Электромеханический привод с демпфирующим устройством

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Электромеханический привод с демпфирующим устройством, содержащий

электродвигатель (26), статор (9) которого охватывает полый ротор (3), имеющий основной и рабочий концы,

выдвижной шток (4), содержащий полость и установленный соосно с ротором (3) с удержанием от поворота вокруг своей оси таким образом, что в полости ротора расположен один конец выдвижного штока (4), выполненный в виде стакана (8), имеющего донный и рабочий концы,

резьбовую втулку (1) с внутренней резьбой, размещенную в стакане (8) и жестко соединенную с ним,

ролики (7) с внешней резьбой, размещенные в резьбовой втулке (1) по окружности, так что их оси параллельны оси ротора (3), а их резьба взаимодействует с внутренней резьбой указанной втулки (1),

винт (2) с внешней резьбой, имеющий опорный и приводной концы, размещенный в резьбовой втулке (1) соосно с ротором (3) таким образом, что его резьба взаимодействует с резьбой роликов (7) и что с опорным концом винта (2) жестко связан ротор (3), а приводной конец винта (2) размещен в полости выдвижного штока (4), ход которого в крайних выдвинутом и задвинутом положениях ограничен ограничительными упругими элементами (5, 6),

отличающийся тем, что один ограничительный упругий элемент (5) жестко закреплен на основном конце ротора (3) изнутри с возможностью вращения вместе с ротором и с возможностью контакта с рабочим концом стакана (8) с резьбовой втулкой, а еще один ограничительный упругий элемент (6) жестко закреплен на донном конце стакана (8) с резьбовой втулкой снаружи с возможностью контакта с рабочим концом ротора (3) изнутри.

2. Электромеханический привод по п.1, в котором ограничительные упругие элементы (5, 6) выполнены в виде тарельчатых пружин.

3. Электромеханический привод по п.1, в котором рабочий конец ротора (3) содержит полку, перпендикулярную оси ротора.

4. Электромеханический привод по п.3, в котором полка рабочего конца ротора (3) выполнена заодно с ротором.

5. Электромеханический привод по п.3, в котором полка рабочего конца ротора (3) выполнена с возможностью отделения от ротора.

6. Электромеханический привод по п.1, в котором рабочий конец стакана (8) резьбовой втулки содержит полку, перпендикулярную оси ротора.

7. Электромеханический привод по п.6, в котором полка рабочего конца стакана (8) резьбовой втулки выполнена заодно со стаканом.

8. Электромеханический привод по п.6, в котором полка рабочего конца стакана (8) резьбовой втулки выполнена с возможностью отделения от стакана.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

