RU156329U1 - Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное движение - Google Patents

Abstract

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное движение, содержащее винт, корпус с базовыми элементами и закрепленными к нему крышками, установленные в корпусе n (n≥3) роликов, на торцах которых выполнены сферические гнезда, и 2·n шаров, причем в одной из крышек с закрепленной к ней дополнительной крышкой установлены n узлов для регулировки осевого люфта роликов с опорами, имеющими на торцах сферические гнезда, n шаров установлены одновременно в последних и в сферических гнездах на соответствующих торцах роликов, а n узлов для регулировки осевого люфта роликов соединены с дополнительной крышкой, отличающееся тем, что устройство снабжено n дополнительными узлами для регулировки осевого люфта роликов с опорами, имеющими на торцах сферические гнезда, второй дополнительной крышкой, 2·n зубчатыми шкивами и двумя зубчатыми ремнями, а ролики выполнены сборными, и на концах каждого ролика закреплены два зубчатых шкива с согласованными по угловой координате зубьями, причем в другой из крышек установлены n дополнительных узлов для регулировки осевого люфта роликов с опорами, имеющими на торцах сферические гнезда, и к этой крышке закреплена вторая дополнительная крышка, соединенная с n дополнительными узлами для регулировки осевого люфта роликов, при этом n оставшихся шаров установлены одновременно в сферических гнездах опор дополнительных узлов для регулировки осевого люфта роликов и в сферических гнездах на соответствующих торцах роликов, а каждый зубчатый ремень установлен с нулевым натягов на шкивах, закрепленных на соответствующем конце всех роликов.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в качестве механической винтовой передачи для преобразования вращательного движения в поступательное движение при нагружении выходного звена передачи малой и средней по величине осевой силой.

Известна передача винт-гайка скольжения, преобразующая вращательное движение винта в поступательное движение гайки, см. Решетов Д.Н. «Детали машин», учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов, 4-е издание, Москва, Машиностроение, 1989 год, стр. 308. Передача состоит из винта, гайки, опорных узлов и направляющих деталей. Для работы передачи винт соединяют с электродвигателем, чаще всего через редуктор.

Передача имеет простую конструкцию, но обладает рядом недостатков, основным из которых является низкий КПД. Он приводит: к ограничению скорости вращения винта; к большим тепловыделениям при работе; к необходимости выбора электродвигателя с большими мощностью, габаритами и массой. Кроме того, гайку надо изготавливать из дорогостоящих антифрикционных материалов. Ресурс передач винт-гайка скольжения при постоянной работе низкий, и так далее.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, см. патент РФ №2463500, F16H 25/22, Б.И. №28, 2012 г., которое выбрано в качестве прототипа. Устройство состоит из винта и конструкции, совершающей поступательное движение. Указанная конструкция состоит из корпуса с первой и второй крышками, в котором с возможностью вращения вокруг собственной оси установлены ролики, зацепляющиеся витками своей резьбы с витками резьбы винта. Ролики на торцах имеют сферические гнезда, такие же гнезда выполнены в первой крышке и в опорах, установленных во второй крышке. Одновременно в сферических гнездах каждого ролика и соответствующих гнездах первой крышки или опоры установлены шары. Радиус всех сферических гнезд на несколько процентов больше радиуса шаров. Установленные во второй крышке опоры взаимодействуют с деталями для индивидуальной регулировки осевого зазора каждого резьбового ролика. У краев каждого ролика выполнены кольцевые пазы, в которых установлены кольца, удерживающие все ролики от радиального смещения при приложении осевой силы.

В отличие от передачи винт-гайка скольжения (аналог) устройство-прототип является безгаечной винтовой передачей качения, поэтому ее КПД примерно в два раза выше, чем у передачи-аналога, и указанные выше недостатки передачи-аналога преодолеваются.

Всем конструкциям роликовинтовых передач свойственно при работе под нагрузкой проскальзывание, которое снижает кинематическую точность этих передач. Это явление возникает из-за разноразмерности всех роликов одной передачи по среднему диаметру резьбы, из-за погрешностей изготовления резьбы деталей передачи по шагу и т.д. Если выходное звено роликовинтовой передачи переместилось из начального положения в конечное, сделав определенное число оборотов входного звена, затем входное звено делает такое же число оборотов в обратном направлении, а выходное звено не доходит до начального положения, то получившаяся разница и является кинематической погрешностью. Для безгаечных роликовинтовых передач величина кинематической погрешности больше, чем для роликовинтовых передач с гайкой, так как появляется еще одна погрешность, влияющая на кинематическую погрешность. Это несоосность кольцевых пазов ролика относительно его резьбы.

