ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО, ДЛЯ СИСТЕМЫ СЕРВОДВИГАТЕЛЯ И СИСТЕМА СЕРВОДВИГАТЕЛЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ДАННУЮ ПЛАНЕТАРНУЮ ПЕРЕДАЧУ
PLANETARY GEAR, MAINLY FOR SERVO MOTOR SYSTEM AND SERVO MOTOR SYSTEM, USING SAID PLANETARY GEAR

Настоящее изобретение относится к планетарной передаче, преимущественно для системы серводвигателя, содержащей множество вращающихся компонентов, установленных по меньшей мере в одной конфигурации узла в корпусе и предназначенных для вырабатывания передаточного отношения между ведущим элементом и ведомым элементом, которое является конкретным для данной конфигурации узла, и системе многооборотного серводвигателя, предназначенной для приведения в действие привода, такого как клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением канала, и содержащей двигатель и механическое приспособление для передачи работы на привод.
Известно, что в системах данного типа можно изменять скорость путем изменения передаточных чисел колесного/винтового устройства. Данный подход обладает недостатком, заключающимся в сложности реализации.
Целью настоящего изобретения является устранение данного недостатка.
Для достижения данной цели, планетарная передача, в соответствии с настоящим изобретением, отличается тем, что компоненты выполнены с обеспечением возможности изменений конфигурации узла, каждая из которых обеспечивает конкретное заранее определенное передаточное отношение.
В соответствии с одним преимущественным признаком настоящего изобретения, планетарная передача отличается тем, что содержит узел, содержащий солнечную шестерню, водило планетарной передачи и венец, при этом узел заключен в корпусе между ведущим элементом и ведомым элементом, а также тем, что конфигурация узла выполнена изменяемой путем блокировки в корпусе по меньшей мере одного из компонентов вышеуказанного узла.
В соответствии с другим признаком настоящего изобретения, планетарная передача отличается тем, что каждый из трех компонентов вышеуказанного узла может быть заблокирован в корпусе за счет соединения с ним.
В соответствии с еще одним другим признаком, планетарная передача отличается тем, что конфигурации узла выполнены изменяемыми путем изменения направления вышеуказанного узла в корпусе на обратное направление.
В соответствии с еще одним другим признаком, планетарная передача отличается тем, что как солнечная шестерня, так и венец, выполнены с возможностью установки на ведущем элементе и ведомом элементе.
В соответствии с еще одним другим признаком, планетарная передача отличается тем, что вышеуказанный узел выполнен с возможностью осевого перемещения в корпусе в осевых положениях блокировки солнечной шестерни или водила планетарной передачи, или венца.
В соответствии с еще одним другим признаком, планетарная передача отличается тем, что солнечная шестерня и венец выполнены блокируемыми в корпусе за счет соединения со стенкой корпуса.
В соответствии с еще одним другим признаком, планетарная передача отличается тем, что водило планетарной передачи выполнено блокируемым в корпусе за счет соединения с цилиндрической стенкой корпуса.
В соответствии с еще одним другим признаком, планетарная передача отличается тем, что ведущий элемент и ведомый элемент идентичны и содержат, смещенное по оси от средств для фиксации солнечной шестерни и венца при вращении, которые также снабжены различными вращательными средствами фиксации, смещение по оси для обеспечения возможности вращательной фиксации в различных осевых положениях на ведущем элементе и ведомом элементе.
В соответствии с еще одним другим признаком, планетарная передача отличается тем, что ведущий элемент и ведомый элемент (66) отличаются.
Система многооборотного серводвигателя для приведения в действие привода, такого как клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением канала, содержащая двигатель и механическое приспособление для передачи работы на привод, который содержит средства для изменения передаточного отношения между ведущим элементом и ведомым элементом в направлении привода, и отличающаяся тем, что средства для изменения передаточного отношения сформированы планетарной передачей, в соответствии с настоящим изобретением.
В соответствии с одним преимущественным признаком настоящего изобретения, система серводвигателя отличается тем, что вышеуказанное механическое приспособление содержит планетарную передачу, выполненную в виде отдельного блока с возможностью легкого доступа, и тем, что остальная часть приспособления содержит редуктор винтового и колесного типа, которое расположено в смазанном отсеке.
