RU156952U1 - Устройство для преобразования вращательного движения в плоскопараллельное движение узла изделия - Google Patents

Abstract

Устройство для преобразования вращательного движения в плоскопараллельное движение узла изделия, содержащее корпус с базовыми элементами и прикрепленными к нему крышками, в одной из которых установлена направляющая втулка, а к другой прикреплен защитный стакан, установленные в корпусе два подшипника качения, упирающиеся наружными кольцами в противоположные крышки, винт с цилиндрическим участком, входящим в отверстие направляющей втулки, и стыковочным узлом на торце, n (n≥3) роликов, каждый из которых находится в резьбовых зацеплениях с винтом, две зубчатые втулки, зацепляющиеся с зубчатыми венцами, выполненными на концах роликов, и разрезное кольцо, причем пространство в корпусе между подшипниками качения защищено уплотнениями и предназначено для размещения электродвигателя с полым ротором, а стыковочный узел на торце винта предназначен для соединения с узлом изделия и уравновешивания крутящего момента от сил трения в резьбовых зацеплениях, отличающееся тем, что устройство снабжено оболочкой, на наружной цилиндрической поверхности которой выполнены два кольцевых паза, 2·n регулировочными винтами с контргайками, 2·n опорами, каждая из которых имеет на торце сферическое гнездо, а противоположным торцом взаимодействует с регулировочным винтом, 2·n шарами и дополнительным разрезным кольцом, в каждой крышке соосно с роликами выполнены ступенчатые отверстия, на торцах каждого ролика выполнены сферические гнезда, а на его наружной поверхности у концов за зубчатыми венцами выполнены шейки, причем в ступенчатые отверстия в крышках установлены опоры с регулировочными винтами и контргайками, каждый шар устан�

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в качестве механической винтовой передачи со встроенным электродвигателем с полым ротором для преобразования вращательного движения в плоскопараллельное движение подвижного узла изделия, на которое установлена передача.

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. Обычно гайка передачи соединяется с подвижным узлом изделия. В зависимости от способа установки на изделие передачи и указанного узла, последний может совершать плоскопараллельное движение, частными случаями которого являются поступательное движение и вращательное движение.

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 плоскопараллельное движение узла изделия, см. патент РФ №2546051, F16H 1/34, F16H 25/20, Б.И. №10, 2015 г., которое выбрано в качестве прототипа.

Данное устройство состоит из установленной в корпусе на двух подшипниках качения планетарной роликовинтовой передачи. Гайка этой передачи выполнена в виде протяженной вдоль оси оболочки, на каждом конце наружной цилиндрической поверхности которой установлен подшипник с уплотнением, а пространство между подшипниками предназначено для установки электродвигателя с полым ротором.

Витками своей резьбы многозаходный винт передачи соединен с сопрягаемыми витками, установленных в двух сепараторах, резьбовых роликов, количество которых не менее трех. Резьбовые ролики установлены в многозаходной гайке, и их витки также зацепляются с сопрягаемыми витками резьбы гайки. Чтобы исключить самопроизвольное вывинчивание резьбовых роликов, они дополнительно связаны с гайкой зубчатыми зацеплениями, для чего в отверстии гайки закреплены зубчатые втулки.

Корпус имеет базовые цапфы для шарнирной установки устройства на изделии, а с двух торцов к корпусу крепятся крышки, в одной из которых установлена направляющая втулка. Винт имеет резьбовой участок, цилиндрический участок, установленный в отверстии указанной втулке, а на конце - стыковочный узел, предназначенный для соединения с подвижным узлом изделия и для восприятия крутящего момента от сил трения в резьбе.

В устройстве-прототипе вращается гайка с роликами, а винт перемещается вдоль своей оси. Такое решение удобно для большинства изделий, которыми оснащаются планетарные роликовинтовые передачи.

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

Основным недостатком планетарной роликовинтовой передачи является технологическая сложность изготовления на внутренней поверхности гайки, закаленной до высокой твердости, высокоточной многозаходной резьбы (как правило, пяти или шестизаходной). Кроме того, для изготовления внутренней резьбы на гайке требуется дополнительное дорогостоящее оборудование. В основном по этой причине освоение производства планетарных роликовинтовых передач, которые по большинству эксплуатационных параметров превосходят другие передачи для преобразования вращательного движения в поступательное, затруднено. В мире изготовление планетарных роликовинтовых передач освоили только несколько фирм. Большинство отечественных заводов, не имея необходимого дорогостоящего оборудования, не могут освоить производство перспективных планетарных роликовинтовых передач.

Кроме того, передача-прототип имеет осевые зазоры между сопрягаемыми витками резьбы винта и роликов, а также роликов и гайки. Это приводит к снижению точности и жесткости данной передачи.

