RU2194202C2

RU2194202C2 - Planetary roller-helical gear train

Info

Publication number: RU2194202C2
Application number: RU2001103511A
Authority: RU
Inventors: Д.С. Блинов; О.А. Ряховский; В.И. Фетисов; В.Д. Блинов
Original assignee: Блинов Дмитрий Сергеевич; Ряховский Олег Анатольевич; Фетисов Владимир Игоревич; Блинов Виктор Дмитриевич
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2002-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; conversion of rotary motion into translational motion. SUBSTANCE: backlash between screw, rollers and nut in proposed gear train is taken up due to motion of roller necks in radial direction by means of special mechanisms. Due to said motion of necks, each roller may shift in parallel relative to initial position towards nut or screw or may turn relative to initial position. Final position of rollers is fixed. Necks of each roller may move individually or rollers may be self-set between screw and nut when flexible closed bands are in tension or they may be self-set between screw and nut due to elastic forces of four thin- walled rings two of which are compressed radially by roller necks and other two are in tension. EFFECT: increased axial rigidity; enhanced accuracy of transmission due to extended range of sizes. 4 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве передачи для преобразования вращательного движения в поступательное. The invention relates to mechanical engineering and can be used as a transmission for converting rotational motion into translational.

Известна планетарная ролико-винтовая передача (ПРВП), cм. рекламный проспект АВТОВАЗа "Ролико-винтовая пара", Тольятти, тип. ВАЗа, 1989 г. Она состоит из винта, гайки и установленных между ними роликов, которые разделяются при движении с помощью двух сепараторов, находятся в резьбовых зацеплениях с винтом и гайкой и дополнительно соединены зубчатыми зацеплениями с гайкой для того, чтобы ролики не вывинчивались. Для повышения жесткости и точности ПРВП наиболее сложная для изготовления деталь - гайка выполнена сборной и состоит из корпуса, двух полугаек, установленного между ними компенсаторного кольца и многочисленных деталей для позиционирования и закрепления полугаек в корпусе, а также для передачи нагрузки с полугаек на корпус и для сжатия полугаек в осевом направлении с целью создания усилия преднатяга в резьбовых зацеплениях. Процесс сборки и наладки данной ПРВП сложный, так как надо подобрать или подшлифовать компенсаторное кольцо до нужной толщины. При этом каждый раз надо частично собрать-разобрать гайку и, установив ПРВП в испытательное устройство, проконтролировать момент сопротивления на холостом ходу. При работе ПРВП ее резьбовые детали изнашиваются и для частичного восстановления эксплуатационных параметров передачи надо снова подбирать или подшлифовывать компенсаторное кольцо. Кроме того, рабочее усилие воспринимается одной полугайкой и складывается с усилием преднатяга, которое снижает к. п.д. передачи и делает процесс изнашивания более интенсивным. Следует отметить, что в ряде случаев от передачи не требуется очень высокая жесткость и точность, поэтому выбор данной конструкции ПРВП становится необоснованным. Known planetary roller-helical gear (PRVP), see AVTOVAZ brochure "Roller-screw pair", Togliatti, type. VAZ, 1989. It consists of a screw, a nut and rollers installed between them, which are separated by two separators when moving, are in threaded engagement with a screw and a nut, and are additionally connected by gearing with a nut so that the rollers do not unscrew. To increase the rigidity and accuracy of the PRVP, the most difficult part to manufacture is the nut is made by the national team and consists of a housing, two half nuts, an expansion ring installed between them and numerous parts for positioning and securing the half nuts in the housing, as well as for transferring the load from the half nuts to the housing and for compressing the nuts in the axial direction in order to create a preload force in the threaded engagement. The process of assembly and commissioning of this PRVP is complicated, as it is necessary to select or grind the expansion ring to the desired thickness. In this case, each time it is necessary to partially assemble-disassemble the nut and, having installed the PRVP in the testing device, check the moment of resistance at idle. During PRVP operation, its threaded parts wear out and, in order to partially restore the operational parameters of the transmission, it is necessary to select or grind the expansion ring again. In addition, the working force is perceived by one half-nut and is added to the preload force, which reduces the efficiency. transmission and makes the wear process more intense. It should be noted that in some cases, the transmission does not require very high rigidity and accuracy, so the choice of this design PRVP becomes unreasonable.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является ПРВП, см. Решетов Д.Н. Детали машин. Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов, 4-е изд., М.: Машиностроение, 1989 г., стр.314 /прототип/, состоящая из тех же основных деталей, что и описанный выше аналог. Однако гайка в передаче-прототипе выполнена цельной и сама может являться корпусом. Данная ПРВП имеет значительно более простую конструкцию, существенно технологичнее при изготовлении, не требует сложной сборки и наладки, воспринимает рабочую нагрузку всей гайкой, имеет более высокий к.п.д. Однако основным недостатком передачи-прототипа является наличие осевого люфта и недостаточно высокая жесткость и точность работы передачи из-за того, что между резьбовыми деталями (гайкой, роликами и винтом) имеются радиальные зазоры. Кроме того, средние диаметры резьб всех роликов в одной передаче должны укладываться в диапазон 0,002-0,004 мм. В противном случае нагрузка будет неравномерно распределяться между роликами, и некоторые ролики будут недогружены или вообще не будут воспринимать нагрузку, а другие ролики будут перегружены. Этот недостаток относится и к передаче-аналогу. В реальном производстве для обеспечения указанного условия осуществляют селективный подбор роликов для каждой передачи. Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed device is PRVP, see D. Reshetov. Machine parts. A textbook for students of engineering and mechanical specialties of universities, 4th ed., Moscow: Engineering, 1989, p. 314 / prototype /, consisting of the same basic parts as the analogue described above. However, the nut in the transfer prototype is made integral and may itself be a body. This PRVP has a much simpler design, is much more technologically advanced in manufacturing, does not require complex assembly and adjustment, perceives the workload with the whole nut, and has a higher efficiency However, the main disadvantage of the prototype transmission is the presence of axial play and insufficiently high rigidity and accuracy of the transmission due to the fact that there are radial clearances between the threaded parts (nut, rollers and screw). In addition, the average diameters of the threads of all the rollers in one gear should be in the range of 0.002-0.004 mm. Otherwise, the load will be unevenly distributed between the rollers, and some rollers will be underloaded or not absorb the load at all, and other rollers will be overloaded. This drawback applies to the transmission-analogue. In real production, to ensure the specified condition, selective selection of rollers for each gear is carried out.

