RU2310785C1 - Device to convert rotation into translational motion - Google Patents
Device to convert rotation into translational motion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2310785C1 RU2310785C1 RU2006111282/11A RU2006111282A RU2310785C1 RU 2310785 C1 RU2310785 C1 RU 2310785C1 RU 2006111282/11 A RU2006111282/11 A RU 2006111282/11A RU 2006111282 A RU2006111282 A RU 2006111282A RU 2310785 C1 RU2310785 C1 RU 2310785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- threaded
- screw
- rollers
- housing
- rings
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве механической винтовой передачи для преобразования вращательного движения в поступательное.The invention relates to mechanical engineering and can be used as a mechanical screw drive for converting rotational motion into translational.
Известна планетарная роликовинтовая передача (см. Решетов Д.Н. «Детали машин», учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов, 4-е издание, М.: Машиностроение, 1989 год, стр.314), состоящая из винта, гайки и установленных между ними резьбовых роликов. Ролики своими торцовыми шейками установлены в сепараторах. Чтобы исключить самопроизвольное вывинчивание роликов, они дополнительно связаны по торцам с гайкой зубчатыми зацеплениями. Витки роликов находятся в резьбовых зацеплениях с витками винта и гайки. При этом на винте выполняют наружную многозаходную резьбу, а на гайке - внутреннюю многозаходную резьбу.Known planetary roller screw transmission (see D. Reshetov "Machine Details", a textbook for students of engineering and mechanical specialties of universities, 4th edition, Moscow: Engineering, 1989, p. 314), consisting of a screw, nut and threaded rollers installed between them. The rollers with their end necks are installed in the separators. To exclude spontaneous unscrewing of the rollers, they are additionally connected along the ends with a nut by gears. The turns of the rollers are in threaded engagement with the turns of the screw and nut. At the same time, an external multi-thread is performed on the screw, and an internal multi-thread is performed on the nut.
Основным недостатком данной планетарной роликовинтовой передачи является технологическая сложность изготовления на внутренней поверхности гайки, закаленной до высокой твердости, высокоточной многозаходной резьбы (как правило, пяти или шестизаходной). 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.The main disadvantage of this planetary roller screw drive is the technological complexity of manufacturing on the inner surface of the nut, hardened to high hardness, high-precision multi-thread (usually five or six-way). It is mainly for this reason that it is difficult to master the production of planetary roller-helical gears, which in most operating parameters are superior to other gears for converting rotational motion into translational motion. In the world, only a few companies have mastered the manufacture of planetary roller screw drives.
При этом резьбовая гайка рассматриваемой планетарной роликовинтовой передачи выполняет следующие функции:In this case, the threaded nut of the planetary roller screw drive under consideration performs the following functions:
- воспринимает осевую силу с исполнительного механизма и передает ее через ролики на винт;- perceives axial force from the actuator and transfers it through the rollers to the screw;
- удерживает ролики от перемещения в радиальном направлении от оси винта к гайке;- keeps the rollers from moving in the radial direction from the axis of the screw to the nut;
- участвует в преобразовании вращательного движения в поступательное.- participates in the conversion of rotational motion to translational.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для преобразования вращательного движения в поступательное (см. Козырев В.В. Конструкции роликовинтовых передач и методика их проектирования: учеб. пособие / Владимир. гос. ун-т. - Владимир: Редакционно-издательский комплекс ВлГУ, 2004. с.8-9, рис.1.7), которое выбрано в качестве прототипа. Данное устройство состоит из винта, корпуса с крышками, который совершает поступательное движение, резьбовых роликов, которые установлены в корпусе с возможностью поворота вокруг собственных осей, двух колец с внутренними коническими фасками и подшипников, установленных между кольцами и крышками. На каждом резьбовом ролике нарезана резьба, витки которой находятся в зацеплении с витками винта, а на торцах выполнены конические фаски, которые взаимодействуют с внутренними коническими фасками колец. Корпус устройства не имеет внутреннюю многозаходную резьбу и внутренних зубчатых венцов, а резьбовые ролики - наружных зубчатых венцов. В каждом подшипнике тела качения установлены в сепараторе.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed device is a device for converting rotational motion into translational (see Kozyrev V.V. Designs of roller-screw transmissions and methods of their design: textbook / Vladimir. State university - Vladimir : VlSU Editorial and Publishing Complex, 2004. S. 8-9, Fig. 1.7), which is selected as a prototype. This device consists of a screw, a housing with covers, which performs translational motion, threaded rollers that are mounted in the housing with the possibility of rotation around its own axes, two rings with internal conical chamfers and bearings mounted between the rings and covers. On each threaded roller, a thread is cut, the turns of which are engaged with the turns of the screw, and conical bevels are made at the ends, which interact with the inner conical bevels of the rings. The housing of the device does not have an internal multi-thread and internal gears, and threaded rollers - external gears. In each bearing, rolling elements are installed in a cage.
