ПЛАНЕТАРНАЯ РОЛИКОВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА С МОДИФИЦИРОВАННОЙ РЕЗЬБОЙ ЕЕ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2003 года по МПК F16H1/34 F16H25/20 

Описание патента на изобретение RU2204069C1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве механической передачи для преобразования вращательного движения в поступательное.

Известна планетарная роликовинтовая передача, см. Решетов Д.Н. "Детали машин", учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов, 4-е издание, Москва, Машиностроение, 1989 год, стр.314, состоящая из винта, цельной гайки и установленных между ними резьбовых роликов. Ролики своими торцовыми шейками установлены в сепараторах. Кроме того, для синхронности в работе и, 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. Для того чтобы предотвратить кромочные контакты витков, профиль резьбы роликов выполняют выпуклым, обеспечивая тем самым начальный точечный контакт.

Основным недостатком данной планетарной роликовинтовой передачи (ПРВП) является то, что в конструкции предусмотрены сборочные зазоры между витками резьбы гайки и роликов и между витками резьбы роликов и винта. Без указанных зазоров собрать ПРВП невозможно. Однако из-за зазоров образуется осевой и радиальный люфт, который существенно снижает кинематическую точность и жесткость передачи, являющиеся важнейшими ее параметрами. Под действием рабочей нагрузки сначала выбирается люфт, затем начинается контакт микронеровностей сопрягаемых витков резьбы указанных деталей, который характеризуется низкой жесткостью. И только потом, когда контактировать начинают сопрягаемые витки, контактная жесткость повышается. То есть данная конструкция ПРВП обладает низкой жесткостью и точностью в работе. Кроме того, резьба роликов имеет выпуклый профиль, который сложен для изготовления и контроля.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемой передаче является планетарная роликовинтовая передача, см. рекламный проспект АвтоВАЗа "Роликовинтовая пара", Тольятти, типография ВАЗа, 1989 год, которая выбрана в качестве прототипа. Данная конструкция ПРВП состоит также из винта, гайки, сепараторов и резьбовых роликов, которые дополнительно связаны с гайкой зубчатыми зацеплениями. Профиль резьбы роликов, как и в предыдущей конструкции, выпуклый. Как правило, форма профиля резьбы роликов радиусная.

Гайка ПРВП состоит из сборного корпуса с зубчатыми венцами, в котором установлены две полугайки и между ними компенсаторное кольцо. Детали корпуса соединены с силовым механизмом, предназначенным для сжатия полугаек и компенсаторного кольца. После сборки ПРВП толщину компенсаторного кольца выбирают такой, чтобы после стяжки с помощью силового механизма указанного кольца и полугаек выбрались зазоры между витками резьбовых деталей и между этими витками создалось предварительное усилие. Предварительное усилие позволяет до приложения рабочей нагрузки деформировать микронеровности контактирующих витков, за счет чего повышается жесткость передачи. Таким образом, ПРВП-прототип по сравнению с предыдущей конструкцией ПРВП обладает большей жесткостью и имеет более высокую кинематическую точность.

Однако ролики в ПРВП-прототипе имеют конструктивно сложный и сложный для изготовления и контроля выпуклый профиль резьбы. При контакте витка ролика, имеющего выпуклый профиль, с витком винта или гайки, которые имеют треугольные профили резьбы, контактная жесткость ниже, чем для случая, когда ролик имел бы треугольный профиль. По сравнению с прямолинейным, треугольным профилем выпуклый профиль резьбы имеет меньшую ширину у основания витка, то есть меньшую изгибную жесткость. Так как винт и ролик имеют внешнюю резьбу, то их витки контактируют практически в точках, то есть из-за больших значений контактных напряжений снижается нагрузочная способность ПРВП. Отсюда для высокой жесткости и нагрузочной способности ПРВП в целом необходимо иметь высокую контактную и изгибную жесткость витков резьбы всех резьбовых деталей передачи, что обеспечивается, в первую очередь, геометрией профилей резьбы указанных деталей.

Задачей изобретения является снижение стоимости изготовления ПРВП за счет упрощения конструкции роликов, а также их изготовления и контроля размеров, повышение нагрузочной способности и жесткости ПРВП, а при необходимости с возможностью варьирования значениями жесткости ПРВП.

