RU124755U1

RU124755U1 - GEAR GEAR

Info

Publication number: RU124755U1
Application number: RU2012123796/11U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Иванович Волков; Вадим Владимирович Михрютин
Priority date: 2012-06-09
Filing date: 2012-06-09
Publication date: 2013-02-10

Abstract

1. Зубчатая реечная передача, содержащая корпус, в котором в подшипниках установлены две шестерни, находящиеся в зацеплении с зубьями двусторонней зубчатой рейки и оппозитно установленные относительно ее, отличающаяся тем, что шестерни жестко связаны со шкивами, которые охватывает бесконечный двусторонний зубчатый ремень, взаимодействующий с указанными шкивами противоположными сторонами, при этом зубчатый ремень охватывает также паразитный шкив и ведущий шкив, связанный с приводным двигателем.2. Зубчатая реечная передача по п.1, отличающаяся тем, что рейка выполнена упругой и жестко закреплена по концам.3. Зубчатая реечная передача по п.1, отличающаяся тем, что рейка шарнирно соединена с тягами, связанными с демпфирующими элементами.1. A rack and pinion gear comprising a housing in which two gears are mounted in bearings that are meshed with the teeth of a double-sided gear rack and opposed to it, characterized in that the gears are rigidly connected to pulleys that are covered by an endless double-sided gear belt interacting with the indicated pulleys on opposite sides, while the toothed belt also covers the spurious pulley and the drive pulley associated with the drive motor. 2. Gear rack according to claim 1, characterized in that the rack is made elastic and rigidly fixed at the ends. A rack and pinion transmission according to claim 1, characterized in that the rack is pivotally connected to rods associated with damping elements.

Description

Предполагаемая полезная модель относится преимущественно к станкостроению и может быть использована в приводах возвратно-поступательного движения исполнительных механизмов, например, столов плоскошлифовальных станков.The proposed utility model relates primarily to machine tool construction and can be used in reciprocating drives of actuators, for example, tables of surface grinding machines.

Известна зубчатая реечная передача станка плоскошлифовального электромеханического, содержащая реверсивный регулируемый электропривод, связанный системой зубчатых передач с шестерней, входящей в зацепление с зубчатой рейкой, связанной с подвижным рабочим органом - столом. (Патент США №1866212 кл. B24B 7/02, 1927 г.). Положительной стороной привода на основе зубчато-реечной передачи является то, что она может использоваться в широком диапазоне регулирования электропривода.Known gear rack transmission of a surface grinding electromechanical machine, comprising a reversible adjustable electric drive connected by a gear system with a gear engaged with a gear rack connected to a movable working body - a table. (US Patent No. 1866212 C. B24B 7/02, 1927). The positive side of a rack-and-pinion drive is that it can be used in a wide range of drive control.

Данная передача обладает высокими нагрузками, направленными перпендикулярно направляющим стола, что снижает точность обработки. Это привело к тому, что данные передачи для привода плоскошлифовальных станков используются сравнительно редко.This gear has high loads directed perpendicular to the table guides, which reduces processing accuracy. This led to the fact that transmission data for the drive of surface grinding machines are used relatively rarely.

Известен привод перемещений стола плоскошлифовального станка для глубинного шлифования, содержащий гидроцилиндр и шариковинтовую передачу с приводом от регулируемого двигателя, гайка которой связана со штоком гидроцилиндра, а винт через систему подшипников со столом, причем шток гидроцилиндра выполнен полым под свободный конец шарикового винта, снабжен упором для последнего и жестко связан с гайкой, при этом гайка снабжена самоустанавливающимся роликом, закрепленном на корпусе гайки, установленном с возможностью взаимодействия с выполненным в столе пазом, а привод вращения - тормозом. (Авторское свидетельство СССР №1155433 кл. B24B 47/02, 1983 г.).Known drive table displacements of a surface grinding machine for deep grinding, containing a hydraulic cylinder and a ball screw driven by an adjustable motor, the nut of which is connected to the hydraulic cylinder rod, and the screw through a bearing system with a table, and the hydraulic cylinder rod is hollow under the free end of the ball screw, equipped with a stop for the latter and is rigidly connected with the nut, while the nut is equipped with a self-aligning roller mounted on the nut housing, mounted with the possibility of interaction with a groove in the table, and a rotation drive with a brake. (USSR author's certificate No. 1155433 class B24B 47/02, 1983).