Электромеханический привод с демпфирующим устройством содержит электродвигатель (26),статор (9) которого охватывает полый ротор (3), имеющий основный и рабочий концы. Также привод содержит выдвижной шток (4), имеющий полость и установленный соосно с ротором (3) таким образом, что в полости ротора расположен один конец выдвижного штока (4), выполненный в виде стакана (8), имеющего донный и рабочий концы. Кроме того, привод содержит резьбовую втулку (1) с внутренней резьбой, размещнную в стакане (8) и жстко соединнную с ним, ролики(7) с внешней резьбой, размещенные в резьбовой втулке (1) по окружности, так что их оси параллельны оси ротора (3), а их резьба взаимодействует с внутренней резьбой втулки (1), винт (2) с внешней резьбой, имеющий опорный и приводной концы, размещенный в резьбовой втулке (1) соосно с ротором (3) таким образом, что его резьба взаимодействует с резьбой роликов (7) и что с опорным концом винта (2) жестко связан ротор (3). Приводной конец винта (2) размещен в полости выдвижного штока (4), ход которого в крайних выдвинутом и задвинутом положениях ограничен пакетами тарельчатых пружин (5, 6). Невращающийся пакет тарельчатых пружин (5) жстко закреплен на основном конце ротора (3) изнутри с возможностью вращения вместе с ротором и с возможностью контакта с рабочим концом стакана (8) резьбовой втулки, а вращающийся один пакет тарельчатых пружин (6) жестко закреплен на донном конце стакана (8) резьбовой втулки снаружи с возможностью контакта с рабочим концом ротора изнутри. В приводе обеспечены скорость и точность отработки положения исполнительного органа при максимальном подавлении амплитуды колебаний, возникающих в крайних положениях выдвижного штока. Николаев Вячеслав Викторович,Дунаев Вадим Игоревич, Федосовский Михаил Евгеньевич (RU) Нилова М.И. (RU) Настоящее изобретение относится к электромеханическим линейным исполнительным механизмам,в частности к электромеханическому приводу, и может быть использовано для перемещения отсечного золотника в системе управления турбоагрегата, имеющей важное значение для безопасности атомной электростанции. Одним из средств обеспечения безопасности атомной электростанции является привод отсечного золотника турбоагрегата, позволяющий за несколько десятков миллисекунд переместить отсечной золотник на несколько десятков миллиметров и тем самым быстро изменить расход рабочей среды. В таком приводе должны одновременно быть обеспечены повышенные надежность работы, точность и скорость отработки положения исполнительного органа привода, взаимодействующего с отсечным золотником. При этом должно быть произведено гашение скорости движения штока и демпфирование ударов,возникающих, когда исполнительный орган привода подходит к полностью выдвинутому положению или полностью втянутому положению и начинает взаимодействовать своими торцами с прилегающими деталями. Известно использование электромеханических приводов, содержащих демпфирующие устройства и реализованных на основе роликовинтовой пары для преобразования вращательного движения в линейное перемещение и управления машинами и механизмами, соединенными с ними. В частности, из RU 2009138441 известен электромеханический привод, содержащий демпфирующее устройство, который может быть использован для перемещения отсечного золотника в системе управления турбоагрегата. Известный электромеханический привод использует роликовинтовую пару и содержит электродвигатель, статор которого охватывает полый ротор, имеющий основный и рабочий концы. Рабочим органом этого привода является выдвижной шток, содержащий полость и установленный соосно с ротором с удержанием от поворота вокруг своей оси таким образом, что в полости ротора расположен один конец выдвижного штока, выполненный в виде стакана, имеющего донный и рабочий концы. Роликовинтовая пара в этом электромеханическом приводе образована резьбовой втулкой, роликами и винтом. Резьбовая втулка имеет внутреннюю резьбу, размещена в стакане и жстко соединена с ним. Ролики снабжены внешней резьбой, размещены в резьбовой втулке по окружности, так что их оси параллельны оси ротора. Винт имеет внешнюю резьбу, а также опорный и приводной концы. Винт размещн в резьбовой втулке соосно с ротором таким образом, что его резьба взаимодействует с резьбой роликов, а с опорным концом винта жестко связан ротор. Приводной конец винта размещен в полости выдвижного штока. Ход выдвижного штока в крайних выдвинутом и задвинутом положениях ограничен упругими элементами, такими как два пакета тарельчатых пружин, закрепленными на противоположных концах стакана. Кроме того, пакеты тарельчатых пружин функционируют в качестве демпфирующего устройства для гашения ударов выдвижного штока, поскольку гасят кинетическую энергию движущихся частей электромеханического привода при достижении выдвижным штоком крайних положений, т.е. максимально выдвинутого положения и максимально задвинутого положения. Первый пакет тарельчатых пружин размещен на донном конце стакана, так что пружины проходят вокруг основания выдвижного штока. Второй пакет тарельчатых пружин размещен параллельно первому пакету на полке, кольцом закрывающей противоположный, т.