ПРИВОД УПРАВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРОЙ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к арматуростроению и может быть использована в качестве привода управления трубопроводной арматурой (далее ТПА).
Известна винтовая передача, содержащая винт, гайку и два опорных узла, один из которых состоит из корпуса и резьбовых роликов, взаимодействующих с резьбовой поверхностью винта, на концах каждого ролика выполнены шейки, а на торцевой поверхности - сферическое поднутрение, причем на шейках роликов с каждой их стороны без зазора и натяга устанавливается кольцо, которое в осевом направлении с зазором фиксируется пружинными разрезными кольцами, установленными в кольцевых пазах шеек роликов, а каждый осевой ограничитель роликов выполнен в виде установленных в сепараторе шаров и цилиндрических деталей, на одном торце каждой из которых выполнено сферическое поднутрение, а на другом торце - резьбовой участок меньшего диаметра, при этом, в каждой крышке корпуса выполнены ступенчатые сквозные отверстия, в которых закреплены цилиндрические детали и застопорены контргайками, все шары каждого ограничителя роликов с одной стороны взаимодействуют со сферическим поднутрением ролика, с другой стороны - со сферическим поднутрением в цилиндрической детали (см. патент №2544033, F16H 25/20, F16H 1/34, 2013 г.).
Недостатком данной передачи является то, что она используется в качестве опорного узла вращающегося вала и ее невозможно применить в качестве силового привода управления ТПА, без принципиального изменения конструкции. Кроме того, в большинстве приводов управления ТПА шпиндель, выполняющий функцию винта, не вращается, а имеет возможность только осевого перемещения т.к. соединен с запорным органом трубопроводной арматуры (например: в клиновых или шиберных задвижках и т.д.), поэтому для реализации трения качения, в сопряжении с не вращающемся винтом, ролики должны вращаться не только вокруг собственной оси, но и совершать планетарное вращение вокруг него.
Известен также привод затвора с винтовой передачей для сообщения шпинделю возвратно-поступательного движения, содержащий шпиндель с наружной резьбой, установленные в обойме ролики с наружной резьбой, входящие во взаимодействие с резьбой шпинделя, взаимодействующей с наружной резьбой роликов (см. патент №351031, F16K 31/50, 1972 г., прототип).
Основными недостатками данного привода является зависимость грузоподъемности и жесткости винтовой передачи от грузоподъемности и жесткости подшипников, в которые установлены ролики, закрепленные в сепараторе. С увеличением грузоподъемности и жесткости передачи растут габариты опорных подшипников и радиальные габариты привода, при этом диаметр подшипников ограничен диаметром роликов. Для увеличения грузоподъемности передачи, как правило применяют максимально возможное количество роликов, ограниченной длины, для уменьшения суммарной погрешности при нарезании витков и более равномерного распределения пятна контакта витков по длине ролика. Поэтому диаметры роликов, как правило значительно меньше диаметра винта. К этому можно добавить технологическую сложность изготовления внутренней резьбы гайки, охватывающей ролики и конструктивную невозможность обеспечить постоянное и заданное радиальное усилие прижатия роликов к шпинделю, для компенсации погрешностей изготовления и монтажа роликов на винте.
Техническая задача, решаемая в предлагаемом устройстве - повышение потребительских свойств привода управления запорным или регулирующим органом ТПА, заключающееся в уменьшение его радиальных габаритов, исключение из конструкции гайки и обеспечении постоянного и заданного усилия прижатия роликов к шпинделю, с возможностью максимальной компенсации погрешностей изготовления и монтажа подвижных деталей роликовинтовой передачи.
Поставленная техническая задача решается тем, что привод управления ТПА, содержит шпиндель с наружной резьбой и установленные в обойме ролики с наружной резьбой, входящей во взаимодействие с резьбой шпинделя, при этом, что на торцовых поверхностях резьбовых роликов выполнены опорные поверхности, центры которых расположены на оси резьбового ролика, а в опорных дисках выполнены симметрично роликам резьбовые отверстия в которых, с заданными радиальными зазорами, установлены индивидуальные самоустанавливающиеся подпятники со сферическим углублением на торцевой поверхности обращенной к ролику, между ними располагаются шары, каждый шар взаимодействует с одной стороны с соответствующей опорной поверхностью на торце резьбового ролика, с другой стороны со сферическим углублением соответствующего подпятника, осевые зазоры в опорах роликов регулируются индивидуально регулировочными винтами, на концах каждого ролика выполнены кольцевые пазы, в которые устанавливаются пакеты из упругих разрезных колец, постоянно поджимающих ролики к винту с заданной силой, ширина кольцевых пазов на резьбовых роликах больше ширины пакета колец с учетом осевого сдвига роликов относительно друг друга при их размещении вокруг винта.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг. изображен совмещенный разрез привода управления ТПА с одноступенчатой, односкоростной роликовинтовой безгаечной передачей с трением качения в открытом положении (левая сторона разреза) и в закрытом положении (правая сторона разреза).