Поставленная задача достигается тем, что с каждой стороны профиль каждого витка резьбы винта, резьбовых роликов и резьбовых полугаек выполнен в виде ломаной линии, состоящей из двух отрезкой прямой, причем диаметр расположения общей точки основного отрезка, начинающегося из впадины резьбы, и следующего за ним отрезка для винта и резьбовых роликов больше соответствующего среднего диаметра резьбы указанных деталей, а для резьбовых полугаек - меньше их среднего диаметра резьбы, при этом для профиля каждой стороны каждого витка резьбы винта, резьбовых роликов и резьбовых полугаек острый угол между осью соответствующей детали и основным отрезком профиля больше острого угла между той же осью и следующим за ним отрезком.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где:
- на фиг.1 показан осевой разрез основных деталей планетарной роликовинтовой передачи;
- на фиг.2 показаны места "А" и "Б" на фиг.1 (увеличено);
- на фиг.3 показан профиль резьбы винта и резьбового ролика;
- на фиг.4 показан профиль резьбы резьбовых полугаек.

Планетарная роликовинтовая передача, см. фиг.1, состоит из винта 1 и гайки. Гайка представляет собой сборочный узел, состоящий из корпуса 2 с крышками 3, в котором закреплены резьбовые полугайки 4 с компенсатором 5 и в сепараторах 6 установлены резьбовые ролики 7.

В корпусе 2 закреплены две втулки 8 с внутренними зубчатыми венцами 9, которые зацепляются с наружными зубчатыми венцами 10, выполнены на концах каждого резьбового ролика 7, см. фиг.1.

Силовой механизм, предназначенный для сжатия резьбовых полугаек 4 и компенсатора 5 с целью выборки зазоров и создания предварительного сжимающего усилия, состоит из крепежных винтов 11 со стопорными шайбами 12, см. фиг.1.

Базовые элементы для крепления винта и соединения его с двигателем так же, как и базовые элементы для соединения корпуса гайки с исполнительным механизмом, не показаны.

Для исключения кромочного контакта между витками резьбовых полугаек и роликов и между витками резьбовых роликов и винта, см. фиг.2, резьба всех указанных деталей модифицирована. Профиль витков модифицированной резьбы выполнен в виде ломаной линии, состоящей из отрезков прямой. При этом контакт между витками сопрягаемых деталей локализован в средней по высоте витков части с реальной рабочей высотой профиля H1.

Для винта и резьбовых роликов, см. фиг.3, ломаная линия профиля состоит из двух отрезков прямой: основного "В", начинающегося из впадины "Г" резьбы, и следующего за ним отрезка "Д". При этом общая точка "Е" этих двух отрезков расположена на окружности диаметра dЕ, который больше среднего диаметра d2 резьбы соответствующей детали. Кроме того, чтобы профиль был выпуклым, острый угол α между осью "Ж" детали и основным отрезком "В" больше острого угла α1 между той же осью и следующим отрезком "Д".

Для резьбовых полугаек, см. фиг. 4, ломаная линия профиля также состоит из двух отрезков прямой: основного "В", начинающегося из впадины "Г" резьбы, и следующего за ним отрезка "Д". При этом общая точка "Е" этих двух отрезков расположена на окружности диаметра DE, который меньше среднего диаметра D2 резьбы полугаек. Кроме того, чтобы профиль был выпуклым, острый угол α между осью "Ж" резьбовых полугаек и основным отрезком "В" больше острого угла α1 между той же осью и следующим отрезком "Д".

При сборке ПРВП толщину компенсатора подбирают такой, чтобы после сжатия полугаек с компенсатором выбрались все зазоры между витками резьбы полугаек и резьбовых роликов и между витками последних и винтом. Далее, как правило, проводят обкатку (приработку) ПРВП для того, чтобы выровнять распределение нагрузки между витками резьбовых деталей в местах их сопряжения.

