RU205016U1

RU205016U1 - SHUT-OFF AND SHUT-OFF-CONTROL VALVES REDUCER WITH WORM-TYPE TRANSMISSION

Info

Publication number: RU205016U1
Application number: RU2021106756U
Authority: RU
Inventors: Евгений Семенович Трубачев; Александр Михайлович Санников; Алена Игоревна Шуткина; Андрей Сергеевич Кузнецов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "МЕХАНИК"
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2021-06-23

Abstract

Полезная модель относится к средствам управления, а именно включающим устройствам, содержащим, по крайней мере, одну шестерню и зубчатую рейку, и могут применяться в составе трубопроводной арматуры. Технической задачей полезной модели, совпадающей с положительным результатом от ее применения, является повышение запаса прочности редуктора. Редуктор содержит червячную цилиндрическую передачу с усеченным колесом, имеющим диаметр от 1,8 до 2,0 от межосевого расстояния передачи, ширину венца, измеренную вдоль его оси от 0,3 до 0,4 от диаметра вершин витков червяка и смещенным относительно межосевой линии передачи на величину от 0,1 до 0,2 от диаметра вершин витков червяка. При этом профиль червяка выполнен выпуклым, дополнительно проведена продольная и профильная модификация зубьев колеса, а само колесо выполнено из закаленной стали.The utility model relates to controls, namely, switching devices containing at least one gear and a toothed rack, and can be used as part of pipeline fittings. The technical task of the utility model, which coincides with the positive result from its use, is to increase the safety margin of the gearbox. The gearbox contains a cylindrical worm gear with a truncated wheel having a diameter from 1.8 to 2.0 from the center distance of the transmission, the width of the crown, measured along its axis from 0.3 to 0.4 from the diameter of the tops of the turns of the worm and displaced relative to the center line of the transmission by an amount from 0.1 to 0.2 of the diameter of the tops of the turns of the worm. In this case, the profile of the worm is made convex, in addition, the longitudinal and profile modification of the teeth of the wheel has been carried out, and the wheel itself is made of hardened steel.

Description

Полезная модель относится к средствам управления, а именно включающим устройствам, содержащим, по крайней мере, одну шестерню и зубчатую рейку, и могут применяться в составе трубопроводной арматуры, для управления шаровыми кранами, дисковыми затворами, гермоклапанами, а также для механического дублирования используемых гидро- и пневмоприводов.The utility model relates to control devices, namely, including devices containing at least one gear and a toothed rack, and can be used as part of pipeline fittings, to control ball valves, butterfly valves, pressurized valves, as well as for mechanical duplication of used hydraulic and pneumatic drives.

Из уровня техники известен привод запорно-регулирующей арматуры (RU 46066 U1, МПК F16K 31/54, опубл. 10.06.2005), содержащий корпус, с размещенной в нем спироидной передачей, ведомый элемент которой связан с исполнительным механизмом. Передача имеет большое число зубьев, одновременно передающих нагрузку, и зубчатое колесо из закаленной стали, что в совокупности обеспечивает высокую прочность передачи и, как следствие, высокую стойкость устройства к перегрузочным вращающим моментам.A drive of shut-off and control valves (RU 46066 U1, IPC F16K 31/54, publ. 10.06.2005) is known from the prior art, containing a housing with a spiroid gear placed in it, the driven element of which is connected to the actuator. The transmission has a large number of teeth, simultaneously transmitting the load, and a gear wheel made of hardened steel, which together provides a high transmission strength and, as a result, a high resistance of the device to overload torques.

К недостаткам привода следует отнести компоновочные ограничения, не позволяющие минимизировать размеры передачи из-за ограниченности наибольшего диаметра сквозного отверстия в выходном валу, необходимого для размещения приводного вала (штока) арматуры, а также вследствие необходимости размещения на входном и выходном валах подшипников, имеющих относительно большие размеры из-за повышенных на 20-30% по сравнению с традиционной ортогональной червячной цилиндрической передачей сил, действующих в зацеплении.The disadvantages of the drive include layout restrictions that do not allow minimizing the size of the transmission due to the limited maximum diameter of the through hole in the output shaft required to accommodate the drive shaft (stem) of the valve, as well as due to the need to place relatively large bearings on the input and output shafts. dimensions due to increased by 20-30% in comparison with the traditional orthogonal worm cylindrical transmission of forces acting in the engagement.

Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели и выбранным в качестве прототипа признаны червячные редукторы(Редукторы GS // AUMA. URL: https://www.auma.com/ru/produkcija/nepolnooborotnye-reduktory/ reduktory-gs/ (дата обращения: 23.02.2021).), использующиеся для автоматизации неполнооборотной и специальной арматуры [1, с. 83].The closest technical solution to the declared utility model and selected as a prototype is worm gearboxes (Gearboxes GS // AUMA. URL: https://www.auma.com/ru/produkcija/nepolnooborotnye-reduktory/ reduktory-gs / (date of access : 23.02.2021).), Used to automate part-turn and special valves [1, p. 83].

Главным недостатком известных редукторов трубопроводной арматуры являются их невысокая стойкость к перегрузкам, обусловленная необходимостью применения для их изготовления червячных колес из бронзы или чугуна - материалов, обеспечивающих стойкость заеданию в контакте. Применение для этой цели более прочной закаленной стали практически неизбежно ведет к заеданию передачи. Это обусловлено наличием в традиционном червячном зацеплении зоны в районе средней плоскости колеса с крайне неблагоприятными ухудшенными свойствами [2]. Вторым недостатком традиционной ортогональной червячной цилиндрической передачи, применяемой в прототипе, является относительно небольшое - от двух до трех зубьев, одновременно передающих нагрузку. В совокупности эти недостатки не позволяют повысить запас прочности устройства при действии перегрузочных вращающих моментов, характерных для управления арматурой и, соответственно, вызывает необходимость увеличения редуктора в тех случаях, когда требуется указанный большой запас прочности.The main disadvantage of the known gearboxes of pipeline valves is their low resistance to overloads, due to the need to use for their manufacture worm wheels made of bronze or cast iron - materials that provide resistance to seizing in contact. The use of harder hardened steel for this purpose almost inevitably leads to gear seizure. This is due to the presence in the traditional worm gearing of the zone in the region of the middle plane of the wheel with extremely unfavorable deteriorated properties [2]. The second disadvantage of the traditional orthogonal helical worm gear used in the prototype is relatively small - from two to three teeth, simultaneously transmitting the load. Taken together, these disadvantages do not allow increasing the safety margin of the device under the action of overload torques typical for valve control and, accordingly, necessitates an increase in the gearbox in cases where the specified large margin of safety is required.

Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение запаса прочности редуктора запорной и запорно-регулирующей арматуры.The technical problem to be solved by the utility model is to increase the safety margin of the reducer of shut-off and shut-off and control valves.

Указанная задача решена тем, что редуктор запорной и запорно-регулирующей арматуры содержит червячную цилиндрическую передачу с усеченным колесом, имеющим диаметр от 1,8 до 2,0 от межосевого расстояния передачи, ширину венца, измеренную вдоль его оси от 0,3 до 0,4 от диаметра вершин витков червяка и смещенным относительно межосевой линии передачи на величину от 0,1 до 0,2 от диаметра вершин витков червяка. При этом профиль червяка выполнен выпуклым, дополнительно проведена продольная и профильная модификация зубьев колеса, а само колесо выполнено из закаленной стали.The specified problem is solved by the fact that the gearbox of shut-off and shut-off and control valves contains a worm cylindrical gear with a truncated wheel having a diameter of 1.8 to 2.0 from the center distance of the gear, the width of the crown measured along its axis from 0.3 to 0, 4 from the diameter of the tops of the worm turns and offset from the centerline transmission line by an amount from 0.1 to 0.2 of the diameter of the tops of the turns of the worm. In this case, the profile of the worm is made convex, in addition, the longitudinal and profile modification of the teeth of the wheel has been carried out, and the wheel itself is made of hardened steel.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков редуктора, является повышение его прочности, за счет повышения количества зубьев, одновременно передающих нагрузку, и улучшения в сравнении с традиционной ортогональной червячной цилиндрической передачей условий контакта между зубьями червяка и колеса.A positive technical result provided by the set of features of the gearbox disclosed above is an increase in its strength, due to an increase in the number of teeth simultaneously transmitting the load, and an improvement in the contact conditions between the teeth of the worm and the wheel in comparison with the traditional orthogonal helical worm gear transmission.

Конструкция редуктора поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан внешний вид устройства при управлении им шаровым краном или дисковым затвором; на фиг. 2 показан внешний вид устройства при механическом дублировании им гидро- или пневмопривода.The design of the gearbox is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows the external view of the device when it is controlled by a ball valve or a butterfly valve; in fig. 2 shows the appearance of the device with mechanical duplication of a hydraulic or pneumatic drive.

