CN106949346A - 一种基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿 - Google Patents

一种基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿。其中行星滚柱丝杠是将外部电动机的旋转运动转变为推杆直线往复运动，同时将输入扭矩转化为推杆输出轴向力的传动装置。行星滚柱丝杠包括螺母，多个滚柱，丝杆，内齿圈，PTFE密封件和端部保持架。丝杆和螺母同轴安装，丝杆和螺母之间均匀设置多个滚柱，滚柱螺纹同时与螺母螺纹和丝杆螺纹接触，滚柱两端齿轮与内齿圈相啮合，滚柱绕丝杆作行星运动，同时推动螺母沿丝杆轴线做往复运动。螺母与推杆通过螺钉紧固在一起，螺母外圆的外花键与导向套筒的内花键配合，螺母带动推杆直线往复运动。本发明与现有液压调平装置相比，具有承载能力大、响应速度快、调平精度高、寿命长和便于维护等优点。

Description

一种基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿
技术领域
本发明涉及一种基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿，属于行星滚柱丝杠技术领域。
背景技术
由于军用侦察技术的迅猛发展，空中对地面的打击能力不断提升，要求地面武器车辆具有较强的机动能力和高响应的发射能力，以避开空中侦察和打击，完成武器发射任务。因此，高速、高精度和高可靠性的调平支撑机构设计成为了车载武器系统的关键技术之一。一般来说，车辆调平的时间大约占整个车载武器系统就位时间的三分之一，由于调平支撑过程是武器车辆就位中非常重要而且耗时的环节，所以其对车载武器性能的提高有着至关重要的影响。此外，车辆调平支撑机构不仅可以应用于导弹、激光武器、车载雷达等军事领域，也可以推广到工业和工程领域，如船舶制造、大型机翼制造装配中的自动钻铆工序、水利建设中的升船机、工程机械的举升和收缩系统，以及各类电动闸门等。
目前，车辆调平支撑腿大多采用液压式调平装置，但是由于液压系统复杂，零部件多可靠性低，容易出现渗漏油不便于维护，而且液压试调平支撑腿响应速度慢，不利于缩短地面武器车辆的调平时间。近年，采用梯形丝杠和滚珠丝杠作为直线驱动装置的调平支撑腿机构受到了广泛关注。但是，梯形丝杠存在传动效率低、易磨损、精度低的缺点，滚珠丝杠承载能力小、刚度低。
发明内容
本发明的目的是为解决现有液压式调平支撑退可靠性低、起升速度慢和难以维护的问题，进而提供一种承载能力大、响应速度快、调平精度高、寿命长和便于维护的基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿机构。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿，包括支撑盘、锁紧片、推杆、J型密封圈、O型密封圈一、O型密封圈二、封头、导向套筒、丝杆、PTFE密封挡板、保持架、螺母、滚柱、内齿圈、圆锥滚子轴承一、圆锥滚子轴承二、圆螺母和轴承箱，推杆与支撑盘通过锁紧片连接形成球铰链；J型密封圈与O型密封圈一组合实现封头和推杆之间的动密封，O型密封圈二实现封头和内花键套筒之间的静密封；封头通过螺钉紧固在内花键套筒的端面，同时兼具密封和限位作用；推杆与螺母通过螺钉紧固在一起，螺母外圆的外花键与导向套筒的内花键间隙配合起导向作用，同时使螺母圆周方向固定；螺母与丝杆同轴设置，内齿圈与螺母通过螺钉连接；滚柱置于丝杆与螺母之间的保持架上，滚柱具有外螺纹，分别丝杆与螺母螺纹啮合，其端部齿轮与所述内齿圈啮合；PTFE密封挡板内螺纹与丝杆螺纹啮合；圆锥滚子轴承一和圆锥滚子轴承二安装在轴承箱内，圆螺母设置在圆锥滚子轴承二的外端。
本发明采用行星滚柱丝杠代替传统平板丝杠、滚珠丝杠来进行旋转运动到直线运动的转换。行星滚柱丝杠采用6～12个滚柱；采用大变位渐开线齿轮啮合传动保证滚柱与丝杠之间的绝对转动关系；采用有自润滑特性的材料PTFE作为螺纹的密封件，保证行星滚柱丝杠工作时，尘埃等杂质不会进入内部；螺母和导向套筒之间采用花键连接起到导向、平衡转动力矩的作用，以保证推杆的运动精度，以及在大载荷情况下平衡螺母的转动力矩；采用不同尺寸的圆锥滚子轴承组合配置方式满足调平腿在工作时承受较大轴向载荷，空载回程时承受较小轴向载荷的支撑要求；采用J型密封圈与O型密封圈组合密封的方式确保调平机构适应野外泥沙、灰尘等恶劣环境；采用自适应球头底座以降低调平机构对地形的要求。
