一种工程机械用电驱动高效滚珠丝杆推拉力缸的制作方法

1.本发明涉及领域，尤其涉及一种工程机械用电驱动高效滚珠丝杆推拉力缸。


背景技术：

2.油缸又称为液压缸，其是将液体流动的液压能转化为活塞杆做往复运动的机械的运动执行元件。液压缸除了单个地使用外，还可以将多个地组合液压缸起来完成复杂的机械工作。由于其结构简单和技术成熟的优点，油缸也广泛引用在管道施工设备中。但是随着管道施工难度和要求愈发严格，也相应要求相关设备进行更新换代。
3.目前传统油缸存在以下缺点：
4.1、在发出刹车或启动指令后，供油设备控制液压油的压力，需要花一段时间将压力传递到活塞杆上，存在较长的延迟过程，动作精确度不足，并且在进行速度调节的时候，也需要较长的延迟过程，不能及时做出速度调整，控制精度不足。
5.2、油缸需要配套液压油循环设备，占地面积大，噪音大，并且发生内泄、漏油、污染环境的情况，限定了油缸的使用条件。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种工程机械用电驱动高效滚珠丝杆推拉力缸，其优点在于采用电动传动替代液压传动，大大减少执动作的延迟，提高控制和动作的精确度，并且不需大型配套设备，使用范围更加广泛。
7.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
8.一种工程机械用电驱动高效滚珠丝杆推拉力缸，包括呈中空管形的外护，
9.包括：
10.一电机，所述电机安装外护筒的一端：
11.一箱体，所述箱体内转动连接有齿轮一和齿轮二，所述齿轮一和齿轮二相互啮合，所述齿轮二与电机连接；
12.一丝杆，所述丝杆转动连接在外护筒中，所述齿轮一固定在丝杆上；
13.一支撑杆，所述支撑杆活动设置在外护筒中，所述支撑杆上固定有滚珠螺母，所述滚珠螺母与丝杆通过滚珠配合。
14.进一步的，所述电机连接有输出轴，所述齿轮二中设置有齿轮轴，输出轴与齿轮轴同轴设置。
15.进一步的，所述齿轮一上安装有推力调心滚子轴承。
16.进一步的，所述齿轮一的直径大于齿轮二的直径。
17.进一步的，所述支撑杆设置为中空管形结构，所述滚珠螺母嵌入设置在支撑杆的内腔中。
18.进一步的，所述支撑杆与滚珠螺母通过螺栓固定连接。
19.进一步的，所述滚珠螺母的一端设置有环形的外缘，环形的外缘与支撑杆的端面
相抵，螺栓穿过环形的外缘插入到支撑杆中。
20.进一步的，所述电机为永磁同步驻车电机。
21.进一步的，所述电机通过plc程序控制。
22.综上所述，本发明具有以下有益效果：
23.1.通过电机带动丝杆转动，丝杆进行旋转，通过滚珠推动滚珠螺母沿丝杆方向进行前后往复运动，即实现支撑杆前进或后退的动作，传动过程中几乎不存在延迟，提高控制和动作的精确度。
24.2.可以通过减少电机减速控制丝杆的速度，通过齿轮一和齿轮二，实现一级减速；当需要刹车的时候，采用断电刹车的方式，使丝杆立即停止转动，对丝杆的转动实现更加精确的控制。
25.3.通过推力调心滚子轴承减少齿轮一的转动摩擦阻力，减少传动过程中的能损失。
26.4.不需大型配套液压循环设备，通过磁同步驻车电机实现与液压油缸一样的带动丝杆实现伸缩的功能，并且磁同步驻车电机体积小，占用空间小、噪音低，使用范围更加广泛，同时也避免了液压循环设备发生内泄、漏油、污染环境的情况，有利于保护工作环境。
27.5.通过plc程序控制电机工作，可以实现对于滚珠丝杆推拉力缸远程智能控制。
附图说明
28.图1是一种工程机械用电驱动高效滚珠丝杆推拉力缸的结构示意图。
29.图2是电机自动控制系统的示意图。
30.图3是电机外壳的结构示意图。
31.图4是电机内部的结构示意图。
32.图5是定子的截面示意图。
33.图6是实施例3中转子的截面结构示意图。
34.图7是实施例4中转子的截面结构示意图。
35.图中，1、外护筒；11、箱体；111、齿轮一；112、推力调心滚子轴承；13、齿轮二；12、丝杆；2、支撑杆；21、滚珠螺母；22、螺栓；3、电机；31、输出轴；4、转子；41、铁芯；42、永磁体；43、隔磁空气槽；5、外壳；6、定子。
具体实施方式
36.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
37.实施例1：
38.一种工程机械用电驱动高效滚珠丝杆推拉力缸，如图1所示，包括外护筒1、电机3、箱体11、丝杆12和支撑杆2。
39.具体的，如图1所示，外护筒1呈中空管形设置，为丝杆12和支撑杆2提供安装位置。
