SU1017846A1 - Piezoceramic clutch - Google Patents

Piezoceramic clutch Download PDF

Info

Publication number
SU1017846A1
SU1017846A1 SU823375668A SU3375668A SU1017846A1 SU 1017846 A1 SU1017846 A1 SU 1017846A1 SU 823375668 A SU823375668 A SU 823375668A SU 3375668 A SU3375668 A SU 3375668A SU 1017846 A1 SU1017846 A1 SU 1017846A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
piezoceramic
cup
shaft
clutch
driven
Prior art date
Application number
SU823375668A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Гедиминас Ионо Виткаускас
Казимерас Миколо Рагульскис
Ричардас-Викторас Казио Улозас
Зита Антано Фурмонавичене
Original Assignee
Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса filed Critical Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
Priority to SU823375668A priority Critical patent/SU1017846A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1017846A1 publication Critical patent/SU1017846A1/en

Links

Landscapes

  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКАЯ МУФТА , содержаща  смонтированные соосно в неподвижном корпусе ведущий и ведомый валы и два пьезокерамических элемента, выполненных в виде колец радиальной пол ризации , отличающа с  тем, что, с цельй длительности расширени  эксплуатационных возможностей путем обеспечени  переменного передаточного отношени , конец ведомого вала выполнен в виде стакана, в котором размещен конец ведущего вала, один из пьезокерамических элементов размещен внутри стакана и закреплен на конце ведущего вала, а -другой - между ведомым валом и корпусом и закреплен на последнем. (Л 00 N( С5PIEZOCERAMIC CLUTCH, containing coaxially mounted in a stationary housing, the drive and driven shafts and two piezoceramic elements made in the form of rings of radial polarization, characterized in that the cup in which the end of the drive shaft is placed, one of the piezoceramic elements is placed inside the cup and fixed at the end of the drive shaft, and the other between the follower shaft and body and fixed on the latter. (L 00 N (C5

