電動-手動獨立控制的傳動裝置的製作方法

2023-04-26 18:54:31

專利名稱：電動-手動獨立控制的傳動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及帶平動聯結杆的執行機構的控制裝置，更具體地說，涉及用以控制管道閥門的電動-手動傳動裝置。本發明最適用於化學、煤氣、石油加工、造紙等工業，以及原子動力、黑色和有色冶金及其它部門。
電動-手動獨立控制的傳動裝置的特點是，它既可以用電動機控制也可以用手控制執行機構。手動控制的必要性由下述情況決定首先是管道系統調整過程中的運行條件，其次是在斷電，或電控系統的元件發生故障的情況下。
設計控制閥門用的電力傳動裝置時，主要問題是注意減小電動傳動裝置的外廓尺寸。這與下述事實有關，即所述的電動傳動裝置中採用的齒輪傳動機構，在工作過程中承受著由動力傳動所引起的反作用力。動力齒輪傳動機構所承受的上述作用力要求增大該傳動機構的尺寸，因此由該傳動機構的尺寸決定的整個電動傳動裝置的外廓尺寸也隨之增大。
已知的電動-手動獨立控制的傳動裝置包括外殼和安裝在外殼中的轉軸以及兩個互相嚙合的螺紋構件，其中一個被固定，不能相對於外殼旋轉，並且安裝得與轉軸共軸並且能沿軸向移動，而另一個相對於前者偏心設置，且自由地安裝在轉軸上，並能相對於轉軸旋轉。這兩個螺紋構件的組合構成行星齒輪-螺旋傳動。
當自由安裝在轉軸上的螺紋構件滾切時，如果阻力矩大於兩個螺紋構件接觸表面的摩擦力矩，則該螺紋構件就會相對於固定的螺紋構件打滑。為了避免上述的打滑現象，裝置上裝有兩個互相嚙合的齒輪，其中的一個固定，而另一個安裝在偏心設置的螺紋構件上，且可同前一個齒輪相互作用。這種齒輪嚙合構成行星齒輪傳動(SU，A，992868)。
上述裝置的缺點是行星齒輪傳動裝置的外形尺寸太大，這是由下述原因決定的，即被傳遞的軸向力的反作用力全部被行星齒輪傳動裝置所承受。此外，為了保證對執行機構獨立地進行電動或手動控制，必需有輔助機構，用來將傳動鏈從機械控制轉換到手動控制，或作相反的轉換。
還有一種電動-手動獨立控制的傳動裝置，它包括電動機、外殼和安裝在外殼中的套筒、絲槓以及相對於絲槓軸偏心安裝在套筒中的滑行螺帽、相對於絲槓軸偏心設置的齒輪，該齒輪與滑行螺帽咬合，並且與帶齒的套筒嚙合，該套筒與絲槓同心設置，且安裝在外殼中，能相對於外殼旋轉，還有手動控制輪，它與帶齒的套筒剛性地連接在一起(SU，A，638779)。
在上述裝置中，齒輪安裝在滑行螺帽上，而且滑行螺帽和絲槓構成行星齒輪-螺旋傳動，而齒輪和帶齒的套筒則構成行星齒輪傳動。利用可調的鎖定裝置將帶齒的套筒相對於外殼固定住。當軸向力超過鎖定裝置所調定的力的大小時，能保證帶齒的套筒相對於外殼轉動，從而可防止執行機構過載。同時電動傳動裝置被斷路。
上述裝置的缺點是用來將帶齒的套筒固定在外殼上的鎖定裝置是按照一定大小的力調定的，只有調節裝置時才能改變該調定力的大小。該力與傳動裝置在工作過程中行星齒輪-螺旋傳動機構上產生的軸向力及行星齒輪傳動機構上承受的全部力的大小無關，因為這些傳動機構之間是剛性連接的。因此行星齒輪-螺旋傳動機構上的同時又適合於電力傳動裝置的最大作用力也全部由行星齒輪傳動機構承受，這就使得該傳動機構的外廓尺寸相當大，因此也就增大了整個裝置的尺寸。
此外，為了保證對執行機構獨立地進行電動或者手動控制，該裝置中同樣需要輔助的轉換機構。