Задачей изобретения является повышение осевой жесткости и точности работы планетарной ролико-винтовой передачи с простой по конструкции и технологичной цельной гайкой, а также упрощение технологии изготовления роликов за счет расширения диапазона размеров, в который должны укладываться средние диаметры резьб всех роликов в одной передаче. The objective of the invention is to increase the axial stiffness and accuracy of the planetary roller screw transmission with a simple design and technological whole nut, as well as simplifying the manufacturing technology of the rollers by expanding the range of sizes into which the average diameters of the threads of all the rollers must fit into one gear.

Поставленная задача достигается тем, что передача снабжена механизмом перемещения шеек роликов в радиальном направлении от винта к гайке или в обратном направлении и механизмом фиксации положения шеек роликов. The problem is achieved in that the transmission is equipped with a mechanism for moving the necks of the rollers in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction and a mechanism for fixing the position of the necks of the rollers.

В первом исполнении планетарной ролико-винтовой передачи механизм перемещения шеек роликов в радиальном направлении от винта к гайке или в обратном направлении состоит из втулок, в каждой из которых выполнены отверстие, эксцентрично расположенное относительно наружной цилиндрической поверхности и предназначенное для установки шейки ролика, поверхности под ключ и конструктивные элементы для взаимодействия с деталями механизма фиксации положения шеек роликов, причем детали механизма фиксации положения шеек роликов установлены на сепараторах, отверстия в которых предназначены для установки указанных втулок. In the first version of a planetary roller-screw transmission, the mechanism for moving the roller necks in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction consists of bushings, in each of which a hole is made, eccentrically located relative to the outer cylindrical surface and designed to install the roller journal, turnkey surface and structural elements for interacting with parts of the mechanism for fixing the position of the necks of the rollers, and details of the mechanism for fixing the position of the necks of the rollers are mounted on Arathor, the holes in which are designed for installation of these bushes.

Во втором исполнении планетарной ролико-винтовой передачи механизм перемещения шеек роликов в радиальном направлении от винта к гайке или в обратном направлении выполнен в виде двух гибких замкнутых лент, двух узлов, предназначенных для натяжения последних и имеющих конструктивные элементы для взаимодействия с механизмом фиксации положения шеек роликов, и втулок, отверстие каждой из которых предназначено для установки шейки ролика, причем отверстия в сепараторах предназначены для установки указанных втулок с радиальным зазором, превышающим суммарный радиальный зазор между гайкой и роликом и роликом и винтом, на наружной поверхности каждой втулки выполнен кольцевой паз, который предназначен для установки гибкой замкнутой ленты, а упомянутые выше узлы и детали механизма фиксации положения шеек роликов установлены на сепараторах. In the second embodiment of a planetary roller-screw transmission, the mechanism for moving the roller necks in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction is made in the form of two flexible closed tapes, two nodes designed to tension the latter and having structural elements for interacting with the mechanism for fixing the position of the roller necks , and bushings, the hole of each of which is designed to install the journal of the roller, and the holes in the separators are designed to install these bushings with a radial clearance, In order to absorb the total radial clearance between the nut and the roller and the roller and the screw, an annular groove is made on the outer surface of each sleeve, which is designed to install a flexible closed tape, and the nodes and parts of the mechanism for fixing the position of the necks of the rollers mentioned above are mounted on the separators.