е. рабочий, конец стакана. Пружины второго пакета проходят вокруг винта. Выдвижение выдвижного штока наружу ограничено торцом корпуса, в котором размещен электродвигатель и к которому в максимально выдвинутом положении выдвижного штока прижимается первый пакет тарельчатых пружин. При приближении выдвижного штока к максимально выдвинутому положению первый пакет тарельчатых пружин, перемещаясь линейно, касается изнутри торца неподвижного корпуса и начинает к нему прижиматься. В результате происходит принудительный останов выдвижного штока в выдвинутом положении при одновременном демпфировании возникающих ударов. Обратный ход выдвижного штока при его перемещении внутрь корпуса ограничен изнутри торцом вращающегося ротора, к которому в максимально задвинутом положении выдвижного штока оказывается прижат второй пакет тарельчатых пружин. При приближении выдвижного штока к максимально задвинутому положению второй пакет тарельчатых пружин, перемещаясь линейно, касается изнутри торца вращающегося ротора и начинает к нему прижиматься. В результате происходит принудительный останов выдвижного штока. Однако практика использования известного электромеханического привода выявила недостаточность демпфирования в крайних положениях выдвижного штока, перемещающегося с большими скоростями, что приводит к нежелательным ударам выдвижного штока при достижении им крайних положений. Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка, в особенности повышения эффективности демпфирующих элементов для исключения ударов, возникающих при достижении крайних положений выдвижного штока. Указанная задача решена использованием линейного электромеханического привода, в котором конфигурация демпфирующих средств отличается от конфигурации демпфирующих средств известного привода. Оба демпфирующих элемента известного привода жестко закреплены с наружных торцов стакана,-1 020935 осуществляющего линейное перемещение внутри полости ротора. В отличие от известного привода, в предлагаемом устройстве один ограничительный упругий элемент жестко закреплен на основном конце ротора изнутри с возможностью вращения вместе с ротором и с возможностью контакта с рабочим концом стакана, а ещ один ограничительный упругий элемент жестко закреплен на донном конце стакана резьбовой втулки снаружи с возможностью контакта с рабочим концом ротора изнутри. Такая конструкция привода, в частности возможность вращения ограничительных упругих элементов, обеспечивает повышение эффективности демпфирующих элементов за счет большего рассеивания кинетической энергии движущихся частей и как следствие снижения ударных нагрузок, возникающих в крайних положениях выдвижного штока. Это обеспечено, с одной стороны, вращением одного из ограничительных упругих элементов при контакте с рабочим концом стакана резьбовой втулки, а с другой стороны, контактом другого из ограничительных упругих элементов с вращающимся рабочим концом ротора изнутри. В предпочтительном варианте реализации изобретения, демпфирующее устройство электромеханического привода содержит два пакета тарельчатых пружин, один из которых при работе привода вращается, а другой не вращается. Невращающийся пакет тарельчатых пружин выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вместе с выдвижным штоком, а вращающийся пакет тарельчатых пружин выполнен с возможностью вращения вместе с ротором. При подходе задвигаемого штока к максимально задвинутому положению, в котором шток полностью задвинут, начинается постепенно увеличивающееся взаимодействие вращающегося пакета тарельчатых пружин с невращающимся штоком, а именно рабочим концом стакана, выполненного со штоком заодно. При этом демпфирующий эффект достигается за счет плавного нарастания момента сил трения между пружинами вращающегося пакета и рабочим концом стакана при их взаимодействии. При приближении выдвижного штока к максимально выдвинутому положению, в котором шток полностью выдвинут, невращающийся пакет тарельчатых пружин, перемещаясь линейно, касается изнутри вращающегося рабочего конца ротора и начинает к нему прижиматься. Постепенно увеличивающееся взаимодействие невращающегося пакета тарельчатых пружин с рабочим концом вращающегося ротора приводит к плавному нарастанию момента сил трения, определяющего демпфирующий эффект. В предпочтительном варианте реализации изобретения рабочие концы ротора и стакана резьбовой втулки закрыты упорными кольцевыми полками, выполненными перпендикулярно оси ротора и/или стакана резьбовой втулки, благодаря чему обеспечивается защита от загрязнения пространства соответственно внутри стакана и ротора. В одном варианте реализации изобретения упорные полки выполнены заодно соответственно с ротором и стаканом резьбовой втулки, благодаря чему достигается конструкционная целостность и прочность соответствующего узла электромеханического привода. Еще в одном варианте реализации изобретения упорные полки выполнены с возможностью отделения соответственно от ротора и стакана резьбовой втулки. В этом варианте обеспечивается возможность быстрой замены изношенных трущихся деталей, а также упрощена очистка и смазка пространства соответственно внутри стакана и ротора. Ротор электродвигателя в электромеханическом приводе может вращаться как по часовой стрелке,так и против не, вызывая перемещение выдвижного штока как в одном направлении, например для