Настоящее изобретение будет лучше понято, а другие его цели, признаки, детали и преимущества станут более ясными, при ознакомлении со следующим разъяснительным описанием со ссылкой на прилагаемые чертежи, представленные лишь в качестве примера, иллюстрирующего два варианта осуществления настоящего изобретения, на которых:
- фигура 1 представляет собой функциональную блок-схему системы серводвигателя, в соответствии с настоящим изобретением;
- фигура 2 представляет собой вид в перспективе системы по фигуре 1;
- фигура 3 представляет собой осевой вид в поперечном сечении первого варианта осуществления планетарной передачи, в соответствии с настоящим изобретением, на котором последняя показана в первой конфигурации узла ее составляющих частей;
- фигура 4 представляет собой вид сверху планетарной передачи по фигуре 3;
- фигуры 5-9 представляют собой осевые виды планетарной передачи, в соответствии с настоящим изобретением, на которых последняя показана в пяти других конфигурациях узла составляющих частей, отличающихся от таковых по фигуре 3;
- фигура 10 представляет собой вид в перспективе втулки планетарной передачи по фигурам 3-9, обозначенной ссылочной позицией 15 на фигурах 3-9;
- фигура 11 представляет собой осевой вид в поперечном сечении втулки по фигуре 10;
- фигура 12 представляет собой осевой вид в поперечном сечении венца планетарной передачи по фигуре 3-9, обозначенного ссылочной позицией 26;
- фигура 13 представляет собой вид в перспективе венца по фигуре 12;
- фигура 14 представляет собой увеличенный вид деталей, заключенных в окружность XIV на фигуре 13;
- фигура 15 представляет собой осевой вид в поперечном сечении солнечной шестерни планетарной передачи, в соответствии с настоящим изобретением, обозначенной ссылочной позицией 20 на фигурах 3-9;
- фигуры 16-21 представляют собой виды в поперечном сечении шести различных конфигураций узла второго варианта осуществления планетарной передачи, в соответствии с настоящим изобретением;
- фигуры 22 и 23 представляет собой два осевых вида в поперечном сечении двух втулок во втором варианте осуществления планетарной передачи, в соответствии с настоящим изобретением;
- фигура 24 представляет собой вид в перспективе планетарной передачи, в соответствии с настоящим изобретением, с корпусом в частичном разрезе;
- фигура 25 представляет собой вид в перспективе компонентов планетарной передачи, в соответствии с настоящим изобретением, без основы.
На фигурах 1 и 2 в виде функциональной блок-схемы показана система многооборотного серводвигателя, в соответствии с настоящим изобретением, содержащая, установленные последовательно, двигатель 1, планетарную передачу 3, ограничитель 5 усилия и редуктор 7, содержащий винт 8 и колесо 9, которое сочетается с винтом 8, и которая присоединена с возможностью вращения к выходному валу 14 системы и предназначена для приведения в действие рабочего устройства или элемента, например, клапана, закрывающего и открывающего канал (не показан). Кроме того, на фигуре показан маховик 11, также установленный последовательно с винтом 8, для приведения в действие привода и системы 13 сцепления вручную. На фигуре 2 ограничитель усилия расположен между редуктором 7 и системой 13 сцепления.
Как показано, например, на фигуре 3, планетарная передача 3, в соответствии с настоящим изобретением, по существу содержит ведущую втулку 15 и ведомую втулку 16, которые образуют ведущий и ведомый элементы, соответственно, и установлены в корпусе 16, который содержит солнечную шестерню 20, водило 22 планетарной передачи, несущее планетарные шестерни 24 и венец 26. В первом варианте осуществления, в соответствии с фигурами 3-9, ведущая втулка 15 и ведомая втулка 16 идентичны. Стрелками обозначены направления передачи крутящего момента, вырабатываемого двигателем, при этом ведущая втулка 15 расположена на стороне двигателя.
Прежде всего, будут описаны различные компоненты системы.