В третьем исполнении планетарной ролико-винтовой передачи механизм перемещения шеек роликов в радиальном направлении от винта к гайке или в обратном направлении выполнен в виде двух меньших по диаметру тонкостенных колец с одинаковой шириной и диаметром цилиндрического отверстия и двух больших по диаметру тонкостенных колец с одинаковой шириной и диаметром наружной цилиндрической поверхности, а шейки каждого ролика на его концах выполнены двухступенчатыми с различными размерами, причем первая ступень от конца одной из шеек каждого ролика предназначена для установки в отверстие сепаратора, а вторая ступень этой шейки больше по диаметру, предназначена для взаимодействия с наружной цилиндрической поверхностью меньшего по диаметру тонкостенного кольца и имеет длину большую, чем в сумме ширина этого кольца и ширина большего по диаметру тонкостенного кольца; первая ступень от конца другой из шеек каждого ролика предназначена для установки в отверстие сепаратора и имеет длину большую, чем в сумме длина отверстия в сепараторе и ширина меньшего по диаметру тонкостенного кольца, а вторая ступень этой шейки больше по диаметру и предназначена для взаимодействия с цилиндрическим отверстием большего по диаметру тонкостенного кольца, а механизм фиксации положения шеек роликов предназначен для ограничения перемещения всех колец вдоль оси, и детали данного механизма установлены на гайке с двух ее сторон, при этом диаметр цилиндрического отверстия большего по диаметру тонкостенного кольца меньше диаметра, образованного образующими соответствующих ступеней шеек ролика, с которыми указанное кольцо взаимодействует, а диаметр наружной цилиндрической поверхности меньшего по диаметру тонкостенного кольца больше диаметра, образованного образующими соответствующих ступеней шеек ролика, с которыми указанное кольцо взаимодействует. In the third embodiment of a planetary roller-screw transmission, the mechanism for moving the roller necks in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction is made in the form of two smaller diameter thin-walled rings with the same width and diameter of the cylindrical hole and two large diameter thin-walled rings with the same width and the diameter of the outer cylindrical surface, and the necks of each roller at its ends are made in two stages with different sizes, the first step from the end of one of the necks of each p olek is intended for installation in the separator hole, and the second stage of this neck is larger in diameter, is designed to interact with the outer cylindrical surface of a thinner ring of smaller diameter and has a length greater than the total width of this ring and the width of a thinner wall larger in diameter; the first step from the end of the other of the necks of each roller is designed to be installed in the separator hole and has a length greater than the total length of the hole in the separator and the width of a thinner ring smaller in diameter, and the second step of this neck is larger in diameter and is designed to interact with a cylindrical hole larger in diameter thin-walled ring, and the mechanism for fixing the position of the necks of the rollers is designed to limit the movement of all rings along the axis, and the details of this mechanism are mounted on a nut with two ron, wherein the diameter of the cylindrical hole of the larger thin-walled ring is smaller than the diameter formed by the generators of the corresponding steps of the roller necks with which the ring interacts, and the diameter of the outer cylindrical surface of the smaller thin-walled ring is larger than the diameter formed by the generators of the corresponding steps of the roller necks with which the specified ring interacts.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где:
- на фиг.1 показан общий вид передачи;
- на фиг.2 показано сечение по А-А на фиг.1;
- на фиг.3 показано сечение по Б-Б на фиг.2 для 1-ого исполнения ПРВП;
- на фиг.4 показано сечение по В-В на фиг.1 для 1-ого исполнения ПРВП;
- на фиг.5 показано сечение по Б-Б на фиг.2 для 2-ого исполнения ПРВП;
- на фиг.6 показано сечение по В-В на фиг.1 для 2-ого исполнения ПРВП;
- на фиг.7 показано сечение по Б-Б на фиг.2 для 3-его исполнения ПРВП;
- на фиг.8 показано сечение по В-В на фиг.1 для 3-его исполнения ПРВП;
- на фиг. 9 показано перемещение ролика по направлению к гайке (тонкой линией показано начальное положение профиля ролика, а резьба и зубчатые венцы условно не показаны);
- на фиг.10 показано перемещение ролика по направлению к винту (тонкой линией показано начальное положение профиля ролика, а резьба и зубчатые венцы условно не показаны);
- на фиг. 11 показан поворот ролика по часовой стрелке (тонкой линией показано начальное положение профиля ролика, а резьба и зубчатые венцы условно не показаны);
- на фиг.12 показан поворот ролика против часовой стрелки (тонкой линией показано начальное положение профиля ролика, а резьба и зубчатые венцы условно не показаны).The invention is illustrated by the accompanying drawings, where:
- figure 1 shows a General view of the transmission;
- figure 2 shows a section along aa in figure 1;
- figure 3 shows a section along BB in figure 2 for the 1st version of the PRVP;
- figure 4 shows a section along BB in figure 1 for the 1st version of the PRVP;
- figure 5 shows a section along BB in figure 2 for the 2nd version of the PRVP;
- figure 6 shows a section along BB in figure 1 for the 2nd version of the PRVP;
- Fig.7 shows a section along BB in Fig.2 for the 3rd version of the PRVP;
- Fig. 8 shows a section along BB in Fig. 1 for the 3rd version of the PRVP;
- in FIG. 9 shows the movement of the roller in the direction of the nut (a thin line shows the initial position of the profile of the roller, and the threads and gears are conventionally not shown);
- figure 10 shows the movement of the roller towards the screw (a thin line shows the initial position of the profile of the roller, and the thread and ring gears are conventionally not shown);
- in FIG. 11 shows the rotation of the roller clockwise (a thin line shows the initial position of the profile of the roller, and the threads and gears are conventionally not shown);
- Fig.12 shows the rotation of the roller counterclockwise (a thin line shows the initial position of the profile of the roller, and the thread and ring gears are not conventionally shown).

Основание 1 имеет направляющую 2 и опоры 3 и 4, в которых с возможностью поворота установлен винт 5. Со стороны одного торца винт 5 соединен с двигателем 6. На винте 5 установлена гайка 7 с крышками 8, имеющая цапфы Г, предназначенные для соединения с исполнительным механизмом, и паз Д, сопрягаемый с направляющей 2, см. фиг.1 и 2. The base 1 has a guide 2 and supports 3 and 4, in which the screw 5 is mounted rotatably. From the side of one end, the screw 5 is connected to the engine 6. On the screw 5, a nut 7 with covers 8 is installed, having trunnions Г intended for connection with the actuator the mechanism, and the groove D, mating with the guide 2, see figure 1 and 2.

