ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Электромеханический привод поступательного перемещения (далее - электромеханический привод), обеспечивающий преобразование вращательного движения в поступательное, является объектом общемашиностроительного применения.
Известны электромеханические приводы, выполненные на базе планетарных передач винт-гайка с длинными резьбовыми роликами (патент РФ №2292502, опубл. 27.01.07, бюл. №; патент РФ №2341707, опубл. 20.12.2008, бюл. №35), содержащие винт, длинные резьбовые ролики, ходовую и опорную гайку, зубчатые венцы винта, зубчатые венцы роликов, эпициклы опорных гаек.
Планетарные передачи винт-гайка с длинными резьбовыми роликами, где длина ролика равна длине винта, получили распространение в качестве исполнительных механизмов электромеханических приводов в станкостроении, приборостроении, измерительной технике, роботах и медицинской технике.
Постоянство передаточного отношения этих передач обеспечивают зубчатые венцы, расположенные на концах винта и роликов, а так же эпицикл опорной гайки, предотвращающие относительное проскальзывание резьб.
Для работоспособности электромеханического привода необходимо надежное крепление эпицикла к опорной гайке, позволяющее обкатываться блоку винта с роликами по опорной гайке без осевого смещения относительно последней.
Выполнение эпицикла заодно с опорной гайкой ограничено условиями сборки передачи, поэтому эпицикл жестко фиксируется в цилиндрической полости опорной гайки чаще всего с помощью стопорных винтов.
При этом на внешней цилиндрической поверхности опорной гайки выполняются сквозные резьбовые отверстия, а на эпицикле глухие отверстия без резьбы. Концы стопорных винтов, установленных в опорной гайке, попадая в глухие отверстия в эпицикле, фиксируют его от поворота и осевого смещения.
Как показывает опыт эксплуатации передач в составе электромеханических приводов, динамические нагрузки при разгоне и торможении, внешние ударные нагрузки могут привести к ослаблению подобной фиксации и, как следствие, к потере работоспособности механизма.
Наиболее близким аналогом является электромеханический привод (патент на полезную модель РФ №127148, опубл. 20.04.13, бюл. №16), взятый в качестве прототипа, содержащий электродвигатель и передачу с длинными резьбовыми роликами, состоящую из центрального винта, длинных резьбовых роликов, первой опорной гайки, установленной в корпусе передачи, зубчатого эпицикла первой опорной гайки, ходовой гайки, выполненной в виде единой детали со штоком, длина которого не меньше максимальной величины перемещения ходовой гайки внутри направляющего цилиндра, первая опорная гайка, имеет с направляющим цилиндром соединение по цилиндрической посадке с зазором, величина которого не меньше отклонения от соосности наружной поверхности ходовой гайки и внутренней поверхности направляющего цилиндра, корпус, первая опорная гайка и направляющий цилиндр снабжены фланцами с центрирующими цилиндрическими поясками, поверхности стыка фланцев поджаты друг к другу с помощью болтов с контргайками при обеспечении перпендикулярности этих поверхностей к осям их деталей в заданных пределах при этом отверстия под болты выполнены резьбовыми только во фланце корпуса, зубчатый эпицикл первой опорной гайки поджат в осевом направлении силами упругости податливого кольца, размещенного в кольцевой канавке корпуса.
Электромеханический привод имеет относительно небольшие массогабаритные параметры благодаря исполнению в виде ходового цилиндра, пониженным сопротивлением при движении подвижных частей привода на высоких скоростях за счет использования дренажных отверстий, надежной защитой от загрязнения исполнительного механизма.
Эксплуатация электромеханических приводов на базе планетарных передач винт-гайка с длинными резьбовыми роликами, предполагает, что все возникающие радиальные силы и изгибающие моменты на штоке, должны восприниматься только направляющим цилиндром и корпусом. Изгиб блока винта с роликами под действием внешних сил может привести к заклиниванию передачи.
Поэтому для повышения надежности электромеханического привода, он должен иметь большую длину образующей цилиндрической посадочной поверхности и минимальный радиальный зазор между ходовой гайкой и направляющим цилиндром. Это вызывает технологические сложности при изготовлении длинной внутренней цилиндрической поверхности, связанные с жесткими допусками на форму и размеры контактирующих поверхностей. Кроме того, нагрузки, передаваемые со штока на направляющий цилиндр, приводят к повышению потерь на трение между этими деталями, и тем самым к снижению коэффициента полезного действия электромеханического привода.
Задачей данной полезной модели является создание конструкции электромеханического привода поступательного перемещения, обеспечивающей повышение его надежности и коэффициента полезного действия.
