专利名称：电动-手动独立控制的传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及带平动联结杆的执行机构的控制装置，更具体地说，涉及用以控制管道阀门的电动-手动传动装置。本发明最适用于化学、煤气、石油加工、造纸等工业，以及原子动力、黑色和有色冶金及其它部门。
电动-手动独立控制的传动装置的特点是，它既可以用电动机控制也可以用手控制执行机构。手动控制的必要性由下述情况决定首先是管道系统调整过程中的运行条件，其次是在断电，或电控系统的元件发生故障的情况下。
设计控制阀门用的电力传动装置时，主要问题是注意减小电动传动装置的外廓尺寸。这与下述事实有关，即所述的电动传动装置中采用的齿轮传动机构，在工作过程中承受着由动力传动所引起的反作用力。动力齿轮传动机构所承受的上述作用力要求增大该传动机构的尺寸，因此由该传动机构的尺寸决定的整个电动传动装置的外廓尺寸也随之增大。
已知的电动-手动独立控制的传动装置包括外壳和安装在外壳中的转轴以及两个互相啮合的螺纹构件，其中一个被固定，不能相对于外壳旋转，并且安装得与转轴共轴并且能沿轴向移动，而另一个相对于前者偏心设置，且自由地安装在转轴上，并能相对于转轴旋转。这两个螺纹构件的组合构成行星齿轮-螺旋传动。
当自由安装在转轴上的螺纹构件滚切时，如果阻力矩大于两个螺纹构件接触表面的摩擦力矩，则该螺纹构件就会相对于固定的螺纹构件打滑。为了避免上述的打滑现象，装置上装有两个互相啮合的齿轮，其中的一个固定，而另一个安装在偏心设置的螺纹构件上，且可同前一个齿轮相互作用。这种齿轮啮合构成行星齿轮传动(SU，A，992868)。
上述装置的缺点是行星齿轮传动装置的外形尺寸太大，这是由下述原因决定的，即被传递的轴向力的反作用力全部被行星齿轮传动装置所承受。此外，为了保证对执行机构独立地进行电动或手动控制，必需有辅助机构，用来将传动链从机械控制转换到手动控制，或作相反的转换。
还有一种电动-手动独立控制的传动装置，它包括电动机、外壳和安装在外壳中的套筒、丝杠以及相对于丝杠轴偏心安装在套筒中的滑行螺帽、相对于丝杠轴偏心设置的齿轮，该齿轮与滑行螺帽咬合，并且与带齿的套筒啮合，该套筒与丝杠同心设置，且安装在外壳中，能相对于外壳旋转，还有手动控制轮，它与带齿的套筒刚性地连接在一起(SU，A，638779)。
在上述装置中，齿轮安装在滑行螺帽上，而且滑行螺帽和丝杠构成行星齿轮-螺旋传动，而齿轮和带齿的套筒则构成行星齿轮传动。利用可调的锁定装置将带齿的套筒相对于外壳固定住。当轴向力超过锁定装置所调定的力的大小时，能保证带齿的套筒相对于外壳转动，从而可防止执行机构过载。同时电动传动装置被断路。
上述装置的缺点是用来将带齿的套筒固定在外壳上的锁定装置是按照一定大小的力调定的，只有调节装置时才能改变该调定力的大小。该力与传动装置在工作过程中行星齿轮-螺旋传动机构上产生的轴向力及行星齿轮传动机构上承受的全部力的大小无关，因为这些传动机构之间是刚性连接的。因此行星齿轮-螺旋传动机构上的同时又适合于电力传动装置的最大作用力也全部由行星齿轮传动机构承受，这就使得该传动机构的外廓尺寸相当大，因此也就增大了整个装置的尺寸。
此外，为了保证对执行机构独立地进行电动或者手动控制，该装置中同样需要辅助的转换机构。