Отсюда основным недостатком заявляемого устройства (безгаечной роликовинтовой передачи) является низкая кинематическая точность.

Кроме того, проскальзывание способствует более интенсивному износу деталей передачи, что снижает ее ресурс.

Техническим результатом является повышение кинематической точности и ресурса устройства для преобразования вращательного движения в поступательное движение за счет уменьшения проскальзывания в передаче и повышения синхронности работы роликов.

Технический результат достигается в устройстве, содержащем винт, корпус с базовыми элементами и закрепленными к нему крышками, установленные в корпусе n (n≥3) роликов, на торцах которых выполнены сферические гнезда, и 2 n шаров. Причем в одной из крышек с закрепленной к ней дополнительной крышкой установлены n узлов для регулировки осевого люфта роликов с опорами, имеющими на торцах сферические гнезда, n шаров установлены одновременно в последних и в сферических гнездах на соответствующих торцах роликов, а n узлов для регулировки осевого люфта роликов соединены с дополнительной крышкой. Устройство снабжено n дополнительными узлами для регулировки осевого люфта роликов с опорами, имеющими на торцах сферические гнезда, второй дополнительной крышкой, 2 n зубчатыми шкивами и двумя зубчатыми ремнями, а ролики выполнены сборными, и на концах каждого ролика закреплены два зубчатых шкива с согласованными по угловой координате зубьями. Причем в другой из крышек установлены n дополнительных узлов для регулировки осевого люфта роликов с опорами, имеющими на торцах сферические гнезда, и к этой крышке закреплена вторая дополнительная крышка, соединенная с n дополнительными узлами для регулировки осевого люфта роликов. При этом n оставшихся шаров установлены одновременно в сферических гнездах опор дополнительных узлов для регулировки осевого люфта роликов и в сферических гнездах на соответствующих торцах роликов, а каждый зубчатый ремень установлен с нулевым натягов на шкивах, закрепленных на соответствующем конце всех роликов.

Полезная модель поясняется прилагаемыми чертежами, где:

- на фиг. 1 показан общий вид устройства;

- на фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1;

- на фиг. 3 показан разрез Б-Б на фиг. 2 (увеличен);

- на фиг. 4 показан разрез В-В на фиг. 2.

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное движение, см. фиг. 1, состоит из винта 1 и узла, совершающего поступательное перемещение с базовыми элементами «Г» (цапфами под подшипники), которые предназначены для соединения указанного узла с исполнительным механизмом. Указанный узел состоит из корпуса 2 и двух крышек 3, которые соединены с корпусом винтами 4 с пружинными шайбами 5 и штифтами 6, которые позволяют позиционировать крышки относительно корпуса.

К наружной торцовой поверхности каждой крышки 3, см. фиг. 1 и 2, винтами 7 крепятся дополнительная крышка 8 и круглая пластина 9, которая удерживает маслоотражатель 10.

Внутри корпуса, см. фиг. 2, установлены n (n≥3) сборных роликов 11, которые находятся в резьбовых зацеплениях с винтом 1. Пусть для примера принято n=6. На концах роликов закреплены зубчатые шкивы 12, а на торцах роликов выполнены сферические гнезда «Д». На зубчатые шкивы 12 у каждого конца всех роликов установлен с нулевым натягом зубчатый ремень 13. При этом ширина ремня 13 на несколько миллиметров меньше ширины зубчатого шкива 12, чтобы компенсировать погрешности в осевых положениях роликов. Каждый ролик, см. фиг. 3, состоит из пяти деталей: резьбовой детали 14 с отверстиями на торцах, двух зубчатых шкивов 12 и двух осей 15 с головками, на наружном торце каждой из которых выполнено сферическое гнездо «Д». При сборке ролика шкивы предварительно напрессовывают на оси, а затем оси впрессовывают в отверстия резьбовой детали. При этом с помощью оснастки зубья шкивов согласовывают по угловой координате.