На фигурах 10 и 11 изображена ведущая втулка 15, идентичная ведомой втулке 16. Втулка 15 выполнена в форме трубчатого тела, которое содержит, последовательно в осевом направлении, от одного конца к другому, часть 28, снабженную на ее наружной стороне осевыми шлицами 29 и частью 31, наружная поверхность 32 которой является гладкой и которая отделена от части 8 буртиком 34. Диаметр периферийной поверхности 32 меньше диаметра периферийной поверхности части 28. Внутренняя поверхность 35 втулки 15 канюлирована в осевом направлении, за исключением концевой части 36 части 28, внутренняя поверхность 37 которой является гладкой. Два шлица 29, которые диаметрально противоположны и обозначены позицией 39, являются усеченными, и эти шлицы опущены 39' в периферийной части над гладкой концевой частью 37 внутренней поверхности.
Ссылочными позициями 38 обозначены две диаметрально противоположные установочные направляющие, расположенные в выступающей части усеченных шлицов.
Венец, как показано на фигурах 12-14, выполнен в форме полого цилиндрического тела, внутренняя цилиндрическая поверхность 41 которого является зубчатой и закрыта на одном конце радиальной стенкой 43, которая в своей центральной части имеет проход 45, который вытянут в осевом направлении за счет заглушки 47. Внутренняя поверхность прохода в заглушке снабжена шлицами 46, за исключением двух радиально противоположных положений, в которых шлицы были опущены и обеспечены только на внутренней поверхности заглушки 47. Кроме того, в радиальной стенке 43 выполнено четыре отверстия 49, которые распределены в заглушке на одинаковом расстоянии по углам.
На фигуре 15 показана солнечная шестерня 20, которая выполнена в форме трубчатого тела, снабженного на одном конце фланцем 50, имеющим четыре отверстия 52, распределенных на одинаковом расстоянии в направлении периферии. Внутренняя цилиндрическая поверхность солнечной шестерни является гладкой на половине 54, являющейся противоположной фланцу 50, и канюлированной на другой половине 55. Два шлица 56, расположенные диаметрально противоположно друг другу, являются усеченными. На периферийной наружной поверхности половины 54, являющейся гладкой внутри, выполнены зубцы 57.
Концевые части 58 водила 22 планетарной передачи канюлированы на своей наружной периферийной поверхности 59, а каждая из указанных трех планетарных шестерней 24 находится на оси 60, поддерживаемой радиальной пластиной 61, закрепленной на опорной части 62 водила планетарной передачи с помощью винтов 63.
Следует также отметить, что радиальные концевые стенки 64, 65 корпуса 18 на своей осевой внутренней поверхности содержат цилиндрические вставки 67, 68, соответственно, которые предназначены для взаимодействия с отверстиями 49 и 52 солнечной шестерни и венца. Таким образом, данные вставки распределены на одинаковом расстоянии в направлении периферии друг относительно друга.
После описания различных компонентов планетарной передачи ниже будут описаны шесть различных установочных конфигураций этой передачи, которые обеспечивают возможность изменения скорости выходного вала 14 системы серводвигателя без необходимости изменения винтового 8 или колесного 9 редуктора 7.
В конфигурации узла в соответствии с фигурой 3, солнечная шестерня 20 заблокирована, поскольку вставки 67 корпуса входят в зацепление в отверстиях 52 солнечной шестерни. Ведущая втулка 15 присоединена с возможностью вращения к водилу 22 планетарной передачи, поскольку ее шлицы 35 и шлицы 59 соседнего конца 58 водила планетарной передачи находятся во взаимном зацеплении. Планетарные шестерни 24 водила 22 планетарной передачи сочетаются с зубцами 57 солнечной шестерни и находятся в зацеплении с зубцами 41 венца, который, в свою очередь, присоединен к ведомой втулке 16 посредством взаимного зацепления шлицов 29 втулки и шлицов 45 венца. Таким образом, приведение ведущей втулки 15 в действие посредством вращения обуславливает вращение ведомой втулки 16. Следует отметить, что эти две втулки идентичны, но установлены в планетарной передаче в противоположных направлениях.
Виды в перспективе на фигурах 24 и 25 упрощают понимание представленного выше описания. На этих фигурах показано, что водило 22 планетарной передачи содержит на своей периферии блокировочные выступы 51, которые предназначены для взаимодействия со стопорными элементами 69 на внутренней цилиндрической стороне корпуса 18 так, как будет описано далее. На этих фигурах блокировочные выступы солнечной шестерни и венца предусмотрены на этих компонентах, а не на корпусе, как на фигуре 3.
