RU133893U1

RU133893U1 - BALL TRANSMISSION WITH SINUSOIDAL GUIDANCE

Info

Publication number: RU133893U1
Application number: RU2013112691/11U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Ромашев; Илья Александрович Манеев; Илья Александрович Иванов
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2013-10-27

Abstract

Шариковая передача с синусоидальными направляющими дорожкамипредставляет собой три звена - входной вал, в пазах которого размещен комплект шариков, промежуточное звено с многопериодной дорожкой и неподвижное звено с однопериодной дорожкой, по направляющим дорожкам которых перемещаются шарики, отличающаяся тем, что периодические направляющие дорожки выполнены на торцевой поверхности звеньев, многопериодная дорожка в разрезе имеет форму четверти окружности, однопериодная дорожка имеет синусоидальную спрофилированную форму.A ball gear with sinusoidal guide tracks consists of three links - an input shaft, in the grooves of which a set of balls is placed, an intermediate link with a multi-period track and a fixed link with a single-period track, on which guide balls move balls, characterized in that the periodic guide tracks are made on the end surface links, multi-period track in the context has the shape of a quarter circle, single-period track has a sinusoidal profiled shape.

Description

Предлагаемое техническое решение - полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к передачам для вращательного движения с изменением его скорости посредством комплекта шариков и специальных направляющих дорожек и может быть использовано в приводах машин и механизмов самого широкого назначения.The proposed technical solution - a utility model relates to the field of mechanical engineering, namely, to gears for rotational motion with a change in its speed through a set of balls and special guide tracks and can be used in drives of machines and mechanisms of the widest purpose.

Известна передача цилиндрического типа [1], представляющая собой три последовательно охватывающие друг друга обоймы. Средняя обойма, расположенная между двумя другими, выполнена с продольными прорезями под шарики и является сепаратором. На боковой цилиндрической поверхности одной из обойм выполнена многопериодная дорожка качения. На боковой поверхности другой обоймы выполнена косая канавка. Косая канавка, в сущности, представляет собой цилиндрическую синусоиду с числом периодов, равным единице. Выполнена косая канавка на охватываемой детали, а многопериодная дорожка - на внешней, охватывающей обойме. Такой выбор расположения дорожек на внутренней и внешней детали выгоден с точки зрения сило-моментных характеристик передачи.A known transmission of the cylindrical type [1], which is three sequentially covering each other clips. The middle cage, located between the other two, is made with longitudinal slots under the balls and is a separator. On the lateral cylindrical surface of one of the cages, a multi-period raceway is made. An oblique groove is made on the side surface of the other clip. The oblique groove, in essence, is a cylindrical sinusoid with a number of periods equal to one. An oblique groove is made on the male part, and a multi-period track is on the outer, covering clip. Such a choice of the location of the tracks on the internal and external parts is advantageous from the point of view of the force-moment characteristics of the transmission.

Недостатком вышеназванной передачи является необходимость изготовления многопериодной дорожки качения на внутренней цилиндрической поверхности. Однопериодная дорожка - косая канавка в сечении имеет форму эллипса, и цепочка шариков будет представлять собой эллипс с расположением шариков по его периметру на разном расстоянии. То есть во время работы шарики испытывают неравномерные ускорения относительно одной из дорожек, что вызывает биения и шум. Кроме того, цилиндрические передачи с одной из дорожек в виде косой канавки испытывают действие опрокидывающего момента, что повышает нагрузки на корпусную деталь.The disadvantage of the above transmission is the need to manufacture a multi-period raceway on the inner cylindrical surface. Single-period track - the oblique groove in the cross section has the shape of an ellipse, and the chain of balls will be an ellipse with the arrangement of balls along its perimeter at different distances. That is, during operation, the balls experience uneven accelerations relative to one of the tracks, which causes beats and noise. In addition, cylindrical gears from one of the tracks in the form of an oblique groove experience the action of a tipping moment, which increases the load on the body part.