В каждой крышке 3, см. фиг. 2 и 3, устанавливается узлы для индивидуальной регулировки осевого люфта ролика. По сравнению с прототипом, в котором эти узлы установлены только в одной крышке и за счет независимого поворота ролика вокруг своей оси можно регулировать совместный осевой люфт, в заявляемом устройстве ролики связаны между собой зубчатыми ремнями и осуществить независимый поворот каждого ролика невозможно. Отсюда регулировка осевого люфта ролика осуществляется со стороны двух крышек. Узел для индивидуальной регулировки осевого люфта ролика состоит из, установленной в отверстии крышки соосно оси ролика, опоры 16, клиновой детали 17 и регулировочного винта 18 со стопорной шайбой 19. На одном торце опоры 16 выполнено сферическое гнездо «Е», а со стороны противоположного торца выполнен клиновой П-образный паз «Ж». В паз «Ж» опоры 16 устанавливается клиновая деталь 17, положение которой по высоте паза «Ж» определяется регулировочным винтом 18 и стопорится шайбой 19. Чтобы от вращения ролика опора 16 с клиновой деталью 17 не смогла повернуться, в дополнительной крышке 8, см. фиг. 4, выполнены n радиальных П-образных пазов «И», в которые устанавливаются опорные участки клиновых деталей. Следует отметить, что конструкция узлов для индивидуальной регулировки осевого люфта ролика может быть и другой.

В сферическое гнездо «Д», см. фиг. 2, на торцах каждого ролика 11 и в сферическое гнездо «Е» соответствующей опоры 16 установлены шары 20.

Работа заявляемого устройства. Ведущим звеном является винт, который соединяют с двигателем, а цапфы «Г» корпуса 2, который является ведомым звеном, - с исполнительным механизмом, см. фиг. 1. Обычно исполнительный механизм препятствует повороту ведомого звена. Винт, вращаясь, за счет сил трения и резьбового зацепления приводит во вращение резьбовые ролики. Они вращаются вокруг собственной оси. За счет разницы углов подъема резьбы винта и роликов ведомое звено совершает поступательное движение вдоль оси винта. Рабочая осевая сила передается с витков резьбы винта на витки резьбы резьбовых роликов, а далее с роликов - через шары на одну из крышек. Так как резьба винта и роликов треугольная, то в сопряжении витков этих деталей возникают еще радиальные силы, которые воспринимаются зубчатыми ремнями, которые также вовлекаются во вращение вокруг оси винта. Зубчатые ремни растягиваются, но, имея армирующие детали, обеспечивают достаточную жесткость при малых и средних нагрузках. За счет выбора профиля ремня и его ширины можно обеспечить жесткость и при больших нагрузках. При этом зубчатые ремни выполняют две функции: удерживают ролики от радиального смещения; синхронизируют работу роликов.

По сравнению с устройством-прототипом заявляемое устройство позволяет:

- синхронизировать работу роликов за счет чего снижается проскальзывание, и как следствие повышается кинематическая точность заявляемого устройства;

- снизить проскальзывание за счет чего снижается интенсивность изнашивания деталей заявляемого устройства, и как следствие повышается его ресурс;

- упростить и сделать более точной регулировку осевого люфта каждого ролика передачи за счет возможности регулировки зазоров между шаром и сферическими гнездами на ролике и опоре крышки со стороны каждой крышки. В устройстве-прототипе приходилось, давя на ролик достаточно большой силой регулировки со стороны одной крышки, приводить его во вращение, при котором он преодолевал крутящие моменты от сил трения в резьбе и в сопряжении с кольцами.

Claims (1)

1. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное движение, содержащее винт, корпус с базовыми элементами и закрепленными к нему крышками, установленные в корпусе n (n≥3) роликов, на торцах которых выполнены сферические гнезда, и 2·n шаров, причем в одной из крышек с закрепленной к ней дополнительной крышкой установлены n узлов для регулировки осевого люфта роликов с опорами, имеющими на торцах сферические гнезда, n шаров установлены одновременно в последних и в сферических гнездах на соответствующих торцах роликов, а n узлов для регулировки осевого люфта роликов соединены с дополнительной крышкой, отличающееся тем, что устройство снабжено n дополнительными узлами для регулировки осевого люфта роликов с опорами, имеющими на торцах сферические гнезда, второй дополнительной крышкой, 2·n зубчатыми шкивами и двумя зубчатыми ремнями, а ролики выполнены сборными, и на концах каждого ролика закреплены два зубчатых шкива с согласованными по угловой координате зубьями, причем в другой из крышек установлены n дополнительных узлов для регулировки осевого люфта роликов с опорами, имеющими на торцах сферические гнезда, и к этой крышке закреплена вторая дополнительная крышка, соединенная с n дополнительными узлами для регулировки осевого люфта роликов, при этом n оставшихся шаров установлены одновременно в сферических гнездах опор дополнительных узлов для регулировки осевого люфта роликов и в сферических гнездах на соответствующих торцах роликов, а каждый зубчатый ремень установлен с нулевым натягов на шкивах, закрепленных на соответствующем конце всех роликов.

   

Images