本發明的任務是製造這樣一種帶電動-手動獨立控制的傳動裝置，它的行星齒輪-螺旋傳動機構的滑行螺帽和行星齒輪傳動機構的齒輪互相咬合在一起，能在執行機構工作的最後階段消除最大增長期的作用力，例如在閥門封閉階段消除上述作用力，因此可減小上述傳動機構的尺寸，從而也就減小了整個裝置的外廓尺寸，同時用以將電力傳動裝置從機械控制轉換成手動控制的輔助機構也就不需要了，也就是說保證裝置能獨立地採用電動控制或手動控制。
通過下述方法來完成所提出的任務，即電動-手動獨立控制的傳動裝置包括電動機、外殼和安裝在外殼中的套筒、絲槓以及相對於絲槓軸偏心安裝在套筒中的滑行螺帽和相對於絲槓軸偏心設置、且與滑行螺帽咬合的齒輪以及與齒輪嚙合的帶齒的套筒，該套筒與絲槓同心設置，被安裝在外殼中，且可相對於外殼旋轉和與帶齒的套筒剛性連接的手動控制輪。根據本發明，上述的齒輪和滑行螺帽互相咬合併且彼此之間可相對地產生有限的角位移，而上述的帶齒套筒的內表面作為絲槓的基準面。
齒輪和滑行螺帽的咬合，彼此之間可相對地產生有限的角位移，這樣在行星齒輪-螺旋傳動機構(絲槓-滑行螺帽)上的作用力增加到最大值的階段，可保證齒輪相對於滑行螺帽旋轉，因此齒輪和滑行螺帽之間中斷接觸，並且作用力從行星齒輪-螺旋傳動機構向行星齒輪傳動機構的傳遞也同時中斷。因此只有在作用力增加到最大階段，消除行星齒輪傳動機構上的作用力，才有可能減小該傳動機構的尺寸，從而可減小整個裝置的外廓尺寸。
將帶齒套筒的內表面作成絲槓的基準面，這可保證裝置在工作過程中形成將帶齒套筒固定在裝置外殼中的摩擦力矩。在額定負載的情況下，摩擦力矩大於絲槓-滑行螺帽對(也就是行星齒輪-螺旋傳動機構)中產生的力矩。由於按上述方法將帶齒套筒固定在裝置的外殼中，其齒輪在滾切過程中，在行星齒輪-螺旋傳動機構中產生的力矩尚未超過將帶齒套筒固定在裝置的外殼中的摩擦力矩時，就保證了齒輪與行星齒輪-螺旋傳動機構的滑行螺帽相接觸。當超過上述的力矩時，齒輪相對於行星齒輪-螺旋傳動機構的滑行螺帽返回，行星齒輪-螺旋傳動機構和行星齒輪傳動機構之間中止接觸，行星齒輪傳動機構上的作用力在增加到最大階段被消除，這就可以減小行星齒輪傳動機構的尺寸，從而也就可以減小整個裝置的外廓尺寸。
適宜的作法是齒輪和滑行螺帽之間通過凸塊咬合，這些凸塊設於上述齒輪和滑行螺帽的端面，而且相配合的這些凸輪的總角度應小於360°。
齒輪和滑行螺帽之間的這種咬合形式是一種結構最簡單工藝上可行的咬合方案。
適宜的作法還有將齒輪和滑行部分設置在套筒中，且彼此之間能沿徑向相對移動。
只要保證了齒輪和滑行螺帽之間的徑向相對移動的可能性，就能大大減少裝置在工作過程中可能產生附加過載的機會，從而降低零件的磨損，提高裝置的效率。
在參照附圖研究過電動-手動獨立控制的傳動裝置的詳細說明之後，對本發明就會更加理解了。


圖1為本發明的電動-手動獨立控制的傳動裝置的剖面圖;
圖2為齒輪和滑行螺帽在其凸塊咬合處的橫截面圖。
電動-手動獨立控制的傳動裝置包括電動機1，它安裝在外殼2上。電動機1藉助於齒輪副3和4同套筒5相接合。在外殼2中裝有絲槓6，它被固定而不能旋轉(為簡化圖面，固定方法圖中未示出)，在套筒5中予先鏜出圓柱形的槽7和8，這些槽與絲槓6的軸偏心。套筒5的槽7和8的偏心率不同。
在套筒5的槽7中利用軸承8安裝著滑行螺帽10，它與絲槓6活動連接，構成行星齒輪-螺旋傳動機構。
在套筒5的槽8中利用軸承11安裝著齒輪12，它與帶齒套筒13嚙合，後者與絲槓6同心設置。齒輪12與帶齒筒套13構成行星齒輪傳動機構。
