Червячно-реечная передача с гидростатической смазкой Советский патент 1992 года по МПК F16H25/20 F16H57/04 

Фик.б

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к тяжелым металлорежущим станкам с ЧПУ, в котор ых для привода подач рабочих органов с длиной перемещения более 3-5 м используется в качестве конечного звена червячно-реечная передача с гидростатической смазкой, обеспечивающая беззазорное и безызнос- ное преобразование вращательного дви- жения в возвратно-поступательное за счет под&чи смазки под давлением в зону за- цепле ния витков червяка с.зубьями червячной рейки.

Наиболее распространенным способом подачи смазки в зону зацепления передачи является ее подача со стороны червяка путем выполнения карманов на рабочих поверхностях витков червяка и подводящих каналов в теле червяка с подачей масла под давлением с помощью мас/юраспределите- ля в каждый момент только в те каналы, которые соединены с карманами, находящимися в этот момент в зоне зацепления с зубьями рейки.

Наименее распространенным способом подачи смазки в зону зацепления передачи является способ его подачи со стороны рейки. При этом карманы, как правило, выполняются на рабочих поверхностях профиля зубьев рейки, к которым по каналам в теле рейки осуществляется подвод смазки под давлением. Принцип работы системы маслообеспечения аналогичен способу, описанному при подводе смазки к зацеплению передачи через червяк.

Известна червячно-реечная передача с гидростатической смазкой, особенностью которой является то, что в ней применены маслораспределители торцевого типа, т.е. в этом случае определенное количество мас- локаналов в рейке (при ее поступательном движении) постоянно находится в зоне действия маслораспредепителей, установленных с некоторым зазор ом относительно рейки, а масло под давлением подается только в те карманы, которые находятся в зоне зацепления рейки с червяком. Маслораспределители относительно рейки подпружинены при подаче масла под давлением могут отходить от рейки на величину гидростатического зазора.

Достоинством такой конструкции является обеспечение более высокой скоростной характеристики передачи по сравнению с передачами, у которых масло- обеспечение осуществляется через червяк.

Недостатком известной передачи является сложность маслораспределителей и непостоянство гидростатического зазора между маслораспределителями и рейкой,

что приводит к задирам на сопрягаемых поверхностях, снижая долговечность передач, и к повышенным утечкам масла через эти зазоры, снижая быстроходность и нагрузочную способность передачи.

Известна также червячно-реечная передача с гидростатической смазкой, содержащая корпус, червяк с опорами, червячную рейку, на рабочих поверхностях профиля

0 зубьев которой расположены карманы, сообщающиеся каналами с боковыми продольными поверхностями рейки,

Два маслораспределителя установлены вдоль боковых сторон рейки. Подвижная

5 часть маслораспределителей поджимает к рейке посредством пружин, натяжение которых регулируется с помощью клиньев. При подаче масла под давлением в масло- распределитель подвижная его часть отхо0 дит на небольшую величину от рейки, что способствует снижению сил трения между рейкой и маслораспределителями, При этом величина гидростатического зазора между рейкой и маслораспределителями не явля5 ется постоянной величиной, т.е. не исключается металлический контакт с появлением трения скольжения между маслораспределителями и рейкой, что может привести к задиру сопрягаемых поверхностей к выходу

0 передачи из строя.

Достоинством такой конструкции является уменьшение центробежного выноса масла из зазоров в маслораспределителях (из-за отсутствия центробежных сил) и из

5 зацепления передачи (из-за отсутствия карманов и сверлений на витках червяка).

Однако существенным недостатком такой конструкции маслораспределителей является то, что они не обеспечивают

0 постоянства величины зазора между подвижной частью маслораспределителей и рейкой, т.е. с увеличением поступательной скорости рейки увеличивается, как правило, расход смазки и при этом падает дав5 ление в системе маслообеспечения. гидростатический зазор уменьшается, что может привести к металлическому контакту сопрягаемых поверхностей маслораспределителей и рейки и к их зади0 рам, способствующих выходу передачи из строя. Кроме того, непостоянство указанного зазора приводит к повышенным утечкам смазки через него, а следовательно, к снижению быстроходности и нагрузочной

5 способности передачи.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является червячно-реечная передача с гидростатической смазкой, содержащая корпус, расположенный в нем червяк, зацепляющуюся с ним рейку с кармамами на рабочих поверхностях зубьев и маслоподводящими каналами, установленные в корпусе и подпружиненные посредством упругих элементов к соответствующим торцам рейки даа маслораспределителя с карманами для подачи смазки в маслопод- водящие каналы рейки и опоры регулируемой высоты, установленные в пазах маслораспределителей и предназначенные для взаимодействия с торцами рейки.