В гайке 7, см. фиг.3, запрессованы втулки 9 с внутренними зубчатыми венцами Е, и в сепараторах 10 установлены ролики 11 с шейками Ж на концах. На роликах 11 выполнены наружные зубчатые венцы И, которые зацепляются с венцами Е. В каждом сепараторе 10 выполнены отверстия К, количество которых равно количеству роликов. In the nut 7, see FIG. 3, bushings 9 with internal gear crowns E are pressed in, and in the separators 10 rollers 11 are installed with the journals Ж at the ends. On the rollers 11, the outer gear crowns And are made, which engage with the crowns E. In each separator 10, holes K are made, the number of which is equal to the number of rollers.

Для 1-ого исполнения ПРВП, см. фиг.3 и 4, механизм перемещения шеек роликов в радиальном направлении от винта к гайке или в обратном направлении выполнен в виде втулок 12 с развитым торцом, на котором имеются два отверстия Л под ключ и замкнутый паз М, предназначенный для установки винтов 13 механизма фиксации положения шеек роликов. Винты 13 вворачиваются в резьбовые отверстия Н, которые выполняют в сепараторах 10. К указанному выше механизму также относится прижимная пластина 14, концы О которой отгибаются для стопорения винтов 13. Каждая втулка 12 устанавливается в отверстия К одного из сепараторов 10 и имеет отверстие П, которое несоосно с наружной цилиндрической поверхностью Р втулки 12. Величина эксцентриситета "е", см. фиг. 4, отверстия П относительно поверхности Р определяется по величинам радиальных зазоров между резьбами гайки и роликов и роликов и винта с учетом диаметра отверстия П втулки 12. Для 1-го исполнения ПРВП механизм перемещения шеек роликов в радиальном направлении от винта к гайке или в обратном направлении и механизм фиксации положения шеек роликов может состоять из других деталей, то есть иметь другое выполнение, так же, как и втулки 12. For the first version of the PRVP, see Figs. 3 and 4, the mechanism for moving the roller necks in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction is made in the form of bushings 12 with a developed end face, on which there are two turnkey holes L and a closed groove M, designed to install screws 13 of the mechanism for fixing the position of the necks of the rollers. The screws 13 are screwed into the threaded holes H, which are performed in the separators 10. The above mechanism also includes a pressure plate 14, the ends of which are bent to lock the screws 13. Each sleeve 12 is installed in the holes K of one of the separators 10 and has a hole P, which misaligned with the outer cylindrical surface P of the sleeve 12. The magnitude of the eccentricity "e", see Fig. 4, the holes P relative to the surface P are determined by the values of the radial gaps between the threads of the nut and rollers and rollers and the screw, taking into account the diameter of the hole P of the sleeve 12. For the first version of the PRVP, the mechanism for moving the roller necks in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction and the mechanism for fixing the position of the necks of the rollers may consist of other parts, that is, have a different implementation, as well as the sleeve 12.

Для 2-го исполнения ПРВП, см. фиг.5 и 6, механизм перемещения шеек роликов в радиальном направлении от винта к гайке или в обратном направлении выполнен в виде втулок 15, двух гибких замкнутых лент 16 и двух узлов для натяжения последних. На наружной поверхности каждой втулки 15 выполнен паз С для установки ленты 16, шейки роликов 11 входят в отверстия втулок 15, а последние установлены в отверстия К сепараторов 10 с радиальным зазором, превышающим суммарный радиальный зазор между гайкой и роликом и роликом и винтом, см. посадочный размер D на фиг.5. Устройства для натяжения лент 16 установлены на сепараторах и могут быть по-разному выполнены, так же, как и детали механизма фиксации положения шеек роликов. Например, устройство для натяжения ленты может состоять из закрепленной на сепараторе 10 оси 17, оттяжного винта 18, ввернутого в выступ Т сепаратора 10, и установленного с возможностью поворота на торце винта 18 узла, в который входят Г-образные детали 19 и 20, ось 21 с резьбовым концом и две гайки 22. В деталях 19 и 20 выполнены открытые пазы под цилиндрическую шейку винта 18 и отверстия. При этом в отверстие детали 19 ось 21 запрессована, а в отверстие детали 20 указанная ось входит с минимальным зазором. В этом случае механизм фиксации положения шеек роликов состоит только из контргаек 23, стопорящих винты 18. For the 2nd version of the PRVP, see FIGS. 5 and 6, the mechanism for moving the roller necks in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction is made in the form of bushings 15, two flexible closed tapes 16 and two nodes for tensioning the latter. On the outer surface of each sleeve 15, a groove C is made for mounting the tape 16, the necks of the rollers 11 enter the holes of the bushings 15, and the latter are installed in the holes K of the separators 10 with a radial clearance exceeding the total radial clearance between the nut and the roller and the roller and screw, see landing size D in Fig.5. The devices for tensioning the tapes 16 are mounted on the separators and can be made in different ways, as well as the details of the mechanism for fixing the position of the necks of the rollers. For example, the device for tensioning the tape may consist of an axis 17 fixed to the separator 10, a tightening screw 18, screwed into the protrusion T of the separator 10, and mounted on the end of the screw 18 of the node, which includes the L-shaped parts 19 and 20, the axis 21 with a threaded end and two nuts 22. In parts 19 and 20, open grooves are made for the cylindrical neck of the screw 18 and the holes. At the same time, the axis 21 is pressed into the hole of the part 19, and the specified axis enters the hole of the part 20 with a minimum clearance. In this case, the mechanism for fixing the position of the necks of the rollers consists only of locknuts 23, locking screws 18.