Известен цилиндрический шариковый редуктор [2 - прототип], в котором содержится три последовательно охватывающие друг друга обоймы. На обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях двух крайних обойм выполнены периодическая дорожка качения синусоидальной формы и косая канавка. Средняя обойма имеет сквозные продольные прорези, в которых размещены шарики, находящиеся в одновременном контакте с обеими дорожками качения на крайних обоймах.Known cylindrical ball gear [2 - prototype], which contains three sequentially covering each other cages. A periodic sinusoidal raceway and an oblique groove are made on the cylindrical surfaces of the two outer cages facing each other. The middle cage has through longitudinal slots in which balls are placed that are in simultaneous contact with both raceways at the extreme cages.

Образующей поверхностью для обеих дорожек качения является сфера с центром, лежащим на оси цилиндрических обойм, то есть поверхности деталей, на которых выполняются дорожки, остаются цилиндрической формы, меняется только форма воображаемой поверхности, на которой располагаются образующие кривые для дорожек качения. При таком выполнении однопериодная дорожка в виде косой канавки в сечении превращается из эллипса в окружность, что значительно уменьшает неравномерность движения шариков и упрощает изготовление.The forming surface for both raceways is a sphere with a center lying on the axis of the cylindrical cages, that is, the surfaces of the parts on which the tracks are made remain cylindrical, only the shape of the imaginary surface on which the forming curves for the raceways are located is changed. With this embodiment, a single-period track in the form of an oblique groove in the section is transformed from an ellipse to a circle, which significantly reduces the uneven movement of the balls and simplifies manufacturing.

Работу передачи рассмотрим на примере ее использования в качестве редуктора и для конкретности условимся, что неподвижной (корпусной) обоймой будет внешняя обойма. При вращении входного вала, являющегося внутренней обоймой, под действием косой канавки, расположенной на внешней обойме, шарики как сателлиты будут обкатывать периодическую дорожку качения, одновременно совершая возвратно-поступательное осевое перемещение вдоль прорезей сепаратора. Так как канавка нарезана по сферической поверхности, то траектория движения шарика по ней представляет собой окружность радиуса R с равномерным расположением шариков по кругу.We consider the operation of the transmission by the example of its use as a reducer, and for concreteness, we agree that the external clip will be a stationary (case) clip. When the input shaft, which is the inner cage, rotates under the action of an oblique groove located on the outer cage, the balls, like satellites, will run around the periodic raceway, while simultaneously making reciprocal axial movement along the separator slots. Since the groove is cut along a spherical surface, the trajectory of the ball along it is a circle of radius R with a uniform arrangement of balls in a circle.

Недостатком прототипа является необходимость и сложность изготовления пазов специальной формы траектории в виде периодической линии на внутренней поверхности, а также не возможность регулировки данной передачи.The disadvantage of the prototype is the need and complexity of manufacturing grooves of a special shape of the trajectory in the form of a periodic line on the inner surface, as well as the inability to adjust this gear.

Предлагаемое техническое решение - шариковая передача с синусоидальными направляющими дорожками - обеспечивает стабилизацию контактных напряжений, возможность регулировки данной передачи и увеличение жесткости конструкции.The proposed technical solution - ball gear with sinusoidal guide tracks - provides stabilization of contact stresses, the ability to adjust this gear and increase the rigidity of the structure.

Предлагаемое техническое решение представлено на фиг.1, 2, 3, 4.The proposed technical solution is presented in figure 1, 2, 3, 4.

