CN106015487B - 一种适应大功率级机电作动器导向装置 - Google Patents

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Abstract

一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，涉及作动器领域；包括导向杆、导向块、填充物、导向槽和丝杠副；导向块是与作动杆一体加工成型之后再内嵌填充物，作动杆与丝杠副通过螺栓相连，之后将连接好的部件的导向块对准作动器外壳中的导向槽，并轻柔缓慢放入；本发明导向装置结构简单、零件数少、重量轻，加工一致性高，大大减小了机构的加工难度，缩短了加工周期，提高了整个作动器的可靠性；减小了摩擦系数，大大降低了导向块与导向槽之间的摩擦，降低了作动器内部温升，同时，减少了摩擦阻力、提高了整个机电作动器的可靠性和机电伺服的动态响应能力。

Description

一种适应大功率级机电作动器导向装置
技术领域
本发明涉及一种作动器领域，特别是一种全新适应大功率级机电作动器导向装置。
背景技术
机电伺服系统是航天飞行器飞行控制系统的执行子系统，是除主发动机外输出功率最大的系统的重要飞行执行机构。近年来，机电伺服系统发展迅猛，已经得到了很多成功实例的验证，鉴于机电伺服系统天然的优越性，今后机电伺服的发展前景会更加广阔。
机电作动器是机电伺服机构中的动力输出执行系统，它具有负载力矩大、动态特性要求高等特点。尤其是近年来根据项目的要求，机电作动器功率等级越来越高，在运行过程中所带来的摩擦损耗、热效应明显增强，其内部导向机构的环境适应性、可靠性要求也随之提升，因此急需一种新型导向结构，旨在降低摩擦，减小内损耗，从而提高机电作动器效率和响应能力。最终，该新型导向结构的应运而生，为此类问题提供了技术基础。
现有导向机构(专利名称：一种机电作动器的导向结构，专利申请号：201520118959.5)主要由作动器壳体2、第一导向条4、导向杆1、丝杠副5、锁紧螺钉3、第二导向条6等组成。导向杆上加工导向槽，将导向条通过锁紧螺钉固定在作动器壳体内部。丝杠副带动导向杆来回运动，表征为导向杆槽沿导向条来回往复运动，如图1所示。
现有导向机构结构繁琐、零件较多，不仅加工难度高、生产周期长、装配也复杂，每一个工序都会存在可靠性问题，难以保证精度，因此整个作动器的可靠性评估均受影响。除此之外，由于原有导向机构是钢与铜两种材料相配合，其材料弹性模量、刚度相差均较大，因而运动副的摩擦系数较大，容易产生发热、磨屑等问题，在带载运行情况下，整个作动器内部温度升高，影响了机电作动器的性能，降低了机构的寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，结构简单、零件数少、重量轻，加工一致性高，大大减小了机构的加工难度，缩短了加工周期，提高了整个作动器的可靠性；减小了摩擦系数，大大降低了导向块与导向槽之间的摩擦，降低了作动器内部温升，同时，减少了摩擦阻力、提高了整个机电作动器的可靠性和机电伺服的动态响应能力。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，包括导向杆、导向块、填充物、导向槽和丝杠副；其中，导向块紧密嵌入在导向杆的轴向外壁上，且导向块内部注入有填充物；导向杆一端与丝杠副限位固定连接；导向槽沿轴向方向设置在外部机电作动器壳体的内腔；整个导向装置沿导向槽方向装入外部机电作动器内部；导向块与导向槽配合。
在上述的一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，所述的导向块和导向杆一体加工成型。
在上述的一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，所述的导向块内部为中空结构，导向块侧壁上等距开设有圆孔与中空内部连通；导向块和导向杆一体加工成型后，再通过圆孔向导向块中空内部添加填充物。
在上述的一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，所述的填充物材料为二硫化钼。
在上述的一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，所述的导向块与导向杆之间为过盈配合，过盈配合尺寸为H7/n6。
在上述的一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，所述的导向杆与丝杠副为间隙配合，间隙配合尺寸为H7/h6。
在上述的一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，所述的导向块与导向槽之间为间隙配合，间隙配合尺寸为H7/h6，导向块与导向槽接触面的粗糙度不大于0.8。
在上述的一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，所述导向块材料为铜合金；导向槽采用硬质氧化处理，增强导向块与导向槽之间的耐磨性。
