Привод

(191 (11) 0 4 Р 03 С 7/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ БРЕТЕНИ ЛЬС воими конередине ть пусу д закреп им н шток рмоч цами, а длины т2, П щийс37кораблестроите твительных лементов. и ч а ю- вствитель о т термо олиро конта тем, чтоты теплои месте их ые элемен аны другта друг с от друг етельство ССС С 7/06, 1980. ельство СССР С 7/06, 1982(54)(57) 1, ПРИВ пус и прижатые к два одинаковых т элемента из мате ии корконцом ельных Д, содер нему одн щ и ния рмочувствинала, обладханической юще приводлаждающним ис пам воиством термо зе и со проти ыходным ш другом ипоршневой е, и влич ршнева вых шт асос для т ю щ и й с ски соедивпускнойком охлаждй клапан лость соса гидостью ко о т л и ч с целью у иена с п клапан с ющей жид со сливн личения раеизменной инеи с исто штока при последние но направл ости, а вьй магистрал ерпендикуляния штока,ан ю. нию перемеще(56) Авторское сви909275, кл, Р 03Авторское свиде1134776, кл. Г 0 тановленные с возмож остью работынные друг ском, а такжелоносителя,тем, что,чего ходаине элементо другом,3, Привод по пп 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в корпусевыполнена заполненная охлаждающейжидкостью полость, в которой размещены термочувствительные элементы,4. Привод по п. 3, о т л и ч а юй с я тем, что, с целью увеличедопустимой частоты срабатыванияа путем постоянной смены охей жидкости, он снабжен внешточником последней и сливноймагистралью, поршень насоса закреп 1343098Изобретецие относится к машицостроению, а именно к приводам с термочувствительцыми элементами, выполненными из материала, обладающегосвойством термамехацической памяти,и может быть использовано в различных механических системах, например,для замены силовых пневмо- и гидроцилиндров и для управления агрегатамипневмогидравлических систем.Целью изобретения является увеличение рабочего хода штока при неизменной длине элементов,На фиг. 1 показана конструктивнаясхема предлагаемого привода с однимрабочим термочувствительным элементом (не подвергающийся нагреву спаренный элемент условно изображен ввиде пружины), на фиг. 2 - конструк Отивная схема привода с двумя рабочими термочувствительными элементами;на фиг, 3 - зависимость степени деформации термочувствительного элемента от величины рабочего хода; на 25фиг, 4 - зависимость напряжений втермочувствительном элементе от величины рабочего хода, на фиг, 5 - зависимость проекций напряжений на направление рабочего хода от величинырабочего хода привода с одним рабочимэлементом, на фиг, 6 - зависимостьпроекции напряжений на направлениерабочего хода от величины рабочегохода привода с двумя рабочими элементами; на фиг, 7 - привод, осевойразрез, на фиг, 8 - вид А на фиг, 7,Привод содержит корпус 1 и прижатые к нему обоими своими концами дваодинаковых термочувствительных элемента 2 и 3 (на фиг, 1 позицией 3 ввиде пружины условно показан не подвергающийся нагреву элемент) или 2и 4 (фиг, 2). Элементы 2-4 выполненыиз материала, обладающего свойством 45термомеханической памяти, - из сплава"Нитинол", соединены друг с другом и с выходным штоком 5 привода таким образом, чтобы шток 5 был закреплен для обеспечения равномерности 5 Онагрузки на обе половины этих элементов на середине длины каждого из них,при этом элементы 2-4 пропущенысквозь шток 5 и установлены перпендикулярно направлению перемещения штока 5. Элементы 2-4 изолированы другот друга и от штока 5 при помощи теплоизоляционных прокладок 6, а такжетеплоизолированы друг от друга в месте их контакта с корпусом 1 при помощи изоляторов 7, Иеста крепления элементов 2-4 к корпусу 1 выполнены в виде электрических контактов 8-11. Для обеспечения быстрого охлаждения элементов 2 и 4 при длительной работе привод содержит также поршневой насос 12 теплоносителя - охлаждающей жидкости 13, Для повышения скорости охлаждения термочувствительных элементов 2-4 последние размещены в полости 14 корпуса 1, которая заполнена охлаждающей жидкостью 13. Поршень 15 насоса 12 жестко закреплен на штоке 5 привода. Насос 12 имеет впускной клапан 16, связанный при помощи трубопровода 17 с источником охлаждающей жидкости 13 (не показан),а также выпускной клапан 18, связанный при помощи трубопровода 19 со сливной магистралью (не показана), Подпоршневая полость 20 насоса 12 и полость 14 корпуса 1 гидравлически соедины между собой, Для стравливания воздуха при движении поршня 15 в корпусе 1 имеется отверстие 21.Привод (фиг, 1) работает следующим образом.При температуре ниже интервалатемператур обратного мартенситногопревращения термочувствительный элемент 2, деформируется из положенияА Р С воздействующим на его середину нерабочим элементом 4, изображенным в виде пружины, до положенияА В С, При нагреве элемента 2 дотемпературы выше температуры окончания обратного мартенситного превращения он восстанавливает исходнуюформу А 0 С, перемещая шток 5 и растягивая элемент 3. При остыванииэлемента 2 он снова будет деформироваться элементом 3 из положенияА Р С до положения А В С, Цикл может быть многократно повторен,Поскольку направления рабочегохода и линейной деформации не совпадают, значительным перемещением штока 5, соответствующим на фиг, 1 линии В Р, соответствуют незначительные степени деформации элемента 2,определяемые как с = (АВ - АЭ)/АО,где 6 - степень деформации, Графическая безразмерная зависимость степени деформации