МОТОР-РЕДУКТОР УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ

Полезная модель относится к механизмам углового перемещения с большим крутящим моментом и может быть использована в машиностроении, электромашиностроении, станкостроении и в приборостроении в качестве механизмов поворотных столов и механизмов открывания-закрывания тяжелых дверей, задвижек.
Известен мотор-редуктор продольного перемещения (US 4850466, дата приоритета 19.05.1988), содержащий двигатель и редуктор с размещенной в корпусе передачей винт-гайка, которая соединена со штоком, установленным с возможностью продольного перемещения. Шток представляет собой длинномерную и нежесткую конструкцию, выполненную в виде двух щечек.
Недостатком данного технического решения является ограниченные функциональные возможности устройства, так как известный мотор-редуктор обеспечивает только продольное перемещение штока.
Известен планетарный редуктор (RU 98509, дата приоритета 14.12.2009), содержащий, по крайней мере, одну планетарную передачу типа 3К, состоящей из трехвенцовых сателлитов, размещенных на опорных кольцах и кинематически связанных с подвижным кольцом и неподвижными кольцами, а также с солнечным колесом. С внешней стороны крайних венцов сателлитов тихоходной ступени, выполненной по схеме 3К, расположены две дополнительные опоры в виде шеек, изготовленных за одно целое с сателлитом. Кроме того, в состав конструкции включена быстроходной ступени типа 2К.
Недостатком данного устройства является сложная конструкция редуктора, так как известный планетарный редуктор имеет большое количество сложных деталей, кроме того предъявляются повышенные требования к точности их изготовления и монтажа.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является мотор-редуктор продольного перемещения (RU 86996, дата приоритета 26.06.2009), содержащий двигатель и редуктор с размещенной в корпусе передачей винт-гайка, которая соединена со штоком, установленным с возможностью продольного перемещения. Шток выполнен в виде полого цилиндра, установленного с возможностью продольного перемещения внутри упомянутого корпуса, с которым его наружная поверхность имеет герметично-скользящее соединение.
Недостатком данного технического решения является ограниченные функциональные возможности устройства, так как известный мотор-редуктор обеспечивает только продольное перемещение штока. При этом во многих конструкторских задачах возникает необходимость обеспечения углового перемещения при невысоких выходных угловых скоростях, небольших мощностях мотора и плавной передаче крутящего момента.
Технической задачей является расширение арсенала средств для углового перемещения.
Техническими результатами являются расширение функциональных возможностей мотор-редукторов для обеспечения плавного углового перемещения, а также упрощение конструкции средств для углового перемещения.
Технический результат обеспечивается тем, что мотор-редуктор углового перемещения, содержит двигатель, редуктор продольного перемещения и шток, который выполнен в виде вилки. С одной стороны вилка кинематически соединена с редуктором продольного перемещения, а с другой стороны жестко закреплена с выходным валом мотор-редуктора.
Редуктор продольного перемещения представляет собой редуктор с размещенной в корпусе передачей, которая преобразует вращательное движение одного звена в возвратно-поступательное движение другого звена. Редуктор продольного перемещения может содержать передачи типа винт-гайка, шарико-винтовая, червячная или иные виды передач, в зависимости от необходимой длины и скорости углового перемещения, усилия на выходе, а также от необходимых размеров и компоновки конструкции.
Кинематическое соединение представляет собой подвижное соединение, при котором обеспечивается возможность взаимного перемещения элементов. В качестве кинематического соединения могут применяться ременные, тросовые, червячные, винтовые, шарико-винтовые и другие соединения.
Жесткое закрепление представляет собой неподвижное соединение, при котором взаимное положение элементов остается неизменным. В качестве жесткого закрепления используются штифты, винты, болты и т.д.
Полезная модель поясняется рисунками:
рис. 1 - Мотор-редуктор углового перемещения (кинематическая схема);
рис. 2 - Мотор-редуктор углового перемещения (главный вид);
рис. 3 - Мотор-редуктор углового перемещения (вид сверху).
рис. 4 - Мотор-редуктор углового перемещения (графическая схема).
На рисунках изображены:
1 - двигатель;
2 - корпус;
3 - первая ось;
4 - электродвигатель;
5 - редуктор продольного перемещения;
6 - вилка;
7 - муфта;
8 - винт;
9 - гайка;
10 - вторая ось;
11 - подшипники;
12 - выходной вал мотор-редуктора.
Мотор-редуктора углового перемещения (рис. 1, рис. 2, рис. 3) содержит двигатель 1, состоящий из корпуса 2, на котором через подшипники (на рисунках не обозначены) и первую ось 3 установлен электродвигатель 4. Кроме того, мотор-редуктор углового перемещения включает в себя редуктор продольного перемещения 5 и шток, выполненный в виде вилки 6.
Вал (на рисунках не обозначен) двигателя 1 через муфту 7 соединен с винтом 8 передачи винт-гайка, размещенной в корпусе редуктора продольного перемещения 5. Двигатель 1 создает крутящий момент на входе редуктора продольного перемещения 5.
Кинематическое соединение вилки 6 и редуктора продольного перемещения 5 обеспечивается выполнением гайки 9 с вилкой 6 в виде кинематической пары, которая имеет относительное угловое перемещение. Вилка 6 с через вторую ось 10 и подшипник 11 соединена с гайкой 9.
При этом с другой стороны вилка 6 жестко закреплена с выходным валом 12 мотор-редуктора углового перемещения, с помощью штифтов (не указаны на рисунке). Первая ось 3 двигателя 1 и вторая ось 10 гайки 9, а также выходной вал 12 параллельны между собой.
Функционирование предлагаемого технического решения происходит следующим образом (рис. 1):
Вращение от двигателя 1 передается через муфту 7 на винт 8 редуктора продольного перемещения 5, гайка 9 которого линейно перемещается вдоль винта 8. В результате этого расстояние между первой осью 3 двигателя 1 и второй осью 10 гайки 9 изменяется, что приводит во вращение выходной вал 12.
Двигатель 1 обеспечивает вращение винта 8 как в одну, так и в другую сторону, что позволяет создавать колебательное угловое движение выходного вала 12.
Длина углового перемещения выходного вала 12 зависит от длины винта 8 редуктора продольного перемещения 5. При использовании червячной передачи в корпусе редуктор продольного перемещения длина углового перемещения не ограничена.
Передаточное число редуктора продольного перемещения 5 зависит от длины вилки 6, в частности от расстояния между второй осью 10 и валом 12. При этом, на передаточное число также может влиять расстояние между первой осью 3 и второй осью 10.
Расчет параметров мотор-редуктора углового перемещения для подтверждения промышленной применимости (рис. 4) содержит ϕ - угол поворота выходного вала мотор-редуктора; λ - угол поворота вала двигателя (входной вал редуктора); k - шаг передачи винт-гайка; геометрические параметры мотор-редуктора: ρ0 - расстояние от первой оси 3 электродвигателя 1 до второй оси 10 гайки 9 передачи винт-гайка, ρ2 - расстояние от второй оси 10 до выходного вала 12 и l - расстояние между первой осью 3 и выходным валом 12.
Точнее передаточное число i редуктора определяется по выражению
где
Таким образом, мотор-редуктор углового перемещения, содержащий двигатель, редуктор продольного перемещения и шток в виде вилки, кинематически соединенный с редуктором продольного перемещения с одной стороны и жестко закрепленный с выходным валом с другой, обеспечивает плавное угловое перемещение этого вала, при этом упрощается конструкция средства для углового перемещения за счет отсутствия сложных передач и деталей в редукторе.