Задачами изобретения являются упрощение технологии изготовления деталей передачи для преобразования вращательного движения в плоскопараллельное движение, а также повышение точности этой передачи и ее жесткости. Упростить технологию изготовления деталей можно путем замены планетарной роликовинтовой передачи на безгаечную роликовинтовую передачу. Но известны безгаечные роликовинтовые передачи только с вращающимся винтом и перемещающимся вдоль оси винта узлом с роликами, а в прототипе перемещается вдоль оси винт.Следовательно, надо предложить безгаечную роликовинтовую передачу с перемещающимся вдоль оси винтом, и она должна не иметь осевых зазоров.

Поставленные задачи достигаются тем, что заявляемое устройство для преобразования вращательного движения в плоскопараллельное движение узла изделия, содержащее корпус с базовыми элементами и закрепленными к нему крышками, в одной из которых установлена направляющая втулка, а к другой закреплен защитный стакан, установленные в корпусе два подшипника качения, упирающиеся наружными кольцами в противоположные крышки, винт с цилиндрическим участком, входящем в отверстие направляющей втулки, и стыковочным узлом на торце, n (n≥3) роликов, каждый из которых находится в резьбовых зацеплениях с винтом, две зубчатые втулки, зацепляющиеся с зубчатыми венцами, выполненными на концах роликов, и разрезное кольцо, причем пространство в корпусе между подшипниками качения защищено уплотнениями и предназначено для размещения электродвигателя с полым ротором, а стыковочный узел на торце винта предназначен для соединения с узлом изделия и уравновешивания крутящего момента от сил трения в резьбовых зацеплениях. Устройство снабжено оболочкой, на наружной цилиндрической поверхности которой выполнены два кольцевых паза, 2·n регулировочными винтами с контргайками, 2·n опорами, каждая из которых имеет на торце сферическое гнездо, а противоположным торцом взаимодействует с регулировочным винтом, 2·n шарами и дополнительным разрезным кольцом, в каждой крышке соосно роликам выполнены ступенчатые отверстия, на торцах каждого ролика выполнены сферические гнезда, а на его наружной поверхности у концов за зубчатыми венцами выполнены шейки. В ступенчатые отверстия в крышках установлены опоры с регулировочными винтами и контргайками, каждый шар установлен с разных сторон в сферическое гнездо на одном из торцов ролика и в сферическое гнездо опоры в соответствующей крышке, зубчатые венцы закреплены в отверстии оболочки, а основное и дополнительное разрезные кольца установлены в кольцевых пазах оболочки. Радиус сферического гнезда на торцах ролика и в опорах на несколько процентов больше радиуса шара, один из подшипников качения упирается внутренним кольцом в основное разрезное кольцо, а другой подшипник - в дополнительное разрезное кольцо.

Полезная модель поясняется прилагаемыми чертежами, где:

- на фиг. 1 показан общий вид устройства;

- на фиг. 2 показан вид А на фиг. 1 (увеличен);

- на фиг. 3 показан разрез Б-Б на фиг. 2;

- на фиг. 4 показана схема установки устройства на изделие (уменьшена).

Устройство для преобразования вращательного движения в плоскопараллельное движение узла изделия, см. фиг. 1 и 2, состоит из корпуса 1 с крышками 2 и 3. К крышке 2 крепится направляющая втулка 4, а к крышке 3 крепится защитный сварной стакан 5 с помощью винтов 6. Крышки 2 и 3, см. фиг. 3, центрируются по отверстию корпуса 1, ориентируются относительно его с помощью штифтов 7 и крепятся к нему винтами 8 с пружинными шайбами 9. Корпус 1, см. фиг.1 и 2, имеет базовые цапфы «В» для шарнирной установки корпуса на изделие.

Внутри корпуса 1, см. фиг. 3, на подшипниках 10 и 11 установлена безгаечная роликовинтовая передача (БРВП). БРВП состоит из винта 12 с направляющим цилиндрическим участком «Г», который может перемещаться в осевом направлении по отверстию «Д» направляющей втулки 4, n (n≥3) роликов 13, на шейки «Е» которых с двух сторон установлены кольца 14. На торцах роликов выполнены сферические гнезда «Ж». В каждой крышке соосно каждому ролику установлена опора 15 с аналогичным сферическим гнездом «И» и регулировочный винт 16 с контргайкой 17. В каждом сферическом гнезде «Ж» каждого ролика 13 и сферическом гнезде «И» соответствующей опоры 15 установлен шар 18, радиус которого на несколько процентом меньше радиуса сферического гнезда в опорах и на торцах роликов.

На конце винта 12, см. фиг. 1 и 3, закреплен стыковочный узел 19, предназначенный для соединения с узлом изделия и для восприятия крутящего момента от сил трения в резьбе.

Подшипники 10 и 11, см. фиг. 3, одновременно установлены в отверстии корпуса 1 и на наружной цилиндрической поверхности оболочки 20 у ее торцов. В осевом направлении подшипник 10 зафиксирован крышкой 2 и разрезным кольцом 21, а подшипник 11 зафиксирован крышкой 3 и таким же разрезным кольцом. Пространство между подшипниками загерметизировано с помощью тонкостенных уплотнений 22 и предназначено для установки встроенного электродвигателя с полым ротором.

