Навантажувальний гвинтовий пристрій

Нагружающее винтовое устройство, содержащее привод, цилиндрический корпус, редуктор с центральным колесом с внутренними зубьями, соединенную с редуктором гайку с самотормозящейся резьбой, размещенный внутри гайки силовой винт, взаимодействующий с винтом направляющий стакан и подшипники, отличающееся тем, что оно снабжено силовым опорным и герметизирующим плавающим L-образного профиля кольцами, герметизирующим поддоном, крышкой с манжетой и планетарным редуктором, включающим водило со съемной боковой стенкой, центральный и равные его половинной ширине боковые сателлиты, имеющие малую разность чисел зубьев с центральным колесом и установленные через подшипники и эксцентриковые втулки одновременно на три ведущи х вала редуктора, при A (54) НАВАНТАЖУВАЛЬНИЙ ГВИНТОВИЙ ПРИСТРІЙ 29575 устройства в винтовых прессах величина создаваемых им осевых нагрузок ограничена, что определяется несущей схемой (центрирование винта и передача осевых нагрузок осуществляется парой радиально-упорных подшипников, имеющих ограниченную несущую способность в осевом направлении). Проблематичным является выполнение гайки за одно целое со штоком, т.к. в обеспечение высокого КПД гайка должна выполняться из бронзы. Наличие в конструкции сквозных пазов не позволяет применить жидкую смазку, особенно для редукторной части и зоны установки подшипников, что снижает КПД и ресурс работы и ухудшает эксплуатационные качества устройства. Наличие коаксиально установленных друг в др уга и имеющих большую длину переходника, винта, штока и корпуса характеризует сложность, низкую те хнологичность, большую массу и стоимость конструкции. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является нагружающее винтовое устройство, содержащее цилиндрический корпус с наружными продольными пазами, волновой редуктор с центральным и гибким колесами с внутренними зубьями, кинематически соединенные с редукторами привод и гайка с самостопорящейся резьбой, установленный внутри гайки и гибкого колеса редуктора винт с выполненным за одно целое направляющим стаканом, взаимодействующим с помощью шпонок с ответными пазами цилиндрического корпуса, и радиально-упорные подшипники, установленные между гайкой и цилиндрическим корпусом (а.с. 1295259, МКИ F16H25/20, G01M13/02). Указанное устройство содержит повышающий нагрузочную способность волновой редуктор, который по сравнению с известными силовыми редукторами (планетарными, цевочными) за счет цилиндрической формы гибкого колеса обеспечивает компактное размещение несущего винта и уменьшение габаритов устройства. Однако волновой редуктор имеет ограничение по величине передаваемого крутящего момента (до 8000 Н×м), что сужает область его использования. Конструкция не позволяет применить жидкую смазку для повышения КПД и ресурса работы зубчатой передачи и подшипников устройства. Это ухудшает эксплуатационные качества устройства, требует увеличения электрической мощности привода для компенсации более низкого КПД, что ведет к увеличению энергозатрат на единицу произведенной продукции, массы и длины привода и устройства в целом. Завышенные габаритные размеры и массу имеет и направляющий стакан устройства, длина которого определяется длиной хода винта. Использование для центрирования гайки и передачи осевых нагрузок радиально-упорных подшипников ограничивает нагрузочную способность устройства. Таким образом, актуальной задачей является повышение нагрузочной способности, снижение удельных энергозатрат и массогабаритных характеристик и увеличение ресурса работы нагружающего винтового устройства. Для этого предлагается нагружающее винтовое устройство, содержащее привод, цилиндрический корпус, редуктор с центральным колесом с внутренними зубьями, соединенную с редуктором гайку с самотормозящейся резьбой, размещенный внутри гайки силовой винт, взаимодействующий с винтом направляющий стакан и подшипники, снабдить силовым опорным и герметизирующим плавающим, L-образного профиля кольцами, герметизирующим поддоном, крышкой с манжетой и планетарным редуктором, включающим водило со съемной боковой стенкой, центральный и равные его половинной ширине боковые сателлиты, имеющие малую разность чисел зубьев с центральным колесом и установленные через подшипники и эксцентриковые втулки одновременно на три ведущи х вала редуктора, при этом центральное колесо редуктора неподвижно закреплено на силовом опорном кольце, в цилиндрическом корпусе выполнен внутренний уступ с установленными в его боковой стенке осепараллельными упорными болтами, съемная боковая стенка водила выполнена в форме толстостенного стакана с наружным кольцевым шпангоутом, взаимодействующим через упорный подшипник с силовым