在上述的一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，所述填充物在摩擦过程中产生并释放固体润滑膜，实现自润滑作用。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明适应大功率级机电作动器导向装置包括导向杆、导向块、填充物、导向槽和丝杠副，零件数少、重量轻，加工一致性高，大大减小了机构的加工难度，缩短了加工周期，提高了整个作动器的可靠性；
(2)本发明采用了在导向块内嵌入二硫化钼填充物的形式，其本身与作动器壳体间摩擦系数小，大大降低了导向块与导向槽之间的摩擦，降低了作动器内部温升；
(3)本发明结构简单，在加工精度满足要求的情况下即可保证各部件间的相对安装精度；相比于传统导向结构装配复杂冗余，一致性低。在装配时需反复伸缩作动杆，来回调节导向条的位置精度，最终通过锁紧螺钉拧紧导向条的方式，大大提高了安装精度；
(4)本发明导向装置结构简单、装配容易、加工与装配精度更易保证，因此对可以减少摩擦阻力、提高整个机电作动器的可靠性、提高机电伺服的动态响应能力。
附图说明
图1为传统传动导向机构结构示意图；
图2为本发明全新适应大功率级机电作动器导向装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明与某项目紧密结合，项目要求作动器功率等级高、免维护年限长，同时动态响应能力高，既在运行过程中作动杆响应速度快，因此对整个机构的摩擦状态要求很高，需要减低整个机构的摩擦阻力。作动器的导向机构摩擦是原有机构中摩擦情况严重部位之一，机构由于产生铜质磨屑，阻碍机构运行而达不到位移最大值情况时有发生。为解决此类技术问题，该新型导向机构应运而生。
该新型导向结构设计，旨在解决大功率级机电作动器运动时所带来的内损耗和摩擦生热等问题，进而提高机电作动器动态响应能力，提高可靠性。
如图2所示为全新适应大功率级机电作动器导向装置示意图，由图可知，一种全新适应大功率级机电作动器导向装置，包括导向杆1、导向块2、填充物3、导向槽4和丝杠副5；其中，导向块2紧密嵌入在导向杆1的轴向外壁上，且导向块2内部注入有填充物3；导向杆1一端与丝杠副5限位固定连接；导向槽4沿轴向方向设置在外部机电作动器壳体的内腔；整个导向装置沿导向槽4方向装入外部机电作动器内部；导向块2与导向槽4配合。
其中，导向块2内部为中空结构，导向块2侧壁上等距开设有圆孔与中空内部连通；导向块2和导向杆1一体加工成型后，再通过圆孔向导向块2中空内部添加填充物3。导向块2和导向杆1一体加工成型，导向块2与导向杆1之间为过盈配合，过盈配合尺寸为H7/n6。
导向块2与导向槽4之间为间隙配合，间隙配合尺寸为H7/h6，导向块2与导向槽4接触面的粗糙度不大于0.8。
导向杆1与丝杠副5为间隙配合，间隙配合尺寸为H7/h6。
所述的填充物3材料为二硫化钼，且填充物3在摩擦过程中产生并释放固体润滑膜，实现自润滑作用。
导向块2材料为高强度铜合金；导向槽4采用硬质氧化处理，增强导向块2与导向槽4之间的耐磨性。
由于导向块2是与导向杆1一体加工成型，之后再内嵌填充物3二硫化钼，因此要先将导向杆1与丝杠副5通过螺栓相连，之后将连接好的部件的导向块2对准作动器外壳中的导向槽，并轻柔缓慢放入。试着滑动导向杆1，在活动顺畅的情况下即可将外部作动器壳体的端盖盖好并将螺钉拧紧。至此，新型导向机构即可工作。
当丝杠副5转动时，因丝杠副螺母旋转自由度受到导向块2与导向槽4之间的径向位移限制，丝杠螺母带动导向杆1沿导向槽4方向做来回往复运动。为减少摩擦带来的温升及效率损耗影响，特在导向块2内填充摩擦阻尼较小的填充物3，填充物3为二硫化钼。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种适应大功率级机电作动器导向装置，其特征在于：包括导向杆(1)、导向块(2)、填充物(3)、导向槽(4)和丝杠副(5)；其中，导向块(2)紧密嵌入在导向杆(1)的轴向外壁上，且导向块(2)内部注入有填充物(3)；导向杆(1)一端与丝杠副(5)限位固定连接；导向槽(4)沿轴向方向设置在外部机电作动器壳体的内腔；整个导向装置沿导向槽(4)方向装入外部机电作动器内部；导向块(2)与导向槽(4)配合；所述的导向块(2)内部为中空结构，导向块(2)侧壁上等距开设有圆孔与中空内部连通；导向块(2)和导向杆(1)一体加工成型后，再通过圆孔向导向块(2)中空内部添加填充物(3)；所述的填充物(3)材料为二硫化钼；所述填充物(3)在摩擦过程中产生并释放固体润滑膜，实现自润滑作用。
2.根据权利要求1所述的一种适应大功率级机电作动器导向装置，其特征在于：所述的导向块(2)与导向杆(1)之间为过盈配合，过盈配合尺寸为H7/n6。
3.根据权利要求2所述的一种适应大功率级机电作动器导向装置，其特征在于：所述的导向杆(1)与丝杠副(5)为间隙配合，间隙配合尺寸为H7/h6。
4.根据权利要求3所述的一种适应大功率级机电作动器导向装置，其特征在于：所述的导向块(2)与导向槽(4)之间为间隙配合，间隙配合尺寸为H7/h6，导向块(2)与导向槽(4)接触面的粗糙度不大于0.8。
5.根据权利要求4所述的一种适应大功率级机电作动器导向装置，其特征在于：所述导向块(2)材料为铜合金；导向槽(4)采用硬质氧化处理，增强导向块(2)与导向槽(4)之间的耐磨性。
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