Достоинством известной передачи является повышение быстроходности за счет обеспечения постоянства гидростатического зазора между сопряженными поверхностями рейки и маслораспределителей.

Недостатком известной передачи является повышенный износ взаимодействующих поверхностей регулируемых упоров и рейки.

Этот недостаток обусловлен тем, что усилие прижима регулируемых упоров маслораспределителей к торцам рейки, создаваемое упругими элементами, не регулируется в процессе работы передачи в зависимости от изменения усилия отжима, величина которого зависит от давления смазки в карманах маслораспределителей и площади этих карманов. В результате на всех режимах работы передачи усилие прижима маслораспределителей должно быть постоянно больше максимально возможного усилия их отжима от рейки, чтобы исключить увеличение гидростатического зазора между сопряженными поверхностями маслораспределителей и рейки больше расчетного. Необходимость поджима маслораспределителей к рейке с постоянным максимальным усилием приводит к увеличению сил трения и интенсивному износу взаимодействующих элементов, а также к повышению энергозатрат и снижению КПД передачи.

Целью изобретения является повышение долговечности и КПД передачи за счет автоматического регулирования усилий прижима маслораспределителей к торцам рейки в зависимости от изменения нагрузочных характеристик.

Указанная цель достигается тем, что в червячно-реечной передаче с гидростатической смазкой, содержащей корпус, расположенный в нем червяк, зацепляющуюся с ним рейку с карманами на рабочих поверхностях зубьев и маслоподводящими канала- ми, установленные в корпусе и подпружиненные посредством упругих элементов к соответствующим торцам рейки два маслораспределителя с карманами для подачи смазки в маслоподводящие каналы

рейки и упоры регулируемой высоты, установленные в пазах маслораспределителя и предназначенные для взаимодействия с торцами рейки, согласно изобретению упру- 5 гие элементы выполнены в виде трубок по количеству карманов маслораспределителей, причем одни концы трубок сообщены с соответствующими карманами, а другие заглушены.

0 На фиг.1 показан общий вид передачи; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид по стрелке Б на фиг.2; на фиг,4 - узел I на фиг.1; на фиг.5-узел И на фиг.2; на фиг. 6 и 7 - принципиальная схема маслообе е5 чения передачи.

Червячно-реечная передача с гидростатической смазкой содержит корпус 1, расположенный в нем червяк 2, находящийся в зацепление с рейкой 3. Червяк 2

0 установлен в корпусе 1 на подшипниках качения 4,5,6,7 (правая опора) и 4,5 (левая Опора). Регулирование зазоров в подшипниках и их фиксация осуществляется посредством гаек 8, 9.

5 На рабочих поверхностях профиля зубьев рейки 3 выполнены карманы 10,11, соответственно связанные маслоподводящими каналами 12, 13 и 14, 15 с торцами рейки 3. В корпусе 1 между выступами 16, 17

0 расположены маслораспределители 18, 19, поджимаемые к торцам рейки 3 упругими трубками 20,21, один конец каждой из которых заглушен, а другой гидравлически связан с системой маслообеспечения

5 передачи. Упругие трубки 20, 21 поджимаются к маслораспределителям с необходимым усилием клиньями 22, 23. Клинья фиксируются в заданном положении с помощью шпилек 24 и гаек 25. Смещение мас0 лораспределителей 18, 19 в продольном направлении ограничивается пальцем 26.

В пазах 27 маслораспределителей 18, 19 установлены упоры 28 регулируемой высоты, взаимодействующие с торцами рейки

5 3 и выступающие над поверхностью масло- распределителей на величинуДравную расчетному гидростатическому зазору ha между сопряженными поверхностями рейки и маслораспределителей. Регулирование упоров

0 28 на необходимую величину А осуществляют за счет изменения толщины компенсаторов 29. В качестве упоров 28 в передаче использованы стандартные опоры качения. Каналы 14, 15 в рейке 3 через гидроста5 тический зазор Д сообщаются с карманами 30, 31 маслораспределителей 18, 19 и далее через каналы 32, 33, 34, 35 - с упругими трубками 20, 21 и системой маслообеспечения передачи (фиг. 5,6,7).