элемента 2 от величины перемещения штока 5 показана нафиг, 3, где все безразмерные величи343098 3 1ны измеряются в процентах от полудлины элемента 2, соответствующей нафиг, 1 расстояниям АР или 0 С,Зависимость напряжений в термочувствительном элементе 2 от величины рабочего хода (фиг, 4) построенас использованием характеристикитермомеханического возврата формысплава "Нитинол" и результатов,представленных на фиг. 3. Линия ОЕ(фиг, 4) соответствует деформацииэлемента 2 элементом 3, играющимроль пружины, при температуре нижеинтервала температур обратного мартенситного превращения. В точке Е1к элементу 2 подводится тепло Я ипо мере нагрева до температуры вышетемпературы окончания обратного мартенситного превращения генерируютсянапряжения возврата формы (линияЕ К,), После нагрева элемент 2 восстанавливает свою форму, совершаярабочий ход и работу, превосходящуюработу, затраченную на деформациюэлемента 2 (линия КО). На горизонтальной оси диаграммы фиг. 4 нанесена величина рабочего хода в процентах от полудлины элемента 2. На вертикальной оси диаграммы фиг. 4 нанесены величины напряжений в поперечном сечении элемента 2. Поскольку направления рабочего хода и деформации элемента 2 не совпадают,то с направлением рабочего хода несовпадает и направление усилий, генерируемых при возврате формы в элементе 2,Для определения тяговых характеристик составлена диаграмма фиг. 5,на которой представлена зависимостьот рабочего хода штока 5 сил Р, иР , приложенных к элементу 2 (фиг, 1).По горизонтальной оси отложена величина перемещения штока 5 в процентах от попудлины элемента 2, а повертикальной оси отложена проекцияР сил Р, и Р на направление рабочего хода, отнесенная к площади поперечного сечения элемента 2,1Привод (фиг, 2) работает следующим образом.Предварительно деформированныйэлемент 2 нагревается до температуры выше температуры окончания обратного мартенситного превращенияПриэтом он восстанавливает прямую форму,вызывая рабочий ход штока 5 и деформируя тождественный элемент 4, После этого нагревают тождественный элемент 4. При нагреве элемента 4 до температуры выше температуры окончания обратного мартенситного превращения он восстанавливает прямую форму, заданную предварительно термической обработкой, совершая обратный рабочий ход штока 5 и деформируя тождественный элемент 2, Цикл может быть многократно повторенЭлементы 2 и 4 работают в режимелинейной деформации, однако поскольку направление деформации отлично от 15направления рабочего хода, то малой деформации элементов 2 и 4 соответствует значительный рабочий ход штока 5, На основании данных, представленных на фиг. 5, построена рабочая диаграмма совместной работы двух элементов 2 и 4 (фиг, 6),На фиг, 6 показана графическаязависимость величины суммарной проекции усилии в элементах 2 и 4 от рачбочего хода штока 5 и направленияего движения, По вертикальной осиотложены суммарные проекции сил,действующих в элементах 2 и 4, отнеЗ 0 сенные к площади их поперечного сечения, а по горизонтальной оси - перемещение штока 5 в процентах от полудлины термочувствительных элементов 2 и 4, Точка О на фиг. 6 соот ветствует недеформированному положению элемента 4 и максимальной степени деформации элемента 2, При нагреве элемента 2 в нем генерируются усилия возврата формы (линия О К ) и, 40 нагревшись до температуры выше температуры окончания обратного мартенситного превращения, он восстанавливает прямую форму, вызывая рабочийход поршня 15 и деформируя элемент 45 4 (линия К1,). Точка 1. соответствует недеформированному положению элемента 2 и максимальной деформацииэлемента 4. При нагреве элемента 4в нем генерируются усилия возврата 50 фоРмы (линиЯ 1. Кз) и, нагРевшись Дотемпературы вьппе температуры концаобратного мартенситного превращения,он восстанавливает прямую форму, совершая обратный рабочий ход и дефор мируя элемент 2 (линия К 0). Циклзамыкается и может быть многократноповторен. Следует учитывать, чтодиаграммы фиг, 3-6 построены безучета характера нагрузки и показыва 5 134 ют потенциальную способнос- привода к совершению работы.Работа термочувствительных элементов 2 и 4 привода, изображенного на фиг. 7 и 8, происходит так же, как в приводе, показанном на фиг,2, Нагрев элемента 2 производится путем пропускания по нему электрического тока. Ток подводится к контактам 8 и 9. Нагрев элемента 4 производится путем подключения электрического тока к контактам 10 и 11. Полость 14 корпуса 1 и подпоршневая полость 20 насоса 12 заполнены охлаждающей жидкостью 13. При движении поршня 15 3098евместе со штоком 5 работающего привода происходит изменение объемаполости 20, При увеличении объема 5полости 20 происходит всасывание охлаждающей жидкости 13 через впускной клапан 16, связанный с источником охлаждающей жидкости трубопроводом 17, а при уменьшении объема полости 20 происходит вытеснение жидкости 13 через выпускной клапан 18в сливную магистраль по трубопроводу19. Таким образом обеспечиваетсяпостоянная смена охлаждающей жидкости13 во время работы привода и увеличение интенсивности охлаждения.1343098ге юРабочий яод о СоРцю ФМ ЮРебечий дед %8. 7 У1343098 Ар Ю У Составитель Л.ТТехред И,Поповн ревКорректо акт екар Закаэ 4622/ одписноеССР осуд ам и осква,Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Укгород, ул. Проектная, 4 ВНИИП по 13035, ак 426ственного комитетабретений и открытий