Самоустанавливающаяся ходовая гайка Российский патент 2024 года по МПК F16H25/20 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в подъемных механизмах с применением ходовых резьбовых пар винт-гайка.

Во многих приводах машин и оборудования используется преобразование вращательного движения в поступательное.

Передача винт-гайка представляет собой кинематическую винтовую пару, которую используют в различных машинах и приборах для преобразования с большой плавностью и точностью хода вращательного движения в поступательное.

Известны простейшие механизмы, которые содержат два звена: стойку -неподвижную гайку и подвижное звено винт, обладающее винтовым движением. Механизм используют на практике для создания силы.

Достоинства механизмов: простота конструкций, плавность и точность хода, большое передаточное отношение, а также возможность самоторможения.

Передача «винт-гайка» состоит из ходового винта и изготовленной в соответствии с его размерами гайки. Она необходима для преобразования вращения винта за счет внешнего усилия (электрического или ручного привода) в поступательное движение гайки, например, за счет трения.

Осевая нагрузка винта передается через резьбу гайке и уравновешивается реакцией ее опоры. При этом каждый виток резьбы нагружается соответственно силами. Равномерное распределение нагрузки по виткам резьбы можно получить, только применяя гайки специальной формы.

Одной из причин неравномерного распределения нагрузки в резьбе является неблагоприятное сочетание деформаций винта и гайки.

Специальные гайки особенно желательно применять для соединений, подвергающихся действию динамических нагрузок. Разрушение таких соединений, как правило, имеет усталостный характер и происходит в зоне наибольшей концентрации напряжений у нижнего (наиболее нагруженного) витка резьбы. Уменьшение нагрузки нижних витков повышает прочность соединения.

В некоторых запатентованных технических решениях предложены конструктивные исполнения самоустанавливающихся ходовых гаек.

Из уровня техники известно техническое решение, представляющее собой винтовой механизм, который содержит: ходовой винт, гайку с четырьмя полусферическими отверстиями, шарики, входящие в эти отверстия, крышку с четырьмя ответными пазами-полуотверстиями для размещения в них, выступающих из гайки свободных половин шариков, подвижной части в виде трубы с фланцем, к которому болтами прикреплена крышка. Подвижная часть имеет отдельное устройство, исключающее поворачивания фланца подвижной части при перемещении вдоль ходового винта. Ввиду закрепления гайки в подвижной части посредством четырех шариков таким образом, что в совокупности с деталями образуют шарнир с двумя степенями свободы, позволяющими гайке самоустанавливаться своей геометрической осью с осью винта, заклинивание винтовой передачи в расчетных пределах, определяемых допусками на изготовление опор винта, резьбовой поверхности и монтаж, исключается (патент РФ №2226246, МПК F16H 25/20; F16H 25/22; F16B 2/16, опубликован 27.03.2004).

Известно так же техническое решение, представляющее собой винтовую передачу с самоустанавливающейся гайкой, где передача содержит ходовой винт, взаимодействующую с ним гайку со сферическими торцами, ведомое звено, жестко закрепленный на нем гайкодержатель в виде вилки и две размещенные между сферическими торцами гайки и соответствующими торцами вилки шайбы, у каждой из которых наружный торец, примыкающий к торцу вилки, выполнен плоским, а внутренний конец, примыкающий к сферическому торцу гайки, выполнен вогнутым. От проворота гайка предохранена поводком, связанным с ведомым звеном и гайкой через сферические шарниры (патент РФ №1364801, МПК F16H 25/24, опубликован 07.01.1988).

Известно так же техническое решение, представляющее собой винтовую передачу с самоустанавливающейся гайкой, в котором винтовая передача содержит ходовой винт, ведомое звено с закрепленным на нем гайкодержателем в виде вилки, установленную на гайкодержателе гайку со сферическими торцами и установленные между соответствующими торцами вилки и гайки, шайбы и, наружные торцы которых выполнены плоскими и взаимодействуют с торцами вилки, а внутренние торцы выполнены вогнутыми и взаимодействуют соответственно со сферическими торцами и гайки. На наружной поверхности гайки выполнены продольные пазы, расположенные взаимно противоположно в диаметральной плоскости. На гайкодержателе закреплены две шпонки, расположенные взаимно противоположно в диаметральной плоскости, перпендикулярной плоскости расположения пазов гайки. Гайку охватывает кольцо, на наружной поверхности которого выполнены пазы, взаимодействующие соответственно со шпонками, а на внутренней поверхности выполнены выступы, взаимодействующие соответственно с пазами гайки. Гайка в кольце, шпонки в пазах и выступы в пазах установлены с гарантированным зазором (патент РФ №1474363, МПК F16H 25/24, опубликован 23.04.1989).

