементам нарушает целостность структуры силового элемента и является местным концентратором напряжения, что ухудшает стабильность рабочих характеристик силового элемента и не гарантирует от возможности разрушения материала.

Целью изобретения является повышение надежности. Использование предлагаемого изобретения позволит создать мартенситный привод с повышенной надежностью и со стабильными параметрами силовых элементов, которые обеспечиваются путем снятия после рабочего цикла силовой нагрузки с силовых элементов, приводящей к дополнительному вытягиванию силовых элементов и появлению необратимой остаточной деформации. Кроме того, надежность и стабилизация параметров силовых элементов достигается введением регуляторов общего и индивидуального натяга силовых элементов. А более рациональное соединение силового элемента с буртиками корпусов секций и более плотная их компоновка позволяют в 2 и более раз увеличить генерируемое приводом усилие, без увеличения габаритов привода.

Цель достигается тем, что как и в известном, мартенситный привод содержит корпус, звено отбора мощности, связанное с нагрузкой, возвратную пружину, рабочие элементы из материала с памятью формы, причем рабочие элементы расположены на концентрических окружностях так, что нижние концы рабочих элементов, расположенных на внутренних окружностях, жестко соединены с верхними концами рабочих элементов, расположенных на внешних окружностях, свободные концы элементов, расположенных на крайней внешней окружности, соединены с корпусом, свободные

концы рабочих элементов, расположенных на крайней внутренней окружности, соединены со звеном отбора мощности. В отличие от известного, предлагаемый мартенситный

привод снабжен звеном отбора мощности, выполненным в виде штанги с отверстиями, втулки с отверстиями, собачки и толкателей, штанга соединена с рабочими элементами, расположенными на внутренней о кружи о0 сти, втулка связана с нагрузкой и расположена соосно со штангой, собачки установлены на втулке с возможностью фиксации втулки относительно штанги, толкатели размещены на штанге с возможностью

5 взаимодействия с собачками.

Другое отличие состоит в том, что привод дополнительно снабжен регуляторами натяжения рабочих элементов, выполненными в виде рэм-болтов с отверстиями.

0 На фиг.1 показан общий вид привода; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - фрагмент соединения силового элемента с регуляторами индивидуального натяга си лоеых элементов; на фиг.4 - разрез Б-Б на

5 фиг.З.

Мартенситный привод содержит наружный корпус 1, звено отбора мощности, выполненное в виде штанги 2, внутренние корпуса секций 3 с буртиками 4 и 5, на кото0 рых закреплены концы силовых элементов 6, а на буртике 5 внутренней секции 3 имеются толкатели 7. Мартенситный привод снабжен предохранительным механизмом, выполненным в виде подпружиненных со5 бачек 8, насаженных на оси 9 на кронштейне 10. При этом один конец пружины 11 крепится к кронштейну 10, а второй конец пружины связан с собачкой 8, которая входит в отверстие 12 во втулке 13 и штанге 2.

0 К втулке 13 кронштейн 10 крепится с помощью винтов 14 на расстоянии, равном заданной величине хода привода, для чего во втулке 13 имеется отверстие 15. Втулка 13 может быть выполнена со специальным

5 замком или уширением для соединения втулки 13 с рабочим органом, например штампом, матрицей и т.д. Для возврата привода в исходное положение он снабжен возвратной пружиной 16. Корпус 1 привода

0 имеет возможность жесткого крепления, например, в зажиме.

Предохранительный механизм к подвижной втулке 13 может крепиться с помощью винтовой резьбы, нарезаемой на

5 втулке 13 и втулке 17, к которой крепится кронштейн 10. Это позволит с большой точностью регулировать величину хода привода и передающее усилие.

