CN105402318B - 一种蜗轮内缘带键槽的蜗杆传动机构的工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水下及陆地阀门执行机构领域，提供一种蜗轮内缘带键槽的蜗杆传动机构，该传动机构由蜗杆、蜗轮、阀杆和平键组成，所述阀杆上固设有平键，所述蜗轮内缘上设有四分之一圆周长键槽，平键位于键槽内，所述蜗轮外缘上设有部分蜗轮齿，蜗轮齿弧长L，其中，L等于四分之一蜗轮外缘圆周长或L等于二分之一蜗轮外缘圆周长，蜗轮齿与蜗杆啮合。本发明能有效实现常规驱动和水下机器人驱动的互不干扰。
Description
技术领域
本发明涉及水下及陆地阀门执行机构领域，具体来说，涉及一种蜗轮内缘带键槽的蜗杆传动机构的工作方法。
背景技术
蜗杆传动是水下阀门执行机构的重要部件，主要用于将水下机器人的高转速低扭矩转化为开启阀门的低转速高扭矩。水下机器人驱动是常规驱动的一种补充形式，在压力源失效的情况下才会启用，陆地或浅海区域可采用手动装置离合蜗轮蜗杆，从而切换这两种不同的驱动方式。随着海洋油气田开发逐渐向深海进军，紧急情况下通过潜水员潜入深海来手动离合并开关阀门将越来越困难，远程控制水下机器人来开关阀门将是趋势所在。水下机器人一般只能提供一种形式的运动，即旋转运动，无法使蜗杆与蜗轮离合，按目前的结构形式将无法使这两种驱动形式互不干扰。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种蜗轮内缘带键槽的蜗杆传动机构的工作方法，能有效实现常规驱动和水下机器人驱动的互不干扰。
本发明的目的是通过如下技术措施来实现的。
一种蜗轮内缘带键槽的蜗杆传动机构，该传动机构由蜗杆、蜗轮、阀杆和平键组成，所述阀杆上固设有平键，所述蜗轮内缘上设有四分之一圆周长键槽，平键位于键槽内，所述蜗轮外缘上设有部分蜗轮齿，蜗轮齿弧长L，其中，L等于四分之一蜗轮外缘圆周长或L等于二分之一蜗轮外缘圆周长，蜗轮齿与蜗杆啮合。
在上述技术方案中，所述蜗杆由水下机器人驱动。
上述蜗轮内缘带键槽的蜗杆传动机构的工作方法：当正常工作时，压力源提供动力，阀杆与平键在蜗轮的四分之一圆周长键槽内往复转动，驱动球阀开启和关闭。这个过程中平键与蜗轮上的键槽壁即键槽两端不接触。平键与蜗轮不接触，从而使蜗轮蜗杆不转动。紧急情况下，水下机器人提供旋转扭矩带动蜗杆转动，蜗轮在蜗杆的啮合下一起转都动，蜗轮的四分之一圆周长键槽壁推动平键和阀杆一起转动。
本发明蜗轮内缘带键槽的蜗杆传动机构的工作方法，结构简单，构思巧妙；四分之一圆周长键槽和蜗轮齿能有效限定转动角度，同时能将两种驱动分离开，使其互不干扰。
附图说明
图1是本发明中传动机构实施例一的结构示意图。
图2是水下阀门执行机构的总体结构图。
图3是本发明中传动机构实施例二的结构示意图。
其中：1-蜗杆、2-蜗轮、3-阀杆、4-平键、5-弹簧缸、6-弹簧、7-推板、8-导杆、9-活塞杆、10-拨叉、11-导块、12-销轴、13-滑块、14-液压缸、15-活塞、16-壳体。
具体实施方式
下面结合附图和实施示例，对本发明作进一步说明。
如图1所示，实施例一提供一种蜗轮内缘带键槽的蜗杆传动机构，其中，阀杆3与平键4固连并一起转动。蜗轮2内缘上设有四分之一圆周长键槽，平键4位于键槽内，蜗轮2外缘上设有四分之一圆周长的蜗轮齿，蜗轮齿与蜗杆1啮合。阀杆3与蜗轮2为间隙配合，相互不接触。