Description

Изобретение относитс  к приборостроению и может примен тьс  в прецизионных автоматических устройствах. Известна сцепна  муфта, содержаща  неподвижный корпус, в котором расположен фрикционный диск и смонтированы соосно ведущий и ведомый валы с установленными на них взаимодействующими между собой фрикционными дисками, причем один диск установлен с возможностью осевого перемещени  и св зан с механизмом управлени  через подщипники качени  1. Недостатками данной муфты  вл ютс  то, что она имеет больщие габариты, потребл ет много энергии, при этом врем  срабатывани  муфты в режимах пуска и торможени  велико. Известны пьезокерамическа  муфта, содержаща  установленные на соответствующих валах опорный и подпружиненный к нему фрикционные диски, а также взаимодействующее на последней отжимное устройство , выполненное в виде закрепленных на корпусе равномерно по окружности дугообразных выгнутых пьезокерамических элементов, подсоединенных к источнику посто нного тока и прикрепленных своими концами к торцу установленного концентрично опорному диску кольца, взаимодействующего другим торцом с подвижным диском посредством щариков , причем каждый пьезокерамический элемент выполнен в виде сопр женных между собой наружной пластины из электропровод щего металла и внутренней пластины из пьезокерамики, свободна  поверхность которой покрыта токопровод щим слоем 2. Недостаток этой муфты состоит в сравнительно малой силе прижати  опорного и ведомого дисков друг к другу, обусловленной низкой механической прочностью разомкнутых пьезокерамических колец, в св зи с чем ограничена величина передаваемого крут щего момента. Дл  увеличени  его (Мкр) потребуетс  больщое количество разомкнутых пьезокерамических колец, что увеличивает потребление энергии. Известна пьезокерамическа  муфта, содержаща  неподвижный корпус, в котором расположен фрикционный диск и смонтированы соосно ведущий и ведомый валы с установленными на них взаимодействующими между собой фрикционными дисками, один диск установлен с возможностью осевого перемещени  и св зан с механизмом управлени  через подщипник качени . Механизм управлени  выполнен в виде двух установленных соосно пьезокерамических цилиндрических преобразователей с осевой пол ризацией , св занных с наружным кольцом подшипника , выполненным разъемным в плоско сти, перпендикул рной оси вращени , при этом на наружной поверхности подвижно установленного диска имеетс  дорожка каМени , а щарики подщипника расположены в ней 3. Недостатками данной муфты  вл ютс  то, что радиально-упорный подщипник конструктивно сложен и не может передавать больщой осевой нагрузки, что ограничивает величину крут щего момента, используетс  большое количество пьезокерамических элементов , что увеличивает габариты и потребление энергии, увеличивает врем  срабатывани  пьезокерамического столба завис щее от резонансной частоты, которй  обратно пропорциональна длине столба. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  пьезокерамическа  муфта, содержаща  смонтированные соосно в неподвижном корпусе ведущий и ведомый валы и два пьезокерамических элемента, выполненных в виде колец радиальной пол ризации, кроме того, муфта содержит два упругих износостойких кольца с внутренними дорожками качени  и щариками, расположенные внутри пьезокерамических колец и контактирующие через щарики с выполненными на ведомом валу коническими поверхност ми противоположного направлени  4. Данна  муфта сложна по конструкции и не допускает изменени  ее передаточного отношени . Цель изобретени  - расщирение ее эксплуатационных возможностей путем обеспечени  переменного передаточного отношени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в пьезокерамической муфте, содержащей смонтированные соосно в неподвижном корпусе ведущий и ведомые валы и два пьезокерамических элемента, выполненных в виде колец радиальной пол ризации, конец ведомого вала выполнен в виде стакана, в котором размещен конец ведущего вала, один из пьезокерамических элементов размещен внутри стакана и закреплен на конце ведущего вала, а другой - между ведомым валом и корпусом и закреплен на последнем. Н-а чертеже показана конструктивна  схема муфты. Пьезокерамическа  муфта содержит неподвижный корпус 1, в котором соосно выставлены ведущий 2 и ведомый 3 валы. Конец ведомого вала 3 выполнен в виде стакана 4, охватывающего конец ведомого вала 2, на котором закреплен пьезокерамический кольцевой элемент 5, сопр женный с внутренней стороной стакана 4, внещи   сторона которого сопр жена с пьезокерамическим кольцевым элементом 6, жестко прикрепленным к корпусу 1. Внешн   сторона пьезокерамического кольцевого элемента 5, а также внутренн   сторона пьезокерамического кольцевого элемента 6, сопр гаемые соответственно с внутренней и внешней сторонами стакана 4, покрыты износостойким материалом (не показан). Электроды пьезокерамических элементов 5 и 6 подсоединены к блоку управлени  (не показан). Пьезокерамическа  муфта работает следующим образом. При подаче от блока управлени  высокочастотного напр жени  на электроды пьезокерамического элемента 6, он начинает вибрировать с высокой частотой и между ним и внещней стороной стакана 4 ведомого вала 3 создаетс  вибрационна  сжата  газова  пленка (ВСГП), т.е. стакан 4 подвешиваетс  на созданной элементом 6 ВСГП. В это же врем  от блока управлени  подаетс  положительное посто нное напр жение на электроды пьезокерамического элемента 5, который расшир етс  в радиальном направлении и жестко соедин ет вращающийс  ведущий вал 2 со стаканом 4 ведомого вала 3. Муфта включена, т.е. вал 3 вращаетс  с валом 2 с одинаковой УГЛОВОЙ скоростью. Если требуетс  отключить ведомый вал 3 от ведущего вала 2, то от блока управлени  с электродов пьезокерамического элемента 5 снимаетс  посто нное положительное напр жение и подаетс  высокочастотное. Пьезокерамический элемент 5 начинает вибрировать с высокой частотой и между ним и внутренней стороной стакана 4 ведомого , вала 3 создаетс  ВСГП, вследствие чего стакан 4, враща сь проскальживает по поверхности пьезокерамического элемента 5 и угловые скорости ведущего 2 и ведомого 3 валов станов тс  разными. В этот же момент высокочастотное напр жение снимаетс  с электродов пьезокерамического элемента 6 и на них подаетс  посто нное положительное напр жение, это приводит к тому, что пьезокерамический элемент 6 расшир етс  в радиальном направлении и неподвижно фиксирует стакан 4 ведомого вала 3. Муфта заторЧюжена , т.е. ведущий вал 2 вращаетс  с прежней угловой скоростью, а ведомый вал 3 не вращаетс . Управл   параметрами создаваемых ВСГП между пьезокерамическими элементами 5 и 6 и стаканом 4, т.