винтовая передача

Формула изобретения

ВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая ведущий элемент с осевым отверстием, винт кольцевой формы, проходящий через отверстие ведущего элемента и установленный в направляющих роликах, взаимодействующий с винтом резьбовой элемент, размещенный в подшипниках, и привод, связанный с ведущим элементом, отличающаяся тем, что, с целью повышения плавности и долговечности, ведущий элемент выполнен в виде втулки, резьбовой элемент установлен во втулке эксцентрично сечению винта и выполнен в виде гайки, а внутренняя поверхность гайки имеет форму однополостного гиперболоида.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к винтовым механизмам.

Известны винтовые передачи, содержащие ведущий элемент с осевым отверстием, взаимодействующий с винтом резьбовой элемент и привод, связанный с ведущим элементом.

Одним из аналогов таких передач является винтовая передача, содержащая прямолинейный винт, ползун и соединенную с ним через подшипник качения гайку с резьбой на внутренней поверхности.

Недостаток аналога состоит в том, что винт выполнен прямолинейной формы и связан через гайку с ведущим элементом в виде ползуна, причем резьба гайки выполнена на цилиндрической поверхности. Такая конструкция винтовой передачи требует движений реверса вращения гайки и перемещения винта, нарушая плавность работы и повышая износ винтовой пары.

Следовательно, аналог дает низкую плавность и долговечность винтовой передачи.

Другой аналог - винтовая передача, содержащая прямолинейный винт и установленную в осевом отверстии с зубчатым венцом ведущего элемента гайку.

Недостаток аналога состоит в том, что винт выполнен прямолинейной формы, ведущий элемент снабжен зубчатым венцом, взаимодействующим с шестерней на наружной поверхности гайки, а резьба гайки выполнена на цилиндрической поверхности. Такая конструкция винта не может обеспечивать непрерывность его движения, требует реверса, нарушая плавность работы и увеличивая износ винтовой передачи. Этому же способствует зубчатое зацепление из-за зазоров между зубьями.

Следовательно, и данный аналог дает низкую плавность и долговечность винтовой передачи.

Наиболее близкой по технической сущности предлагаемому решению является принятая в качестве прототипа винтовая передача, содержащая ведущий элемент с осевым отверстием, винт кольцевой формы, проходящий через отверстие ведущего элемента и установленный в направляющих роликах, взаимодействующий с винтом резьбовой элемент, размещенный в подшипниках.

Недостаток прототипа состоит в том, что ведущий элемент выполнен в виде зубчатого колеса, резьбовой элемент выполнен в виде одного ряда роликов, размещенных во втулке концентрично сечению винта. Зубчатое зацепление имеет зазоры и приводит к перерывам в работе, ударам, износу зубьев. Однорядный резьбовой элемент не обеспечивает точности базирования ведущего элемента, повышает удельное давление в зацеплении роликов с винтом. Концентричное расположение сечению винта втулки с роликами приводит к их качению с большой скоростью по дорожкам винтовой нарезки, вызывая повышенный износ дорожек и роликов, а также неравномерность вращения кольцевого винта.

Следовательно, прототип дает низкую плавность работы и малую долговечность винтовой передачи.

Цель изобретения - повышение плавности и долговечности винтовой передачи.

Поставленная цель достигается те, что ведущий элемент выполнен в виде втулки, резьбовой элемент установлен во втулке эксцентрично сечению винта и выполнен в виде гайки, а внутренняя поверхность гайки имеет форму однополостного гиперболоида.

Предложенная винтовая передача отличается от прототипа тем, что ведущий элемент выполнен в виде втулки, резьбовой элемент установлен во втулке эксцентрично сечению винта и выполнен в виде гайки, а внутренняя поверхность гайки имеет форму однополостного гиперболоида, и поэтому соответствует критерию "Новизна". Указанные отличительные признаки не следуют явным образом из уровня техники. А область применения предлагаемого изобретения связана с приводами роторно-конвейерных линий с высокой точностью позиционирования , прецизионных металлорежущих станков.

