Привод линейных перемещений

Привод линейных перемещений

Реферат

 

Использование: в теплоэнергетике, машиностроении, в частности в конструкциях приводов линейных перемещений. Сущность изобретения: силовые элементы выполнены в виде двух кольцевых диафрагм из материала с термомеханической памятью, периферийные части которых закреплены в корпусе, снабженном проточками для них, а внутренние части закреплены на передающем элементе, который выполнен в виде вала с выступами для диафрагм кольцевых диафрагм. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях приводов линейных перемещений.

Известен привод линейных перемещений, содержащий силовой и передающий элементы в виде стержней из магнитострикционного материала [1].

Известен привод линейных перемещений, содержащий корпус и силовые элементы, выполненные в виде стакана и стержня из магнитострикционного материала [2].

Оба эти привода обеспечивают небольшую величину перемещения и сравнительно малое создаваемое усилие.

Цель изобретения - увеличение величины перемещения и создаваемого усилия.

Эта цель достигается тем, что силовые элементы выполнены в виде двух кольцевых диафрагм из материала с термомеханической памятью формы, периферийные части которых закреплены в корпусе, снабженном проточками для них, а внутренние - закреплены на передающем элементе, который выполнен в виде вала с выступами для диафрагм. Одна диафрагма изготовлена предварительно деформированной в одну сторону, а другая - в противоположную. У каждой диафрагмы с одной стороны установлены электронагревательные элементы, а с противоположной - охлаждающие элементы, выполненные в виде трубок с хладагентом. В качестве варианта исполнения на торцах корпуса закреплены упругие защитные кожухи с отверстиями для подвода и отвода нагревающей среды в полости между этими кожухами и кольцевыми диафрагмами, а в самом корпусе выполнены отверстия для подвода и отвода хладагента в полость между самими кольцевыми диафрагмами.

Аналогов, имеющих признаки, сходные с отличительными признаками предлагаемого решения, не обнаружено, что позволяет считать его соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг.1 показана схема привода, продольный разрез (верхняя половина от горизонтальной оси по первому варианту исполнения, а нижняя - по второму); на фиг.2 - вид А на фиг.1 (вид с торца с вырезами по первому варианту исполнения); на фиг.3 - положения диафрагм при комнатной температуре а и при нагретом состоянии б.

Привод линейных перемещений содержит корпус 1, силовые элементы 2 и 3 и передающий элемент 4, выполненный в виде вала. Силовые элементы 2 и 3 выполнены в виде кольцевых диафрагм из материала с термомеханической памятью формы. Их периферийные части 5, 6 закреплены в проточках 7 и 8 корпуса 1. Внутренние части 9 и 10 силовых элементов 2 и 3 закреплены на выступах 11 и 12 передающего элемента 4. Одна из кольцевых диафрагм 2 и 3 изготовлена предварительно деформированной в одну сторону, а другая - в противоположную. У каждой диафрагмы 2, 3 с одной стороны установлены электронагревательные элементы 13 и 14, а с противоположной - охлаждающие элементы 15 и 16, которые выполнены в виде трубок с хладагентом. При втором варианте исполнения на торцах 17 и 18 корпуса 1 закреплены упругие защитные кожухи 19 и 20 с отверстиями 21 и 22 для подвода и отвода нагревающей среды (газ, жидкость) в полости 23 и 24 между этими кожухами 19, 20 и кольцевыми диафрагмами 2 и 3. В самом корпусе 1 выполнены отверстия 25 и 26 для подвода и отвода хладагента в полость 27 между самими кольцевыми диафрагмами 2 и 3. В этом варианте электронагревательные элементы 13 и 14 и охлаждающие элементы 15 и 16 не нужны. Передающий элемент 4 снабжен базовой поверхностью 28 для крепления перемещаемого объекта.

Привод линейных перемещений работает следующим образом.

В начале работы включают электронагревательные элементы 13 и 14. Так как диафрагмы 2 и 3 изготовлены из материала с термомеханической памятью формы предварительно деформированными в разные стороны, то их внутренние части 9 и 10 будут перемещаться в одном направлении и передающий элемент 4 переместиться влево или вправо. Величину перемещения передающего элемента 4 можно изменять величиной напряжения тока, передаваемого на электронагревательные элементы 13 и 14. Для совершения обратного перемещения передающего элемента 4 ток выключают и подают хладагент к охлаждающим элементам 15 и 16.

При втором варианте исполнения через отверстия 21 и 22 подают нагревающую среду (газ, жидкость) в полости 23 и 24, затем удаляют эту среду и подают хладагент через отверстия 25 и 26 в полость 27. При этом варианте электронагревательные элементы 13 и 14 и охлаждающие элементы 15 и 16 не нужны.

Диафрагмы 2 и 3, выполненные из материала с термомеханической памятью формы, изготовлены предварительно деформированными в нагретом состоянии одна в одну сторону (б₁ на фиг.3), а другая - в противоположную (б₂ на фиг. 3).

В начале их изготавливают одинаковыми (а₁ и а₂ на фиг.3), т.е. при комнатной температуре они идентичны. Затем их нагревают допустим до температуры 90^оС и с помощью пуансонов деформируют одну диафрагму в одну сторону, а вторую - в противоположную. При охлаждении до комнатной температуры они опять примут первоначальную форму, т.е. станут опять одинаковыми. Производят сборку устройства. При его работе диафрагмы 2 и 3 нагревают и они опять принимают форму, приданную им в деформированном нагретом состоянии (б₁ и б₂ на фиг.3). При этом передающий элемент 4 переместится вправо.

Если принять масштаб фиг.1 М1:1, то при длине передающего элемента 4, равной 100 мм, и если его выполнить из магнитострикционного материала, то получим максимальное перемещение 3 мм (3%). Диафрагмы 2 и 3 могут деформироваться на 40%, что составит 15 мм.

Если сравнивать с пневматическим устройством при стандартном давлении 6 атм, усилие составит Р=Р²6=3,14 3,2 6 =60,3 кгс.

В предложенном устройстве при толщине стенок диафрагм 2 и 3, равной 5 мм, и радиусе 35 мм усилие составит около 1000 кгс.

Формула изобретения

1. ПРИВОД ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий корпус, силовой элемент, выполненный в виде диафрагмы из материала, обладающего термомеханической памятью формы, периферийная часть которой закреплена в проточках корпуса, а внутренняя - на штоке с ограничительными выступами, средство нагрева и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, он снабжен дополнительной диафрагмой из материала, обладающего термомеханической памятью формы, причем диафрагмы установлены на противоположных концах штока и выполнены с предварительной деформацией в нагретом состоянии в противоположные стороны относительно одна другой, а средство нагрева выполнено в виде электронагревательных элементов, установленных на внешних сторонах диафрагм, средство охлаждения - в виде трубопроводов с хладагентом, установленных на внутренних сторонах.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что он снабжен защитными кожухами с отверстиями для подвода и отвода нагревающей среды, установленными на корпусе напротив диафрагм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3