如图2所示，为水下阀门执行机构的总体结构图。右侧为液压装置，包括液压缸14和活塞15；左侧为弹簧装置，包括弹簧缸5、弹簧6、推板7；中间为传动装置，包括壳体16、活塞杆9、导杆8、导块11、销轴12、拨叉10、滑块13、蜗杆1、蜗轮2、阀杆3、平键4。其中，活塞杆9与活塞15、推板7焊接在一起，活塞杆9与导块8、滑块13通过销轴14连接，拨叉10与阀杆3通过花键连接，阀杆3与蜗轮2为间隙配合，蜗轮2\蜗杆1安装在壳体16上。当液压油推动活塞15向左运动，活塞杆9另一端推板7压缩弹簧6，导块11顺着导杆8向左运动，滑块13在拨叉10的滑槽里运动，同时推动拨叉10和阀杆3逆时针转动。
当正常工作时，压力源提供动力，阀杆3与平键4可在蜗轮2的四分之一圆周长键槽里自由转动90°。当压力源失效，球阀阀门在弹簧6的作用下自动关闭，平键4回到四分之一键槽壁即键槽的端部，这时如需开启阀门，可使用水下机器人来驱动。水下机器人提供旋转扭矩带动蜗杆1转动，起始时，蜗杆1位于蜗轮齿弧的一端，蜗轮2在蜗杆1的啮合下一起转动，蜗轮2的四分之一圆周长键槽壁即键槽的端部推动平键4和阀杆3旋转，弹簧6慢慢压缩。当蜗轮2的四分之一圆周长蜗轮齿啮合完毕，蜗轮2转动90°，同时键槽和阀杆3也跟着转动90°，从而完成阀门的开启。当阀门需要关闭时，水下机器人带动蜗杆1反转，蜗轮2在蜗杆1的啮合下一起反转，阀杆3与平键4在弹簧6回复力的作用下反向旋转，从而实现阀门的关闭。
如图3所示，实施例二提供一种蜗轮内缘带键槽的蜗杆传动机构，其中，阀杆3与平键4固连并一起转动。蜗轮2内缘上设有四分之一圆周长键槽，平键4位于键槽内，蜗轮2外缘上设有二分之一圆周长的蜗轮齿，蜗轮齿与蜗杆1啮合。阀杆1与蜗轮2为间隙配合，相互不接触。
当使用上述实施例时，水下阀门执行机构可省去左侧的弹簧装置。
当正常工作时，压力源提供动力，阀杆3与平键4可在蜗轮2的四分之一圆周长键槽里自由转动90°。当压力源失效，平键4停留在四分之一键槽壁即键槽的端部，蜗杆1位于蜗轮齿弧的中间，水下机器人提供旋转扭矩带动蜗杆1转动，蜗轮2在蜗杆1的啮合下一起转动，蜗轮2的四分之一圆周长键槽壁即键槽的端部推动平键4和阀杆3一起转动，当蜗轮齿啮合完四分之一圆周长，蜗轮2转动90°，同时键槽和阀杆3也跟着转动90°，从而完成阀门的开启。需要关闭阀门时，蜗杆1反向旋转，蜗轮2反向旋转四分之一圆周齿，此时蜗轮2空转90°，四分之一键槽壁的另一端与平键4接触，蜗轮2、蜗杆1继续啮合完剩下的四分之一圆周长蜗轮齿，推动平键4和阀杆3反转90°。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
Claims (1)
1.一种蜗轮内缘带键槽的蜗杆传动机构的工作方法，其特征是：蜗轮内缘带键槽的蜗杆传动机构由蜗杆、蜗轮、阀杆和平键组成，所述阀杆上固设有平键，所述蜗轮内缘上设有四分之一圆周长键槽，平键位于键槽内，所述蜗轮外缘上设有部分蜗轮齿，蜗轮齿弧长L，其中，L等于四分之一蜗轮外缘圆周长或L等于二分之一蜗轮外缘圆周长，蜗轮齿与蜗杆啮合；当正常工作时，压力源提供动力，阀杆与平键在蜗轮的四分之一圆周长键槽内往复转动，驱动球阀开启和关闭，这个过程中平键与蜗轮上的键槽壁不接触；紧急情况下，水下机器人提供旋转扭矩带动蜗杆转动，蜗轮在蜗杆的啮合下一起转动，蜗轮的四分之一圆周长键槽壁推动平键和阀杆一起转动。
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