Роликовый механизм для передачи вращения Советский патент 1992 года по МПК F16D41/06 

A i , ,

Изобретение относится к машиностроению, в частности к редукторам несущих винтов вертолетов, винтокрылых летательных аппаратов и стендов для их исследований.

Известен роликовый механизм для передачи вращения, содержащий наружную обойму с цилиндрической фрикционной поверхностью, внутреннюю обойму с плоскими фрикционнными площадками и цилиндрические круговые ролики, размещенные между цилиндрической поверхностью и площадками обойм.

Однако данный роликовый механизм имеет пониженную нагрузочную способность и повышенный износ фрикционных поверхностей и роликов на режимах обгона. Нагрузочная способность {передаваемый крутящий момент и долговечность, т.е. ресурс) определяется условиями контактирования ролика с площадками внутренней обоймы: являются определяющими. Повлиять на них можно геометрическими размерами роликов, т.е. изменением размеров механизма при неизменном числе роликов при этом. На режимах обгона имеет место скольжение роликов по фрикционным поверхностям обойм, износ их и обойм. Кроме того, механизм обладает пониженными эксплуатационными возможностями еще и потому, что он не позволяет компоновать его на левое и правое вращение из одних и тех же деталей.

Известен роликовый механизм для передачи вращения, состоящий из концент- рично расположенных ведомого и ведущего звеньев, кинематически связанных между собой посредством звеньев заклинивающих элементов в виде роликов, установленных в зазоре между взаимообращенными поверхностями, На взаимообращенных поверхностях ведомого и ведущего звеньев выполнены винтовые каналы. На поверхности роликов выполнены винтовые выступы. Таким образом, связь роликов с ведомым и ведущим звеньями выполнена в виде находящихся в зацеплении многозаходных винтовых нарезок, выполненных на цилиндрических поверхностях указанных элементов. В торцовом сечении винтовые каналы наружного элемента механизма и выступы ролика образованы дугой окружности, а профиль канала внутреннего элемента механизма - сопряжением дуги окружности и эвольвенты.

Указанный механизм представляет собой неработоспособную конструкцию. При работе его на режимах обгона выступ на ролике, следующий за находящимся в канале наружного элемента механизма, при

вхождении в этот канал срезает эвольвенту, прежде чем оказывается в нижней точке, канала. Таким образом, конструкция превращается в подшипник качения, так как

раз выступ вошел в канал слева направо, то свободно и выйдет из канала справа налево, т.е. заклинивание места иметь не будет. Следовательно данная конструкция представляет собой жесткое соединение двух

0 вращающихся элементов, т.е. жесткую муфту. Обгон в таком механизме в принципе не возможен. Вместе с тем, будь механизм работоспособен, он обладал бы чрезвычайно низкой нагрузочной способностью, так как

5 радиусы кривизны выступов роликов в несколько раз меньше радиуса кривизны ролика по окружности впадин, а эти выступы контактируют с выпуклой поверхностью ка-. нала внутреннего элемента механизма, ко0 тора я в торцовом сечении представляет собой эвольвенту. Условия смазки элементов механизма весьма плохие. Технологически механизм чрезвычайно сложный. Кроме того, механизм обладает пониженными экс5 плуатационными возможностями еще и потому, что он не позволяет компоновать его на левое и правое вращение из одних и тех же изделий.

Цель изобретения - расширение экс0 плуатационных функций путем обеспечения свободного хода в режиме обгона, а также повышение нагрузочной способности.

Поставленная цель достигается тем, что ролики связаны с ведомым звеном с воэ5 можностыо вращения, угол подъема-винтовой линии на диаметре впадин винтовых нарезок выполнен меньше угла трения, причем зацепление по одной стороне винтовой нарезки выполнено дополюсным и заполюс0 ным, а по другой стороне - дополюсным.