ПРВП работает следующим образом. Винт, вращаясь, приводит в движение резьбовые ролики и гайку. Все ролики, установленные в сепараторах, совершают планетарное движение. Каждый ролик вращается вокруг своей оси в отверстиях сепараторов и все резьбовые ролики вместе с сепараторами вращаются вокруг оси винта. Кроме того, все ролики с сепараторами вместе с гайкой совершают поступательное движение вдоль оси винта. Таким образом, происходит преобразование вращательного движения винта в поступательное движение гайки.

Во время работы ПРВП вращающий момент на винте преобразуется в осевую силу на гайке, а в местах взаимодействия сопрягаемых витков гайки и роликов и роликов и винта возникают на площадках контакта локальные контактные давления, интегральная сумма которых равна усилию взаимодействия сопрягаемых витков. Если сравнить две ПРВП (ПРВП-прототип и предлагаемую) с одинаковыми типоразмерами и нагрузкой, то в этих конструкциях усилия взаимодействия сопрягаемых витков деталей передач для сравниваемых вариантов будут одинаковыми. При этом во всех местах, где сопрягаются витки резьбовых деталей, усилие взаимодействия и площадь контакта определяют контактную прочность и жесткость ПРВП в целом. В предлагаемой конструкции ПРВП площадь контакта будет пропорциональна реальной рабочей высоте профиля H1 даже без нагрузки, см. фиг. 2. В ПРВП-прототипе аналогичный размер будет существенно меньшим и будет зависеть от указанного выше усилия, так как в данном случае сопрягается выпуклый, радиусный профиль с прямолинейным. Отсюда предлагаемая конструкция обладает большей контактной жесткостью и прочностью, а следовательно, и нагрузочной способностью. Витки предлагаемой резьбы имеют у основания большую ширину, чем витки резьбы роликов в ПРВП-прототипе, а значит и большую изгибную прочность.

Профиль витков предлагаемой резьбы состоит из отрезков прямой, изготовление и контроль которых проще, чем фасонных профилей витков резьбовых роликов в ПРВП-прототипе.

Реальная рабочая высота профиля предлагаемой резьбы деталей ПРВП может быть легко изготовлена любой возможной величины, а, как отмечалось выше, этот параметр существенно влияет на контактную жесткость передачи в целом. Следовательно, можно достаточно просто изготавливать ПРВП с требуемой жесткостью.

Похожие патенты RU2204069C1

название год авторы номер документа
ПЛАНЕТАРНАЯ РОЛИКОВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА 2002
  • Блинов Д.С.
  • Ряховский О.А.
  • Соколов П.А.
  • Ушаков В.И.
RU2204070C1
УЗЕЛ ОСЕВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПЛАНЕТАРНОЙ РОЛИКОВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ 1998
  • Фетисов В.И.
  • Блинов Д.С.
  • Ряховский О.А.
RU2140592C1
ПЛАНЕТАРНАЯ РОЛИКОВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА 1996
  • Блинов Дмитрий Сергеевич
  • Богачев Василий Николаевич
  • Ряховский Олег Анатольевич
  • Соколов Павел Александрович
  • Фетисов Владимир Игоревич
RU2104425C1
ПЛАНЕТАРНАЯ РОЛИКОВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА 1996
  • Блинов Дмитрий Сергеевич
  • Богачев Василий Николаевич
  • Ряховский Олег Анатольевич
  • Соколов Павел Александрович
  • Фетисов Владимир Игоревич
RU2098695C1
ПЛАНЕТАРНАЯ РОЛИКО-ВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА 2001
  • Блинов Д.С.
  • Ряховский О.А.
  • Фетисов В.И.
  • Блинов В.Д.
RU2194202C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ 2006
  • Блинов Дмитрий Сергеевич
  • Ряховский Олег Анатольевич
  • Соколов Павел Александрович
  • Лаптев Иван Александрович
  • Вишневский Сергей Никодимович
RU2310785C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ (ВАРИАНТЫ) 2008
  • Блинов Дмитрий Сергеевич
  • Кондрашова Галина Платоновна
  • Ряховский Олег Анатольевич
  • Соколов Павел Александрович
  • Лаптев Иван Александрович
RU2374527C1
ПЛАНЕТАРНАЯ РОЛИКОВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА С МОДИФИЦИРОВАННОЙ РЕЗЬБОЙ РОЛИКОВ 2010
  • Блинов Дмитрий Александрович
  • Мафтер Владимир Израилевич
  • Ляпунов Александр Ярославович
  • Фролов Алексей Викторович
  • Старков Юрий Алексеевич
  • Лаптев Иван Александрович
  • Кулиш Алексей Викторович
RU2451220C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ 2009
  • Блинов Дмитрий Сергеевич
  • Ряховский Олег Анатольевич
  • Соколов Павел Александрович
  • Очкасов Евгений Евгеньевич
  • Дробижева Анастасия Юрьевна
  • Стручалин Кирилл Анатольевич
RU2392517C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ 2004
  • Блинов Дмитрий Сергеевич
  • Ряховский Олег Анатольевич
  • Соколов Павел Александрович
  • Лаптев Иван Александрович
  • Вишневский Сергей Никодимович
RU2272199C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 204 069 C1

