ШАРИКОВАЯ ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА Р.Л.НЕМИРОВСКОГО (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК F16H1/16 

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение для передачи вращения с редуцированием между перекрывающимися валами в случаях когда необходима передача большого момента при высоком КПД и динамической жесткости, например в мехатронных системах автоматического управления и регулирования.

Известны шариковые червячные передачи [1] Они состоят из червяка, червячного колеса и шариков, которые размещены на червяке в винтовых канавках. Последние в этих передачах выполнены на наружных поверхностях червяка и червячного колеса и образуют зубья. Вершины зубьев червяка и червячного колеса расположены вблизи поверхности, проходящей через центры шариков. При работе передачи вершины зубьев проходят не касаясь друг друга. Момент в передаче передается через шарики. Предварительный натяг, величина которого определяет несущую способность передачи и ее динамическую жесткость, может осуществляться за счет вдавливания шариков в винтовые канавки в радиальном направлении. При этом, опоры червяка и колеса испытывают дополнительную нагрузку, которая в несколько раз превышает усилия, возникающие в опорах традиционной червячной передачи. Так как несущая способность опор ограничена, в передаче не удается создать предварительный натяг достаточно большой величины. Использование в таких передачах глобального червяка, из-за невозможности совмещения его обнаружения поверхности с наружной поверхностью червячного колеса, не увеличивает несущую способность передачи и не увеличивает ее жесткость. Поэтому такие передачи не обладают достаточно высокой несущей способностью и высокой динамической жесткостью.

Известны шариковые червячные передачи, содержащие червяк, взаимодействующее с ним червячное колесо и шарики, размещенные на боковой поверхности зуба червяка [2]
В этой передаче передаваемое через шарики усилие направлено под углом к оси вращения червяка. Поэтому его опоры и опоры червячного колеса частично нагружены усилиями натяга. Это существенно ограничивает как несущую способность передачи, так и ее динамическую жесткость.

Задачей изобретения является создание шариковой червячной передачи, обеспечивающей повышенную несущую способность и высокую динамическую жесткость.

Поставленная задача достигается тем, что в шариковой червячной передаче, содержащей червяк, взаимодействующее с ним червячное колесо и шарики, размещенные на боковых поверхностях зуба червяка, боковые поверхности зубьев червяка в нормальном сечении выполнены прямолинейного или вогнутого профиля, боковые поверхности зубьев червячного колеса выполнены прямолинейного профиля, а на дне впадины зубья червяка выполнены винтовые канавки, предназначенные для предотвращения выпадания шариков.

В связи с тем, что профиль боковых поверхностей зубьев червяка выполнен прямолинейным или вогнутым, а профиль боковых поверхностей зубьев червячного колеса выполнен прямолинейным, усилие предварительного натяга замкнуто между зубьями червяка и червячного колеса. Поэтому опоры червяка и червячного колеса не воспринимают дополнительную нагрузку от усилия предварительного натяга. Величина предварительного натяга не ограничена несущей способностью опор, а может быть существенно увеличена до предела усталости шариков и боковых поверхностей зубьев, по которым они катятся. Увеличение предварительного натяга повышает динамическую жесткость передачи. При этом также повышается и ее несущая способность.

Благодаря созданной возможности использования глобоидного червяка, передача момента осуществляется одновременно всеми его витками, расположенными в зоне зацепления. Соответственно повышается несущая способность передачи.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 общий вид передачи;
на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1
на фиг. 3 место 1 на фиг. 1;
на фиг. 4 и 5 варианты места 11 на фиг. 2.

Передача содержит червяк 1, выполненный глобоидным и червячное колесо 2 (см. фиг. 1). Червяк 1 и червячное колесо 2 имеют зубья 3 и 4, и соответственно впадины 5 и 6 (см. фиг. 3). Боковые стороны 7 и 8 зубьев 3 и 4 соответственно червяка 1 и червячного колеса 2 выполнены в виде винтовых поверхностей.

По бокам зубьев 3 червяка 1 на дне впадин 5 выполнены винтовые канавки 9, в которых в виде витков размещены шарики 10. Профиль боковых сторон 8 зуба 4 червячного колеса 2 в нормальном сечении выполнен прямолинейно. Профиль боковых поверхностей 7 зуба 3 червяка 1 может быть выполнен дугообразным (см. фиг. 4) или прямолинейным (на чертеже не показано) с касанием шарика 10 в одной точке. Он может быть также арочным (фиг. 5) или призматическим (фиг. 5) с касанием шарика 10 в двух точках.