опорным кольцом и через упорный подшипник и охватывающее уступ цилиндрического корпуса герметизирующее плавающее кольцо с упорными болтами, гайка опирается на торец съемной боковой стенки водила и скреплена с ней штифтами, на наружной поверхности силового винта выполнены продольные пазы, а направляющий стакан жестко закреплен на крышке и снабжен радиальными выступами, установленными в ответные продольные пазы силового винта, причем между гайкой и торцем цилиндрического корпуса установлены радиальный подшипник и крышка с манжетой, охватывающей наружную поверхность гайки, а герметизирующий поддон установлен между силовым винтом и съемной боковой стенкой водила и соединен с последней. Установка в нагружающем винтовом устройстве планетарного редуктора, имеющего полное динамическое силовое уравновешивание сателлитов, повышает его нагрузочную способность. Установкой герметизирующего плавающего, Lобразного профиля кольца, герметизирующего поддона, крышки с манжетой, охватывающей наружную поверхность гайки, и выполнением внутреннего уступа с установленными упорными болтами на цилиндрическом корпусе обеспечивается использование в устройстве жидкой смазки, повышающей КПД и ресурс работы устройства и, тем самым, уменьшающей потребную мощность привода, удельные энергозатраты и массогабаритные характеристики устройства. Выполнение съемной боковой стенки водила в форме толстостенного стакана с наружным кольцевым шпангоутом, взаимодействующий через упорный подшипник с силовым опорным кольцом, и крепление гайки к торцу боковой стенки водила увеличивает допустимый уровень осевых силовых нагрузок, передаваемых от силового винта, при исключении нагружения редуктора и цилиндрического корпуса, выполняемого укороченным или тонкостенным, что увеличивает нагрузочную способность и снижает массо-габаритные характеристики устройства. Выполнение в винте продольных пазов, в которые установлены выступы направляющего стакана, и жесткое крепление последнего через крышку к торцу цилиндрического корпуса умень 2 29575 шает потребную длину и диаметр направляющего стакана и снижает массу устройства. На фиг. 1 изображено предлагаемое нагружающее винтовое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1. Предлагаемое нагружающее винтовое устройство (фиг. 1) состоит из силового опорного кольца 1, закрепленных на его торцах цилиндрического корпуса 2 и переходника 3 с установленным на нем приводом (электрическим двигателем) 4, гайки с самотормозящейся резьбой 5, размещенного внутри нее силового винта 6 и планетарного редуктора. Последний включает закрепленное внутри опорного кольца 1 с помощью штифтов 7 центральное колесо 8 с внутренними зубьями, водило 9 со съемной боковой стенкой 10 в форме толстостенного стакана с наружным кольцевым шпангоутом 11, установленные внутри центрального колеса 8 и входящие с ним в зацепление с малой разностью чисел зубьев центральный 12 и равные боковые 13 и 14 сателлиты, установленные через подшипники 15 и эксцентриковые втулки 16 одновременно на три ведущи х вала 17 (фиг. 2), закрепленных на радиально-упорных подшипниках 18 в водиле 9 и стенке 10 и кинематически соединенных с вы ходным валом 19 привода 4 с помощью зубчатых колес 20 и центральной шестерни 21. Эксцентриситет центрального сателлита 12 направлен в противоположную сторону по отношению к боковым сателлитам 13, 14. Ширина сателлита 12 равна суммарной ширине сателлитов 13, 14. Гайка 5 опирается на торец цилиндрической части 22 съемной боковой стенки 10 водила и скреплена с ней штифтами 23. Редуктор кольцевым шпангоутом 11 опирается через упорный подшипник 24 на торец силового опорного кольца 1, а между шпангоутом 11 и выполненным в цилиндрическом корпусе 2 внутренним уступом 25 установлен упорный подшипник 26 и контактирующее с ним герметизирующее плавающее, L-образного профиля кольцо 27, опирающееся на торцы установленных в боковой стенке уступа 25 болтов 28 со стопорными гайками 29. Между гайкой 5 и торцем цилиндрического корпуса 6 установлен радиальный подшипник 30 и закреплена болтами 31 крышка 32 с герметизирующим кольцом 33 и манжетой 34, охватывающей наружную поверхность гайки 5. На крышке 32 болтами 35 закреплен направляющий стакан 36 с радиальными выступами 37, установленными в выполненные в силовом винте 6 продольные пазы 38 (фиг. 3). Герметизация редуктора и подшипниковых опор достигается установкой между силовым винтом 6 и съемной боковой стенкой 10 водила поддона 39 с герметизирующими кольцами, скрепленного со стенкой 10 болтом 40, установкой герметизирующи х колец 41 и 42 меджу опорным силовым кольцом 1 и цилиндрическим корпусом 2 и переходником 3 соответственно, установкой плавающего, Lобразного профиля кольца 27 с