Отличительным признаком заявленного технического решения является включение в конструкцию самоустанавливающейся ходовой гайки конструктивных элементов, которые при соединении друг с другом образуют прочную единую конструкцию.

Целью настоящего изобретения является создание самоустанавливающейся ходовой гайки, конструктивное исполнение которой обеспечивает уменьшение нагрузок на ходовой винт при работе.

Поставленная цель достигается тем, что в конструкцию самоустанавливающейся ходовой гайки включены тарельчатая пружина, опорная коническая шайба, резиновое кольцо и подвижная опорная шайба, которые соединены между собой в единую конструкцию с помощью взаимно ограничивающих конструктивных элементов.

Соответственно, технический результат заявляемого технического решения состоит в следующем.

Предлагаемое изобретение позволяет уменьшить изгибающие и радиальные нагрузки на ходовой винт при работе, а также равномерно распределить осевые нагрузки на винт при многовинтовой компоновке.

Поставленная задача решается с помощью самоустанавливающейся ходовой гайки, которая включает тарельчатую пружину, опорную коническую шайбу, резиновое кольцо и подвижную опорную шайбу, при этом в ходовой гайке выполнена цилиндрическая проточка для соединения с опорной конической шайбой, опорная коническая шайба соединена с тарельчатой пружиной за счет конусной посадки, в подвижной опорной шайбе выполнен упорный буртик для соединения с тарельчатой пружиной, в ходовой гайке выполнена канавка, в которой размещается резиновое кольцо.

Заявляемое техническое решение поясняется изображением самоустанавливающейся ходовой гайки (фиг.1), где: 1 - ходовая гайка; 2 -подвижная опорная шайба; 3 - тарельчатая пружина; 4 - опорная коническая шайба; 5 - кольцо резиновое; 6 - подъемная платформа, 7- винт.

Для получения технического результата изобретение может быть осуществлено следующим предпочтительным образом, не исключающим иные варианты осуществления в рамках заявленной формулы изобретения.

Предложена самоустанавливающаяся ходовая гайка с компенсацией радиальных, угловых и нагрузочных отклонений при работе платформы подъемного механизма при компоновке с несколькими синхронно работающими ходовыми винтами.

Конструкция самоустанавливающейся ходовой гайки включает в своем составе ходовую гайку 1, тарельчатую пружину 3, опорную коническую шайбу 4, резиновое кольцо 5, подвижную опорную шайбу 2, соединенных между собой в единую конструкцию с помощью взаимно ограничивающих конструктивных элементов.

В радиальном направлении элементы ограничены от взаимного смещения следующим образом:

- в ходовой гайке 1 выполнена цилиндрическая проточка для соединения с опорной конической шайбой 4;

- тарельчатая пружина 3 конусной посадкой соединена с опорной конической шайбой 4;

- в подвижной опорной шайбе 2 выполнен упорный буртик для соединения с тарельчатой пружиной 3;

- в ходовой гайке 1 выполнена канавка для размещения резинового кольца 5. Удерживание элементов, а именно ходовой гайки 1, тарельчатой пружины 3,

опорной конической шайбы 4, резинового кольца 5, подвижной опорной шайбы 2 в осевом направлении обеспечивается ограничивающим пространством стенок подъемной платформы 6.

От проворота при воздействии момента трения от винта 7 ходовую гайку 1 удерживает вилка (на фиг.1 не показана) наподобие гаечного ключа, закрепленной на подъемной платформе 6.

Конструктивные элементы самоустанавливающейся ходовой гайки собирают в единую конструкцию с заданным преднатягом, который обеспечивается чуть меньшим размером между стенками подъемной платформы 6, чем самоустанавливающаяся ходовая гайка в сборе в свободном состоянии. При установке самоустанавливающуюся ходовую гайку в сборе необходимо подсжать до возможности захода внутрь подъемной платформы 6.

В конструкции самоустанавливающейся ходовой гайки тарельчатая пружина 3, компенсирует перегрузки осевых сил при перекосах подъемной платформы 6. Для исключения радиальных нагрузок на винт 7, внедрена скользящая в радиальном направлении подвижная опорная шайба 2, в которой выполнен упорный буртик для соединения с тарельчатой пружиной 3. Для исключения изгибающих моментов на винт 7, внедрена опорная коническая шайба 4, на которую опирается тарельчатая пружина 3 за счет конусной посадки.