При работе устройства винт вращается, резьбовые ролики вращаются только вокруг собственных осей (нет вращательного движения осей резьбового ролика вокруг оси винта), а корпус движется поступательно вдоль оси винта. Рабочая осевая сила произвольного направления передается с винта на резьбовые ролики за счет зацепления витков резьбы этих деталей, с резьбовых роликов на соответствующую втулку за счет контакта конических фасок резьбовых роликов и втулки, а с втулки на соответствующую крышку через соответствующий подшипник.During operation of the device, the screw rotates, the threaded rollers rotate only around their own axes (there is no rotational movement of the axes of the threaded roller around the axis of the screw), and the body moves progressively along the axis of the screw. The working axial force of an arbitrary direction is transmitted from the screw to the threaded rollers due to the engagement of the thread turns of these parts, from the threaded rollers to the corresponding sleeve due to the contact of the conical bevels of the threaded rollers and the sleeve, and from the sleeve to the corresponding cover through the corresponding bearing.
Данное устройство имеет следующие недостатки:This device has the following disadvantages:
- шейка резьбового ролика - отверстие в крышке образуют подшипник скольжения с низким КПД и высокой интенсивностью износа;- the neck of the threaded roller - a hole in the cover form a plain bearing with low efficiency and high wear rate;
- при вращении резьбового ролика между его коническими фасками и сопрягаемыми фасками колец возникает трение скольжение из-за разных по величине радиусов точек контакта;- when the threaded roller rotates between its conical chamfers and the mating bevels of the rings, sliding friction arises due to contact points of different radii;
- из-за малой площади контакта между сопрягаемыми коническими фасками резьбовых роликов и колец устройство имеет малую контактную прочность, а из-за трения скольжения в указанном сопряжении малую нагрузочную способность и долговечность;- due to the small contact area between the mating conical chamfers of the threaded rollers and rings, the device has low contact strength, and due to sliding friction in the specified pair, the small load capacity and durability;
- устройство имеет большие радиальные габариты;- the device has large radial dimensions;
- резьбовые ролики вращаются только вокруг своей оси, что снижает передаточную функцию устройства и диапазон ее изменения.- threaded rollers rotate only around its axis, which reduces the transfer function of the device and the range of its change.
Задачей изобретения является повышение КПД, нагрузочной способности и долговечности устройства для преобразования вращательного движения в поступательное за счет замены трения скольжения на трение качения в месте сопряжения деталей устройства, а также уменьшение радиальных габаритов и расширение диапазона изменения передаточной функции устройства.The objective of the invention is to increase the efficiency, load capacity and durability of the device for converting rotational motion into translational motion by replacing sliding friction with rolling friction at the interface of the device parts, as well as reducing the radial dimensions and expanding the range of variation of the transfer function of the device.
