шариковая червячная передача р.л.немировского (варианты)

Формула изобретения

1. Шариковая червячная передача, содержащая червяк, взаимодействующее с ним червячное колесо и шарики, размещенные на боковых поверхностях зуба червяка, отличающаяся тем, что боковые поверхности зубьев червяка в нормальном сечении выполнены прямолинейного или вогнутого профиля, боковые поверхности червячного колеса выполнены прямолинейного профиля, а на дне впадин зубьев червяка выполнены винтовые канавки, предназначенные для предотвращения выпадания шариков.

2. Шариковая червячная передача, содержащая червяк, взаимодействующее с ним червячное колесо и шарики, отличающаяся тем, что шарики размещены на боковых поверхностях зубьев колеса, которые в нормальном сечении выполнены прямолинейного или вогнутого профиля, а на дне зубьев червячного колеса выполнены винтовые канавки, предназначенные для предотвращения выпадания шариков.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение для передачи вращения с редуцированием между перекрывающимися валами в случаях когда необходима передача большого момента при высоком КПД и динамической жесткости, например в мехатронных системах автоматического управления и регулирования.

Известны шариковые червячные передачи [1] Они состоят из червяка, червячного колеса и шариков, которые размещены на червяке в винтовых канавках. Последние в этих передачах выполнены на наружных поверхностях червяка и червячного колеса и образуют зубья. Вершины зубьев червяка и червячного колеса расположены вблизи поверхности, проходящей через центры шариков. При работе передачи вершины зубьев проходят не касаясь друг друга. Момент в передаче передается через шарики. Предварительный натяг, величина которого определяет несущую способность передачи и ее динамическую жесткость, может осуществляться за счет вдавливания шариков в винтовые канавки в радиальном направлении. При этом, опоры червяка и колеса испытывают дополнительную нагрузку, которая в несколько раз превышает усилия, возникающие в опорах традиционной червячной передачи. Так как несущая способность опор ограничена, в передаче не удается создать предварительный натяг достаточно большой величины. Использование в таких передачах глобального червяка, из-за невозможности совмещения его обнаружения поверхности с наружной поверхностью червячного колеса, не увеличивает несущую способность передачи и не увеличивает ее жесткость. Поэтому такие передачи не обладают достаточно высокой несущей способностью и высокой динамической жесткостью.

Известны шариковые червячные передачи, содержащие червяк, взаимодействующее с ним червячное колесо и шарики, размещенные на боковой поверхности зуба червяка [2]

В этой передаче передаваемое через шарики усилие направлено под углом к оси вращения червяка. Поэтому его опоры и опоры червячного колеса частично нагружены усилиями натяга. Это существенно ограничивает как несущую способность передачи, так и ее динамическую жесткость.

Задачей изобретения является создание шариковой червячной передачи, обеспечивающей повышенную несущую способность и высокую динамическую жесткость.

Поставленная задача достигается тем, что в шариковой червячной передаче, содержащей червяк, взаимодействующее с ним червячное колесо и шарики, размещенные на боковых поверхностях зуба червяка, боковые поверхности зубьев червяка в нормальном сечении выполнены прямолинейного или вогнутого профиля, боковые поверхности зубьев червячного колеса выполнены прямолинейного профиля, а на дне впадины зубья червяка выполнены винтовые канавки, предназначенные для предотвращения выпадания шариков.

В связи с тем, что профиль боковых поверхностей зубьев червяка выполнен прямолинейным или вогнутым, а профиль боковых поверхностей зубьев червячного колеса выполнен прямолинейным, усилие предварительного натяга замкнуто между зубьями червяка и червячного колеса. Поэтому опоры червяка и червячного колеса не воспринимают дополнительную нагрузку от усилия предварительного натяга. Величина предварительного натяга не ограничена несущей способностью опор, а может быть существенно увеличена до предела усталости шариков и боковых поверхностей зубьев, по которым они катятся. Увеличение предварительного натяга повышает динамическую жесткость передачи. При этом также повышается и ее несущая способность.