Для 3-го исполнения ПРВП, см. фиг.7 и 8, шейки каждого ролика выполнены двухступенчатыми. При этом шейка на одном конце каждого ролика состоит из ступеней У и Ф, а на другом его конце - из ступеней X и Ц. Механизм перемещения шеек роликов в радиальном направлении от винта к гайке или в обратном направлении выполнен в виде тонкостенных колец 24 и 25 с одинаковыми шириной L₁ и диаметром D₁ цилиндрического отверстия и тонкостенных колец 26 и 27 с одинаковыми шириной L₂ и диаметром D₂ наружной цилиндрической поверхности. Кольца 24 и 25 могут иметь одинаковый диаметр наружной цилиндрической поверхности, а могут иметь этот диаметр и различным для того, чтобы жесткость колец была разной и большей в направлении передачи рабочей нагрузки. Аналогично могут изготавливаться и кольца 26 и 27. При этом диаметр D₁ цилиндрического отверстия колец 24 и 25 меньше диаметра d₁, образованного образующими ступеней X шеек ролика, с которыми указанные кольца взаимодействуют, а диаметр D₂ наружной цилиндрической поверхности колец 26 и 27 больше диаметра d₂, образованного образующими ступеней Ф шеек ролика, с которыми указанные кольца взаимодействуют. Длина ступени Ф одной из шеек ролика больше L₁+L₂, а длина ступени Ц другой его шейки больше, чем сумма длины отверстия в сепараторе и L₂. Эти условия нужны для того, чтобы между роликом 11, сепаратором 10 и кольцами 24-27 вдоль оси ролика были бы зазоры. Механизм фиксации положения шеек роликов предназначен для ограничения перемещения колец 24-27 вдоль оси и может иметь различные исполнения. Например, в качестве деталей данного механизма могут использоваться крышки 8, см. фиг.7.For the 3rd version of the PRVP, see Figs. 7 and 8, the necks of each roller are made in two stages. In this case, the neck at one end of each roller consists of steps U and F, and at its other end - from steps X and C. The mechanism for moving the roller necks in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction is made in the form of thin-walled rings 24 and 25 with the same width L ₁ and diameter D _{1 of the} cylindrical hole and thin-walled rings 26 and 27 with the same width L ₂ and diameter D _{2 of the} outer cylindrical surface. The rings 24 and 25 may have the same diameter of the outer cylindrical surface, but may also have this diameter so that the stiffness of the rings is different and greater in the direction of transmission of the workload. Rings 26 and 27 can be made similarly. Moreover, the diameter D _{1 of the} cylindrical hole of the rings 24 and 25 is smaller than the diameter d ₁ formed by the steps X of the roller necks with which these rings interact, and the diameter D _{2 of the} outer cylindrical surface of the rings 26 and 27 is larger diameter d ₂ formed by the generators of the steps F of the necks of the roller with which these rings interact. The length of the step Φ of one of the necks of the roller is greater than L ₁ + L ₂ , and the length of the step другой of its other neck is greater than the sum of the length of the hole in the separator and L ₂ . These conditions are necessary so that there are gaps between the roller 11, the separator 10 and the rings 24-27 along the axis of the roller. The mechanism for fixing the position of the necks of the rollers is designed to limit the movement of rings 24-27 along the axis and can have various designs. For example, lids 8 can be used as parts of this mechanism, see Fig. 7.

При оборке передачи любого исполнения шейки каждого ролика с помощью механизма перемещения шеек роликов в радиальном направлении от винта к гайке или в обратном направлении смещаются таким образом, чтобы:
- ролик, выбрав радиальные зазоры между гайкой и роликом, переместился по направлению к гайке, см. фиг 9;
- ролик, выбрав радиальные зазоры между винтом и роликом, переместился по направлению к винту, см. фиг 10;
- ролик с одного конца, выбрав радиальные зазоры между гайкой и роликом, переместился по направлению к гайке, а с другого конца, выбрав радиальные зазоры между винтом и роликом, переместился по направлению к винту, то есть чтобы он повернулся по часовой стрелки, см. фиг.11;
- ролик с одного конца, выбрав радиальные зазоры между винтом и роликом, переместился по направлению к винту, а с другого конца, выбрав радиальные зазоры между гайкой и роликом, переместился по направлению к гайке, то есть чтобы он повернулся против часовой стрелки, см. фиг 12. Указанные повороты ролика в реальных конструкциях малы и составляют около одной угловой минуты. Для обеспечения одинаковой радиальной жесткости гайки во время ее поступательного движения надо, чтобы количество роликов было четным или равным девяти. При этом в одной передаче возможны следующие перемещения роликов.When transferring any type of gear, the neck of each roller using the mechanism for moving the neck of the rollers in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction is shifted so that:
- the roller, having selected the radial clearances between the nut and the roller, has moved towards the nut, see Fig. 9;
- the roller, having selected the radial clearances between the screw and the roller, has moved towards the screw, see Fig. 10;
- the roller from one end, choosing the radial clearances between the nut and the roller, moves towards the nut, and from the other end, choosing the radial clearances between the screw and the roller, moves towards the screw, that is, so that it rotates clockwise, see 11;
- the roller from one end, choosing the radial clearances between the screw and the roller, moves towards the screw, and from the other end, choosing the radial clearances between the nut and the roller, moves towards the nut, that is, so that it rotates counterclockwise, see Fig 12. These rotations of the roller in real designs are small and amount to about one angular minute. To ensure the same radial stiffness of the nut during its translational motion, it is necessary that the number of rollers be even or equal to nine. In this case, in one gear, the following roller movements are possible.