На фиг. 1 изображена винтовая передача, вид в плане; на фиг. 2 - развертка резьбы по среднему диаметру на половине окружности; на фиг. 3 - сечение I-I; на фиг. 4 - сечение II-II на фиг. 1, где показаны винт 1, резьбовой элемент 2, подшипники 3, ведущий элемент 4, направляющие ролики 5, привод 6, ось 7, подшипники 8, резьба 9, внутренняя поверхность гайки 10, наружная поверхность винта 11, отверстие 12, толщина стенки S, эксцентриситет е, диаметр d^в_в, диаметр d_г^в, шаг t_в^н, наружный диаметр D_в^н, шаг t^в_в, внутренний диаметр D^в_в, зазор .

Указанные элементы взаимосвязаны следующим образом. Ведущий элемент 4 содержит осевое отверстие 12, через которое проходит винт 1 кольцевой формы, установленный в направляющих роликах 5 и взаимодействующий с резьбовым элементом 2. Последний размещен в подшипниках 3, установленных в ведущем элементе 4, который связан с приводом 6, зафиксированном с помощью оси 7 в подшипниках 8. При этом ведущий элемент 4 выполнен в виде втулки, резьбовой элемент 2 установлен в ней относительно сечения I-I винта 1 с эксцентриситетом е и выполнен в виде гайки.

Внутренняя поверхность гайки 10 имеет форму однополостного гиперболоида. Эксцентриситет е образован вследствие переменной толщины стенки S ведущего элемент 4. Винтовая передача работает следующим образом. По окружности винта 1 и резьбового элемента 2 шаг резьбы переменный. Если задан шаг t_в^н винта 1, то на внутреннем диаметре D_в^вон, исходя из пропорции сторон треугольников OFG и OKG, будет равен

t^в_в = t_в^н (D_в^н - 2d^в_в)/D_в^н.

Во избежание заклинивания передачи необходим гарантированный зазор между резьбой винта 1 и резьбового элемента 2. Он обусловлен поворотом гайки 2 по окружности винта 1 без скольжения в процессе обкатки при вращении ведущего элемента 4. Вследствие клиновой формы резьбы 9 резьбовой элемент 2 вращается в подшипниках 3 и относительно винта 1 совершает небольшой путь ВС, возвращаясь через каждый оборот ведущего элемента 4 в прежнее положение. При реально применимых на практике малых отношениях e/d^в_в можно пренебречь различием углов CAE и BAD и записать пропорцию из подобия треугольников ABD и ACE: CE/AC = BD/AB, откуда имеем CE = AC . BD/AB. Так как = CE - BD, то после подстановки

= - BD = = Вследствие BD = t_в^н/2, AC = d_г^в/2, AB = d_в^в/2 и, учитывая из фиг. 3 d_г^в = = d_в^в + 2e, после подстановки и сокращений получаем

= = Следовательно, гарантированный зазор определяется по формуле

= t^н_вe/d^в_в

При передаче вращения ведущему элементу 4 от привода 6 резьбовой элемент 2, благодаря эксцентриситету e, совершает плавное планетарное движение обкатки по винту 1 без скольжения с минимальным трением и придает последнему вращательное движение. Направляющие ролики 5 имеют зубчатую форму, взаимодействуют с резьбой 9 винта 1 и фиксируют винт 1 в постоянном пространственном положении относительно резьбового элемента 2, обеспечивая плавность работы винтовой передачи, могут передавать вращение на другие механизмы. Обкаточное движение резьбового элемента 2 и винта 1 гасит колебания, возникающие вследствие кинематических погрешностей в приводе 6 и других элементах передачи. Выполнение внутренней поверхности гайки 10 в форме однополостного гиперболоида с линейчатой образующей упрощает получение точной резьбы, обеспечивает плотное прилегание резьб на всей длине резьбового элемента 2, снижая удельные давления, компенсируя зазоры от погрешностей изготовления резьб.

Винтовая передача обладает хорошим самоторможение, позволяет получать непрерывное вращательное и возвратно-поступательное вращательное движение винта 1 с малыми силами инерции.

Таким образом, винтовая передача обладает повышенной плавностью работы и долговечностью.