Поставленная задача достигается тем, что устройство снабжено, по меньшей мере, двумя кольцами, на торцовых поверхностях каждого резьбового ролика выполнены поверхности под ключ и сферические поднутрения, центры которых расположены на оси резьбового ролика, а на его цилиндрической резьбовой поверхности - кольцевые пазы, число которых равно количеству колец, причем на внутренней торцовой поверхности каждой крышки выполнен кольцевой паз, профиль которого является дугой окружности, кольца установлены в пазах резьбовых роликов, а число шаров в каждом ряду равно количеству последних, при этом каждый шар в каждом ряду взаимодействует с одной стороны со сферическим поднутрением резьбового ролика на соответствующем торце, с противоположной стороны - с кольцевым пазом соответствующей крышки, а ширина кольцевых пазов на резьбовых роликах больше ширины колец не менее чем на 1,5...2 шага резьбы винта. Возможно исполнение устройства, для которого оно снабжено закрепленными в отверстии корпуса с разных его сторон втулками с внутренними зубчатыми венцами, которые зацепляются с наружными зубчатыми венцами, выполненными на концевых участках каждого резьбового ролика.The task is achieved in that the device is equipped with at least two rings, on the end surfaces of each threaded roller, turnkey surfaces and spherical undercuts are made, the centers of which are located on the axis of the threaded roller, and on its cylindrical threaded surface there are ring grooves, the number of which equal to the number of rings, and on the inner end surface of each cover an annular groove is made, the profile of which is an arc of a circle, the rings are installed in the grooves of the threaded rollers, and the number of balls in each row is equal to the number of the latter, while each ball in each row interacts on the one hand with a spherical undercut of the threaded roller at the corresponding end, on the opposite side - with the annular groove of the corresponding cover, and the width of the annular grooves on the threaded rollers is not less than the width of the rings than 1.5 ... 2 steps of screw thread. It is possible to design a device for which it is equipped with bushings with internal gear rims fixed in the hole of the housing from different sides thereof, which mesh with external gear rims made at the end sections of each threaded roller.
Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где:The invention is illustrated by the accompanying drawings, where:
- на фиг.1 показан общий вид устройства;- figure 1 shows a General view of the device;
- на фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1 для 1-го исполнения устройства;- figure 2 shows a section aa in figure 1 for the 1st embodiment of the device;
- на фиг.3 показан разрез А-А на фиг.1 для 2-го исполнения устройства с дополнительными зубчатыми зацеплениями между резьбовыми роликами и втулками корпуса.- figure 3 shows a section aa in figure 1 for the 2nd embodiment of the device with additional gears between the threaded rollers and the bushings of the housing.
Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, см. фиг.1, состоит из винта 1 и узла, совершающего поступательное перемещение с базовыми элементами «Б», которые предназначены для соединения указанного узла с исполнительным механизмом. Указанный узел, см. фиг.2, состоит из корпуса 2 и двух крышек 3, которые соединены с корпусом винтами 4 с пружинными шайбами 5. По меньшей мере, между одной крышкой 3 и корпусом 2 устанавливается набор регулировочных прокладок или компенсатор 6. Возможны и другие исполнения указанного узла, которые обеспечивают сборку и работу устройства.A device for converting rotational motion into translational, see figure 1, consists of a
К наружной торцовой поверхности каждой крышки 3, см. фиг.2, крепится Г-образная втулка 7, которая удерживает с осевым и радиальным зазором маслоотражатель 8, а на внутренней торцовой поверхности крышки выполняется кольцевой паз «В», профиль которого является дугой окружности.An L-shaped sleeve 7 is attached to the outer end surface of each
Внутри корпуса, см. фиг.2, установлены резьбовые ролики 9, количество которых обычно из условия соседства выбирают наибольшим для повышения нагрузочной способности устройства (минимальное количество резьбовых роликов равно трем). Витки резьбы роликов 9 зацепляются с витками резьбы винта 1. На торцах каждого резьбового ролика 9, см. фиг.2, выполняют сферические поднутрения «Г», центр которых расположен на оси резьбового ролика, и отверстия «Д» под ключ, а на цилиндрической резьбовой поверхности - пазы «Е», количество которых не менее двух. В пазы «Е» резьбовых роликов 9 устанавливают кольца 10 из пружинной стали, которые с малой силой поджимают резьбовые ролики к винту. При этом ширина LП паза «Е» больше ширины LK кольца 10 на 1,5...2 шага резьбы винта (резьбового ролика) для обеспечения сборки устройства.Inside the case, see figure 2, threaded
Между каждой крышкой 3 и резьбовым роликом 9, см. фиг.2, расположен один ряд установленных в сепараторе 11 шаров 12, число которых равно количеству резьбовых роликов. При этом каждый шар 12 с одной стороны взаимодействует с кольцевым пазом «В» крышки 3, а с противоположной стороны - со сферическим поднутрением «Г» резьбового ролика 9.Between each
В описанном выше устройстве резьбовые ролики имеют две степени свободы: каждый ролик может вращаться вокруг собственной оси; все ролики вместе с сепараторами могут вращаться относительно оси винта. Отсюда устройство может иметь непостоянное осевое перемещение корпуса с роликами и шарами при равномерном вращении винта (переменную передаточную функцию). Устройства для преобразования вращательного движения в поступательное с переменной передаточной функцией можно использовать, например, в запорных механизмах, домкратах и так далее.In the device described above, threaded rollers have two degrees of freedom: each roller can rotate around its own axis; all rollers together with the separators can rotate about the axis of the screw. From here, the device can have an unstable axial movement of the housing with rollers and balls with uniform rotation of the screw (variable transfer function). Devices for converting rotational motion into translational motion with a variable transfer function can be used, for example, in locking mechanisms, jacks, and so on.