В установочной конфигурации на фигуре 3, например, для скорости двигателя 1400 оборотов в минуту и передаточного числа винта/колеса устройства 7, скорость на выходе системы, т.е. на выходном валу 14, составляет 146 оборотов в минуту.
В конфигурации на фигуре 5, венец 26 заблокирован, поскольку вставки 68 корпуса входят в зацепление в отверстиях 45 венца. Узел сформирован венцом, водило планетарной передачи и солнечная шестерня смещены по оси вправо, относительно установочной конфигурации на фигуре 3, а солнечная шестерня, таким образом, освобождена от выступов 67 корпуса. В отношении фигуры 3, ведущая втулка 15 ориентирована обратным образом, и теперь она представляет собой часть, снабженную шлицами 29, которая находится внутри корпуса и в зацеплении с этими шлицами в усеченных шлицах 56 солнечной шестерни, присоединенная, таким образом, с возможностью вращения к ведущей втулке 15. Зубцы 57 солнечной шестерни сочетаются с зубцами планетарных шестерней 24, при этом водило 22 планетарной передачи вращается при вращении втулки 15 и солнечной шестерни 20. Учитывая то, что шлицы 59 конца 58, расположенного на стороне выхода, находятся в зацеплении с внутренними шлицами 35 ведомой втулки 16, последняя, таким образом, вращается водилом планетарной передачи. Можно видеть, что ее положение в корпусе 18 является обратным по сравнению с фигурой 3.
В случае установочной конфигурации компонентов на фигуре 5, по сравнению с установочной конфигурацией на фигуре 3, для такой же скорости вращения двигателя и такого же передаточного числа устройства 7 с винтами и колесами, выходная скорость системы, т.е. выходного вала 14 системы, составляет 30 оборотов в минуту по сравнению со значением 146 оборотов в минуту на фигуре 3.
На фигуре 6 показана третья установочная конфигурация, особенность которой заключается в том, что заблокированным является водило планетарной передачи. Узел, сформированный водилом планетарной передачи и венцом, расположен между блокировочными вставками 67 и 68 корпуса. В данном положении узла, блокировочные выступы 51 водила планетарной передачи упираются в стопорные элементы 69 корпуса, что делает водило планетарной передачи неподвижным. Ведущая втулка ориентирована подобно тому, как на фигуре 5, однако солнечная шестерня 20 присоединена с возможностью вращения к данной втулке путем взаимного зацепления ее внутренних шлицев 55 с наружными шлицами 29 и усеченными шлицами 39 втулки, при этом усеченные шлицы 56 сопровождают правильное осевое положение солнечной шестерни на втулке. Таким образом, вращение втулки 15 обуславливает вращение солнечной шестерни 20. Водило планетарной передачи блокируется, солнечная шестерня вращает планетарные шестерни 24 путем зацепления ее зубцов 57 в зубцах планетарных шестерней, которые, в свою очередь, обуславливают вращение венца 26, что обуславливает вращение выходного вала 16 путем зацепления шлицев 29 втулки 16 в шлицах 45 венца.
Конфигурация узла планетарной передачи, в соответствии с фигурой 6, обеспечивает возможность получения скорости вращения выходного вала 14 в направлении привода, составляющей 43 оборота в минуту, для такой же скорости двигателя, т.е. на входе передачи, и с таким же передаточным числом устройства 7 с винтами и колесами, как и в случае конфигураций на фигурах 3 и 5.
Конфигурации на фигурах 7 и 9, соответственно, соответствуют конфигурациям на фигурах 3, 5 и 6, однако крутящий момент передается в противоположном направлении, т.е. ведомые втулки 16 на фигурах 3, 5 и 6 здесь представляют собой ведущие втулки. Иными словами, двигатель вращает втулки 16, а втулки 15 на фигурах 3, 5 и 6 представляют собой ведомые втулки планетарной передачи. При такой же скорости двигателя и таком же передаточном числе, как и в случае конфигураций на фигурах 3, 5 и 6, выходные скорости привода, получаемые на выходном валу 14, составляют 37 оборотов в минуту для фигуры 7, 178 оборотов в минуту для фигуры 8 и 126 оборотов в минуту для фигуры 9, соответственно.
