RU2752672C1 - Linear actuator of hydraulic structures - Google Patents
Linear actuator of hydraulic structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752672C1 RU2752672C1 RU2021100487A RU2021100487A RU2752672C1 RU 2752672 C1 RU2752672 C1 RU 2752672C1 RU 2021100487 A RU2021100487 A RU 2021100487A RU 2021100487 A RU2021100487 A RU 2021100487A RU 2752672 C1 RU2752672 C1 RU 2752672C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- screw
- linear actuator
- housing
- cage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к линейным исполнительным механизмам и может быть использовано в качестве силового привода в различных гидротехнических сооружениях. При работе исполнительный механизм находиться под осевой растягивающей и сжимающей нагрузкой от гидротехнического сооружения.The invention relates to linear actuators and can be used as a power drive in various hydraulic structures. During operation, the actuator is under axial tensile and compressive loads from the hydraulic structure.
Известен электромеханический линейный привод (RU №2522646 С2, опубл. 20.07.2014 г.), состоящий из корпуса; расположенного внутри корпуса электродвигателя с ротором, установленным в подшипниках и соединенным через редуктор с винтом винтового или шарико-винтового механизма; датчика положения ротора электродвигателя; толкателя, размещенного в корпусе с возможностью поступательного движения и имеющего стопор, исключающий его вращение относительно корпуса.Known electromechanical linear actuator (RU No. 2522646 C2, publ. 20.07.2014), consisting of a housing; located inside the housing of an electric motor with a rotor installed in bearings and connected through a gearbox with a screw of a screw or ball screw mechanism; a rotor position sensor of the electric motor; a pusher located in the body with the possibility of translational movement and having a stopper that prevents its rotation relative to the body.
Недостатком данного электромеханического линейного привода является то, что вместо цилиндрического или планетарного, установлен волновой редуктор, имеющий меньший КПД и сложную технологию изготовления. Так же один из концов винта шарико-винтового механизма не имеет подвижной опоры внутри толкателя для компенсации прогиба при втянутом положении штока, что уменьшает максимальный возможный ход штока.The disadvantage of this electromechanical linear drive is that instead of a cylindrical or planetary, a wave reducer is installed, which has a lower efficiency and a complex manufacturing technology. Also, one of the ends of the ball screw does not have a movable support inside the pusher to compensate for the deflection when the rod is retracted, which reduces the maximum possible stroke of the rod.
Известен исполнительный механизм (RU №2486104 С2, опубл. 27.06.2013 г.), состоящий из первого устройства линейного перемещения, содержащего первый винт линейного перемещения, первую гайку и первый первичный движитель, установленные с возможностью относительного линейного перемещения между первым винтом линейного перемещения и первой гайкой, и из второго устройства линейного перемещения, содержащего второй винт линейного перемещения, вторую гайку и второй первичный движитель, установленные с возможностью относительного линейного перемещения между вторым винтом линейного перемещения и второй гайкой, при этом исполнительный механизм установлен с возможностью выдвижения при относительном линейном перемещении между первым винтом линейного перемещения и первой гайкой или при относительном движении между вторым винтом линейного перемещения и второй гайкой, а первое или второе устройство линейного перемещения установлены с возможностью продолжения перемещения при заклинивании одного из устройств линейного перемещения, первого или второго, отличающийся тем, что первое устройство линейного перемещения установлено с возможностью обратного перемещения.Known actuator (RU No. 2486104 C2, publ. 06/27/2013), consisting of a first linear displacement device containing a first linear displacement screw, a first nut and a first prime mover installed with the possibility of relative linear displacement between the first linear displacement screw and the first nut, and from the second linear movement device containing the second linear movement screw, the second nut and the second primary mover mounted with the possibility of relative linear movement between the second linear movement screw and the second nut, while the actuator is installed with the possibility of extension with the relative linear movement between the first linear displacement screw and the first nut or with relative movement between the second linear displacement screw and the second nut, and the first or second linear displacement device is installed with the possibility of continuing movement when one of the devices is jammed TV linear movement, the first or second, characterized in that the first linear movement device is installed with the possibility of reverse movement.
Недостатком исполнительного механизма является отсутствие редуктора для обеспечения большого линейного усилия на штоке, а также отсутствие подвижной опоры незакрепленного конца винта для уменьшения прогиба винта под собственным весом в горизонтальном положении и малая нагрузочная способность под действием осевой сжимающей нагрузки по критерию устойчивости.The disadvantage of the actuator is the absence of a gearbox to ensure a large linear force on the rod, as well as the absence of a movable support for the loose end of the screw to reduce the screw deflection under its own weight in the horizontal position and a low load capacity under the action of axial compressive load according to the stability criterion.