1. Для четного числа роликов первый ролик смещают к гайке, следующий - к винту и так далее "в шахматном порядке". 1. For an even number of rollers, the first roller is shifted to the nut, the next to the screw and so on "in a checkerboard pattern."

2. Если число роликов девять, то два первых ролика смещают к винту, третий - к гайке и так далее "в шахматном порядке". В итоге к гайке смещены три ролика, а к винту - шесть. Это делается потому, что контакт ролика c винтом внешний, а контакт ролика c гайкой внутренний, при котором больше площадь контакта между витками их резьб, а следовательно - меньше контактные напряжения. 2. If the number of rollers is nine, then the first two rollers are shifted to the screw, the third to the nut, and so on "in a checkerboard pattern." As a result, three rollers are displaced to the nut, and six to the screw. This is because the contact of the roller with the screw is external, and the contact of the roller with the nut is internal, in which there is a larger contact area between the turns of their threads, and therefore less contact stress.

3. Для четного числа роликов первый ролик поворачивают по часовой стрелке, следующий - против часовой стрелки и так далее "в шахматном порядке". 3. For an even number of rollers, the first roller is rotated clockwise, the next one counterclockwise, and so on "in a checkerboard pattern."

4. Если число роликов девять, то два первых ролика поворачивают так, чтобы по ним проходила рабочая нагрузка с гайки на винт, третий ролик поворачивают в обратном направлении и так далее "в шахматном порядке". 4. If the number of rollers is nine, then the first two rollers are rotated so that the working load passes from nut to screw, the third roller is rotated in the opposite direction, and so on "in a checkerboard pattern."

Для ПРВП 1-ого исполнения, см. фиг.3 и 4, перемещения шеек роликов производятся следующим образом. Пальцы специального ключа вставляют в отверстия Л втулки 12 и поворачивают последнюю в отверстии сепаратора 10. При этом из-за эксцентриситета "e" осей отверстия П втулки и ее наружной цилиндрической поверхности Р осуществляется смещение шейки ролика. Затем положение втулки 12 фиксируют с помощью затяжки винтов 13, которые стопорят путем отгибания концов "О" пластины 14. For PRVP 1st execution, see figure 3 and 4, the movement of the necks of the rollers are as follows. The fingers of the special key are inserted into the holes L of the sleeve 12 and the latter is turned in the hole of the separator 10. In this case, due to the eccentricity "e" of the axes of the hole P of the sleeve and its outer cylindrical surface P, the roller neck is shifted. Then the position of the sleeve 12 is fixed by tightening the screws 13, which are locked by bending the ends "O" of the plate 14.

Для ПРВП 2-ого исполнения, см. фиг.5 и 6, перемещения шеек роликов производятся следующим образом. Сначала каждый оттяжной винт 18 вводят в паз детали 19, в отверстии которой запрессована ось 21, и вворачивают этот винт в резьбовое отверстие, которое выполнено в выступе Т сепаратора 10. Далее в отверстия втулок 15 вводят шейки Ж роликов 11 и одновременно сами втулки вводят в отверстия К сепаратора 10. Гибкие замкнутые ленты 16 устанавливают в пазы С втулок 15 и обворачивают вокруг осей 17 и 21, после чего деталь 20 собирают в единый узел c винтом 18, деталью 19 и осью 21 и стопорят указанный узел с помощью гаек 22. Затем, вращая винт 18, натягивают ленты 16 и перемещают часть втулок 15, а вместе с ними и шейки Ж роликов в радиальном направлении к гайке 7, а другую часть втулок - в радиальном направлении к винту 5. При этом выбираются соответствующие радиальные зазоры между гайкой и роликом или роликом и винтом, так как зазор в сопряжении отверстие К сепаратора 10 - втулка 15 больше, чем суммарный радиальный зазор между гайкой и роликом и роликом и винтом. В конце процесса оборки контргайками 23 стопорят винты 18. For PRVP 2nd performance, see figure 5 and 6, the movement of the necks of the rollers are made as follows. First, each release screw 18 is inserted into the groove of the part 19, in the hole of which the axis 21 is pressed, and this screw is screwed into the threaded hole, which is made in the protrusion T of the separator 10. Next, the necks of the rollers 11 are introduced into the holes of the bushings 15 and the bushings themselves are inserted into the holes K of the separator 10. Flexible closed tapes 16 are installed in the grooves C of the sleeves 15 and wrapped around the axes 17 and 21, after which the part 20 is assembled in a single unit with a screw 18, part 19 and an axis 21 and lock the specified node with nuts 22. Then , turning the screw 18, pull the tape 16 and re part of the sleeves 15 are placed, and with them the neck of the rollers Ж in the radial direction to the nut 7, and the other part of the sleeves - in the radial direction to the screw 5. In this case, the corresponding radial clearances between the nut and the roller or roller and screw are selected, since the gap in conjunction, the hole K of the separator 10 - the sleeve 15 is larger than the total radial clearance between the nut and the roller and the roller and screw. At the end of the frill, the locknuts 23 lock the screws 18.

