ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ
ACTUATOR

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тех областях, где необходимо осуществить поворот опоры на заданный угол, в частности в космической технике для раскрытия посадочного устройства пилотируемого транспортного космического корабля.
В качестве аналога данного изобретения принят исполнительный механизм, описанный в [1], который содержит корпус, установленный в корпусе вал с зубчатым колесом, размещенные в цилиндре поршень с рейкой, взаимодействующей с зубчатым колесом, при этом рейка установлена радиально-подвижно относительно поршня и опирается не менее чем на два ролика, в поршне выполнен сквозной паз, параллельный продольной оси поршня, а рейка установлена в пазу. Недостатком является возможность появления момента сухого трения на торцах рейки в пазу поршня из-за перекоса рейки, возникающего от действия радиальных сил в зубчатом зацеплении при нагружении вала крутящим моментом, что вызывает дополнительную нагрузку на выходной вал механизма.
Наиболее близким к предложенному как функционально, так и по наибольшему числу общих существенных признаков является известный рычажно-зубчатый механизм балансировочной поршневой машины с рейкой, описанный в [2, стр.634] конструкция которого, однако, не лишена недостатков. Зубчатый сектор, установленный на валу, входит в зацепление с зубчатой рейкой штока поршневой машины, имеющей поршень со штоком и силовой цилиндр. Шток-рейка опирается на ролик, установленный в кронштейн и вращающийся вокруг неподвижной оси.
Недостатком является возможность износа зубьев зубчатой передачи и перекоса штока с поршнем из-за момента от радиальных сил, возникающих в зубчатом зацеплении.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности исполнительного механизма путем устранения возможности перекосов в кинематической цепи.
Технический результат достигается за счет того, что в исполнительном механизме, содержащем корпус, установленный в корпусе вал с зубчатым колесом, размещенные в цилиндре поршень со штоком и рейкой, взаимодействующей с зубчатым колесом, опорный ролик, установленный в кронштейн, в отличие от известного, в нем рейка и шток связаны между собой при помощи шарнира, состоящего из буртика, расположенного на конце штока и размещенного в пазу, выполненном в рейке, при этом с двух сторон буртика в рейке установлены два винта, а в рейке со стороны, противоположной зубьям, выполнен продольный паз, сопрягаемый с опорным роликом, при этом зубчатое зацепление выполнено с регулируемым зазором за счет набора прокладок между кронштейном и корпусом.
Отличие заявляемого исполнительного механизма от механизма-прототипа в том, что рейка и шток выполнены раздельно и соединены с помощью шарнира, в рейке со стороны, противоположной зубьям, выполнен продольный паз, а зубчатое зацепление имеет регулируемый зазор.
Таким образом, благодаря данному техническому решению обеспечивается повышение надежности исполнительного механизма путем устранения возможности перекосов в кинематической цепи.
Осуществление заявленного технического решения поясняется с помощью чертежа исполнительного механизма. На чертеже цифрами обозначены:
1 - корпус;
2 - цилиндр;
3 - поршень;
4 - шток;
5 - рейка;
6 - шарнир;
7 - зубчатый сектор;
8 - вал;
9 - опорный ролик;
10 - впускное отверстие;
11 - выпускное отверстие;
12 - прокладки;
13 - винт.
В корпусе 1 размещается цилиндр 2 и зубчато-реечный механизм. Внутри цилиндра с впускным 10 и выпускным 11 отверстиями установлен поршень 3 со штоком 4. На конце штока выполнен буртик 6, вид которого показан в сечении А-А.
Зубчато-реечный механизм включает в себя рейку 5 и зубчатый сектор 7 с выходным валом 8. Рейка соединяется со штоком 4 при помощи шарнирного соединения, которое выполнено в виде паза на конце рейки и буртика 6, который при сборке вставляется в паз. От поворота вокруг оси рейка фиксируется двумя винтами 13. Со стороны, противоположной зубчатой части, рейка своим продольным пазом устанавливается на опорный ролик 9, ось которого установлена в кронштейн, что исключает возможность смещения рейки в поперечном направлении. Между основанием кронштейна и корпусом 1 устанавливаются прокладки 12, с помощью которых можно регулировать подъем оси ролика, а следовательно, величину зазора в зубчато-реечной передаче.
Рассмотрим работу исполнительного механизма.
При поступлении сжатого воздуха через впускное отверстие 10 поршень 3 перемещается от упора исходного положения цилиндра 2 до упора конечного положения, вытесняемый воздух выходит в выпускное отверстие 11. Через шарнирное соединение 6 поршень 3 взаимодействует с рейкой 5, которая при своем перемещении вращает зубчатый сектор 7, в результате чего вал 8 поворачивается на заданный угол, например 90°. Рейка своим продольным пазом опирается на ролик 9, ось которого установлена в кронштейне. Прокладки 12 между корпусом 2 и кронштейном обеспечивают требуемую величину зазора в зубчатом зацеплении. При возможном вращении рейки вокруг продольной оси угол поворота ограничивается винтами 13.
Усилия, возникающие при взаимодействии шестерни и рейки, компенсируются за счет подвижности шарнира и радиально-подвижного расположения рейки, что устраняет возможность перекоса в кинематической цепи и повышает надежность исполнительного механизма.
Литература
1. В.А.Кочергин, В.В.Чеканов. Описание к патенту «Исполнительный механизм». Заявка №4943478/29 от 07.06.1991.
2. И.И.Артоболевский. Механизмы в современной технике. Том II. Рычажные механизмы. М.: Наука, 1971.