Регулятор общего натяга силовых элементов состоит из опорного диска 18, навинчиваемого на конец 19 штанги 2. Регуляторы натяга силовых элементов состоят из рэм-болтов 20, имеющих головки 21с отверстием 22, стержень 23 с натяжной гайкой 24, опирающейся на шайбу 25 и через нее - на электроизоляционную прокладку 26, устанавливаемую в отверстие 27 в буртиках 4 и 5. Силовые элементы 6 могут быть выполнены в виде цельного силового элемента, например, в виде проволоки и пропущенного через отверстие 22 рэм-болтов 20 (фиг.З и 4). При этом внутренняя поверхность отверстия 22 рэм-болта 20, соприкасающаяся с поверхностью силового элемента 6, копирует поверхность силового элемента б, что позволит исключить возникновение опасных перерезывающих напряжений в силовом элементе 6 в месте контакта с рэм-болтом 20.

Мартенситный привод работает следующим образом.

Нагрев силовых элементов б мартенсит- ного привода осуществляется за счет нагревающей среды (воздуха или жидкости) или путем пропускания через них электрического тока. После нагрева до температуры выше конца обратного мартенситного перехода силовые элементы 6, сокращаясь по длине, будут подтягивать буртики 4 внутренних секций 3 к буртику 5 наружной секции, подвигая при этом вперед штангу 2, одновременно сжимая пружину 16. При выдвижении секции с толкателями 7 на заданную величину хода, которая соответствует определенному усилию (усилию сопротивления), толкатель 7 упирается в собачки 8, которые под действием сообщаемого им усилия начнут поворачиваться по часовой стрелке. При перемещении толкателя 7 на заданную величину хода собачки 8 выйдут из зацепления с втулкой 13 и штангой 2, которая под действием сгенерированного усилия и пружинящих свойств силовых элементов (находящихся в сверхупругом состоянии) переместится вперед по отношению к втулке 13 на величину заданного хода (фиг.1). В результате произойдет разгрузка привода и силовые элементы 6 будут находиться лишь под действием усилия взвода возвратной пружины. Одновременно с этим происходит отключение питания силовых элементов, после чего они начнут охлаждаться. При достижении температуры начала прямого мартенситного перехода элементы начнут деформироваться под действием усилия взвода возвратной пружины, принимая исходную длину, т.е. растягиваясь на величину хода привода, тем самым

предотвращая дополнительное удлинение силовых элементов (сверх этой величины), которое могло бы быть получено при наличии дополнительного усилия. При этом штанга 2 вернется в исходное состояние и, при совмещении отверстий во втулке 13 и штанге 2, собачка 8 вернется в исходное состояние и вновь соединит их. Далее цикл

повторяется.

При накоплении силовыми элементами

6 остаточной деформации происходит ослабление их натяга в секциях привода.

Для устранения этого необходимо путем навинчивания опорного диска 18 на конец 19 штанги 2 добиться натяжения силовых элементов 6 без их провисания. При этом происходит поджатие пружины 16, которая обеспечивает нормальное натяжение силовых элементов 6. Для устранения

провисания отдельных силовых элементов 6 и неравномерности их натягивания путем дальнейшего навинчивания гаек 24 на стержни 23 рэм-болтов 20 осуществляет равномерный натяг силовых элементов 6.

Формула изобретения

причем рабочие элементы расположены на концентрических окружностях так, что ниж-ние концы рабочих элементов, расположенных на внутренних окружностях, жестко соединены с верхними концами рабочих

элементов, расположенных на внешних окружностях, свободные концы элементов, расположенных на крайней внешней окружности, соединены с корпусом, а свободные концы рабочих элементов, расположенных

на крайней внутренней окружности, соединены со звеном отбора мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, звено отбора мощности выполнено в виде штанги с отверстиями, втулки с отверстиями собачки и толкателей, штанга соединена с рабочими элементами, расположенными на внутренней окружности, втулка связана с нагрузкой и расположена соосно со штангой, собачки

установлены на втулке с возможностью фиксации втулки относительно штанги, толкатели размещены на штанге с возможностью взаимодействия с собачками.

тем, что он дополнительно снабжен регуляторами натяжения рабочих элементов; выполненных в виде рэм-болтов с отверстиями.

в

с;

«ч

ч хххччххчху

У// /fa/ // / / // V///////A

..-,

s..-,

Г71

Ч ел

со

Со

Сп

ч Ч .N N ХГЛХЛ. 4VWSNX4

Y/

//.