На фиг. 1 показана конструктивная схема роликового механизма; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 - вид В на фиг. 1 (схема

5 сил на ролике механизма при работе его на передачу крутящегомомента для сборки механизма по фиг. 3); на фиг. 5 - то же, схема сил на ролике при работе механизма в режиме обгона для сборки механизма по фиг. 3; на фиг. 6 - то же, схема сил на ролике при

0 передаче механизма крутящего момента для сборки с роликами, зеркально отображенными роликом на фиг. 3; на фиг. 7 - то же, схема сил на ролике при работе механизма в режиме обгона для сборки с роли5 ками, зеркально отображенными роликом на фиг. 3; на фиг. 8 - сечение Г-Г на фиг. 2. Роликовый механизм для передачи вращения.(фиг. V) состоит из ведущего звена в виде зала 1, установленного на подшипниках 2 в ведомом звене в виде корпуса 3 и в крышке корпуса 4. На пальцах 5. установленных в корпусе 3, расположены ролики 6 с возможностью свободного вращения на пальцах 5. Ролики 6 установлены с минимальными зазорами по торцам к корпусу 3. От выпадания пальцы 5 зафиксированы кольцом 7, прикрепленным к корпусу 3. В агрегате или машине 8 механизм установлен на подшипниках 9.

Для постанов я роликов 6 (фиг. 2) в корпусе выполнены окна 10. Ролики равномерно распределены по окружности. Вместе с тем это требование не является обязательным.

Ведущий вал 1 (фиг. 3) снабжен винтовыми нарезками (или одной нарезкой) 11с винтовыми поверхностями 12 и 13. Ролик 6 выполнен с винтовой нарезкой 14, а нарезка его имеет винтовые поверхности 12 и 13. Винтовая поверхность 13 ролика б выполнена с занижением 15 от солднего (делительного) диаметра 16 и до диаметра впадин. При ведущем вале 1 зацепление винтовых поверхностей 12 выполнено до- и заполюе- ным. За полюс принят средний диаметр 16. Зацепление поверхностей 13 выполнено дополюсчым.

При работе механизма (фиг. 4) на передачу крутящего момента вращение ведущего вала 1 происходит по часовой стрелке. При этом работают винтовые поверхности 13. Сила давления R со стороны вала 1 на ролик 6 может быть разложена на силу N, лежащую в плоскости, перпендикулярной оси ролика, и силу Р - параллельную оси ролика 6. Так как при согласованных угловых перемещениях вала 1 и ролика 6 в каждой точке контакта длины винтовых линий на поверхностях 13 будут различными, то при вращении ведущего вала 1 и ролика 6 будет иметь место скольжение в каждой точке контакта поверхностей 13. Длина этих линий на валу 1 короче, чем на ролике 6. Таким образом, в случае вращения роликов 6 от вала 1 сила R вызовет появление силы трения поверхностей 13, разную Q. Составляющая силы Q, равная F, направлена против силы N, величина которой является только функцией крутящего момента, линейно от него зависит. При угле между силами N и R, равного углу подъема винтовой линии на поверхности 13 ролика 6, большим чем угол трения fi arctg f, где (.i - угол трения, f- коэффициент трения, составляющая F будет больше силы N. И вращение в этом случае будет отсутствовать, что и показано на фиг. 4. Сила Р и составляющая силы Q, параллельна оси вала, дают дополнительный момент трения торца ролика б о корпус

3. При наличии движения возникают силы, противодействующие движению, причем эти силы большие по величине движущихся сил. Следовательно движение невозможно, так как ролик не может вращаться. 5При работе механизма свободного хода

(фиг. 5) в режиме обгона составляющая силы трения на ролике F направлена в ту же сторону, что и движущая (точнее вращающая ролик) сила N или же эта составляющая

0 равна нулю. Так как ролик теперь может

свободно вращаться, то передача момента с

вала 1 на корпус 3 через ролики 6 мест

иметь не будет, т.е. вал 1 будет свободно

. вращаться. Таким образом механизм будет

5 работать на обгон. При этом вал 1 вращает ся против часовой стрелки.