Для ПРВП 3-его исполнения, см. фиг. 7 и 8, перемещения шеек роликов производятся следующим образом. Кольца 24 и 25, диаметры D₁ отверстий которых меньше, чем диаметры d₁, образованные образующими ступеней X шеек роликов, с которыми указанные кольца взаимодействуют, нагреют до расчетной температуры и установят на ступени X шеек роликов. После охлаждения колец 24 и 25 они переместят шейки роликов, с которыми эти кольца взаимодействуют, в радиальном направлении к винту. Затем кольца 26 и 27, диаметры D₂ наружной цилиндрической поверхности которых больше, чем диаметры d₂, образованные образующими ступеней Ф шеек роликов, c которыми указанные кольца взаимодействуют, охладят до расчетной температуры и установят в отверстие, образованное образующими ступеней Ф шеек роликов. После нагревания колец 26 и 27 до нормальной температуры они переместят шейки роликов, с которыми эти кольца взаимодействуют, в радиальном направлении к гайке. Далее на ступени У и Ц устанавливают сепараторы 10 и, закрепив на гайке 7 крышки 8, фиксируют в осевом направлении кольца 24-27 от смещения.For PRVP 3rd execution, see fig. 7 and 8, the movement of the necks of the rollers is as follows. Rings 24 and 25, the diameters D _{1 of the} holes of which are smaller than the diameters d ₁ , formed by the generators of the steps X of the roller necks with which these rings interact, are heated to the design temperature and installed on the stage X of the roller necks. After cooling rings 24 and 25, they will move the necks of the rollers with which these rings interact in the radial direction to the screw. Then the rings 26 and 27, the diameters D _{2 of the} outer cylindrical surface of which are larger than the diameters d ₂ , formed by the generators of the steps F of the roller necks, with which these rings interact, are cooled to the design temperature and installed in the hole formed by the generators of the steps F of the roller necks. After heating the rings 26 and 27 to normal temperature, they will move the necks of the rollers with which these rings interact in the radial direction to the nut. Next, at the stages U and C, separators 10 are installed and, having fixed the covers 8 on the nut 7, are fixed in the axial direction of the ring 24-27 from displacement.

После сборки передачи обычно проводят ее обкатку-приработку, в результате которой из-за интенсивного износа витков гайки, роликов и винта, имеющих больший осевой шаг, выравнивают распределение нагрузки по виткам указанных резьбовых деталей. Таким образом вновь образуются радиальные зазоры между гайкой, роликами и винтом, которые для ПРВП 3-его исполнения автоматически компенсируются за счет упругих сил колец 24-27, а для ПРВП 1-ого и 2-ого исполнений можно компенсировать указанные зазоры так же, как было описано выше. After assembling the gear, it is usually run-in-run-in, as a result of which, due to the intensive wear of the turns of the nut, rollers and screw having a larger axial pitch, the load distribution along the turns of the indicated threaded parts is leveled. Thus, radial clearances are formed again between the nut, rollers and screw, which for 3rd-type PRVP are automatically compensated by the elastic forces of rings 24-27, and for the 1st and 2nd versions PRVP, these clearances can be compensated in the same way was described above.

Передача работает следующим образом. Цапфы Г гайки 7 соединяют с исполнительным механизмом, например со столом металлорежущего станка. Во время работы станка при включении двигателя 6 винт 5 поворачивается на требуемый угол в опорах 3 и 4. При этом гайка 7, соединенная с направляющей 2 основания 1, совершает поступательное движение в осевом направлении вместе со столом станка. Перемещение стола станка соответствует углу поворота винта 5, а точность указанного перемещения зависит от наличия зазоров между деталями передачи и жесткости опор и деталей передачи. При этом ролики, обкатываясь по гайке, совершают планетарное движение: вращаются вместе с сепараторами и вращаются в отверстиях сепараторов. Втулки 12 в 1-ом исполнении ПРВП и втулки 15 во 2-ом исполнении ПРВП являются подшипниками скольжения для шеек Ж роликов 11. В 3-ем исполнении ПРВП, см. фиг.7 и 8, кольца 24 и 25, увлекаемые силами трения, будут вращаться в одном из направлений, а кольца 26 и 27 - в противоположном направлении, то есть все указанные кольца будут катиться по шейкам роликов. The transfer works as follows. The trunnions G of the nut 7 are connected to an actuator, for example, to a table of a metal cutting machine. During operation of the machine when the engine 6 is turned on, the screw 5 is rotated by the required angle in the supports 3 and 4. In this case, the nut 7 connected to the guide 2 of the base 1 performs translational movement in the axial direction together with the machine table. The movement of the machine table corresponds to the angle of rotation of the screw 5, and the accuracy of this movement depends on the presence of gaps between the transmission parts and the rigidity of the bearings and transmission parts. In this case, the rollers rolling around the nut make a planetary motion: they rotate together with the separators and rotate in the holes of the separators. The bushings 12 in the 1st version of the PRVP and the bushings 15 in the 2nd version of the PRVP are sliding bearings for the necks of the rollers 11. In the 3rd version of the PRVP, see Figs. 7 and 8, the rings 24 and 25, carried away by the forces of friction, will rotate in one of the directions, and rings 26 and 27 in the opposite direction, that is, all these rings will roll along the necks of the rollers.