На фигурах 16-23 показан второй вариант осуществления планетарной передачи в соответствии с настоящим изобретением. По сравнению с первым вариантом осуществления, данный вариант осуществления имеет особенность, заключающуюся в том, что втулки, обозначенные здесь ссылочными позициями 65 и 66, солнечная шестерня и венец, обозначенные здесь позициями 70 и 76 соответственно, не имеют усеченных шлицев. Водило планетарной передачи с планетарными шестернями, обозначенные здесь ссылочными позициями 72 и 74, соответственно, является по существу таким же, как и в первом варианте осуществления. Еще одно отличие заключается в том, что корпус, обозначенный здесь позицией 68, не имеет выступающих блокировочных выступов, однако блокирование солнечной шестерни 70 или венца 76 осуществляется путем вставки блокировочных штырей 78 через отверстия 80, выполненные в передних стенках корпуса 68 в положениях выступов 67 и 68 в первом варианте осуществления.
В данном варианте осуществления, как показано на фигуре 22, втулки, обозначенные позицией 65, выполнены в форме трубчатого тела 83, концевая часть которого, обозначенная позицией 84, снабжена осевыми внутренними шлицами 85. Втулка 66 представляет собой трубчатое тело ступенчатой формы, которое содержит цилиндрическую часть 90 большего диаметра и часть 92 меньшего диаметра, а также радиальную промежуточную часть 94, соединяющую части 90 и 92. Наружные и внутренние периферийные цилиндрические поверхности части 90 канюлированы. Шлицы обозначены ссылочными позициями 91 и 93, соответственно.
Следует также отметить, что по сравнению с солнечной шестерней 20 в первом варианте осуществления, солнечная шестерня 70 содержит цилиндрическую кольцевую заглушку 96, внутренняя сторона которой канюлирована в осевом направлении, при этом шлицы обозначены ссылочной позицией 97. Заглушка 96 выступает в осевом направлении из стороны, противоположной трубчатой части 99, наружная поверхность которой снабжена зубцами 100 так, чтобы обеспечить возможность сочетания с зубцами планетарных шестерней 74. Трубчатая заглушка 96 имеет диаметр, больший диаметра части 99, так что ее шлицы 97 могут взаимодействовать со шлицами 91 втулки 66.
Венец 76 в данном втором варианте осуществления содержит, на стороне, противоположной корпусу планетарных шестерней 74, цилиндрическую осевую заглушку 102, внутренняя поверхность которой канюлирована. Шлицы 104 ориентированы в направлении оси венца. Внутренний диаметр канюлированной части соответствует наружному диаметру втулки 66, так что шлицы 104 и 91 заглушки и втулка могут входить в зацепление друг с другом.
На фигурах 16-21 изображено шесть различных установочных конфигураций компонентов планетарной передачи, т.е. втулок, солнечной шестерни, водила планетарной передачи с его планетарными шестернями и венца, которые соответствуют шести конфигурациям на фигурах 3, 5-9 в первом варианте осуществления планетарной передачи.
На фигуре 16 втулка 65 используется в качестве ведущей втулки. Солнечная шестерня 70 блокируется на корпусе с помощью штыря 78. Следовательно, водило 70 планетарной передачи вращается за счет взаимного зацепления шлицев 85 втулки 65 и шлицев 106 соседней концевой части, обозначенной здесь ссылочной позицией 105, водила планетарной передачи, которое, в свою очередь, вращает, через его планетарные шестерни 74, венец 76, который присоединен с возможностью вращения к ведомой втулке 66 путем взаимного зацепления шлицев 91 и шлицев 104 на внутренней поверхности осевой цилиндрической трубчатой заглушки 102 венца.
В конфигурации узла на фигуре 17, венец 76 блокируется на корпусе с помощью штыря 78, а втулка 66 выполняет роль ведущей втулки. Вращательное движение ведущей втулки 66 передается на солнечную шестерню 70 за счет зацепления шлицев 97 солнечной шестерни и шлицев 91 втулки, затем за счет зацепления зубцов 100 солнечной шестерни с планетарными шестернями 74 и за счет зацепления водила 72 планетарной передачи с ведомой втулкой 65, шлицы 85 которой входят в зацепление в шлицах 106 соседней концевой части 105 водила планетарной передачи.