В данном устройстве применена комбинация гидравлического привода с электроприводом, что позволяет производить шлифование в широком диапазоне скоростей продольных подач стола. При глубинном шлифовании используется электропривод с шариковинтовой передачей, а при традиционном - гидропривод. Недостатками данного устройства является его сложность, обусловленная применением приводов двух разных типов, а также необходимость использования гидропривода с дроссельным регулированием, обладающего повышенным шумом, утечками масла и низким КПД. Необходимость использования гидропривода объясняется появлением вынужденных колебаний винта при больших скоростях вращения.This device uses a combination of a hydraulic drive with an electric drive, which allows grinding in a wide range of speeds of longitudinal table feeds. In deep grinding, an electric drive with ball screw transmission is used, and in traditional grinding, a hydraulic drive is used. The disadvantages of this device is its complexity, due to the use of drives of two different types, as well as the need to use a hydraulic drive with throttle regulation, which has increased noise, oil leakage and low efficiency. The necessity of using a hydraulic actuator is explained by the appearance of forced oscillations of the screw at high speeds of rotation.

Эти недостатки устраняются в приводе станка, в котором используется реверсивный регулируемый электропривод, связанный с ведущим шкивом передачи зубчатым ремнем, концы которой жестко закреплены на подвижном рабочем органе - столе. Преимуществом такого привода является возможность бесступенчатого регулирования продольной подачи в диапазоне от 6 мм/мин до 50 м/мин (Патент США №4271637, кл. B24B 7/02, 1979).These disadvantages are eliminated in the machine drive, which uses a reversible adjustable electric drive connected to the drive transmission pulley with a toothed belt, the ends of which are rigidly fixed to the movable working body - the table. An advantage of such a drive is the possibility of stepless control of the longitudinal feed in the range from 6 mm / min to 50 m / min (US Patent No. 4271637, CL B24B 7/02, 1979).

Недостатком данного устройства является низкая жесткость зубчатого ремня, что при большом ходе подвижного органа способно привести к возникновению значительной ошибки в его положении.The disadvantage of this device is the low stiffness of the toothed belt, which with a large stroke of the moving body can lead to the occurrence of a significant error in its position.

Известна зубчатая реечная передача, содержащая корпус, установленные в нем двусторонюю зубчатую рейку, другую зубчатую рейку с пазом, взаимодействующие с рейками два зубчатых колеса, установленную с возможностью перемещения вдоль оси корпуса каретку в виде охватывающего корпус стакана с кольцевым пазом, шарнирно установленном в нем балансиром, закрепленными в балансире двумя кронштейнами со сферическими головками, установленными в пазах соответствующих реек (Авторское свидетельство СССР 1504426, кл. F16H 19/04, 1988 г.). Данная передача позволяет передавать поступательное движение от двусторонней зубчатой рейки к другой двусторонней зубчатой рейке с пазом. При этом взаимно компенсируются радиальные силы, возникающие в зубчатых зацеплениях.A gear rack is known, comprising a housing, a two-sided gear rack installed in it, another gear rack with a groove, two gear wheels interacting with the racks, a carriage mounted to move along the axis of the housing in the form of a cup enclosing a housing with an annular groove pivotally mounted therein by a balancer fixed in the balance by two brackets with spherical heads installed in the grooves of the respective rails (USSR Author's Certificate 1504426, class F16H 19/04, 1988). This transmission allows you to transfer translational motion from a two-sided gear rack to another two-sided gear rack with a groove. In this case, the radial forces arising in the gears are mutually compensated.