Привод управления ТПА состоит из неподвижного корпуса 1 в котором на подшипниках 2 установлена подвижная обойма 3. Подшипники 2 зафиксированы в осевом направлении торцовыми крышками 4. На корпусе обоймы 3 с помощью резьбовых соединений и фиксаторов 5, закреплены крышки 6. Верхняя крышка 6 обоймы 3 выполнена в виде входного элемента (для ручного привода - шестигранник, шпоночное соединение, шлицы и т.д.) на который устанавливается рукоятка или маховик 7.
В исполнении "под маховик" на верхнем торце шпинделя 8 устанавливается указатель 9 положения запорного органа ТПА с маркировкой "0" - открыто и "3" - закрыто, относительно которых по кромке верхней крышки 6 считываются положения запорного органа.
В исполнении "под электропривод" (не показано) на верхний торец корпуса 1 монтируется фланец для установки электропривода, а верхняя крышка 5 выполняется в виде ответной части кулачковой муфты.
С двух сторон корпуса обоймы 3 сделаны проточки куда свободно установлены опорные диски 10, которые симметрично зафиксированы по угловой координате относительного корпуса обоймы 3 штифтами 11. Внутри обоймы 3 установлены резьбовые ролики 12, которые находятся в резьбовых зацеплениях со шпинделем 8. На торцах резьбовых роликов 12 выполнены сферические или конические торцевые опорные поверхности 13, а с двух концов роликов по краям резьбы - два кольцевых паза 14, в которых установлены пакеты из нескольких разрезных пружинных колец 15. Чтобы оси резьбовых роликов были максимально параллельны оси винта, при изготовлении технологически обеспечивается точное позиционирование опорных дисков 10 относительно корпуса обоймы 3, штифтами 11.
В опорных дисках 10, соосно осям резьбовых роликов 12 выполнены ответные сквозные резьбовые отверстия 16, в которых, установлены узлы регулировки осевого зазора роликов. Узлы регулировки состоят из подпятников 17, подвижно установленных с заданным радиальным зазором в резьбовых отверстиях 16 и имеющих на торце, обращенном к ролику 12, сферическую опорную поверхность. Подпятники 17 свободно опираются на регулировочные винты 18 со стопорными пластмассовыми пробками.
С двух сторон каждого ролика 12 между торцевыми опорными поверхностями 13 роликов 12 и подпятниками 17, установлены шары 19.
Привод работает следующим образом: При открытии ТПА, для страгивания запорного органа, крутящий момент от оператора передается на вращающуюся обойму 3. При ее вращении, ролики 12 начнут совершать планетарное вращение вокруг шпинделя, при этом они будут вращаться и вокруг собственной оси, при таком вращении роликов 12, за счет смещения винтовой линии подвижного резьбового соединения роликов 12 с резьбой шпинделя 8, последний имея возможность только осевого перемещения, будет перемещаться в осевом направлении вверх, перемещая связанный с ним запорный орган ТПА. Маховик необходимо вращать до полного открытия запорного органа.
При закрытии ТПА привод управления работает в той же последовательности, но в обратном порядке.
Крутящий момент, приложенный оператором к приводу ТПА, трансформируется в осевое перемещение шпинделя 8, которое передается на запорный орган ТПА, что и обеспечивает управление запорным органом ТПА.
Самоустанавливающиеся и регулируемые, по осевому усилию, опоры роликов, установленные с каждой стороны, позволяют компенсировать за счет радиальных зазоров подпятника в резьбовом отверстии, индивидуальные погрешности изготовления и монтажа каждого ролика и зафиксировать его регулировочными винтами 18 в наиболее оптимальном для работы положении.
Пакеты из разрезных упругих колец 15 (два, три и более колец в одном пакете, со смещенными при установке, относительно друг друга, разрезами) позволяют обеспечить постоянное и заданное усилие прижатия роликов 12 к шпинделю 8, компенсируя износ и погрешности изготовления и монтажа роликов и шпинделя.
Передаточное число данной роликовинтовой передачи (осевое перемещение шпинделя за один оборот обоймы) имеет достаточно широкий диапазон и задается конструктивно. Оно зависит от того будет ли резьба роликов и шпинделя иметь одинаковый или противоположный угол наклона винтовой линии и соответственно шага их резьбы или разности угла наклона винтовых линий роликов и шпинделя, в соответствии с разностью их диаметров и заходности резьб.