Предложенная конструкция самоустанавливающейся ходовой гайки работает следующим образом.

Нагрузка передается верхней плоскостью подъемной платформы 6 на ходовую гайку 1 через сборный элемент, состоящий из подвижной опорной шайбы 2, тарельчатой пружины 3 и опорной конической шайбы 4.

Подвижная опорная шайба 2 имеет упорный буртик в месте контакта с тарельчатой пружиной 3, а тарельчатая пружина 3 по конусу сопрягается с опорной конической шайбой 4, опорная коническая шайба 4 установлена в цилиндрической проточке ходовой гайки 1, это ограничивает движение деталей относительно друг друга в радиальном направлении. Опорная коническая шайба 4 контактирует с подъемной платформой 6 по плоскости без поперечных ограничений, тем самым самоустанавливающаяся ходовая гайка в сборе имеет свободу движения в радиальном направлении.

Угловую податливость самоустанавливающейся ходовой гайке обеспечивает сопряжение опорной конической шайбы 4 и тарельчатой пружины 3 за счет конусной посадки тарельчатой пружины 3 на опорную коническую шайбу 4, опорная коническая шайба 4 имеет возможность по конусу скользить относительно внутренней кромки тарельчатой пружины 3 по углу относительно вертикали.

При возникновении перекосов подъемной платформы 6, тарельчатая пружина 3, сжимаясь, принимает на себя нагрузку от перекоса, ход сжатия пружины 2 мм, таким образом, перекосы до 2 мм компенсируются тарельчатой пружиной 3, в пределах ее жесткости, без существенного увеличения нагрузки на винт 7. Это дает преимущество в сравнении с жестким закреплением, где работают только три ходовые гайки 1, так как опорная плоскость определяется тремя точками, то есть любой перекос вызывает полную разгрузку одной из ходовых гаек 1, перенося весь воспринимаемый вес на другую.

Тарельчатая пружина 3 служит для выравнивания неравномерной нагрузки на ходовые гайки 1 при небольших перекосах подъемной платформы 6, сжимаясь при повышении нагрузки на ходовую гайку 1, тем самым опуская нагруженный конец подъемной платформы 6, что приводит к увеличению нагрузки на остальные ходовые гайки 1, что приводит к более равномерному распределению нагрузки.

От вращения ходовой гайки 1 от момента сопротивления при взаимодействии с винтом 7 удерживает вилка (на фиг.1 не показана), имеющая податливость, в радиальных направлениях, и небольшой зазор, между ходовой гайкой 1, для обеспечения наклона ходовой гайки 1. Вилка напоминает гаечный ключ, закреплена к подъемной платформе 6. Ходовая гайка 1 имеет в сечении квадрат, за грани которого ее удерживает вилка от проворота.

Введение в конструкцию самоустанавливающейся ходовой гайки тарельчатой пружины, конической шайбы, резинового кольца и подвижной опорной шайбы соединенных между собой в единую конструкцию с помощью взаимно ограничивающих конструктивных элементов, исключает радиальные и угловые нагрузки на ходовой винт, что повышает ресурс узла, снижает трение и момент привода, снижает шум привода, повышает плавность и равномерность работы, снижает усталость ходового винта и повышает вероятность безотказной работы.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в подъемных механизмах с применением ходовых резьбовых пар винт-гайка. Самоустанавливающаяся ходовая гайка содержит тарельчатую пружину, опорную коническую шайбу, резиновое кольцо и подвижную опорную шайбу. В ходовой гайке выполнена цилиндрическая проточка для соединения с опорной конической шайбой, опорная коническая шайба соединена с тарельчатой пружиной за счет конусной посадки, в подвижной опорной шайбе выполнен упорный буртик для соединения с тарельчатой пружиной. В ходовой гайке дополнительно выполнена канавка, в которой размещается резиновое кольцо. Технический результат: возможность уменьшить изгибающие и радиальные нагрузки на ходовой винт при работе, а также равномерно распределить осевые нагрузки на винт при многовинтовой компоновке. 1 ил.

Самоустанавливающаяся ходовая гайка, включающая ходовую гайку, опорную коническую шайбу, подвижную опорную шайбу, тарельчатую пружину, резиновое кольцо, отличающаяся тем, что в ходовой гайке выполнена цилиндрическая проточка для соединения с опорной конической шайбой, опорная коническая шайба соединена с тарельчатой пружиной за счет конусной посадки, в подвижной опорной шайбе выполнен упорный буртик для соединения с тарельчатой пружиной, в ходовой гайке выполнена канавка, в которой размещается резиновое кольцо.