В конфигурации узла на фигуре 18, водило 72 планетарной шестерни блокируется благодаря блокировочным выступам 108 на его периферии, которые упираются в стопорные элементы 110 на внутренней цилиндрической поверхности корпуса. Втулка 66 служит как в роли ведущей втулки, так и в роли ведомой втулки. Вращательное движение ведущей втулки 66 передается на солнечную шестерню 70, подобным образом, как в конфигурации узла на фигуре 17, затем от солнечной шестерни на планетарные шестерни 74, от последних на венец 76, и от венца на ведомую втулку 66 за счет взаимного зацепления шлицев 104 кольцевой заглушки 102 и шлицев 91 втулки.
В случае конфигураций узла на фигурах 19-21, передача вращательного движения с входа на выход планетарной передачи выполняется противоположно направлению передачи на фигурах 16-18, при этом ведомая втулка служит в роли ведущей втулки, а ведущая втулка на фигурах 16-18 служит в роли ведомой втулки.
Учитывая то, что компоненты во втором варианте осуществления соответствуют первому варианту осуществления, выходные скорости системы соответствуют скоростям, указанным выше для первого варианта осуществления.
В описании двух вариантов осуществления планетарных передач в соответствии с настоящим изобретением, которое было представлено лишь в качестве примера и, следовательно, не является ограничением, показано то, что за счет простых изменений конфигурации узла планетарной передачи настоящее изобретение обеспечивает возможность изменения передаточного числа и скорости системы серводвигателя. Различные конфигурации узла получают путем изменения блокируемого элемента, т.е. венца, солнечной шестерни или водила планетарной передачи, с одной стороны, и путем изменения направления узла планетарной передачи на обратное, т.е. путем изменения входа и выхода между собой, с другой стороны. Таким образом, шесть различных конфигураций обеспечивают возможность вырабатывания на стороне привода шести различных скоростей выходного вала системы для одной скорости двигателя и одного передаточного числа на винтовом и колесном устройстве. Таким образом, в случае настоящего изобретения, вместо вырабатывания различных скоростей системы путем изменения передаточных чисел винта/колеса – решения, которое рекомендуется в уровне техники, настоящее изобретение обеспечивает возможность достижения данной цели за счет простых изменений конфигурации узла компонентов планетарной передачи. Для еще большего упрощения изменения скоростей, планетарная передача выполнена в форме отдельного узла, к которому обеспечен легкий доступ между двигателем и остальной часть механического приспособления, как показано на фигурах 1 и 2, которая может быть заключена в смазанном отсеке. Таким образом, в настоящем изобретении предложено преимущество, заключающееся в возможности изменения скорости системы без необходимости в изменении винтового и колесного устройства и, следовательно, крутящего момента винта/колеса, лишь за счет изменения конфигурации планетарной передачи, к которой имеется легкий доступ, поскольку она выполнена в форме независимого вспомогательного узла, установленного в корпусе простой формы, преимущественно цилиндрической, в котором заключены составляющие части передачи. Кроме того, за счет их простой формы и их установки внутри корпуса, изменения конфигураций установочных операций могут быть с легкостью реализованы.
Безусловно, представленное выше описание двух вариантов осуществления настоящего изобретения и их изображения на фигурах были представлены лишь в качестве примера и не являются ограничением. Таким образом, компоненты могут быть выполнены различным образом без изменения объема настоящего изобретения. Например, передача может быть выполнена из полимера и металлокерамики. Также возможно рассмотреть обеспечение блокировочных выступов на солнечной шестерне и венце, и приемных отверстий для выступов в боковых стенках корпуса. Последний также выполнен лишь в иллюстративной форме в качестве примера. Одна из двух передних стенок и цилиндрическая стенка могут быть выполнены в корпусе серводвигателя, при этом другая передняя стенка выполнена с отфланцованным передним фланцем электродвигателя. Кроме того, блокирование солнечной шестерни и венца, а также водила планетарной передачи, может быть выполнено различным образом. Таким образом, возможно рассмотреть блокирование солнечной шестерни и венца путем радиального присоединения к корпусу.