Реферат патента 2003 года ПЛАНЕТАРНАЯ РОЛИКОВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА С МОДИФИЦИРОВАННОЙ РЕЗЬБОЙ ЕЕ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к машиностроению. В планетарных роликовинтовых передачах (ПРВП) крутящий момент от вращающегося винта преобразовывается в осевую силу на поступательно перемещающуюся гайку через резьбовые ролики. При этом усилие передается через многочисленные места контакта между сопрягаемыми витками резьбы гайки и роликов и роликов и винта. Резьба деталей ПРВП изготовлена модифицированной, профиль витков которой состоит из двух отрезков прямой с реальной рабочей высотой профиля Н1. Такая резьба технологична в изготовлении и проста при контроле. Витки детали с такой резьбой обладают большей изгибной прочностью по сравнению с деталью, имеющей фасонный профиль витков. При взаимодействии витков с модифицированной резьбой контактная прочность и жесткость больше, чем в месте аналогичного контакта деталей традиционных ПРВП, а следовательно, выше ее нагрузочная способность. При изготовлении на деталях ПРВП модифицированной резьбы с различными значениями Н1 можно легко получать передачи с различной (требуемой) жесткостью. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 204 069 C1

Планетарная роликовинтовая передача с модифицированной резьбой ее деталей, содержащая винт, корпус гайки с внутренними зубчатыми венцами, в котором закреплены две резьбовые полугайки с компенсатором между ними и в двух сепараторах установлены имеющие наружные зубчатые венцы резьбовые ролики, каждый из которых находится в резьбовых зацеплениях с винтом и резьбовыми полугайками и зубчататых зацеплениях с корпусом гайки, и силовой механизм для сжатия резьбовых полугаек с компенсатором, отличающаяся тем, что с каждой стороны профиль каждого витка резьбы винта, резьбовых роликов и резьбовых полугаек выполнен в виде ломаной линии, состоящей из двух отрезков прямой, причем диаметр расположения общей точки основного отрезка, начинающегося из впадины резьбы, и следующего за ним отрезка для винта и резьбовых роликов больше соответствующего среднего диаметра резьбы указанных деталей, а для резьбовых полугаек - меньше их среднего диаметра резьбы, при этом для профиля каждой стороны каждого витка резьбы винта, резьбовых роликов и резьбовых полугаек острый угол между осью соответствующей детали и основным отрезком профиля больше острого угла между той же осью и следующим за ним отрезком.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2204069C1

Рекламный проспект АвтоВАЗа "Роликовинтовая передача"
- Тольятти, типография ВАЗа, 1989
Планетарная винтовая передача 1988
  • Дорофеев Владимир Федорович
  • Карамнов Валерий Иванович
  • Колов Павел Борисович
  • Носатов Сергей Петрович
  • Степанов Виктор Евгеньевич
  • Пирогов Николай Анатольевич
SU1610139A1
РЕШЕТОВ Д.Н
"Детали машин"
- М.: Машиностроение, 1989, с.314.

RU 2 204 069 C1

Авторы

Блинов Д.С.

Воробьев А.Н.

Ряховский О.А.

Соколов П.А.

Фетисов В.И.

Даты

2003-05-10Публикация

2002-02-12Подача