Известен линейный актуатор (US 7594450, опубл. 29.09.2009 г.), состоящий из мотор-редуктора, содержащего двигатель и корпус, соединенный с двигателем, причем двигатель снабжен червяком, расположенным в корпусе. Механизм имеет винт, расположенный в корпусе, крепежную втулку, соединенную с винтом, червячную передачу, соединенную с креплением и соединенную с червяком в основании, и телескопическую трубу соединенную резьбой с винтом. Муфта находится в корпусе мотор-редуктора, содержит корпус муфты, неподвижно прикрепленный к винту и муфту, соединенную с фиксирующей втулкой и подвижную в осевом направлении относительно фиксирующей втулки. Тяга содержит рычаг тяги, шарниры соединенные с внешней стороной мотор-редуктора, при этом рычаг тяги снабжен выступающими частями, соответствующими муфте, для управления действием муфты. При этом винт механизма снабжен радиальным отверстием на одной стороне корпуса муфты, предусмотрена удлиненная канавка, а вставной штифт находиться в радиальном отверстии и введен в удлиненную канавку.Known linear actuator (US 7594450, publ. 09/29/2009), consisting of a gear motor containing an engine and a housing connected to the engine, and the engine is equipped with a worm located in the housing. The mechanism has a screw located in the housing, a fastening sleeve connected to the screw, a worm gear connected to the fastener and connected to the worm at the base, and a telescopic pipe threaded to the screw. The clutch is located in the housing of the gear motor, contains the clutch housing fixedly attached to the screw and the clutch connected to the fixing sleeve and movable in the axial direction relative to the fixing sleeve. The thrust contains a thrust lever, hinges connected to the outer side of the gear motor, while the thrust lever is equipped with protruding parts corresponding to the clutch to control the clutch action. In this case, the screw of the mechanism is provided with a radial hole on one side of the coupling housing, an elongated groove is provided, and the insert pin is located in the radial hole and is inserted into the elongated groove.
Недостатком линейного актуатора является применение в мотор-редукторе червячной передачи, имеющей меньший КПД по сравнению с цилиндрическими передачами, применение механического устройства включения муфты с большим количеством механических соединений.The disadvantage of a linear actuator is the use of a worm gear in the gear motor, which has a lower efficiency compared to cylindrical gears, the use of a mechanical device for engaging a clutch with a large number of mechanical connections.
Известен линейный актуатор (US 6145395, опубл. 14.11.2000 г.), состоящий из двигателя, удлиненного корпуса, имеющего один концевой участок рядом с двигателем и противоположный концевой участок, удаленный от него, привод, расположенный внутри корпуса и приводимый в действие двигателем для осевого перемещения в прямом и обратном направлении внутри корпуса приводной элемент, телескопически размещенный внутри корпуса и соединенный с приводом и приводимый им в действие для внешнего удлинения от противоположных концевых частей корпуса в различной степени и устройство для компенсации боковой нагрузки содержащее, по меньшей мере одно кулачковое коромысло, прикрепленное к корпусу параллельно направления осевого перемещения привода, и, по меньшей мере один кулачковый ролик, прикрепленный к приводу, в котором кулачковый ролик входит в зацепление с кулачковым коромыслом для компенсации боковой нагрузки.Known linear actuator (US 6145395, publ. 11/14/2000), consisting of a motor, an elongated housing having one end section near the engine and an opposite end section remote from it, a drive located inside the housing and driven by the engine for axial movement in the forward and reverse directions inside the housing, a drive element telescopically located inside the housing and connected to the drive and actuated by it for external extension from opposite end parts of the housing to varying degrees and a device for compensating for the lateral load containing at least one cam rocker arm attached to the housing parallel to the direction of axial movement of the actuator, and at least one cam roller attached to the actuator in which the cam roller is engaged with the cam rocker to compensate for the lateral load.
Недостатком линейного актуатора является применение подшипника скольжения для подвижной опоры винта вместо подшипника качения.The disadvantage of a linear actuator is the use of a sleeve bearing for the movable support of the screw instead of a rolling bearing.