герметизирующими кольцами и крышки 32 с герметизирующим кольцом 33 и манжетой 34. Работает нагружающее винтовое устройство следующим образом. При включении электрического двигателя 4 вращение его вала 19 передается через цент ральную шестерню 21 и находящиеся с ней в зацеплении зубчатые колеса 20 на ведущие валы 17, а от них через эксцентриковые втулки 16 и подшипники 15 на сателлиты 12, 13, 14. При этом достигается многократное деление силовых потоков и распределение силовых нагрузок сначала между ведущими валами 17, а затем между сателлитами. Сателлиты 12, 13, 14 совершают плоскопараллельное движение относительно неподвижного центрального колеса 8, осуществляя редуцированное вращательное движение, которое передается через съемную боковую стенку водила 10 на жестко скрепленную с ней гайку 5, а от нее - на силовой винт 6. За счет установки направляющего стакана 36 с радиальными выступами 37, взаимодействующими с направляющими пазами 38 силового винта 6, последний не вращается, а только совершает осевое перемещение. Тем самым достигается преобразование первичного быстроходного вращательного движения вала 19 привода 4 в редуцированное вращательное, с большим коэффициентом редуцирования и последующим преобразованием его в поступательное движение с большой осевой силой на винте 6. Используемый в устройстве усовершенствованный планетарный редуктор (см. патент России № 2011066, МКИ F16H1/32) значительно превосходит по эффективности известные (см. заявку Франции № 2570155, МКИ F16H3/44, 1986), обеспечивая полное динамическое силовое уравновешивание звеньев зубчатой передачи при минимальных массо-габаритных характеристиках. Он позволяет передавать крутящие моменты до 30000 Н×м при передаточных числах от 25 до 500...600. Эффективность редуктора подтверждена на опытном образце с крутящим моментом на выходном валу 4000 Н×м и передаточным числом 150, прошедшем удовлетворительные испытания в промышленных условия х. Использование в предложенном нагружающем винтовом устройстве указанного планетарного редуктора вместо волнового, как в прототипе, позволяет до 10 раз и более увеличить его нагрузочную способность. Предложенное устройство существенно отличается от прототипа по силовой схеме, которая предусматривает передачу осевых силовых нагрузок от силового винта 6 через гайку 5 на торец толстостенной цилиндрической части 22 съемной боковой стенки 10 водила до кольцевого шпангоута 11, а от него через упорный подшипника 24 на торец силового опорного кольца 1, при этом на выполненный укороченным в 1,5...2 раза цилиндрический корпус 2 и редуктор указанные нагрузки не действуют. Цилиндрический корпус воспринимает только воздействие массы редуктора и системы винт – гайка, что значительно уменьшает потребную толщину цилиндрического корпуса и позволяет применить упорный подшипник 26 в 10...30 раз меньшей нагрузочной способностью, чем у упорного подшипника 24, а стягивание осуществлять упорными болтами 28 вместо несущих стопорных гаек, как в прототипе. Изложенное позволяет увеличить нагрузочную способность нагружающего винтового устройства при снижении его массо-габаритных характеристик. 3 29575 Направляющий стакан 36 имеет диаметр, соизмеримый с диаметром гайки 5, и длину, определяемую только положением торца цилиндрического корпуса 2 относительно торца силового винта 6 и не зависящую от длины перемещения последнего, что позволяет по сравнению с прототипом уменьшить длину и диаметр направляющего стакана и, тем самым, снизить массу устройства. Обеспечение использования в нагружающем винтовом устройстве жидкой смазки повышает КПД зубчатых передач редуктора и ресурс работы устройства. При этом уменьшается потребная мощность электрического привода 4, чем достигается снижение энергозатрат на единицу произведенной продукции и массо-габаритных характеристик устройства. Высокие технико-экономические показатели предложенного нагружающего винтового устрой ства позволяют эффективно использовать его преимущественно в прессах, что позволяет уменьшить высоту последних в 1,5...2 раза, а массу - в 3...4 раза, исключить из конструкции сложные системы торможения силового винта, т.к. система винт – гайка выполняется самотормозящейся. Самотормозящимся может быть выполнен и используемый в устройстве планетарный редуктор. Так разработанное нагружающее винтовое устройство с усилием на штоке 3000 кН, длиной перемещения винта 200 мм и скоростью перемещения 8,6…12,9 мм/с имеет общую длин у 1500 мм, в том числе до опорного силового шпангоута - 800 мм, наибольший диаметр 520 мм, массу 700...800 кг, при этом потребляемая электрическая мощность составляет 5,5...7,5 кВт. Фиг. 1 4 29575 Фиг. 2 Фиг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5