滑行螺帽10和齒輪12分別設置在槽7和8中，這兩個槽的偏心率不同，保證滑行螺帽10和齒輪12彼此能相對地沿徑向移動，這樣可減少裝置在工作過程中產生附加過載的機會，降低零件的磨損，提高裝置的效率。
帶齒套筒23的內表面14加工成絲槓6的基準面，絲槓是這樣安裝在帶齒套筒13中，即裝置工作時，利用帶齒套筒13和絲槓6之間產生的摩擦力矩，將帶齒套筒13固定在裝置的外殼2中。手動控制輪15與帶齒套筒13剛性連接。
行星齒輪-螺旋傳動機構的滑行螺帽10和行星齒輪傳動機構的齒輪12相咬合，而彼此之間可產 相對的角位移。這種咬合是利用滑行螺帽10的端面上的凸塊16和齒輪12的端面上的與凸塊16相嚙合的凸塊17來實現的，而且相配合的凸塊16和17的總角度小於360°，這樣可保證凸塊16和17之間有角間隙。
電動-手動獨立控制的傳動裝置的工作情況如下電動機1接通後，通過齒輪副3和4將轉動傳遞到套筒5。同時安裝在套筒5的槽7中的軸承9上的滑行螺帽10繞絲槓6滾切，由於它相對於上述的絲槓6的軸偏心設置，因此它同時還繞自己的軸旋轉，它的軸偏離絲槓6的軸的大小等於偏心率的值。滑行螺帽10的上述兩種運動決定絲槓6的平移。包括滑行螺帽10和絲槓6的行星齒輪-螺旋傳動機構的傳動比由下式決定
式中i1-行星齒輪-螺旋傳動機構的傳動比;
cp.10-滑行螺帽10的螺紋中徑;
cp.6-絲槓6的螺紋中徑;
E-偏心率。
與轉動從套筒5傳遞到滑行螺帽10上的同時，轉動還從套筒5傳遞給安裝在套筒5的槽8中的齒輪12。同時齒輪12繞帶齒套筒13滾切，該帶齒套筒13利用電動傳動裝置工作時產生的摩擦力矩固定在外殼2中。這種固定方式是由於下述原因而得以保證，即帶齒套筒13的內表面加工成絲槓6的基準面。包括齒輪12和帶齒套筒13的行星齒輪傳動機構的傳動比由下式決定i2= (Z12)/(Z12-Z13)式中i2-行星齒輪傳動機構的傳動比;
Z12-齒輪12的齒數;
Z13-帶齒套筒13的齒數。
當絲槓6在額定負載下平動時，在行星齒輪傳動機構的傳動比i2大於行星齒輪-螺旋傳動機構的傳動比i1時，滑行螺帽10的凸塊16和齒輪12的凸塊17處於接觸狀態。而且行星齒輪傳動機構的齒輪12的滾切速度將大於行星齒輪-螺旋傳動機構的滑行螺帽10的滾切速度。這決定著滑行螺帽10的某種程度的制動，從而引起滑行螺帽10相對於絲槓6打滑。在額定負載情況下，這種打滑不會對傳動作產生實質性的影響。
在控制執行機構的過程中，當行星齒輪-螺旋傳動機構的工作力增大時，徑向力將增大，在徑向力的作用下，絲槓6的彎曲增大，滑行螺帽10的偏心率減小，行星齒輪-螺旋傳動機構的傳動比增大，以及帶凸塊16的滑行螺帽10相對於自身軸的轉速減小(絲槓6的滑行螺帽10的滾切速度與原來一樣)。同時帶凸塊17的齒輪12繞帶齒套筒13的滾切速度也和原來一樣。
行星齒輪-螺旋傳動機構和行星齒輪傳動機構的傳動比相等，i1＝i2。滑行螺帽10相對於絲槓6停止打滑。凸塊16和17同原來一樣處於接觸狀態。
繼續增加絲槓6的負載，將增大它的彎曲，行星齒輪-螺旋傳動機構的傳動比i1逐漸增大，且滑行螺帽10繞自身軸的轉速相應地減小。由於滑行螺帽10的上述速度的減小，它的凸塊16與齒輪12的凸塊17脫離接觸，凸塊16和17以不同的速度繼續沿該方向運動，在予先給定的角間隙範圍內，上述凸塊一直運動到以其相反的表面恢復接觸為止。此後齒輪12的凸塊17便開始帶動滑行螺帽10的凸塊16。同時滑行螺帽10和絲槓6就像普通的螺旋偶一樣互相作用;也就是說行星齒輪-螺旋傳動機構不參與向執行機構傳遞力。功率是從電動機經過行星齒輪傳動機構向執行機構傳遞的。