е. одновременным проскальзыванием между элементами 5-4 и 6-4, можно варьировать соотношение угловых скоростей валов 2 и 3 в щироком диапазоне. Предлагаемое изобретение позвол ет улучшить эксплуатационные характеристики муфты путем изменени  передаточного отношени , это приводит к тому, что врем  пуска и остановки уменьшитс  в 2-2,5 раза с уменьшением энергозатрат. Так как пьезокерамический цилиндрический элемент потребл ет меньше энергии, чем Пьезокерамический столб. Кроме этого, значительно упрощена конструкци .The invention relates to instrumentation and can be applied in precision automatic devices. A known coupling has a fixed casing in which the friction disk is located and the coaxially driven and driven shafts are mounted with interacting friction disks mounted on them, one disk mounted for axial movement and connected to the control mechanism through rolling bearings 1. Disadvantages This clutch is that it has large dimensions, consumes a lot of energy, and the response time of the clutch in start and stop modes is long. Piezo-ceramic clutches are known, containing friction discs mounted on the respective shafts and a friction disk spring-loaded to it, as well as a squeezing device cooperating on the latter, made in the form of curved piezoceramic elements attached to the housing uniformly around the circumference and attached to their ends the end of the concentric-mounted support disk of the ring, which interacts with the other end with the movable disk by means of balls, and Each piezoceramic element is made in the form of an outer plate made of an electrically conductive metal and an inner plate of piezoceramics interconnected, the free surface of which is covered with a conductive layer 2. The disadvantage of this coupling is the relatively low pressing force of the supporting and driven disks to each other due to the low the mechanical strength of the open piezoceramic rings, in connection with which the magnitude of the transmitted torque is limited. To increase it (μc), a large number of open piezoceramic rings will be required, which increases the energy consumption. A known piezoceramic clutch comprising a stationary housing in which a friction disk is located and coaxially driving and driven shafts with friction disks interacting with each other mounted on them, one disk is mounted for axial movement and is connected to the control mechanism through a rolling bearing. The control mechanism is made in the form of two axially polarized piezoceramic cylindrical transducers mounted coaxially, connected with an outer bearing ring, which is detachable in a plane perpendicular to the axis of rotation, while on the outer surface of the movably mounted disk there is a track, and the sub-holder balls are located in it 3. The disadvantages of this coupling are that the radial-thrust bearing is structurally complex and cannot transfer a large axial load, which limits the At a high torque, a large number of piezoceramic elements are used, which increases the size and energy consumption, increases the response time of the piezoceramic column, depending on the resonant frequency, which is inversely proportional to the length of the column. Closest to the invention to the technical essence and the achieved result is a piezoceramic coupling, containing coaxially mounted in a fixed case, the drive and driven shafts and two piezoceramic elements made in the form of rings of radial polarization, in addition, the coupling contains two elastic wear-resistant rings with internal tracks rolling balls and balls located inside the piezoceramic rings and contacting through balls with tapered surfaces made on the driven shaft 4. This clutch is complex in design and does not allow for a change in its gear ratio. The purpose of the invention is to extend its operational capabilities by providing a variable gear ratio. The goal is achieved by the fact that in a piezoceramic coupling containing coaxially mounted in a fixed case, the leading and driven shafts and two piezoceramic elements made in the form of rings of radial polarization, the end of the driven shaft is in the form of a glass in which the end of the drive shaft is placed, one of piezoceramic elements placed inside the glass and mounted on the end of the drive shaft, and the other between the driven shaft and the housing and mounted on the latter. H-a drawing shows the constructive scheme of the coupling. The piezoceramic coupling comprises a fixed housing 1, in which the driving 2 and driven 3 shafts are coaxially exposed. The end of the driven shaft 3 is made in the form of a cup 4, which encloses the end of the driven shaft 2, on which a piezoceramic ring element 5 is attached, mating with the inner side of the cup 4, the outer side of which is paired with a piezoceramic ring element 6 rigidly attached to the housing 1. External the side of the piezoceramic ring element 5, as well as the inner side of the piezoceramic ring element 6, mated respectively with the inner and outer sides of the cup 4, are covered with wear-resistant material (not azan). The electrodes of the piezoceramic elements 5 and 6 are connected to a control unit (not shown). Piezoceramic coupling works as follows. When a high-voltage voltage is applied to the electrodes of the piezoceramic element 6 from the control unit, it begins to vibrate at a high frequency, and a vibrating compressed gas film (VSHP) is created between it and the external side of the cup 4 of the driven shaft 3, i.e. the cup 4 is suspended on the SIVP created by element 6. At the same time, a positive constant voltage is applied from the control unit to the electrodes of the piezoceramic element 5, which expands in the radial direction and rigidly connects the rotating drive shaft 2 to the cup 4 of the driven shaft 3. The clutch is turned on, i.e. shaft 3 rotates with shaft 2 at the same ANGULAR speed. If it is required to disconnect the driven shaft 3 from the driving shaft 2, then a constant positive voltage is removed from the control unit from the electrodes of the piezoceramic element 5 and a high frequency is applied. The piezoceramic element 5 begins to vibrate at a high frequency and between it and the inside of the cup 4 of the follower, shaft 3 is created by the UHWH, as a result of which the cup 4 rotates along the surface of the piezoceramic element 5 and the angular velocities of the drive 2 and the driven 3 shafts become different. At the same time, the high-frequency voltage is removed from the electrodes of the piezoceramic element 6 and a constant positive voltage is applied to them, which causes the piezoceramic element 6 to expand in the radial direction and fixedly fix the cup 4 of the driven shaft 3. The coupling is locked, t . the driving shaft 2 rotates at the same angular velocity, and the driven shaft 3 does not rotate. Controlling the parameters created by VSGP between piezoceramic elements 5 and 6 and glass 4, i.e. simultaneous slippage between elements 5-4 and 6-4, it is possible to vary the ratio of the angular velocities of shafts 2 and 3 in a wide range. The present invention allows to improve the performance of the clutch by changing the gear ratio, this leads to the fact that the start and stop times decrease by 2-2.5 times with decreasing energy costs. Since the piezoceramic cylindrical element consumes less energy than the piezoceramic pole. In addition, the design is significantly simplified.