Редуктор запорной и запорно-регулирующей арматуры с передачей червячного типа устроен следующим образом.The reducer of shut-off and shut-off and control valves with a worm-type transmission is arranged as follows.

Его основой является червячная цилиндрическая передача, включающая в себя цилиндрический червяк 1, установленный в корпусе 2 редуктора посредством подшипников, связанный червячной передачей с усеченным стальным червячным колесом 3 смещенным вдоль своей оси относительно межосевой линии О₁О₂ и установленным, в свою очередь, в корпусе 2 посредством подшипников. Колесо 3 выполнено с возможностью передачи вращения выходному валу-переходнику 4, имеющему отверстие под шток арматуры для передачи последнему вращения (возможно конструктивное исполнение выходного вала-переходника 3 и колеса 4 как единой детали).Its basis is a cylindrical worm gear, which includes a cylindrical worm 1, installed in the gearbox housing 2 by means of bearings, connected by a worm gear with a truncated steel worm wheel 3 displaced along its axis relative to the center line О ₁ О ₂ and installed, in turn, in housing 2 by means of bearings. The wheel 3 is made with the possibility of transferring rotation to the output adapter shaft 4, which has a hole for the valve stem to transfer the rotation to the latter (the design of the output adapter shaft 3 and the wheel 4 as a single piece is possible).

Редуктор запорной и запорно-регулирующей арматуры с передачей червячного типа работает следующим образом.The reducer of shut-off and shut-off and control valves with a worm-type transmission works as follows.

Первоначально редуктор устанавливают на запорной арматуре, затем на входной вал (цилиндрический червяк 1) надевают маховик ручного управления или соединяют этот вал с выходным валом электропривода (на фигурах условно не показаны). При работе редуктора червяк 1 передавая вращение, зацепляется с усеченным стальным червячным колесом 3, передающим вращение выходному валу-переходнику 4.Initially, the gearbox is installed on shut-off valves, then a manual flywheel is put on the input shaft (cylindrical worm 1) or this shaft is connected to the output shaft of the electric drive (not shown in the figures). When the gearbox is operating, the worm 1, transmitting rotation, engages with a truncated steel worm wheel 3, which transfers rotation to the output shaft-adapter 4.

Благодаря относительно большим межосевому расстоянию и диаметру колеса в предлагаемом устройстве возможно размещение большого центрального отверстия в выходном валу при сравнительно небольших размерах редуктора. Кроме того, колесо в предлагаемом устройстве является более плоским (имеющим меньшую ширину венца), чем в прототипе, что способствует большей компактности устройства.Due to the relatively large center distance and wheel diameter in the proposed device, it is possible to place a large central hole in the output shaft with a relatively small size of the gearbox. In addition, the wheel in the proposed device is flatter (having a smaller rim width) than in the prototype, which contributes to a greater compactness of the device.

Таким образом, рассмотренная в настоящей заявке конструкция редуктора обеспечивает значительное повышение его прочности, что одновременно позволяет обеспечить его стойкость к большим перегрузочным вращающим моментам при минимизации его размеров и массы.Thus, the design of the gearbox considered in this application provides a significant increase in its strength, which simultaneously makes it possible to ensure its resistance to high overload torques while minimizing its size and weight.

Список использованных источников:List of sources used:

1. Гуревич Д.Ф. Трубопроводная арматура. Справочное пособие. - Машиностроение. Ленинград. 1981, 368 с. 1. Gurevich D.F. Pipeline accessories. Reference manual. - Mechanical engineering. Leningrad. 1981, 368 p.

2. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. - М.: Наука, 1968, С. - 391-392, §77.2. Litvin F.L. Gear theory. - M .: Nauka, 1968, S. - 391-392, §77.

Claims

1. Reducer of shut-off and shut-off and control valves, containing a worm cylindrical gear, characterized in that the gear is made with a truncated wheel having a diameter of 1.8 to 2.0 from the center distance of the gear, the width of the crown, measured along its axis from 0, 3 to 0.4 of the diameter of the tops of the turns of the worm and offset from the centerline transmission line by an amount from 0.1 to 0.2 of the diameter of the tops of the turns of the worm, while the profile of the worm is made convex; In addition, a longitudinal and profile modification of the teeth of the wheel was carried out, and the wheel itself is made of hardened steel.

2. A gearbox according to claim 1, characterized in that the wheel is made with the possibility of transmitting rotation to the output adapter shaft, which has an opening for the valve stem to transmit the rotation to the latter.