本发明的第一个目的，是提供一种机电式调平机构的结构，使之能够在满足大推力、高精度调平的条件下，同时还具有较紧凑外形结构，以及为满足加工工艺的要求将调平机构外壳做成三箱分体式。
本发明的第二个目的，是提供一种机电式调平机构将旋转运动转换为直线运动的新形式，采用行星滚柱丝杠这种在位置精度、额定载荷、刚度、速度、寿命、效率等方面均有优异的表现的转换结构。
本发明的第三个目的，是提供一种机电式调平机构的行星滚柱丝杠的密封结构，PTFE密封挡板具有内螺纹与所述丝杠相啮合保持滚柱丝杠内部的密封，并且对保持架进行轴向定位。
在进一步的技术方案中，所述丝杠可以做成电机转子，可以获得结构紧凑的调平机构。
本发明的有益效果是，采用行星滚柱丝杠作为直线驱动部件。行星滚柱丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动，同时将电机输入扭矩转化为输出机构轴向驱动力的新型传动装置。行星滚柱丝杠具有刚度大、承载能力高、结构紧凑、导程可设计、传动平稳、寿命长等诸多优点，广泛应用于航空、航天、武器装备、机器人等领域。与滚珠丝杠相比，相同丝杠直径条件下行星滚柱丝杠的承载能力可以提高6倍，在相同负载情况下节省1/3空间，而且其更适合高速和高加速度场合。因此，本发明所述基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿与现有液压调平装置相比，具有承载能力大、响应速度快、调平精度高、寿命长和便于维护等优点。
附图说明
图1为基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿的整体结构示意图。
图2为行星滚柱丝杠的结构示意图。
图3为螺母端面视图。
图4为导向套筒的结构示意图。
图5为内齿圈的结构示意图。
图6为滚柱的结构示意图。
图中的附图标记，1为支撑盘；2为锁紧片；3为推杆；4为J型密封圈；5为O型密封圈一；6为O型密封圈二；7为封头；8为导向套筒；9为丝杆；10为PTFE密封挡板；11为保持架；12为螺母；13为滚柱；14为内齿圈；15为圆锥滚子轴承一；16为圆锥滚子轴承二；17为圆螺母；18为轴承箱。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1～图6所示，本实施例为基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿机构，包括：支撑盘1、锁紧片2、推杆3、J型密封圈4、O型密封圈一5、O型密封圈二6、封头7、导向套筒8、丝杆9、PTFE密封挡板10、保持架11、螺母12、滚柱13、内齿圈14、圆锥滚子轴承一15、圆锥滚子轴承二16、圆螺母17和轴承箱18，所述推杆3与支撑盘1通过锁紧片2连接形成球铰链；J型密封圈4与所述O型密封圈一5组合进行动密封；O型密封圈二6实现封头7和内花键套筒8之间的静密封；封头7通过螺钉紧固在内花键套筒8的端面，同时兼具密封和限位作用；推杆3与螺母12通过螺钉紧固在一起，螺母12外圆的外花键与导向套筒8的内花键间隙配合起导向作用，同时使螺母圆周方向固定；螺母12与丝杆9同轴设置，内齿圈14与螺母12通过螺钉连接；滚柱13置于丝杆9与螺母12之间保持架11上，滚柱13具有外螺纹，分别与丝杆9与螺母12螺纹啮合，其端部齿轮与所述内齿圈14啮合；PTFE密封挡板10内螺纹与丝杆9螺纹啮合；圆锥滚子轴承一15和圆锥滚子轴承二16安装在轴承箱18内，圆螺母17设置在圆锥滚子轴承二16的外端。
所述行星滚柱丝杠中滚柱13的数目为6～12个。
所述行星滚柱丝杠的滚柱13两端齿轮和内齿圈14为具有相同模数与变位系数的渐开线高度变位圆柱直齿轮，所述滚柱13的两端同时加工有齿轮和螺纹。
所述推杆3为空心轴，所述丝杆9在推杆3的空腔内运动。