Профиль боковых поверхностей 7 зуба 3 червяка 1 может быть выполнен и другой вогнутой формы с касанием шариков 10 в нескольких точках.

На боковых сторонах 8 зуба 4 червячного колеса 2 у торца выполнены заходы в виде фасок (на чертежах не показаны).

В зоне зацепления касание шариков 10 и боковых поверхностей 7 и 8 предусмотрено с предварительным натягом (например за счет подбора толщин зубьев 3 и 4, а также величины диаметра шариков 10). Между шариками 10 и канавкой 9 червяка 1, а также шариками 10 и впадинами 6 червячного колеса 2 предусмотрен зазор.

Шарики 10, размещенные в винтовых канавках 9, ограниченными упорами 11 (см. фиг. 2), которые установлены у каналов возврата 12. Отверстие 13 корпуса 14 предохраняет шарики 10 от выпадения из винтовых канавок 9 червяка 1 вне зоны зацепления.

Передача работает следующим образом.

Во время вращения червяка 1 шарики 10 катятся по винтовым канавкам 9. При подходе к зоне зацепления в заходах на боковых поверхностях 8 зуба 4 червячного колеса 2 шарики 10 несколько приподнимаются над поверхностью винтовых канавок 9 и входят в соприкосновение с боковыми поверхностями 8 червячного колеса 2. Прокатываясь вдоль боковых поверхностей 7 и 8 зубьев, благодаря их винтовой форме, шарики 10 передают вращение от червяка 1 червячному колесу 2. После выхода из зоны зацепления, по заходам на боковой поверхности 8 шарики 10 вновь опускаются на поверхность винтовых канавок 9 и катятся далее по ним. Встречаясь с упором 11, шарики 10 направляются в канал 12 возврата откуда, минуя другой упор 11, установленный у противоположного конца канала 12 возврата, они направляются вновь в то место винтовых канавок 9, откуда они начали свой путь.

В связи с тем, что профиль боковых поверхностей 7, зубьев 3 червяка 1 выполнен прямолинейным или вогнутым, а профиль боковых поверхностей 8 зубьев 4 червячного колеса 2 выполнен прямолинейным, усилие предварительного натяга во всех вариантах профиля замкнуто между зубьями 3 червяка 1 и червячного колеса 2. Поэтому, опоры червяка 1 и червячного колеса 2 не воспринимают дополнительную нагрузку от усилия предварительного натяга. Величина предварительного натяга не ограничена несущей способностью опор, а может быть существенно увеличена до предела усталости шариков и боковых поверхностей 7 и 8 зубьев 3 и 4, по которым они катятся. Увеличение величины предварительного натяга повышает динамическую жесткость передачи. При этом также повышается и ее несущая способность.

Благодаря созданной возможности использования глобоидного червяка, передача момента осуществляется одновременно всеми его витками, расположенными в зоне зацепления. Поэтому пропорционально количеству одновременно работающих витков несущая способность передачи соответственно овышается.

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение для передачи вращения с редуцированием между перекрывающимися валами в случаях, когда необходима передача большого момента при высоком КПД и динамической жесткости, например, в мехатронных системах автоматического управления и регулирования. Технический результат заключается в том, что усилие предварительного натяга замкнутого между зубьями червяка и червячного колеса. Опоры человека и червячного колеса не воспринимают дополнительную нагрузку от усилия предварительного натяга. Величина предварительного натяга не ограничена несущей способностью опор, и может быть существенно увеличена (до предела усталости шариков и боковых поверхностей зубьев, по которым они катятся). Вследствие этого повышена динамическая жесткость передачи. При этом также повышается ее несущая способность. Несущая способность передачи дополнительно повышается, благодаря созданной возможности использования глобоидного червяка, который передает момент одновременно всеми витками 2 с. п. ф-лы, 7 ил.

1. Шариковая червячная передача, содержащая червяк, взаимодействующее с ним червячное колесо и шарики, размещенные на боковых поверхностях зуба червяка, отличающаяся тем, что боковые поверхности зубьев червяка в нормальном сечении выполнены прямолинейного или вогнутого профиля, боковые поверхности червячного колеса выполнены прямолинейного профиля, а на дне впадин зубьев червяка выполнены винтовые канавки, предназначенные для предотвращения выпадания шариков. 2. Шариковая червячная передача, содержащая червяк, взаимодействующее с ним червячное колесо и шарики, отличающаяся тем, что шарики размещены на боковых поверхностях зубьев колеса, которые в нормальном сечении выполнены прямолинейного или вогнутого профиля, а на дне зубьев червячного колеса выполнены винтовые канавки, предназначенные для предотвращения выпадания шариков.