Из области техники известен так же линейный актуатор (RU №2700562 С1, опубл. 20.09.2019 г.), характеризующийся наличием двигателя с выходным валом и корпуса, внутри которого расположены винтовой механизм и шариковый механизм компенсации нежелательной нагрузки, причем винтовой механизм включает в себя ходовой винт, взаимодействующую с ним гайку и выдвижной шток, концентрично расположенный вокруг, по меньшей мере, части ходового винта и соединенный с указанной гайкой, при этом винтовой механизм соединен с двигателем таким образом, что вращение его выходного вала вызывает осевое перемещение гайки и выдвижного штока относительно корпуса, упомянутый шариковый механизм компенсации нежелательной нагрузки образован, по меньшей мере, двумя продольными направляющими канавками на внутренней поверхности корпуса, по меньшей мере, двумя ответными продольными направляющими канавками на внешней поверхности выдвижного штока и шариковым сепаратором с, по меньшей мере, двумя рядами ячеек, выполненными напротив указанных направляющих канавок, в которых с возможностью свободного вращения размещены шарики, обкатывающие поверхности этих направляющих канавок.A linear actuator (RU No. 2700562 C1, publ. 09/20/2019) is also known from the technical field, characterized by the presence of a motor with an output shaft and a housing, inside which a screw mechanism and a ball mechanism for compensating unwanted loads are located, and the screw mechanism includes a lead screw, a nut interacting with it and a rising stem, concentrically located around at least part of the lead screw and connected to the specified nut, while the screw mechanism is connected to the motor in such a way that the rotation of its output shaft causes axial movement of the nut and the rising stem relative to the body, said ball mechanism for compensating for undesirable loads is formed by at least two longitudinal guide grooves on the inner surface of the body, at least two mating longitudinal guide grooves on the outer surface of the sliding rod and a ball cage with at least two rows of cells carried out on against said guide grooves, in which balls are placed with the possibility of free rotation, which roll around the surfaces of these guide grooves.
Недостатком данного линейного механизма является отсутствие подшипника качения в подвижной опоре винта, сложность изготовления штока механизма из-за его формы, применение шариковых радиально-упорных подшипников, имеющих меньшую грузоподъемность по сравнению с упорно-радиальными сферическими.The disadvantage of this linear mechanism is the absence of a rolling bearing in the movable support of the screw, the complexity of manufacturing the rod of the mechanism due to its shape, the use of angular contact ball bearings, which have a lower carrying capacity compared to thrust radial spherical.
Техническим результатом заявленной конструкции линейного механизма является повышение надежности и ресурса, упрощение конструкции, улучшение технических характеристик, расширение функциональных возможностей.The technical result of the claimed design of the linear mechanism is to increase the reliability and service life, simplify the design, improve the technical characteristics, and expand the functionality.
Технический результат достигается тем, что линейный исполнительный механизм, содержит корпус, в котором размещен шток, имеющий возможность перемещаться вдоль своей оси, шток закреплен от поворота посредством сегментной шпонки, шариковинтовая передача установлена в штоке и соединена с штоком и корпусом через винт шариковинтовой передачи, с установленными на нем гайкой и обоймой, обойма содержит роликовые сферические упорно-радиальные подшипники, причем винт соединен с электродвигателем через планетарный редуктор, конец штока соединен с пружинным демпфером, который выполнен из тарельчатых пружин и опорных шайб, взаимодействующих с тарельчатыми пружинами с каждой из сторон, подшипники в обойме размещены друг от друга на расстоянии более двух внутренних диаметров подшипников. Демпфер содержит датчики перемещения тарельчатых пружин для получения информации о нагрузке на штоке. Винт с одной стороны опирается на шток через дополнительную скользящую опору, содержащую подшипник качения.The technical result is achieved by the fact that the linear actuator contains a housing in which a rod is located, which can move along its axis, the rod is fixed against rotation by means of a segmented key, a ball screw is installed in the rod and connected to the rod and the body through a ball screw, with mounted on it with a nut and a cage, the cage contains roller spherical thrust radial bearings, and the screw is connected to the electric motor through a planetary gearbox, the end of the rod is connected to a spring damper, which is made of Belleville springs and support washers interacting with Belleville springs on each side, bearings in the cage are spaced from each other at a distance of more than two internal diameters of the bearings. The damper contains Belleville spring displacement sensors to obtain information about the load on the stem. On one side, the screw rests on the rod through an additional sliding support containing a rolling bearing.
Установка подшипников в обойме на расстоянии позволяет повысить устойчивость линейного механизма при совместном действии осевой и боковой нагрузки.The installation of bearings in the cage at a distance makes it possible to increase the stability of the linear mechanism under the combined action of axial and lateral loads.