本发明的任务是制造这样一种带电动-手动独立控制的传动装置，它的行星齿轮-螺旋传动机构的滑行螺帽和行星齿轮传动机构的齿轮互相咬合在一起，能在执行机构工作的最后阶段消除最大增长期的作用力，例如在阀门封闭阶段消除上述作用力，因此可减小上述传动机构的尺寸，从而也就减小了整个装置的外廓尺寸，同时用以将电力传动装置从机械控制转换成手动控制的辅助机构也就不需要了，也就是说保证装置能独立地采用电动控制或手动控制。
通过下述方法来完成所提出的任务，即电动-手动独立控制的传动装置包括电动机、外壳和安装在外壳中的套筒、丝杠以及相对于丝杠轴偏心安装在套筒中的滑行螺帽和相对于丝杠轴偏心设置、且与滑行螺帽咬合的齿轮以及与齿轮啮合的带齿的套筒，该套筒与丝杠同心设置，被安装在外壳中，且可相对于外壳旋转和与带齿的套筒刚性连接的手动控制轮。根据本发明，上述的齿轮和滑行螺帽互相咬合并且彼此之间可相对地产生有限的角位移，而上述的带齿套筒的内表面作为丝杠的基准面。
齿轮和滑行螺帽的咬合，彼此之间可相对地产生有限的角位移，这样在行星齿轮-螺旋传动机构(丝杠-滑行螺帽)上的作用力增加到最大值的阶段，可保证齿轮相对于滑行螺帽旋转，因此齿轮和滑行螺帽之间中断接触，并且作用力从行星齿轮-螺旋传动机构向行星齿轮传动机构的传递也同时中断。因此只有在作用力增加到最大阶段，消除行星齿轮传动机构上的作用力，才有可能减小该传动机构的尺寸，从而可减小整个装置的外廓尺寸。
将带齿套筒的内表面作成丝杠的基准面，这可保证装置在工作过程中形成将带齿套筒固定在装置外壳中的摩擦力矩。在额定负载的情况下，摩擦力矩大于丝杠-滑行螺帽对(也就是行星齿轮-螺旋传动机构)中产生的力矩。由于按上述方法将带齿套筒固定在装置的外壳中，其齿轮在滚切过程中，在行星齿轮-螺旋传动机构中产生的力矩尚未超过将带齿套筒固定在装置的外壳中的摩擦力矩时，就保证了齿轮与行星齿轮-螺旋传动机构的滑行螺帽相接触。当超过上述的力矩时，齿轮相对于行星齿轮-螺旋传动机构的滑行螺帽返回，行星齿轮-螺旋传动机构和行星齿轮传动机构之间中止接触，行星齿轮传动机构上的作用力在增加到最大阶段被消除，这就可以减小行星齿轮传动机构的尺寸，从而也就可以减小整个装置的外廓尺寸。
适宜的作法是齿轮和滑行螺帽之间通过凸块咬合，这些凸块设于上述齿轮和滑行螺帽的端面，而且相配合的这些凸轮的总角度应小于360°。
齿轮和滑行螺帽之间的这种咬合形式是一种结构最简单工艺上可行的咬合方案。
适宜的作法还有将齿轮和滑行部分设置在套筒中，且彼此之间能沿径向相对移动。
只要保证了齿轮和滑行螺帽之间的径向相对移动的可能性，就能大大减少装置在工作过程中可能产生附加过载的机会，从而降低零件的磨损，提高装置的效率。
在参照附图研究过电动-手动独立控制的传动装置的详细说明之后，对本发明就会更加理解了。
图1为本发明的电动-手动独立控制的传动装置的剖面图;
图2为齿轮和滑行螺帽在其凸块咬合处的横截面图。
电动-手动独立控制的传动装置包括电动机1，它安装在外壳2上。电动机1借助于齿轮副3和4同套筒5相接合。在外壳2中装有丝杠6，它被固定而不能旋转(为简化图面，固定方法图中未示出)，在套筒5中予先镗出圆柱形的槽7和8，这些槽与丝杠6的轴偏心。套筒5的槽7和8的偏心率不同。
在套筒5的槽7中利用轴承8安装着滑行螺帽10，它与丝杠6活动连接，构成行星齿轮-螺旋传动机构。
在套筒5的槽8中利用轴承11安装着齿轮12，它与带齿套筒13啮合，后者与丝杠6同心设置。齿轮12与带齿筒套13构成行星齿轮传动机构。