Чтобы предлагаемое устройство имело постоянную передаточную функцию, необходима дополнительная связь между резьбовыми роликами и корпусом, например зубчатыми зацеплениями. Эта связь снижает количество степеней свободы резьбовых роликов до единицы. В этом случае, см. рис.3, на концах каждого резьбового ролика 9 выполняют наружные зубчатые венцы «Ж», а в отверстии корпуса 2 закрепляются втулки 13 с внутренними зубчатыми венцами «И».In order for the proposed device to have a constant transfer function, additional communication between the threaded rollers and the housing, for example gears, is necessary. This relationship reduces the number of degrees of freedom of the threaded rollers to unity. In this case, see Fig. 3, at the ends of each threaded
Рассмотрим, как общий случай, порядок сборки устройства, в котором резьбовые ролики дополнительно связаны с корпусом зубчатыми зацеплениями. На винте обычно выполняют цилиндрическую поверхность «К», которая упрощает сборку, см. рис.3. Правую крышку 3, см. рис.3, с рядом шаров 12 в сепараторе 11 устанавливают на винт с левого его торца. В пазы «Е» резьбовых роликов 9 устанавливают кольца 10, и этот узел с левого торца винта, см. рис.3, вводят на его цилиндрическую поверхность «К». С помощью ключа резьбовые ролики попеременно ввинчивают на винт до тех пор, пока их резьба полностью не окажется в зацеплении с резьбой винта. Далее в приспособлении винт устанавливают вертикально, а под крышку 3 подводят базовый элемент приспособления, обеспечивающий перпендикулярность крышки к оси винта. В кольцевой паз «В» крышки устанавливают шары в сепараторе. Затем с помощью ключа резьбовые ролики попеременно ввинчивают на винт до взаимодействия поднутрения «Г» каждого ролика с соответствующим шаром. Так как при ввинчивании резьбовых роликов на винт они занимают вдоль его оси различные положения необходимо, чтобы ширина LП паза «Е» резьбовых роликов была больше ширины LK колец 10 минимум на 1,5...2 шага резьбы винта. Чтобы зафиксировать положение резьбовых роликов относительно винта и правой крышки, сверху на ролики устанавливают второй ряд шаров с сепаратором и поджимают собранный узел специальной гайкой, которую наворачивают на винт. Затем сверху на указанный узел устанавливают корпус, в котором закреплена левая втулка 13 с внутренним зубчатым венцом, зубья которого вводят в зацепление с наружными зубьями роликом. Винт с собранным узлом без правой крышки и шаров с сепаратором извлекают из приспособления, и вводят правую втулку 13 с внутренним зубчатым венцом в отверстие корпуса и на зубья роликов, а затем закрепляют эту втулку в корпусе, например с помощью цилиндрического штифта. С той же стороны к роликам подводят шары с сепаратором и правую крышку, которую соединяют с корпусом резьбовым соединением. Затем, отвернув специальную гайку, винтами 4 с пружинными шайбами 5 соединяют корпус с левой крышкой через компенсатор или набор регулировочных прокладок. Измерив момент холостого хода, определяют надо ли регулировать устройство с помощью компенсатора или набора регулировочных прокладок.Consider, as a general case, the assembly order of the device, in which the threaded rollers are additionally connected to the housing by gearing. The screw usually has a cylindrical surface “K”, which simplifies assembly, see Fig. 3. The
Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное работает следующим образом. Винт 1, см. фиг.3, вращаясь, приводит в движение резьбовые ролики 6, которые совершают планетарное движение, обкатываясь по зубчатым венцам втулок 13. Резьбовые ролики зафиксированы от осевого смещения относительно корпуса за счет шаров, упирающихся в крышки корпуса. Это и является механизмом преобразования вращательного движения винта в поступательное движение корпуса совместно со всеми деталями, установленными в нем. При этом шары 12 будут катиться по кольцевым пазам «Г» крышек и совершать дополнительное верчение относительно оси роликов под действием сил трения. Кольца 10 будут катиться по пазам резьбовых роликов, воспринимая радиальную нагрузку с винта на ролики. Осевая нагрузка будет передаваться с крышки корпуса через шары на резьбовые ролики вдоль их осей.A device for converting rotational motion into translational works as follows. The