Недостатком конструкции являются ее сложность и узкие технологические возможности, обусловленные невозможностью преобразования вращательного движения в поступательное, следовательно, использованием в приводах подач станков.The disadvantage of the design is its complexity and narrow technological capabilities due to the inability to convert rotational motion to translational, therefore, the use of machine feed drives.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является зубчатая реечная передача, содержащая корпус, в котором в подшипниках установлены две шлицевых направляющие прямолинейного движения, связанные между собой беззазорной передачей зубчатыми колесами, две шлицевые втулки, установленные на шлицевых направляющих и связаные с приводом продольного перемещения, при этом шлицевые втулки имеют зубчатые венцы, взаимодействующие с двусторонней зубчатой рейкой, расположенной между шлицевыми втулками (Патент ФРГ на полезную модель №29816317 кл. F16H 27/02, 1998 г.).Closest to the claimed utility model is a rack and pinion transmission comprising a housing in which the bearings have two spline guides of rectilinear motion, interconnected by a backlash-free gears, two spline bushes mounted on spline guides and connected to the drive of longitudinal movement, splined bushings have gear crowns interacting with a double-sided gear rack located between splined bushings (Federal Republic of Germany patent for utility model No. 29816317 class F1 6H 27/02, 1998).

Недостатком данного устройства является малое демпфирование передачи при реверсивных нагрузках.The disadvantage of this device is the low damping of the transmission under reverse loads.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является повышение демпфирования в передаче при реверсивных нагрузках.The technical task of the proposed utility model is to increase the damping in the transmission under reverse loads.

Поставленная техническая задача решается тем, что зубчатая реечная передача содержит корпус, в котором в подшипниках установлены две шестерни, находящиеся в зацеплении с зубьями двусторонней зубчатой рейки и оппозитно установленные относительно ее, шестерни жестко связаны со шкивами, которые охватывает бесконечный двусторонний зубчатый ремень, взаимодействующий с указанными шкивами противоположными сторонами, при этом зубчатый ремень охватывает также паразитный шкив и ведущий шкив, связанный с приводным двигателем;The stated technical problem is solved in that the rack and pinion gear includes a housing in which two gears are mounted in the bearings, meshing with the teeth of the double-sided gear rack and opposed to it, the gears are rigidly connected to the pulleys, which are covered by an endless double-sided gear belt, interacting with the indicated pulleys on opposite sides, while the toothed belt also covers the spurious pulley and the drive pulley associated with the drive motor;

- рейка выполнена упругой и жестко закреплена по концам;- the rail is made elastic and rigidly fixed at the ends;

- рейка шарнирно соединена с тягами, связанными с демпфирующими элементами.- the rail is pivotally connected to rods associated with damping elements.

Новым в техническом решении является то, что шестерни, находящиеся в зацеплении с зубьями двусторонней зубчатой рейки и оппозитно установленные относительно нее, жестко связаны со шкивами, которые охватывает бесконечный двусторонний зубчатый ремень, взаимодействующий с указанными шкивами противоположными сторонами, при этом зубчатый ремень охватывает также паразитный шкив и ведущий шкив, связанный с приводным двигателем;New in the technical solution is that the gears meshed with the teeth of the double-sided gear rack and opposite mounted relative to it are rigidly connected to the pulleys, which are covered by an infinite bilateral gear belt interacting with the indicated pulleys on opposite sides, while the gear belt also covers parasitic a pulley and a drive pulley associated with a drive motor;

- рейка выполнена упругой и шарнирно закреплена по концам.- the rail is made elastic and pivotally fixed at the ends.

На фиг.1 показана схема привода стола станка, оснащенного предлагаемой зубчатой реечной передачей; на фиг.2 - схема привода зубчатым ремнем предлагаемой зубчатой реечной передачи; на фиг.3 - разрез А-А по осям шестерен на фиг.2; на фиг.4 - аксонометрическая проекция передачи; на фиг.5 - схема зубчатой реечной передачи при соединении зубчатой рейки с тягами и демпфирующими элементами.Figure 1 shows a diagram of the drive table of the machine equipped with the proposed gear rack and pinion; figure 2 - diagram of the drive gear belt of the proposed gear rack and pinion; figure 3 is a section aa along the axes of the gears in figure 2; figure 4 - axonometric projection of the transmission; 5 is a diagram of a rack and pinion gear when connecting the rack with rods and damping elements.