Шариковая передача с синусоидальными направляющими дорожками представляет собой три взаимодействующих друг с другом звена 1, 2, и 3 (фиг.1). На фигуре 1 цифрой 1 обозначен входной вал с количеством пазов на один больше или меньше чем периодов на синусоиде промежуточного звена, цифрой 2 - промежуточное звено с многопериодной дорожкой, а цифрой 3 - неподвижное звено с однопериодной дорожкой. Шарики 4 находятся в пазах входного вала 1 и во взаимодействии со звеньями 2 и 3 количество тел качения равно числу пазов на входном звене 1. Между входным, промежуточным и неподвижным звеном находятся игольчатые подшипники 5, которые необходимы для стабилизации положения звеньев относительно их общей оси (см. фиг. 1). Передача на фиг. 1 отличается тем, что периодические направляющие дорожки выполнены на торцевой поверхности звеньев 2 и 3, многопериодная дорожка на звене 2 в разрезе имеет форму четверти окружности (см. фиг. 4), однопериодная дорожка на звене 3 имеет синусоидальную спрофилированную форму (см. фиг 2). Также, конструкция обладает возможностью регулирования узла.Ball gear with sinusoidal guide tracks is three interacting with each other links 1, 2, and 3 (figure 1). In figure 1, the number 1 denotes the input shaft with the number of grooves one more or less than the periods on the sine wave of the intermediate link, number 2 - the intermediate link with a multi-period track, and number 3 - a fixed link with a single-period track. Balls 4 are located in the grooves of the input shaft 1 and in interaction with links 2 and 3 the number of rolling bodies is equal to the number of grooves on the input link 1. Between the input, intermediate and fixed link there are needle bearings 5, which are necessary to stabilize the position of the links relative to their common axis ( see Fig. 1). The transmission of FIG. 1 differs in that periodic guide tracks are made on the end surface of links 2 and 3, a multi-period track on a link 2 in a section has the shape of a quarter circle (see FIG. 4), a single-period track on a link 3 has a sinusoidal profiled shape (see FIG. 2 ) Also, the design has the ability to regulate the site.

Конструкция работает следующим образом: при повороте вала 1 с частотой n₁ (где n₁ - частота вращения входного вала), шарики 4, расположенные в пазах вала 1, и в тоже время находящиеся в контакте с однопериодной направляющей дорожкой звена 3 и многопериодной звена 2, перемещаются по спрофилированной поверхности однопериодной дорожки звена 3, являющегося неподвижным, в это же время шарики перемещаются по многопериодной дорожке звена 2, тем самым приводя его в движение, при этом выходное звено 2 вращается с уже измененной частотой n₂, так как шарики проходят разный по длине путь на однопериодной и многопериодной направляющих дорожках. При этом передача может работать как мультипликатор и как редуктор, меняя местами входной и выходной элементы.The design works as follows: when you rotate the shaft 1 with a frequency of n ₁ (where n ₁ is the rotation frequency of the input shaft), balls 4 located in the grooves of the shaft 1 and at the same time in contact with the single-period guide track of link 3 and multi-period link 2 move along the profiled surface of the single-period track of link 3, which is stationary, at the same time, the balls move along the multi-period track of link 2, thereby setting it in motion, while the output link 2 rotates with an already changed frequency n ₂ , since the balls have a different path length on single-period and multi-period guide tracks. In this case, the transmission can work as a multiplier and as a gearbox, interchanging the input and output elements.

Предлагаемая полезная модель - шариковая передача с синусоидальными направляющими дорожками - обеспечивает снижение и стабилизацию контактных напряжений, обеспечивает повышенную жесткость конструкции, возможностью регулирования узла, а также более проста в производстве.The proposed utility model - ball transfer with sinusoidal guide tracks - provides reduction and stabilization of contact stresses, provides increased structural rigidity, the ability to control the unit, and is also simpler to manufacture.

Данное техническое решение применяется в Бийском технологическом институте (филиале) АлтГТУ на кафедре металлорежущих станков и инструментов при разработке конструкции нового варианта раздаточной коробки для автомобиля повышенной проходимости.This technical solution is used in the Biysk Technological Institute (branch) of Altai State Technical University at the department of metal-cutting machine tools and tools when developing the design of a new version of the transfer case for an off-road vehicle.

Источники информации:Information sources:

1. Патент US 5312306, 1994 г.1. Patent US 5312306, 1994

2. Патент RU 2232318, 2002 г.2. Patent RU 2232318, 2002

Claims

A ball gear with sinusoidal guide tracks consists of three links - an input shaft, in the grooves of which a set of balls is placed, an intermediate link with a multi-period track and a fixed link with a single-period track, on which guide balls move balls, characterized in that the periodic guide tracks are made on the end surface links, multi-period track in the context has the shape of a quarter circle, single-period track has a sinusoidal profiled shape.