В заявляемом устройстве рабочая осевая сила передается с крышки корпуса непосредственно через шары на ролики вдоль их осей практически как в упорном подшипнике. В устройстве-прототипе при передаче осевой силы есть дополнительное сопряжение, которое работает с трением скольжения, а также установка резьбовых роликов осуществляется на подшипниках скольжения. Следовательно, заявляемое устройство обеспечивает более высокий КПД, меньший износ контактирующих поверхностей и большую долговечность. Кроме того, резьбовые ролики в заявляемом устройстве совершают планетарное движение, для которого можно получить больший диапазон измерения передаточной функции.In the inventive device, the working axial force is transmitted from the housing cover directly through the balls to the rollers along their axes almost like in a thrust bearing. In the prototype device, when transmitting axial force, there is an additional pairing that works with sliding friction, and the installation of threaded rollers is carried out on sliding bearings. Therefore, the inventive device provides higher efficiency, less wear of the contacting surfaces and greater durability. In addition, the threaded rollers in the inventive device make a planetary motion, for which you can get a larger measurement range of the transfer function.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111282/11A RU2310785C1 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Device to convert rotation into translational motion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111282/11A RU2310785C1 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Device to convert rotation into translational motion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2310785C1 true RU2310785C1 (en) | 2007-11-20 |
Family
ID=38959460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006111282/11A RU2310785C1 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Device to convert rotation into translational motion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2310785C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2463500C1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-10-10 | Дмитрий Сергеевич Блинов | Rotation-to-translation converter |
RU2522730C2 (en) * | 2012-10-26 | 2014-07-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Rotation-to-translation converter |
-
2006
- 2006-04-07 RU RU2006111282/11A patent/RU2310785C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2463500C1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-10-10 | Дмитрий Сергеевич Блинов | Rotation-to-translation converter |
RU2522730C2 (en) * | 2012-10-26 | 2014-07-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Rotation-to-translation converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20050160856A1 (en) | Planetary differential screw type rotary/linear motion converter | |
EP1617103A1 (en) | Planetary differential screw-type rotational motion/linear motion converter | |
US20050250617A1 (en) | Transmission | |
RU2310785C1 (en) | Device to convert rotation into translational motion | |
RU2374527C1 (en) | Device for transformation of rotary motion into progressive (versions) | |
RU173084U1 (en) | PLANETARY CYCLOIDAL REDUCER | |
US11149826B1 (en) | Planetary rolling micro-jacking device | |
RU2272199C1 (en) | Device for converting rotation into reciprocation | |
RU166843U1 (en) | PLANETARY TRANSMISSION | |
RU2631096C1 (en) | Roller screw mechanism | |
RU2204069C1 (en) | Planetary roller-screw drive with modified thread of parts | |
RU2463500C1 (en) | Rotation-to-translation converter | |
RU2204070C1 (en) | Planetary roller-screw drive | |
RU187986U1 (en) | Device for converting rotational motion into translational | |
RU2544033C1 (en) | Screw gear | |
RU2244181C2 (en) | Planet gear | |
RU2522730C2 (en) | Rotation-to-translation converter | |
CN109404490A (en) | A kind of chain piece drive mechanism | |
RU2714435C2 (en) | Planetary roller-screw transmission | |
RU7163U1 (en) | PLANETARY SCREW TRANSMISSION | |
RU2140592C1 (en) | Axial motion unit of planetary roller-and-screw train | |
RU154547U1 (en) | DEVICE FOR CONVERTING ROTARY MOTION TO SUSTAINABLE | |
RU207361U1 (en) | ROLLER-SCREW GEAR | |
RU154625U1 (en) | DEVICE FOR CONVERTING ROTARY MOTION TO SUSTAINABLE | |
RU2429391C2 (en) | Nut of roller-screw mechanism |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080408 |