Использование заявляемых конструкций ПРВП позволяет получить следующие преимущества по сравнению с прототипом. Using the inventive designs PRVP allows you to get the following advantages compared to the prototype.

1. Повысить осевую жесткость и, как следствие, точность передачи за счет компенсации радиальных зазоров между деталями ПРВП и создания первоначальной осевой силы преднатяга. 1. To increase the axial rigidity and, as a result, the accuracy of the transmission by compensating for the radial gaps between the parts of the PRVP and creating the initial axial force of the preload.

2. Упростить технологию изготовления роликов за счет расширения диапазона размеров, в который должны укладываться средние диаметры резьб всех роликов в одной передаче. Это становится возможным потому, что в 1-ом исполнении ПРВП шейки каждого ролика перемещаются индивидуально, а во 2-ом и 3-ем исполнениях каждый ролик самоустанавливается из-за наличия упругих элементов (ленты - во 2-ом исполнении и тонкостенных колец - в 3-ем исполнении);
3. Наличие упругих тонкостенных колец в ПРВП 3-его исполнения позволяет автоматически компенсировать зазоры, появляющиеся из-за износа витков резьб гайки, роликов и винта.2. To simplify the technology of manufacturing rollers by expanding the size range into which the average diameters of the threads of all the rollers in one gear should fit. This becomes possible because in the 1st version of the PRVP, the necks of each roller move individually, and in the 2nd and 3rd versions each roller is self-installing due to the presence of elastic elements (ribbons in the 2nd version and thin-walled rings in 3rd performance);
3. The presence of elastic thin-walled rings in the PRVP of the 3rd design allows you to automatically compensate for gaps that appear due to wear of the threads of the nut, rollers and screw threads.

4. За счет использования упругих элементов во 2-ом и 3-ем исполнениях ПРВП передача хорошо демпфирует колебания нагрузки и имеет более плавное перемещение гайки. 4. Due to the use of elastic elements in the 2nd and 3rd versions of the PRVP, the transmission dampens the load fluctuations well and has a smoother movement of the nut.

Claims

1. A planetary roller-screw drive containing a screw, a nut, threaded rollers with necks at the ends, each of which is additionally connected to the nut by means of gears, and separators installed on both sides of the nut, the number of holes in each separator is equal to the number of rollers, characterized in that the transmission is equipped with a mechanism for moving the necks of the rollers in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction and a mechanism for fixing the position of the necks of the rollers.

2. The planetary roller-screw transmission according to claim 1, characterized in that the mechanism for moving the roller necks in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction consists of bushings, each of which has a hole eccentrically located relative to the outer cylindrical surface and designed for installing the roller neck, turnkey surfaces and structural elements for interacting with the details of the mechanism for fixing the position of the roller necks, and the details of the mechanism for fixing the position of the roller necks enes in the separators, in which the holes are intended for installation of these bushes.

3. The planetary roller-screw drive according to claim 1, characterized in that the mechanism for moving the roller necks in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction is made in the form of two flexible closed tapes, two nodes designed to tension the latter and having structural elements for interacting with the mechanism for fixing the position of the necks of the rollers and bushings, the hole of each of which is designed to install the journal of the roller, and the holes in the separators are designed to install these bushings with a radial clearance rum, exceeding the total radial clearance between the nut and the roller and the roller and screw, an annular groove is made on the outer surface of each sleeve, which is designed to install a flexible closed tape, and the above-mentioned nodes and details of the mechanism for fixing the position of the necks of the rollers are mounted on separators.

4. The planetary roller-screw drive according to claim 1, characterized in that the mechanism for moving the roller necks in the radial direction from screw to nut or in the opposite direction is made in the form of two thin-walled rings smaller in diameter with the same width and diameter of the cylindrical hole and two large the diameter of thin-walled rings with the same width and diameter of the outer cylindrical surface, and the necks of each roller at its ends are made in two stages with different sizes, the first step from the end of one of the necks Each roller is designed to be installed in the separator hole, and the second stage of this neck is larger in diameter, designed to interact with the outer cylindrical surface of a smaller thin-walled ring and has a length greater than the total width of this ring and the width of a larger thin-walled ring, the first the step from the end of the other of the necks of each roller is designed to be installed in the separator hole and has a length greater than the total length of the hole in the separator and the width of the thinner diameter smaller a ring, and the second stage of this neck is larger in diameter and is designed to interact with a cylindrical hole of a larger thin-walled ring, and the mechanism for fixing the position of the necks of the rollers is designed to limit the movement of all rings along the axis, and the details of this mechanism are mounted on the nut from its two sides wherein the diameter of the cylindrical hole of the larger diameter thin-walled ring is less than the diameter formed by the generators of the corresponding steps of the necks of the roller, with which the specified ring from interaction, and the diameter of the outer cylindrical surface of smaller diameter thin-walled ring larger than the diameter formed by forming respective stages of the necks roller with which said ring engages.