滑行螺帽10和齿轮12分别设置在槽7和8中，这两个槽的偏心率不同，保证滑行螺帽10和齿轮12彼此能相对地沿径向移动，这样可减少装置在工作过程中产生附加过载的机会，降低零件的磨损，提高装置的效率。
带齿套筒23的内表面14加工成丝杠6的基准面，丝杠是这样安装在带齿套筒13中，即装置工作时，利用带齿套筒13和丝杠6之间产生的摩擦力矩，将带齿套筒13固定在装置的外壳2中。手动控制轮15与带齿套筒13刚性连接。
行星齿轮-螺旋传动机构的滑行螺帽10和行星齿轮传动机构的齿轮12相咬合，而彼此之间可产 相对的角位移。这种咬合是利用滑行螺帽10的端面上的凸块16和齿轮12的端面上的与凸块16相啮合的凸块17来实现的，而且相配合的凸块16和17的总角度小于360°，这样可保证凸块16和17之间有角间隙。
电动-手动独立控制的传动装置的工作情况如下电动机1接通后，通过齿轮副3和4将转动传递到套筒5。同时安装在套筒5的槽7中的轴承9上的滑行螺帽10绕丝杠6滚切，由于它相对于上述的丝杠6的轴偏心设置，因此它同时还绕自己的轴旋转，它的轴偏离丝杠6的轴的大小等于偏心率的值。滑行螺帽10的上述两种运动决定丝杠6的平移。包括滑行螺帽10和丝杠6的行星齿轮-螺旋传动机构的传动比由下式决定
式中i1-行星齿轮-螺旋传动机构的传动比;
cp.10-滑行螺帽10的螺纹中径;
cp.6-丝杠6的螺纹中径;
E-偏心率。
与转动从套筒5传递到滑行螺帽10上的同时，转动还从套筒5传递给安装在套筒5的槽8中的齿轮12。同时齿轮12绕带齿套筒13滚切，该带齿套筒13利用电动传动装置工作时产生的摩擦力矩固定在外壳2中。这种固定方式是由于下述原因而得以保证，即带齿套筒13的内表面加工成丝杠6的基准面。包括齿轮12和带齿套筒13的行星齿轮传动机构的传动比由下式决定i2= (Z12)/(Z12-Z13)式中i2-行星齿轮传动机构的传动比;
Z12-齿轮12的齿数;
Z13-带齿套筒13的齿数。
当丝杠6在额定负载下平动时，在行星齿轮传动机构的传动比i2大于行星齿轮-螺旋传动机构的传动比i1时，滑行螺帽10的凸块16和齿轮12的凸块17处于接触状态。而且行星齿轮传动机构的齿轮12的滚切速度将大于行星齿轮-螺旋传动机构的滑行螺帽10的滚切速度。这决定着滑行螺帽10的某种程度的制动，从而引起滑行螺帽10相对于丝杠6打滑。在额定负载情况下，这种打滑不会对传动作产生实质性的影响。
在控制执行机构的过程中，当行星齿轮-螺旋传动机构的工作力增大时，径向力将增大，在径向力的作用下，丝杠6的弯曲增大，滑行螺帽10的偏心率减小，行星齿轮-螺旋传动机构的传动比增大，以及带凸块16的滑行螺帽10相对于自身轴的转速减小(丝杠6的滑行螺帽10的滚切速度与原来一样)。同时带凸块17的齿轮12绕带齿套筒13的滚切速度也和原来一样。
行星齿轮-螺旋传动机构和行星齿轮传动机构的传动比相等，i1＝i2。滑行螺帽10相对于丝杠6停止打滑。凸块16和17同原来一样处于接触状态。
继续增加丝杠6的负载，将增大它的弯曲，行星齿轮-螺旋传动机构的传动比i1逐渐增大，且滑行螺帽10绕自身轴的转速相应地减小。由于滑行螺帽10的上述速度的减小，它的凸块16与齿轮12的凸块17脱离接触，凸块16和17以不同的速度继续沿该方向运动，在予先给定的角间隙范围内，上述凸块一直运动到以其相反的表面恢复接触为止。此后齿轮12的凸块17便开始带动滑行螺帽10的凸块16。同时滑行螺帽10和丝杠6就像普通的螺旋偶一样互相作用;也就是说行星齿轮-螺旋传动机构不参与向执行机构传递力。功率是从电动机经过行星齿轮传动机构向执行机构传递的。