Электромеханический привод поступательного перемещения, содержащий электродвигатель и передачу с длинными резьбовыми роликами, состоящую из центрального винта, длинных резьбовых роликов, опорной гайки, установленной в корпусе передачи, зубчатого эпицикла опорной гайки, ходовой гайки, выполненной в виде единой детали со штоком, длина которого не меньше максимальной величины перемещения ходовой гайки внутри направляющего цилиндра, опорная гайка имеет с направляющим цилиндром соединение по посадке с зазором, величина которого не меньше отклонения от соосности наружной поверхности ходовой гайки и внутренней поверхности направляющего цилиндра, корпус, опорная гайка и направляющий цилиндр снабжены фланцами с центрирующими цилиндрическими поясками, поверхности стыка фланцев поджаты друг к другу с помощью болтов при обеспечении перпендикулярности этих поверхностей к осям их деталей в заданных пределах, зубчатый эпицикл опорной гайки поджат в осевом направлении силами упругости податливого кольца, размещенного в кольцевой канавке корпуса, зубчатый эпицикл опорной гайки установлен своей базовой наружной цилиндрической поверхностью во внутренней цилиндрической полости опорной гайки и зафиксирован с помощью цилиндрических шпонок, неравнорасположенных в кольцевой области между опорной гайкой и зубчатым эпициклом, во внутренней цилиндрической полости направляющего цилиндра со стороны штока установлена шариковая втулка с каналом возврата шариков, контактирующих с наружной цилиндрической поверхностью ходовой гайки, на конце внутренней цилиндрической полости направляющего цилиндра, установлено уплотняющие устройство в виде манжеты.
Сущность полезной модели представлена в описании и на чертежах, на которых изображены:
Фиг. 1 - общий вид электромеханического привода поступательного перемещения;
Фиг. 2 - разрез электромеханического привода с видом на расположение штифтов.
Электромеханический привод включает в себя винт 1, длинные резьбовые ролики 2, ходовую гайку 3, оголовок штока 4, опорную гайку 5 закрепленную в корпусе 6, зубчатый эпицикл 7 опорной гайки, зубчатые венцы ролика 8, направляющий цилиндр 9, цилиндрические шпонки 10, шариковую втулку 11, шарики 12, канал возврата шариков 13, манжету 14, электродвигатель 15.
Электромеханический привод работает следующим образом. От электродвигателя 15, вращающий момент передается на винт 1 передачи. Винт приводит в движение длинные резьбовые ролики 2, которые обкатываются по винту и неподвижной опорной гайке 5, совершая планетарное движение. Зафиксированная от поворота ходовая гайка 3, выполненная заодно со штоком, обеспечивает осевое перемещение рабочего органа связанного с оголовком штока 4.
Зубчатый эпицикл 7 установлен в цилиндрической полости опорной гайки 5. Цилиндрические шпонки 10, неравнорасположенные (α≠β) в кольцевой области между зубчатым эпициклом и опорной гайкой, надежно фиксируют зубчатый эпицикл от поворота относительно последней, а также позволяют установить опорную гайку в свое первоначальное положение относительно зубчатого эпицикла и зубчатых венцов роликов 8 после частичной разборки передачи при техническом обслуживании. Повторная сборка с сохранением взаимного расположения уже приработанных поверхностей повышает надежность электромеханического привода.
Шариковая втулка 11, установлена в цилиндрической полости направляющего цилиндра 9 со стороны штока, а ее шарики 12 контактируют с наружной цилиндрической поверхностью ходовой гайки 3. Шариковая втулка снабжена каналом возврата (рециркуляции) шариков 13.
За счет взаимодействия ходовой гайки с большим числом выстроенных в линию шариков шариковая втулка имеет большое число точек контакта с ходовой гайкой и по сути дела представляет собой линейный подшипник высокой жесткости. Отсутствие зазоров между шариками и ходовой гайкой при большом числе точек контакта обеспечивает возможность передачи возникающих радиальных сил и изгибающих моментов со стороны штока на направляющий цилиндр и далее на корпус 6. Направляющий цилиндр и корпус обеспечивают угловую и радиальную жесткость конструкции, поэтому перераспределение сил с ходовой гайки на направляющий цилиндр и далее на корпус повышает надежность электромеханического привода.
Установка шариковой втулки с телами качения снижает потери на трение между направляющим цилиндром и ходовой гайкой, то есть повышает коэффициент полезного действия электромеханического привода.
Уплотняющее устройство в виде манжета 14 установлено в цилиндрической полости направляющего цилиндра 8 для защиты шариковой втулки 11 от попадания загрязнений с ходовой гайки 3.
Использование предложенной полезной модели позволяет повысить надежность и коэффициент полезного действия электромеханического привода поступательного перемещения.