закрытия отсечного золотника, так и в противоположном направлении, соответственно, для открытия золотника. Для обеспечения надежности работы электромеханического привода на роторе его электродвигателя соосно друг за другом закреплены по меньшей мере два комплекта полюсных магнитов, охватываемых соответственно по меньшей мере двумя комплектами полюсных катушек статора, размещенных соосно друг за другом. Таким образом в предлагаемом электромеханическом приводе обеспечено резервное дублирование силовой электрической части. Кроме того, с целью резервного дублирования сдвоенными выполнены электрические разъмы, катушка управления тормозом и датчик обратной связи. Датчик обратной связи позволяет с требуемой точностью определять текущее положение выдвижного штока с подачей соответствующего сигнала. При получении приводом сигнала на изменение рабочего положения отсечного золотника в двигателе срабатывает одна пара статор-ротор, при отказе которой возможно включение в работу другой пары статор-ротор. Кроме того, в предлагаемом электромеханическом приводе обеспечены отсутствие механических люфтов, высокая точность перемещения выдвижного штока, взаимодействующего с отсечным золотником. Предлагаемый электромеханический привод обладает высокими эксплуатационными качествами и позволяет при минимальных энергетических затратах с высокой надежностью и скоростью управлять положением отсечного золотника турбоагрегата атомной электростанции. На фиг. 1 схематично показан разрез предлагаемого электромеханического привода. На фиг. 2 схематично показан разрез предлагаемого электромеханического привода, выполненный по линии А-А на фиг. 1. На фиг. 3 схематично показана конструкция подпружиненных рычагов коромысла предлагаемого электромеханического привода. Изображено по виду Б на фиг. 2. Как показано на фиг. 1, электромеханический привод содержит электродвигатель 26, статор 9 которого охватывает полый ротор 3, имеющий основной и рабочий концы. Основной конец ротора 3 на фиг. 1 является верхним, а рабочий конец ротора 3 на фиг. 1 является нижним. Рабочим или исполнительным органом привода является выдвижной шток 4, содержащий полость и установленный соосно с ротором 3 с удержанием от поворота вокруг своей оси. В полости ротора 3 расположен один конец выдвижного штока 4, выполненный в виде стакана 8, имеющего донный и рабочий концы. Донный конец стакана 8 на фиг. 1 является нижним, а рабочий конец ротора 3 является верхним. Предлагаемый электромеханический привод содержит резьбовую втулку 1, ролики 7 и винт 2, образующие роликовинтовую пару. Резьбовая втулка 1 имеет внутреннюю резьбу, размещена в стакане 8 и жстко соединена с ним. Ролики 7 снабжены внешней резьбой и размещены в резьбовой втулке 1 по окружности, так что их оси параллельны оси ротора 3. Предпочтительно используется девять роликов, размещенных с использованием сепаратора. Винт 2 имеет внешнюю резьбу, а также опорный и приводной концы. Опорный конец винта 2 на фиг. 1 является верхним, а приводной конец винта 2 на фиг. 1 является нижним. Винт 2 размещн в резьбовой втулке 1 соосно с ротором 3 таким образом, что его резьба взаимодействует с резьбой роликов 7, а с опорным концом винта 2 жестко связан ротор 3. Приводной конец винта 2 размещен в полости выдвижного штока 4 и закреплн в нм с возможностью вращения с использованием шарикоподшипников. Стакан 8, размещенный на конце выдвижного штока 4, предпочтительно выполнен с ним заодно целое. Таким образом резьбовая втулка 1 выполнена жестко связанной с внутренним концом выдвижного штока 4. Внешний конец выдвижного штока 4, являющегося исполнительным органом электромеханического привода, соединн с запорным органом, в данном примере с отсечным золотником. Жесткая связь винта 2 с ротором 3 реализована жестким закреплением опорного конца винта 2 в ступице 11 ротора 3, которая размещена со стороны основного конца ротора 3 и в свою очередь посажена на спаренные радиально упорные подшипники подшипникового узла 12, обеспечивающие безлюфтовое вращение ротора 3. Рабочий конец ротора 3 посажен на радиально упорные подшипники ещ одного подшипникового узла 23. На роторе 3 закреплены два набора полюсных магнитов 13, размещенных соосно друг за другом и охватываемых соответственно комплектами полюсных катушек статора 9, размещенных соосно друг за другом. Выдвижной шток 4 удерживается от поворота вокруг своей продольной оси противоротационным устройством, содержащим коромысло 14, которое надето на выдвижной шток 4, по существу, перпендикулярно ему и жестко закреплено. На двух концах коромысла 14 установлено по паре колес 15 (фиг. 2),оси которых, по существу, перпендикулярны продольной оси выдвижного штока 4. Ось одного колеса 15 одной указанной пары и ось одного колеса 15 другой указанной пары, расположенного на противоположном конце коромысла 14 диаметрально противоположно относительно продольной оси штока 4, выполнены неподвижными. Другие два противоположных колеса 15 выполнены подпружиненными, поскольку установлены на подпружиненных рычагах 16 (фиг. 3), выполненных с возможностью углового перемещения вокруг своих осей 17, причем ось вращения подпружиненного колеса и ось вращения рычага разнесены на несколько миллиметров. Устранение углового люфта коромысла 14 