40.具体的，如图1所示，电机3安装为外护筒1的端部，电机3连接有输出轴31，在工作的时候，电机3通电驱使输出轴31转动。电机3为永磁同步驻车电机3，其优点体积小，占用空间小，运转噪音低，转速控制精度高，电能转化机械能效率高。
41.具体的，如图1所示，箱体11安装固定外护筒1的端部，箱体11位于外护筒1和电机3之间，其提供安装传动结构的空间。箱体11内转动连接有齿轮一111和齿轮二13，齿轮一111和齿轮二13相互啮合。其中齿轮二13的齿轮轴与电机3的输出轴31连接，比两者同轴设置，输出轴31转动带动齿轮二13转动。齿轮一111的直径大于齿轮二13的直径，实现一级减速，并且齿轮一111上安装有推力调心滚子轴承112，推力调心滚子轴承112用于减少齿轮一111受到的转动摩擦阻力，降低在传动过程中的能量损耗。
42.具体的，如图1所示，丝杆12转动连接在外护筒1中，丝杆12位于外护筒1的中心轴上，齿轮一111安装丝杆12靠近电机3的端部，在工作的时候，齿轮一111转动带动丝杆12做相同的动作。
43.具体的，如图1所示，支撑杆2活动设置在外护筒1中，支撑杆2位于远离电机3的一端，支撑杆2的一部分位于外护筒1的内腔中，另一部分伸出外护筒1。支撑杆2设置为中空管形结构，支撑杆2上通过螺栓22固定有滚珠螺母21。滚珠螺母21的朝内的一段设置有环形的外缘，滚珠螺母21嵌入设置在支撑杆2的内腔中，并且滚珠螺母21的端部与支撑杆2的外缘相抵，螺栓22插入到支撑杆2中，使滚珠螺母21和支撑杆2稳定地固定。滚珠螺母21套设在丝杆12上，滚珠螺母21的内侧通过滚珠与丝杆12配合。在工作的时候，丝杆12转动，带动滚珠螺母21沿丝杆12轴向做前后运动，从而带动支撑杆2做伸缩运动。
44.具体工作过程：
45.首先电机3通电，电机3的输出轴31转动，带动齿轮二13转动，由于齿轮二13和齿轮一111啮合，齿轮一111做相应的转动，此时动力传递到丝杆12上，丝杆12转动带动滚珠螺母21沿丝杆12的轴向做运动，支撑杆2与滚珠螺母21同步运动，通过控制电机3的正转或反转，控制支撑杆2伸出或缩回的功能。
46.实施例2：
47.一种工程机械用电驱动高效滚珠丝杆推拉力缸配套的自动控制系统，如图2所示，包括：
48.三相交流电源，具体为工业用电或者发电机发电。
49.整流单元，整流单元与三相交流电源之间电路连接，并且电路上设置有断路器。整流单元连接有plc程序模板、显示器和键盘。在工作的过程中，整流单元用于对工业用电或发电机发出的交流电进行整流。
50.逆变单元，逆变单元与整流单元电路串联，逆变单元与整流单元之间通过dp总线连接实现同步控制。逆变单元与电机电连接。逆变单元主要用于控制输出电流的频率，能够实现对电机转速的灵活控制。
51.实施例3：
52.一种工程机械用电驱动高效滚珠丝杆12推拉力缸使用的电机3为永磁同步电机3，如图3和图4所示，包括外壳5，外壳5的内壁上贴附安装有定子6。还包括转子4，转子4转动连接在外壳5中，转子4设置在外壳5的中心轴处，定子6均匀分布在转子4的外侧，转子4和输出轴31连接。
53.如图5所示，定子6为线圈绕组，在工作的时候转子4或定制通电之后，激发维持扭矩的磁场，磁场会相互吸引，使转子4保持转动。
54.如图6所示，还包括转子4，铁芯41的外形设置为圆柱形，永磁体42的截面设置为弧形。本实施例中，永磁体42设置有四个，永磁体42对应的圆周角范围0
°
～90
°
(不包括端点值)，永磁体42贴附在铁芯41的外周面上，相邻的永磁体42留有孔隙作为隔磁空气槽43。内阻较大的永磁体42的磁导率接近于空气，因此永磁体42作为磁原，穿透率较强，对外磁路进行影响，在隔磁空气槽43的处可以形成稳定的极性的磁场，获得数值相近的磁场密度。
55.具体工作原理：
56.当电机3接交流电之后，定子6会产生以通电频率为角速度旋转的磁场，旋转着的磁场就吸引着转子4上面由永磁体42产生的恒定磁场转动，进而带动转子4转动。
57.实施例4：
58.与实施例3不同的地方在于：
59.如图7所示，永磁体42数量设置为4个，永磁体42嵌入到铁芯41内部，永磁体42呈正方形阵列状布置，相邻的永磁体42之间的夹角处开有隔磁空气槽43。每个夹角处设置有两个隔磁空气槽43。
60.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
61.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。