Установка дополнительной подвижной опоры конца винта позволяет уменьшить прогиб винта под собственным весом и исключить чрезмерное биение конца винта при вращении.Installing an additional movable support for the end of the screw allows you to reduce the deflection of the screw under its own weight and to exclude excessive runout of the end of the screw during rotation.
Установка демпфера позволяет определять величину нагрузки на штоке механизма и выполняет функцию демпфирования динамических нагрузок посредством трения между тарелями.Installing a damper allows you to determine the magnitude of the load on the rod of the mechanism and performs the function of damping dynamic loads through friction between the plates.
Установка цилиндрического редуктора в качестве привода винта ШВП позволяет повысить надежность и эффективность всего механизма.Installing a spur gearbox as a drive for the ball screw can increase the reliability and efficiency of the entire mechanism.
Установка шариковинтовой передачи позволяет повысить скорость выдвижения штока, эффективность и ресурс всего механизма.The installation of a ball screw allows you to increase the speed of extension of the stem, the efficiency and resource of the entire mechanism.
На фиг. 1. представлен продольный разрез линейного исполнительного механизмаFIG. 1.presents a longitudinal section of a linear actuator
На фиг. 2 представлен продольный разрез линейного исполнительного механизма в плоскости, перпендикулярной фиг. 1.FIG. 2 shows a longitudinal section of a linear actuator in a plane perpendicular to FIG. one.
Линейный исполнительный механизм содержит корпус 1, в котором размещен шток 2, с установленной внутри него шариковинтовой передачей 4. Шток 2 через сделанный в нем прямоугольный паз и сегментную шпонку 17 связан с корпусом 1 посредством болтов 18, сегментной шпонки 17 не позволяют штоку 2 проворачиваться вокруг своей оси. Винт 3 устанавливается в обойму 7 через роликовые сферические упорно-радиальные подшипники 11, которые расположены в обойме 7 на расстоянии более двух внутренних диаметров подшипников. Обойма 7 с подшипниками 11 связана с корпусом посредством резьбы и двух опорных поверхностей. Конец винта 3, выступающий из обоймы, связан с редуктором 8, находящимся в отдельном корпусе. Привод редуктора 8 осуществляется электродвигателем 9. Правый конец винта 3 опирается на внутреннюю поверхность штока 2 через дополнительную скользящую опору 5, содержащую подшипник качения. Шток 2 соединяется с демпфером 6, в котором установлены тарельчатые пружины 13 и датчик перемещения тарельчатых пружин 12. Крепление линейного исполнительного механизма осуществляется с помощью крестовины 14 с шарнирными подшипниками 16, связанными между собой и с корпусом 1 посредством осей.The linear actuator contains a housing 1, in which a
Линейный исполнительный механизм работает следующим образом. При втягивании и выдвижении штока 2 электродвигатель 9 приводит во вращение редуктор 8, который, в свою очередь, вращает винт 3, который, вращаясь, перемещает гайку 4, установленную в штоке 2, который удерживается от реактивного момента посредством шпонки 17. При перемещении штока 2 его наружная поверхность двигается в линейном направлении, взаимодействуя с внутренней поверхностью корпуса 1 и сегментными шпонками 17. Наружная поверхность дополнительной скользящей опоры 5 взаимодействует с внутренней поверхностью штока 2, перемещаясь только в линейном направлении, причем винт 3 вращается в подшипнике дополнительной скользящей опоры 5. При достижении штоком 2 крайнего втянутого или выдвинутого положения один из двух соответствующих датчиков 10 выдает об этом сигнал. Перемещение штока приводит к изменению объема внутренней полости линейного исполнительного механизма, который компенсируется с помощью воздушного фильтра 19, выполняющего забор или выпуск воздуха.The linear actuator works as follows. When the
Шток 2 в процессе перемещения воспринимает растягивающую или сжимающую нагрузку, передающуюся на тарельчатые пружины 13 демпфера 6, которые демпфируют изменение нагрузки посредством сжатия и трения между торцевыми поверхностями. Данные о нагрузке и ее изменении регистрируются датчиками перемещения тарельчатых пружин 12, как перемещение, и преобразуются по зависимости перемещения от нагрузки.The
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021100487A RU2752672C1 (en) | 2021-01-12 | 2021-01-12 | Linear actuator of hydraulic structures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021100487A RU2752672C1 (en) | 2021-01-12 | 2021-01-12 | Linear actuator of hydraulic structures |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2752672C1 true RU2752672C1 (en) | 2021-07-29 |