Для зубчатых соединений, см. фиг. 3, оболочки 20 и роликов 13 на концах последних прямо по резьбе от торца до паза с шейкой «E» нарезаны зубчатые венцы «К», а в отверстии оболочки с помощью разрезных колец 23 и шпонок 24 закреплены зубчатые втулки 25.

На фиг. 4 показана схема установки заявляемого устройства на изделие 26, имеющее подвижный узел 27, который может совершать вращательное движение. На изделии 26 имеется опорный узел 28, который с цапфами «В» корпуса 1 заявляемого устройства образует шарнирное соединение. На подвижном узле 27 имеется опорный узел 29, который со стыковочным узлом 19 заявляемого устройства также образует шарнирное соединение.

Работу заявляемого устройства рассмотрим на примере изделия, показанного на схеме, см. фиг. 4. В начальном положении изделия 26 его подвижный узел 27 закрыт. При этом винт 12 БРВП, см. фиг. 3, находится в одном из крайних положений, при котором направляющий участок «Г» винта 12 почти полностью (с учетом запаса) располагается внутри корпуса заявляемого устройства. При включении электродвигателя ротор вместе с оболочкой 20 и зубчатыми втулками 25 начинает вращаться и приводит во вращательное движение ролики 13. Ролики за счет резьбового зацепления будут перемещать винт 12 вдоль оси. Он может совершать только поступательное движение, так как вращающий момент от действия сил трения в резьбовых зацеплениях будет уравновешивать шарнирное соединение опорного узла 29 со стыковочным узлом 19 заявляемого устройства. При выдвижении винта 12 подвижный узел 27 будет поворачиваться до требуемого положения, достигнув которое электродвигатель выключится. Для возврата подвижного узла 27 в исходное положение необходимо, чтобы при новом включении электродвигателя он вращался бы в обратном направлении.

По сравнению с устройством-прототипом заявляемое устройство позволяет:

- упростить технологию изготовления деталей заявляемой передачи, так как не надо изготавливать наиболее сложную деталь - гайку. За счет этого многие отечественные заводы смогут освоить серийное производство перспективных преобразователей вращательного движения в плоскопараллельное движение (в частном случае - в прямолинейное);

- повысить точность заявляемой передачи за счет регулировки осевого люфта (сведение его к нулю) всех роликов в передаче;

- повысить осевую жесткость заявляемой передачи, которую можно считать беззазорной;

- расширить функциональные возможности безгаечных роликовинтовых передач за счет предложения новой схемы передачи, в которой выходным звеном стал винт.

Claims (1)

1. Устройство для преобразования вращательного движения в плоскопараллельное движение узла изделия, содержащее корпус с базовыми элементами и прикрепленными к нему крышками, в одной из которых установлена направляющая втулка, а к другой прикреплен защитный стакан, установленные в корпусе два подшипника качения, упирающиеся наружными кольцами в противоположные крышки, винт с цилиндрическим участком, входящим в отверстие направляющей втулки, и стыковочным узлом на торце, n (n≥3) роликов, каждый из которых находится в резьбовых зацеплениях с винтом, две зубчатые втулки, зацепляющиеся с зубчатыми венцами, выполненными на концах роликов, и разрезное кольцо, причем пространство в корпусе между подшипниками качения защищено уплотнениями и предназначено для размещения электродвигателя с полым ротором, а стыковочный узел на торце винта предназначен для соединения с узлом изделия и уравновешивания крутящего момента от сил трения в резьбовых зацеплениях, отличающееся тем, что устройство снабжено оболочкой, на наружной цилиндрической поверхности которой выполнены два кольцевых паза, 2·n регулировочными винтами с контргайками, 2·n опорами, каждая из которых имеет на торце сферическое гнездо, а противоположным торцом взаимодействует с регулировочным винтом, 2·n шарами и дополнительным разрезным кольцом, в каждой крышке соосно с роликами выполнены ступенчатые отверстия, на торцах каждого ролика выполнены сферические гнезда, а на его наружной поверхности у концов за зубчатыми венцами выполнены шейки, причем в ступенчатые отверстия в крышках установлены опоры с регулировочными винтами и контргайками, каждый шар установлен с разных сторон в сферическое гнездо на одном из торцов ролика и в сферическое гнездо опоры в соответствующей крышке, зубчатые венцы закреплены в отверстии оболочки, а основное и дополнительное разрезные кольца установлены в кольцевых пазах оболочки, при этом радиус сферического гнезда на торцах ролика и в опорах на несколько процентов больше радиуса шара, один из подшипников качения упирается внутренним кольцом в основное разрезное кольцо, а другой подшипник - в дополнительное разрезное кольцо.

   

Images