происходит за счет выборки зазора между колесами 15 и внутренней поверхностью направляющих продольных пазов цилиндра 18 (фиг. 1). Электромеханический привод также содержит тормозное устройство 19, имеющее две управляющие катушки 20 и два датчика 21 обратной связи, закрепленные на цилиндрической части винта 2, закрытые снаружи колпаком 22. Корпус электромеханического привода в сборе образован колпаком 22,тормозным устройством 19, подшипниковым узлом 12, двигателем 26, подшипниковым узлом 23, цилиндром 18 и монтажным фланцем 24, которые стянуты шпильками 25. Ход выдвижного штока 4 в крайних выдвинутом и задвинутом положениях ограничен тарельчатыми пружинами 5 и 6, закрепленными на противоположных концах стакана 8. Одна тарельчатая пружина 5 размещена на донном конце стакана 8 и проходит вокруг основания выдвижного штока 4. Еще одна тарельчатая пружина 6 размещена в целом параллельно пружине 5 на полке, кольцом закрывающей противоположный, т.е. рабочий, конец стакана, и проходит вокруг винта. При работе привода вращение полого ротора 3 электродвигателя 26 вызывает вращение винта 2,внешняя резьба которого взаимодействует с резьбой охватывающих его роликов 7 и вызывает их вращение вокруг своих осей. Резьба роликов 7 взаимодействует также с внутренней резьбой втулки 1. Вращение роликов 7 приводит к линейному перемещению втулки 1, жестко связанной с выдвижным штоком 4 через стакан 8 и приводящий запорный орган в поступательное движение. В зависимости от направления вращения ротора 3 происходит закрытие или открытие отсечного золотника (не показан). Список позиционных обозначений 1 - резьбовая втулка 2 - винт 3 - ротор 4 - выдвижной шток 5 - ограничительный упругий элемент 6 - ограничительный упругий элемент 7 - ролики 8 - стакан резьбовой втулки 9 - статор 11 - ступица ротора 12 - подшипниковый узел для удержания основного конца ротора 13 - полюсные магниты 14 - коромысло противоротационного устройства 15 - колесо противоротационного устройства 16 - рычаг противоротационного устройства 17 - ось рычага противоротационного устройства 18 - цилиндр корпуса электромеханического привода 19 - тормозное устройство 20 - управляющие катушки тормозного устройства 21 - датчик обратной связи 22 - колпак, закрывающий датчики обратной связи 23 - подшипниковый узел для удержания рабочего конца ротора 24 - стяжная шпилька 25 - монтажный фланец 26 - электродвигатель ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Электромеханический привод с демпфирующим устройством, содержащий электродвигатель (26), статор (9) которого охватывает полый ротор (3), имеющий основной и рабочий концы,выдвижной шток (4), содержащий полость и установленный соосно с ротором (3) с удержанием от поворота вокруг своей оси таким образом, что в полости ротора расположен один конец выдвижного штока (4), выполненный в виде стакана (8), имеющего донный и рабочий концы,резьбовую втулку (1) с внутренней резьбой, размещнную в стакане (8) и жстко соединнную с ним,ролики (7) с внешней резьбой, размещенные в резьбовой втулке (1) по окружности, так что их оси параллельны оси ротора (3), а их резьба взаимодействует с внутренней резьбой указанной втулки (1),винт (2) с внешней резьбой, имеющий опорный и приводной концы, размещенный в резьбовой втулке (1) соосно с ротором (3) таким образом, что его резьба взаимодействует с резьбой роликов (7) и что с опорным концом винта (2) жестко связан ротор (3), а приводной конец винта (2) размещен в полости выдвижного штока (4), ход которого в крайних выдвинутом и задвинутом положениях ограничен ограничительными упругими элементами (5, 6),отличающийся тем, что один ограничительный упругий элемент (5) жстко закреплен на основном конце ротора (3) изнутри с возможностью вращения вместе с ротором и с возможностью контакта с рабочим концом стакана (8) с резьбовой втулкой, а ещ один ограничительный упругий элемент (6) жестко закреплен на донном конце стакана (8) с резьбовой втулкой снаружи с возможностью контакта с рабочим концом ротора (3) изнутри. 2. Электромеханический привод по п.1, в котором ограничительные упругие элементы (5, 6) выполнены в виде тарельчатых пружин. 3. Электромеханический привод по п.1, в котором рабочий конец ротора (3) содержит полку, перпендикулярную оси ротора. 4. Электромеханический привод по п.3, в котором полка рабочего конца ротора (3) выполнена заодно с ротором. 5. Электромеханический привод по п.3, в котором полка рабочего конца ротора (3) выполнена с возможностью отделения от ротора. 6. Электромеханический привод по п.1, в котором рабочий конец стакана (8) резьбовой втулки содержит полку, перпендикулярную оси ротора. 7. Электромеханический привод по п.6, в котором полка рабочего конца стакана (8) резьбовой втулки выполнена заодно со стаканом. 8. Электромеханический привод по п.6, в котором полка рабочего конца стакана (8) резьбовой втулки выполнена с возможностью отделения от стакана.

МПК / Метки

МПК: F16H 25/20

Метки: устройством, демпфирующим, привод, электромеханический

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/7-20935-elektromehanicheskijj-privod-s-dempfiruyushhim-ustrojjstvom.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Электромеханический привод с демпфирующим устройством</a>

Похожие патенты