Медиагруппа ARMTORG. Рубрика «Обзор патентов». Редуктор запорной и запорно-регулирующей арматуры с передачей червячного типа

В свежем летнем выпуске журнала «Вестник арматуростроителя» предлагаем вашему вниманию новую разработку из рубрики «Обзор патентов». В частности, малое инновационное предприятие «МЕХАНИК» зарегистрировало патент на редуктор запорной и запорно-регулирующей арматуры с передачей червячного типа.

Авторы разработки – Трубачев Евгений Семенович, Санников Александр Михайлович, Шуткина Алена Игоревна, Кузнецов Андрей Сергеевич. 

Патентообладатели – ООО «Малое инновационное предприятие «МЕХАНИК».

Полезная модель относится к средствам управления, а именно включающим устройствам, содержащим по крайней мере одну шестерню и зубчатую рейку. Данные изделия могут использоваться в составе трубопроводной арматуры. Техническая задача полезной модели – увеличение запаса прочности редуктора.

Отметим, что редуктор содержит червячную цилиндрическую передачу с усеченным колесом, имеющим диаметр от 1,8 до 2,0 от межосевого расстояния передачи, ширину венца, измеренную вдоль его оси от 0,3 до 0,4 от диаметра вершин витков червяка и смещенным относительно межосевой линии передачи на величину от 0,1 до 0,2 от диаметра вершин витков червяка. При этом профиль червяка выполнен выпуклым, дополнительно проведена продольная и профильная модификация зубьев колеса, а само колесо выполнено из закаленной стали.

Редуктор запорной и запорно-регулирующей арматуры, содержащий червячную цилиндрическую передачу, отличающийся тем, что передача выполнена с усеченным колесом, имеющим диаметр от 1,8 до 2,0 от межосевого расстояния передачи, ширину венца, измеренную вдоль его оси от 0,3 до 0,4 от диаметра вершин витков червяка и смещенным относительно межосевой линии передачи на величину от 0,1 до 0,2 от диаметра вершин витков червяка, при этом профиль червяка выполнен выпуклым; дополнительно проведена продольная и профильная модификация зубьев колеса, а само колесо выполнено из закаленной стали.

Аналогичное изделие, которое отличается только тем, что колесо выполнено с возможностью передачи вращения выходному валу-переходнику, имеющему отверстие под шток арматуры для передачи последнему вращения.

Из уровня техники известен привод запорно-регулирующей арматуры (RU 46066 U1, МПК F16K 31/54, опубл. 10.06.2005), содержащий корпус, с размещенной в нем спироидной передачей, ведомый элемент которой связан с исполнительным механизмом. Передача имеет большое число зубьев, одновременно передающих нагрузку, и зубчатое колесо из закаленной стали, что в совокупности обеспечивает высокую прочность передачи и, как следствие, высокую стойкость устройства к перегрузочным вращающим моментам.

Недостатки разработки привода – компоновочные ограничения, не позволяющие минимизировать размеры передачи из-за ограниченности наибольшего диаметра сквозного отверстия в выходном валу. Это необходимо для размещения приводного вала (штока) арматуры, а также определения на входном и выходном валах подшипников, имеющих относительно большие размеры изза повышенных на 20-30 % по сравнению с традиционной ортогональной червячной цилиндрической передачей сил, действующих в зацеплении.

Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели и выбранным в качестве прототипа признаны червячные редукторы AUMA, предназначенные для автоматизации неполнооборотной и специальной арматуры.

Однако в известных редукторах трубопроводной арматуры есть значительные недостатки. В их числе – невысокая стойкость к перегрузкам, обусловленная необходимостью применения для их изготовления червячных колес из бронзы или чугуна – материалов, обеспечивающих стойкость заеданию в контакте. Использование для этой цели более прочной закаленной стали практически неизбежно ведет к заеданию передачи. Это обусловлено наличием в традиционном червячном зацеплении зоны в районе средней плоскости колеса с крайне неблагоприятными ухудшенными свойствами. Это не позволяет повысить запас прочности устройства при действии перегрузочных вращающих моментов, характерных для управления арматурой и, соответственно, вызывает необходимость увеличения редуктора в тех случаях, когда требуется указанный большой запас прочности.

Техническая задача новой разработки редуктора решается тем, редуктор запорной и запорно-регулирующей арматуры содержит червячную цилиндрическую передачу с усеченным колесом, имеющим диаметр от 1,8 до 2,0 от межосевого расстояния передачи, ширину венца, измеренную вдоль его оси от 0,3 до 0,4 от диаметра вершин витков червяка и смещенным относительно межосевой линии передачи на величину от 0,1 до 0,2 от диаметра вершин витков червяка. При этом профиль червяка выполнен выпуклым, дополнительно проведена продольная и профильная модификация зубьев колеса, а само колесо выполнено из закаленной стали. Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков редуктора, является повышение его прочности за счет увеличения количества зубьев, одновременно передающих нагрузку, и улучшения в сравнении с традиционной ортогональной червячной цилиндрической передачей условий контакта между зубьями червяка и колеса.

Конструкцию редуктора можно увидеть на рис. 1, где представлен внешний вид устройства при управлении им шаровым краном или дисковым затвором, и рис. 2, на котором видно внешний вид устройства при механическом дублировании им гидро- или пневмопривода.

Основой изделия является червячная цилиндрическая передача, включающая в себя цилиндрический червяк 1, установленный в корпусе 2 редуктора посредством подшипников, связанный червячной передачей с усеченным стальным червячным колесом 3 смещенным вдоль своей оси относительно межосевой линии О1О2и установленным, в свою очередь, в корпусе 2 посредством подшипников. Колесо 3 выполнено с возможностью передачи вращения выходному валу-переходнику 4, имеющему отверстие под шток арматуры для передачи последнему вращения (возможно конструктивное исполнение выходного вала-переходника 3 и колеса 4 как единой детали).

Изначально редуктор монтируют на запорной арматуре, затем на входной вал (цилиндрический червяк 1) надевают маховик ручного управления или соединяют этот вал с выходным валом электропривода (на фигурах условно не показаны). При работе редуктора червяк 1, передавая вращение, зацепляется с усеченным стальным червячным колесом 3, передающим вращение выходному валу-переходнику 4.

За счет больших межосевого расстояния и диаметра колеса в редукторе можно разместить большое центральное отверстие в выходном валу при сравнительно небольших размерах редуктора. Кроме того, колесо в предлагаемом устройстве является более плоским (имеющим меньшую ширину венца), чем в прототипе, что способствует большей компактности устройства. Таким образом, рассмотренная в настоящей заявке конструкция редуктора обеспечивает значительное повышение его прочности, что одновременно позволяет обеспечить его стойкость к большим перегрузочным вращающим моментам при минимизации его размеров и массы.

1. https://yandex.ru/patents/doc/ RU205016U1_20210623 (дата обращения: 26.04.2022).