Зубчатая реечная передача для перемещения подвижного органа станка содержит корпус 1, установленный в станине 2. В направляющих станины 2 установлен подвижный орган станка - стол 3, в котором на кронштейнах 4 установлена двусторонняя зубчатая рейка 5. На концах рейки 5 выполнены цапфы 6, установленные с зазором в пазы кронштейнов 4 для получения возможности регулировки положения рейки 5 в вертикальном направлении. Рейка 5 зафиксирована в осевом направлении гайками 7. Рейка 5 имеет свободную длину L между кронштейнами 4 и высоту сечения h. Данное соединение не создает значительного эффекта жесткой заделки концов рейки 5 при ее изгибе в переделах погрешностей изготовления и упругих деформаций деталей устройства.The rack and pinion gear for moving the movable organ of the machine includes a housing 1 installed in the frame 2. In the guides of the frame 2 there is a movable organ of the machine - a table 3, in which a double-sided gear rack 5. is mounted on the brackets 4. a gap in the grooves of the brackets 4 to obtain the ability to adjust the position of the rack 5 in the vertical direction. The rail 5 is axially fixed with nuts 7. The rail 5 has a free length L between the brackets 4 and a section height h. This connection does not create a significant effect of rigid sealing of the ends of the rail 5 when it is bent in the range of manufacturing errors and elastic deformations of the device parts.

В корпусе 1 в подшипниках 8 симметрично относительно оси рейки 5 расположены валы 9 и 10. На валах 9, 10 жестко установлены шестерни 11, 12 и шкивы 13 и 14 передачи двусторонним бесконечным зубчатым ремнем 15. Зубчатый ремень 15 охватывает шкивы 13 и 14 своими противоположными сторонами 16 и 17.Shafts 9 and 10 are located symmetrically relative to the axis of the rack 5 in the bearings 1 in the bearings 8. The gears 11, 12 and the transmission pulleys 13 and 14 are rigidly mounted on the shafts 9, 10 with a double-sided endless toothed belt 15. Toothed belt 15 covers the pulleys 13 and 14 with their opposite parties 16 and 17.

Шкив 13 имеет ступицу 18. Угловое положение шкива 13 относительно ступицы 18 может быть отрегулировано при монтаже регулировочными элементами 19. Для фиксации шкива 13 относительно ступицы 18 служат винты 20.The pulley 13 has a hub 18. The angular position of the pulley 13 relative to the hub 18 can be adjusted during installation by the adjusting elements 19. To fix the pulley 13 relative to the hub 18, screws 20 are used.

Зубчатый ремень 15 охватывает также приводной шкив 21 и паразитный шкив 22. Приводной шкив 21 жестко установлен на валу регулируемого реверсивного электродвигателя 23.Toothed belt 15 also covers the drive pulley 21 and the spurious pulley 22. The drive pulley 21 is rigidly mounted on the shaft of an adjustable reversible electric motor 23.

Для повышения равномерности распределения нагрузки между шестернями 11 и 12 зубчатая рейка 5 может быть шарнирно связана тягами 24 с кронштейнами 4 и демпферами 25 со столом 3.To increase the uniformity of the load distribution between gears 11 and 12, the gear rack 5 can be pivotally connected by rods 24 with brackets 4 and dampers 25 with table 3.

Устройство работает следующим образом. При сборке привода производится регулировка взаимного углового положения рабочей поверхности шкива 13 и ступицы 18, жестко связанной с шестерней 11 так, чтобы равномерно распределить нагрузку между обеими шестернями 11 и 12, находящимися в зацеплении с рейкой 5. Регулировка производится при помощи элементов 19, которые конструктивно могут представлять собой, например, эксцентрики. После регулировки шкив 13 фиксируется относительно ступицы 18 винтами 20.The device operates as follows. When assembling the drive, the mutual angular position of the working surface of the pulley 13 and the hub 18 is fixed, rigidly connected to the gear 11 so as to evenly distribute the load between the two gears 11 and 12 meshed with the rack 5. The adjustment is made using elements 19, which are structurally may be, for example, eccentrics. After adjustment, the pulley 13 is fixed relative to the hub 18 with screws 20.