Claims (1)

ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКАЯ МУФТА, содержащая смонтированные соосно в неподвижном корпусе ведущий и ведомый валы и два пьезокерамических элемента, выполненных в виде колец радиальной поляризации, отличающаяся тем, что, с целый длительности расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения переменного передаточного отношения, конец ведомого вала выполнен в виде стакана, в котором размещен конец ведущего вала, один из пьезокерамических элементов размещен внутри стакана и закреплен на конце ведущего вала, а -другой — между ведомым валом и корпусом и закреплен на последнем.A PIEZOCERAMIC COUPLING, comprising drive and driven shafts mounted coaxially in a fixed housing and two piezoceramic elements made in the form of radial polarization rings, characterized in that, with the whole duration of expanding operational capabilities by providing an alternating gear ratio, the end of the driven shaft is made in the form of a glass, in which the end of the drive shaft is placed, one of the piezoceramic elements is placed inside the cup and fixed to the end of the drive shaft, and the other is between the driven shaft and housing and mounted on the latter.
SU823375668A 1982-01-06 1982-01-06 Piezoceramic clutch SU1017846A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823375668A SU1017846A1 (en) 1982-01-06 1982-01-06 Piezoceramic clutch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823375668A SU1017846A1 (en) 1982-01-06 1982-01-06 Piezoceramic clutch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1017846A1 true SU1017846A1 (en) 1983-05-15

Family

ID=20990135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823375668A SU1017846A1 (en) 1982-01-06 1982-01-06 Piezoceramic clutch

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1017846A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103775522B (en) * 2013-12-03 2016-01-27 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 A kind of hollow formula ultraprecise static air pressure coupling device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент US № 3378120; кл. 192-14, 1968 2 Авторское свидетельство СССР ,№460383, кл. F 16 D 13/44, 09.04.73. 3.Авторское свидетельство СССР № 684212, кл. F 16 D 27/10, 14.11.77. 4.Авторское свидетельство СССР № 881419, кл. F 16 D 27/10, 18.02.80 (прототип) . У////////////////77 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103775522B (en) * 2013-12-03 2016-01-27 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 A kind of hollow formula ultraprecise static air pressure coupling device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH06178561A (en) Ultrasonic motor
SU1017846A1 (en) Piezoceramic clutch
JPS59148581A (en) Elastic wave motor
RU2062545C1 (en) Reverse piezoelectric motor
SU913483A1 (en) Vibromotor
SU1132084A1 (en) Variable-speed drive
SU1081659A1 (en) Apparatus for transporting magnetic tape
SU684212A1 (en) Piezoceramic engagement clutch
JPS6231379A (en) Surface wave motor utilizing ultrasonic vibration
SU1193338A1 (en) Variable-speed drive
SU1441254A1 (en) Apparatus for wear testing of materials
RU2064102C1 (en) Magnetic coupling
SU881419A1 (en) Piezoceramic clutch
SU1053190A1 (en) Device for obtaining rotary motion
SU1511561A1 (en) Piezoelectric ceramics clutch
JPH01136579A (en) Motor
SU1658311A1 (en) Vibrating drive
SU1249254A1 (en) Toothed wheel
SU1534667A1 (en) Electric motor with rolling rotor
JPS61189176A (en) Piezoelectric ultrasonic wave motor
SU503060A1 (en) Elastic safety coupling
SU620154A1 (en) Piezoelectric motor
RU2222735C1 (en) Friction-type variable-speed drive
SU1375893A1 (en) Variable-speed drive
SU489151A1 (en) Drive shaft unit