При сборке механизма (фиг. 6) с ролика ми, развернутыми на 180° (в сравнении со сборкой на фиг. 4 и 5) и вращении вала 1 по

0 часовой стрелке будем иметь ту же картину, что показана на фиг. 4, т.е. составляющая F силы трения направлена против движущей силы N и движение ролика будет отсутство вать. Механизм будет работать на передачу

5 крутящего момента.

При вращении (фиг. 7) вала 1 против часовой стрелки теперь составляющая F силы трения направлена в направлении движения и вал 1 с роликами 6 будет свободно

0 вращаться, не передавая кру-ящий момент. Картина не изменится, если остановить вал 1 и двигать корпус 3 в том же направлении, что и при передаче механизмом крутящего момента, т.е. на фиг. 5 корпус 3 двигать

5 против часовой стрелки, а на фиг. 7 - по часовой стрелке.

Крышка корпуса 4 (фиг. 8) и кольцо 7 прикреплены к корпусу 3 винтами 17.

Работа роликового механизма для пере0 дачи вращения заключается в том, что при вращении вала 1 в направлении передачи крутящего момента ролики 6 на своих пальцах 5 не вращаются. Силы в зацеплении передаются на пальцы 5 и крутящим момен5 том приходят на вал корпуса 3. При отсутствии крутящего момента на валу 1 или его останове корпус 3 имеет возможность свободно вращаться в исходном направлении. При этом ролики свободно перекатываются

0 по валу 1, вращаясь на своих пальцах 5. Так как ролики 6 открыты, то может быть организована достаточно просто их смазка (по типу смазки зубьев шестерен).

Как следует из описания конструкции и

5 работы роликового механизма, имеется возможность расширить эксплуатационные возможности механизма за счет обеспечения возможности сборки механизма как на левое, так и на правое вращение. За счет

хороших условий смазки снижается износ роликов и вала на режиме обгона, Кроме того, износ резко снижается за счет вращения роликов и отсутствия скольжения, проскальзывания в направлении их движения. Кроме того, имеется всего одна пара в контакте (вал - ролик), а не две, как у известных механизмов. Конструкция роликового механизма позволяет обеспечить обгон, т.е. свободное вращение ведомого звена (корпуса) при остановленном ведущем звене (вале).

Формула изобретения Роликовый механизм для передачи вращения, содержащий концентрично расположенные ведомое и ведущее звенья, кинематически связанные между собой посредством установленных в зазоре между

взаимообращенными поверхностями звеньев заклинивающих элементов в виде роликов, при этом связь роликов с ведущим звеном выполнена в виде находящихся в

зацеплении многозаходных винтовых нарезок, выполненных на цилиндрических поверхностях указанных элементов, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных функций путем обеспечения свободного хода в режиме обгона, а также повышения нагрузочной способности, ролики связаны с ведомым звеном с возможностью врящения, угол подъема винтовой линии на диаметре впадин винтовых

нарезок выполнен меньше угла трения, причем зацепление по одной стороне винтовой нарезки выполнено дополюсным и запо- люсным, а по другой стороне - дополюсным.

Фие.5 фиг.б фце.7

Использование: в машиностроении, в частности в редукторах несущих винтов вертолетов. Сущность изобретения: роликовый механизм состоит из ведущего звена в виде вала 1, установленного на подшипниках 2 в ведомом звене в виде корпуса 3 и в крышке корпуса 4. Ведущий вал 1 снабжен винтовыми нарезками. Ролик 6 выполнен с винтовой нарезкой. Нарезки имеют винтовые поверхности. Винтовая поверхность ролика 6 выполнена с занижением от среднего (делительного) диаметра и диаметра впадин. При ведущем вале 1 зацепление винтовой поверхности выполнено дополюсным и заполюсным. За полюс принят средний диаметр зацепления. Зацепление винтовой поверхности ролика 6 выполнено дополюс- ным. Угол подъема винтовых линий на диаметре впадин выполнен меньше угла трения. 8 ил.