Family
ID=77226352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021100487A RU2752672C1 (en) | 2021-01-12 | 2021-01-12 | Linear actuator of hydraulic structures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2752672C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114427594A (en) * | 2022-03-08 | 2022-05-03 | 西安方元明鑫精密机电制造有限公司 | Electronic jar structure for excavator that possesses heat dissipation function |
CN114465410A (en) * | 2022-02-16 | 2022-05-10 | 西安方元明鑫精密机电制造有限公司 | Parallel light-weight electric cylinder structure for excavator |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05164209A (en) * | 1991-12-09 | 1993-06-29 | Dengensha Mfg Co Ltd | Power transmitting method and device for changing rotational motion into straight line motion |
WO2010061123A1 (en) * | 2008-11-25 | 2010-06-03 | Innovation Technologie Conseil Itc | Linear actuator |
JP5164209B2 (en) * | 2008-06-20 | 2013-03-21 | 日本電信電話株式会社 | Classification model generation device, classification device, classification model generation method, classification method, classification model generation program, classification program, and recording medium |
RU2486104C2 (en) * | 2006-03-01 | 2013-06-27 | Эйрбас Оперейшнз Лимитед | Actuator, aircraft undercarriage assembly, aircraft and set of parts for making said actuator |
-
2021
- 2021-01-12 RU RU2021100487A patent/RU2752672C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05164209A (en) * | 1991-12-09 | 1993-06-29 | Dengensha Mfg Co Ltd | Power transmitting method and device for changing rotational motion into straight line motion |
RU2486104C2 (en) * | 2006-03-01 | 2013-06-27 | Эйрбас Оперейшнз Лимитед | Actuator, aircraft undercarriage assembly, aircraft and set of parts for making said actuator |
JP5164209B2 (en) * | 2008-06-20 | 2013-03-21 | 日本電信電話株式会社 | Classification model generation device, classification device, classification model generation method, classification method, classification model generation program, classification program, and recording medium |
WO2010061123A1 (en) * | 2008-11-25 | 2010-06-03 | Innovation Technologie Conseil Itc | Linear actuator |
US20120011951A1 (en) * | 2008-11-25 | 2012-01-19 | Precilec | Linear actuator |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114465410A (en) * | 2022-02-16 | 2022-05-10 | 西安方元明鑫精密机电制造有限公司 | Parallel light-weight electric cylinder structure for excavator |
CN114427594A (en) * | 2022-03-08 | 2022-05-03 | 西安方元明鑫精密机电制造有限公司 | Electronic jar structure for excavator that possesses heat dissipation function |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2752672C1 (en) | Linear actuator of hydraulic structures | |
CN102216144B (en) | Rotary-to-linear mechanism having an isolator | |
US20100199803A1 (en) | Energy Storage Device | |
JP2013124772A (en) | Automatically locking linear actuator | |
CN103249965A (en) | Screw motion mechanism and damping apparatus using same | |
CN107035782B (en) | Clutch with gear rack and planetary mechanism | |
CN103307246A (en) | Stroke-adjustable push rod mechanism | |
RU2752673C1 (en) | Linear actuator | |
CN105697573A (en) | Assembly with friction device | |
CN201050558Y (en) | Braking and load-limiting coupler | |
CN102135145A (en) | Clutch actuator assembly | |
CN113700814B (en) | Electromechanical actuator and method for forced unlocking of fuzzy jam fault of transmission mechanism | |
CN112460220B (en) | Fault-safe damping type anti-jamming electromechanical actuator | |
CN113090681B (en) | Clutch actuating mechanism and vehicle | |
US20100093491A1 (en) | Device for converting linear motion into a rotational motion in an adjustable way | |
CN112152387B (en) | Quasi-zero stiffness vibration isolator with energy recovery function | |
KR101020488B1 (en) | Opening and closing device for back door of car | |
CA3023357A1 (en) | Electro-mechanical actuator system for opening and closing of aircraft engine cowl doors | |
RU2706639C2 (en) | Spacecraft docking mechanism | |
WO2020122757A1 (en) | Linear actuator and linear drive mechanism | |
JP6297454B2 (en) | Seismic isolation damper | |
KR20090121223A (en) | Lever actuator | |
JP4514021B2 (en) | Ball screw actuator | |
CN113334360B (en) | Reconfigurable compact variable-stiffness driver | |
CN113595442B (en) | Bidirectional displacement accumulation piezoelectric stack actuator capable of bearing pulling pressure and method thereof |