丝杠负载再增加时，比如在阀门封闭的开始阶段，将使行星齿轮-螺旋传动机构上的作用力增大。当这个作用力超过外壳2中的带齿套筒13的定位力的大小时，带齿套筒13和齿轮12一起在外壳2中转过某一角度，这个角度不超过凸块16和17之间的角间隙的大小。带齿套筒13在外壳2中产生上述的转动，会使凸块16和17松开，并消除行星齿轮传动机构上的作用力。同时电动机的功率经过滑行螺帽10传递给丝杠6，就像增加了传动比的行星齿轮-螺旋传动机构一样互相作用，向执行机构传递增大的作用力。同时行星齿轮传动机构完全卸载。丝杠6的负载随后增大到适合于传动的最大值，伴随着多次重复上述的动作，直到阀门完全闭合。
因此，在传递给执行机构的最大作用力以内，凸块16和17之间，甚至于行星齿轮-螺旋传动机构和行星齿轮传动机构之间的上述松开和恢复接触具有脉冲特性，这就相当于手动控制时轻微转动一下手轮。
因此，当执行机构上的作用力增加到最大时，上述的行星齿轮螺旋传动和行星齿轮传动相互作用的机构使它们之间的连接中断，上述的最大作用力只由行星齿轮-螺旋传动机构承受。这样可以减小行星齿轮传动机构的尺寸，从而减小整个电力传动装置的外廓尺寸。
当必须用手控制执行机构时，将电动机1断开，转动与带齿套筒13和齿轮12连接的手轮15。齿轮12的凸块17和滑行螺帽10的凸块16互相啮合，保证滑行螺帽10绕丝杠6旋转，而且滑行螺帽10不绕丝杠6滚切，因为套筒5不旋转，它们之间就像普通的螺旋偶一样互相作用，使丝杠6的输出速度很大。
由于机械控制和手动控制部件之间没有刚性的传动连接，所以在用手轮15进行手动控制时，既使未经准许而接通了电动机1，也可保证工作的安全性。
权利要求
1.电动-手动独立控制的传动装置包括电动机；外壳；安装在外壳中的套筒；丝杠、相对于丝杠轴偏心安装在套筒中的滑行螺帽；与丝杠轴偏心设置、且与滑行螺帽咬合的齿轮；与齿轮啮合的带齿套筒，它与丝杠同心设置，安装在外壳中，且能相对于外壳旋转；以及与带齿套筒刚性连接的手动控制轮，其特征为上述的齿轮和滑行螺帽互相咬合，而彼此之间又能产生有限的角位移，上述带齿套筒的内表面对于丝杠来说是基准面。
2.根据权利要求1所述的电动传动装置，其特征为利用凸块使齿轮和滑行螺帽互相咬合，这些凸块设置在上述齿轮和滑行螺帽的端面上，而且相配合的凸块的总角度小于360°。
3.根据权利要求1所述的电动传动装置，其特征为齿轮和滑行螺帽安装在套筒中，且彼此之间能进行径向移动。
全文摘要
电动-手动独立控制的传动装置包括电动机1、外壳2、套筒5、丝杠6、相对于丝杠6的轴偏心安装的滑行螺帽10，相对于丝杠6的轴偏心设置的齿轮12。齿轮12与滑行螺帽10咬合，彼此之间能作相对的角位移，且与带齿套筒13啮合。后者与丝杠6同心设置安装在外壳2中并且可相对于外壳旋转，而且带齿套筒13的内表面是丝杠6的基准面。电力传动装置包括与带齿套筒13刚性连接的手动控制轮25。
文档编号F16H25/20GK1041643SQ8810902
公开日1990年4月25日 申请日期1988年10月4日 优先权日1988年10月4日
发明者尼古拉·波伏洛维奇·勃勃夫, 安德烈·基米特维奇·洛尼可夫, 格里高里·那莫维奇·卡洛斯沃 申请人:尼古拉·波伏洛维奇·勃勃夫, 安德烈·基米特维奇·洛尼可夫, 格里高里·那莫维奇·卡洛斯沃