絲槓負載再增加時，比如在閥門封閉的開始階段，將使行星齒輪-螺旋傳動機構上的作用力增大。當這個作用力超過外殼2中的帶齒套筒13的定位力的大小時，帶齒套筒13和齒輪12一起在外殼2中轉過某一角度，這個角度不超過凸塊16和17之間的角間隙的大小。帶齒套筒13在外殼2中產生上述的轉動，會使凸塊16和17鬆開，並消除行星齒輪傳動機構上的作用力。同時電動機的功率經過滑行螺帽10傳遞給絲槓6，就像增加了傳動比的行星齒輪-螺旋傳動機構一樣互相作用，向執行機構傳遞增大的作用力。同時行星齒輪傳動機構完全卸載。絲槓6的負載隨後增大到適合於傳動的最大值，伴隨著多次重複上述的動作，直到閥門完全閉合。
因此，在傳遞給執行機構的最大作用力以內，凸塊16和17之間，甚至於行星齒輪-螺旋傳動機構和行星齒輪傳動機構之間的上述鬆開和恢復接觸具有脈衝特性，這就相當於手動控制時輕微轉動一下手輪。
因此，當執行機構上的作用力增加到最大時，上述的行星齒輪螺旋傳動和行星齒輪傳動相互作用的機構使它們之間的連接中斷，上述的最大作用力只由行星齒輪-螺旋傳動機構承受。這樣可以減小行星齒輪傳動機構的尺寸，從而減小整個電力傳動裝置的外廓尺寸。
當必須用手控制執行機構時，將電動機1斷開，轉動與帶齒套筒13和齒輪12連接的手輪15。齒輪12的凸塊17和滑行螺帽10的凸塊16互相嚙合，保證滑行螺帽10繞絲槓6旋轉，而且滑行螺帽10不繞絲槓6滾切，因為套筒5不旋轉，它們之間就像普通的螺旋偶一樣互相作用，使絲槓6的輸出速度很大。
由於機械控制和手動控制部件之間沒有剛性的傳動連接，所以在用手輪15進行手動控制時，既使未經準許而接通了電動機1，也可保證工作的安全性。
權利要求
1.電動-手動獨立控制的傳動裝置包括電動機；外殼；安裝在外殼中的套筒；絲槓、相對於絲槓軸偏心安裝在套筒中的滑行螺帽；與絲槓軸偏心設置、且與滑行螺帽咬合的齒輪；與齒輪嚙合的帶齒套筒，它與絲槓同心設置，安裝在外殼中，且能相對於外殼旋轉；以及與帶齒套筒剛性連接的手動控制輪，其特徵為上述的齒輪和滑行螺帽互相咬合，而彼此之間又能產生有限的角位移，上述帶齒套筒的內表面對於絲槓來說是基準面。
2.根據權利要求1所述的電動傳動裝置，其特徵為利用凸塊使齒輪和滑行螺帽互相咬合，這些凸塊設置在上述齒輪和滑行螺帽的端面上，而且相配合的凸塊的總角度小於360°。
3.根據權利要求1所述的電動傳動裝置，其特徵為齒輪和滑行螺帽安裝在套筒中，且彼此之間能進行徑向移動。
全文摘要
電動-手動獨立控制的傳動裝置包括電動機1、外殼2、套筒5、絲槓6、相對於絲槓6的軸偏心安裝的滑行螺帽10，相對於絲槓6的軸偏心設置的齒輪12。齒輪12與滑行螺帽10咬合，彼此之間能作相對的角位移，且與帶齒套筒13嚙合。後者與絲槓6同心設置安裝在外殼2中並且可相對於外殼旋轉，而且帶齒套筒13的內表面是絲槓6的基準面。電力傳動裝置包括與帶齒套筒13剛性連接的手動控制輪25。
文檔編號F16H25/20GK1041643SQ8810902
公開日1990年4月25日 申請日期1988年10月4日 優先權日1988年10月4日
發明者尼古拉·波伏洛維奇·勃勃夫, 安德烈·基米特維奇·洛尼可夫, 格裡高裡·那莫維奇·卡洛斯沃 申請人:尼古拉·波伏洛維奇·勃勃夫, 安德烈·基米特維奇·洛尼可夫, 格裡高裡·那莫維奇·卡洛斯沃