Маслообеспечение передачи осуществляется от насосов 36, 37, подающих масло под давлением по маслопроводам 38, 39 к карманам 30, 31 маслораспределителей 18,

19,к упругим трубкам 20, 21 и по каналам 14,15 к зацеплению зубьев рейки 3 с витками червяка 2.

Червячно-реечная передача с гидростатической смазкой работает следующим образом.

В исходном4 положен ии маслораспреде- лители 18, 19 посредством упругих трубок

20,21 прижаты к боковым поверхностям рейки 3. При этом опоры качения 28, выступающие над поверхностью маслораспределителей, упираются в торцы рейки 3, обеспечивая между маслораспределителями 18, 19 и рейкой 3 минимально необходимый постоянный зазор А,равный расчетному гидростатическому зазору. .

При вращении червяка 2 рейка 3, жестко связанная с подвижным узлом станка, совершает возвратно-поступательное перемещение. Смазка под давлением от насосов 36, через маслопровод 38.39 поступает к карманам 30, 31 маслораспределителей 18, 19 и упругим трубкам 20, 21. При этом возникает усилие, стремящееся отжать масло- распределители от рейки и разгружающее опоры качения 28 от нагрузок, создаваемых упругими трубками 20, 21. Однако ввиду того, что указанное отжимающее усилие несколько меньше прижимающего усилия, создаваемого упругими трубками 20, 21, опоры качения находятся в постоянном контакте с рейкой, обеспечивая стабильность Зазора А .Прижимающее усилие, создаваемое упругими трубками 20, 21, находится в прямой зависимости от давления смазки, подводимой к этим трубкам. Но это усилие постоянно несколько больше, чем противодействующее ему отжимающее усилие, величина которого зависит от давления смазки в карманах маслооаспределителей.

5

0

Далее от карманов 30, 31 смазка под давлением через гидростатические зазоры А и каналы 14, 15, 12, 13 поступает к карманам 10, 11 на рейке 3, т.е. в зону зацеп- 5 ления зубьев рейки 3 с витками червяка 2.

При перемещении рейки 3 относительно карманов 30 и 31 маслораспределителей 18,19 происходит поочередная автоматическая подача масла под давлением к каждому 10 следующему зубу рейки, входящей в зацепление с крайним витком червяка 2.

Использованием данного изобретения позволяет повысить долговечность и КПД передали За счет уменьшения сил трения между опорами маслораспределителей и рейкой благодаря автоматическому регулированию усилия прижима маслораспределителей к торцам рейки в зависимости от изменения нагрузочных характеристик.

Формула изобретения

Червячно-реечная передача с гидростатической смазкой, содержащая корпус, расположенный в нем червяк, зацепляющуюся с ним рейку с карманами на рабочих поверх- 5 ностях зубьев и маслоподводящими каналами, установленные в корпусе и подпружиненные посредством упругих элементов к соответствующим торцам рейки два маслораспределителя с арманами для подачи смазки в маслоподводящие каналы рейки и упоры регулируемой высоты, установленные в пазах маслораспределителя и предназначенные для взаимодействия с торцами рейки, отличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности и КПД передачи за счет автоматического регулирования усилий прижима маслораспределителей к торцам рейки в зависимости от изменения нагрузочных характеристик, упругие элементы выполнены в виде трубок по количеству карманов маслораспределителей, причем одни концы трубок сообщены с, соответствующими карманами, а другие - заглушены.

г

LJ. Т

0

5

0

Фиг 1

LI 61

81 Л 9/16 гг 20 я

26

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к тяжелым металлорежущим станкам с ЧПУ Цель изобретения - повышение долговечности и КПД передачи за счет автоматического регулирования 20 К I I 30 224--лг-1 28 усилий прижима маслораспределителей к торцам рейки в зависимости от изменения нагрузочных характеристик, Положительный эффект достигается выполнением упругих элементов в виде трубок 20, 21 по количеству карманов 30, 31 маслораспределителей 18, 19, причем одни концы трубок 20, 21 сообщены с соответствующими карманами 30, 31, а другие заглушены. При вращении червяка 2 смазка под давлением от насосов 36,37 через маслопроводы 38,39 поступает к карманам 30, 31 маслораспределителей 18, 19 и упругим трубкам 20, 21. При этом возникает усилие, стремящееся отжать маслораспределители 18, 19 от рей ки 3 и разгружающее опоры качения 28 от нагрузок, создаваемых упругими трубками 20, 21. 7 ил. 2} 23 (Л С vj со 4 VI О ю

сриг.Б