轴承箱18中安装有圆锥滚子轴承一15和圆锥滚子轴承二16，工作时，尺寸较大的圆锥滚子轴承一15起支撑作用，空载回程时，圆锥滚子轴承二16起支撑作用。
当丝杆9旋转时，通过摩擦力驱动滚柱13在端截面绕丝杆轴线作行星运动，同时沿丝杆轴线直线往复运动；滚柱13螺纹与螺母12螺纹同时啮合，推动螺母12沿丝杆轴线做直线往复运动；螺母12与丝杆9同轴设置，螺母12外圆的外花键与导向套筒8的内花键配合起导向作用，限制螺母圆周方向旋转，以满足螺母直线运动的导向要求；螺母12与推杆3通过螺钉紧固在一起，带动推杆同时输出直线往复运动和轴向驱动力；轴承箱18中安装有圆锥滚子轴承一15和圆锥滚子轴承二16，工作时，尺寸较大的圆锥滚子轴承一15起支撑作用，空载回程时，圆锥滚子轴承二16起支撑作用；J型密封圈4与O型密封圈一5组合实现封头7和推杆3之间的动密封，O型密封圈二6实现封头7和内花键套筒8之间的静密封；支撑盘1、锁紧片2与推杆3的球头之间组成的铰连接可以在30°锥角范围内转动，使支撑盘对地面形貌具有一定的自适应能力。
采用本发明构成的自动调平系统具有承载能力大、响应速度快、调平精度高、寿命长和便于维护等优点。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，可以轻易做出若干改进和润饰，也应在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿，包括支撑盘(1)、锁紧片(2)、推杆(3)、J型密封圈(4)、O型密封圈一(5)、O型密封圈二(6)、封头(7)、导向套筒(8)、丝杆(9)、PTFE密封挡板(10)、保持架(11)、螺母(12)、滚柱(13)、内齿圈(14)、圆锥滚子轴承一(15)、圆锥滚子轴承二(16)、圆螺母(17)和轴承箱(18)，其特征在于，推杆(3)与支撑盘(1)通过锁紧片(2)连接形成球铰链；J型密封圈(4)与O型密封圈一(5)组合实现封头(7)和推杆(3)之间的动密封，O型密封圈二(6)实现封头(7)和内花键套筒(8)之间的静密封；封头(7)通过螺钉紧固在内花键套筒(8)的端面，同时兼具密封和限位作用；推杆(3)与螺母(12)通过螺钉紧固在一起，螺母(12)外圆的外花键与导向套筒(8)的内花键间隙配合起导向作用，同时使螺母圆周方向固定；螺母(12)与丝杆(9)同轴设置，内齿圈(14)与螺母(12)通过螺钉连接；滚柱(13)置于丝杆(9)与螺母(12)之间的保持架(11)上，滚柱(13)具有外螺纹，分别丝杆(9)与螺母(12)螺纹啮合，其端部齿轮与所述内齿圈(14)啮合；PTFE密封挡板(10)内螺纹与丝杆(9)螺纹啮合；圆锥滚子轴承一(15)和圆锥滚子轴承二(16)安装在轴承箱(18)内，圆螺母(17)设置在圆锥滚子轴承二(16)的外端。
2.根据权利要求1所述的基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿，其特征在于，所述行星滚柱丝杠中滚柱(13)的数目为6～12个。
3.根据权利要求1所述的基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿，其特征在于，所述行星滚柱丝杠的滚柱(13)两端齿轮和内齿圈(14)为具有相同模数与变位系数的渐开线高度变位圆柱直齿轮，所述滚柱(13)的两端同时加工有齿轮和螺纹。
4.根据权利要求1所述的基于行星螺旋传动的调平机构，其特征在于，所述推杆(3)为空心轴，所述丝杆(9)在推杆(3)的空腔内运动。
5.根据权利要求1所述的基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿，其特征在于，轴承箱(18)中安装有圆锥滚子轴承一(15)和圆锥滚子轴承二(16)，工作时，尺寸较大的圆锥滚子轴承一(15)起支撑作用，空载回程时，圆锥滚子轴承二(16)起支撑作用。
6.根据权利要求1所述的基于行星滚柱丝杠的调平支撑腿，其特征在于，支撑盘(1)，锁紧片(2)与推杆(3)的球头之间组成的铰连接可以在30°锥角范围内转动，使支撑盘对地面形貌具有一定的自适应能力。
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