Первоначальное положение рейки 5 в вертикальном направлении регулируется перемещением цапф 6 относительно пазов кронштейнов 4. После регулировки положение рейки 5 фиксируется гайками 7. Рейка 5 при этом растягивается в осевом направлении и может изгибаться вследствие того, что высота ее сечения h значительно меньше длины L. Это позволяет скомпенсировать погрешности изготовления деталей устройства и их упругие деформации при рабочих нагрузках. В процессе работы передачи равномерность распределения нагрузки между шестернями 11, 12 производится за счет упругого изгиба и скручивания рейки 5.The initial position of the rail 5 in the vertical direction is regulated by moving the trunnions 6 relative to the grooves of the brackets 4. After adjustment, the position of the rail 5 is fixed with nuts 7. The rail 5 is thus stretched in the axial direction and can be bent due to the fact that its section height h is much less than the length L. This allows you to compensate for the manufacturing errors of the device parts and their elastic deformation under working loads. In the process of transmission, the uniformity of the load distribution between the gears 11, 12 is due to the elastic bending and twisting of the rack 5.

В случае шарнирного закрепления рейки 5 по концам при помощи тяг 24, радиальное относительно шестерен 11, 12 перемещение рейки 5 для выравнивания нагрузки в зацеплениях осуществляется при поворотах в шарнирных сочленениях кронштейнов 4, тяг 24 и рейки 5. Демпфирующие элементы 25 гасят колебания рейки 5, возникающие при работе передачи.In the case of articulating the rails 5 at the ends with rods 24, the rails 5 are radially relative to the gears 11, 12 to equalize the load in the gears when the brackets 4, rods 24 and rails 5 are turned in the articulated joints. Damping elements 25 dampen the vibrations of the rails 5, arising during the operation of the transmission.

При включении электродвигателя 20 вращение передается от ведущего шкива 21 зубчатым ремнем 15 на шкивы 13, 14 и паразитный шкив 19. Со шкивов 13, 14 вращение передается через валы 9, 10 на жестко соединенные с ними шестерни 10 и 21, перемещающие зубчатую рейку 5, связанную со столом 3, движущимся относительно станины 2.When the electric motor 20 is turned on, the rotation is transmitted from the driving pulley 21 by the toothed belt 15 to the pulleys 13, 14 and the parasitic pulley 19. From the pulleys 13, 14, the rotation is transmitted through the shafts 9, 10 to the gears 10 and 21 rigidly connected to them, moving the gear rack 5, associated with the table 3, moving relative to the frame 2.

При реверсировании электродвигателя производится изменение направление вращения шкивов 13, 14 и шестерен 11, 12, которые изменяют направление движения рейки 5 и стола 3.When reversing the electric motor, the direction of rotation of the pulleys 13, 14 and gears 11, 12 is changed, which change the direction of movement of the rack 5 and table 3.

Применение предлагаемой зубчатой реечной передачи позволит увеличить демпфирование в приводе при реверсивных нагрузках. Использование конструкции в приводах перемещения стола плоскошлифовальных станков позволит расширить технологические возможности путем получения возможности комбинировать обработку глубинным и традиционным шлифованием на одном станке.The use of the proposed rack and pinion gear will increase the damping in the drive at reverse loads. The use of the design in table displacement drives of surface grinding machines will expand technological capabilities by obtaining the ability to combine deep and traditional grinding processing on one machine.

Конструкция передачи позволяет использовать ее взамен гидропривода при модернизации плоскошлифовальных станков, при этом рейка может устанавливаться в кронштейны крепления штоков гидроцилиндров, что снижает затраты на модернизацию.The design of the transmission allows it to be used instead of the hydraulic drive when upgrading surface grinding machines, while the rail can be installed in the mounting brackets of the hydraulic cylinder rods, which reduces the cost of modernization.

Claims

1. A rack and pinion gear comprising a housing in which two gears are mounted in bearings that are meshed with the teeth of a double-sided gear rack and mounted opposite to it, characterized in that the gears are rigidly connected to pulleys that are covered by an endless double-sided gear belt interacting with the indicated pulleys on opposite sides, while the toothed belt also covers the spurious pulley and the drive pulley associated with the drive motor.

2. The gear rack according to claim 1, characterized in that the rack is made elastic and rigidly fixed at the ends.

3. The gear rack according to claim 1, characterized in that the rack is pivotally connected to rods associated with damping elements.