Благодаря созданной возможности использования глобоидного червяка, передача момента осуществляется одновременно всеми его витками, расположенными в зоне зацепления. Соответственно повышается несущая способность передачи.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг. 1 общий вид передачи;

на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1

на фиг. 3 место 1 на фиг. 1;

на фиг. 4 и 5 варианты места 11 на фиг. 2.

Передача содержит червяк 1, выполненный глобоидным и червячное колесо 2 (см. фиг. 1). Червяк 1 и червячное колесо 2 имеют зубья 3 и 4, и соответственно впадины 5 и 6 (см. фиг. 3). Боковые стороны 7 и 8 зубьев 3 и 4 соответственно червяка 1 и червячного колеса 2 выполнены в виде винтовых поверхностей.

По бокам зубьев 3 червяка 1 на дне впадин 5 выполнены винтовые канавки 9, в которых в виде витков размещены шарики 10. Профиль боковых сторон 8 зуба 4 червячного колеса 2 в нормальном сечении выполнен прямолинейно. Профиль боковых поверхностей 7 зуба 3 червяка 1 может быть выполнен дугообразным (см. фиг. 4) или прямолинейным (на чертеже не показано) с касанием шарика 10 в одной точке. Он может быть также арочным (фиг. 5) или призматическим (фиг. 5) с касанием шарика 10 в двух точках.

Профиль боковых поверхностей 7 зуба 3 червяка 1 может быть выполнен и другой вогнутой формы с касанием шариков 10 в нескольких точках.

На боковых сторонах 8 зуба 4 червячного колеса 2 у торца выполнены заходы в виде фасок (на чертежах не показаны).

В зоне зацепления касание шариков 10 и боковых поверхностей 7 и 8 предусмотрено с предварительным натягом (например за счет подбора толщин зубьев 3 и 4, а также величины диаметра шариков 10). Между шариками 10 и канавкой 9 червяка 1, а также шариками 10 и впадинами 6 червячного колеса 2 предусмотрен зазор.

Шарики 10, размещенные в винтовых канавках 9, ограниченными упорами 11 (см. фиг. 2), которые установлены у каналов возврата 12. Отверстие 13 корпуса 14 предохраняет шарики 10 от выпадения из винтовых канавок 9 червяка 1 вне зоны зацепления.

Передача работает следующим образом.

Во время вращения червяка 1 шарики 10 катятся по винтовым канавкам 9. При подходе к зоне зацепления в заходах на боковых поверхностях 8 зуба 4 червячного колеса 2 шарики 10 несколько приподнимаются над поверхностью винтовых канавок 9 и входят в соприкосновение с боковыми поверхностями 8 червячного колеса 2. Прокатываясь вдоль боковых поверхностей 7 и 8 зубьев, благодаря их винтовой форме, шарики 10 передают вращение от червяка 1 червячному колесу 2. После выхода из зоны зацепления, по заходам на боковой поверхности 8 шарики 10 вновь опускаются на поверхность винтовых канавок 9 и катятся далее по ним. Встречаясь с упором 11, шарики 10 направляются в канал 12 возврата откуда, минуя другой упор 11, установленный у противоположного конца канала 12 возврата, они направляются вновь в то место винтовых канавок 9, откуда они начали свой путь.

В связи с тем, что профиль боковых поверхностей 7, зубьев 3 червяка 1 выполнен прямолинейным или вогнутым, а профиль боковых поверхностей 8 зубьев 4 червячного колеса 2 выполнен прямолинейным, усилие предварительного натяга во всех вариантах профиля замкнуто между зубьями 3 червяка 1 и червячного колеса 2. Поэтому, опоры червяка 1 и червячного колеса 2 не воспринимают дополнительную нагрузку от усилия предварительного натяга. Величина предварительного натяга не ограничена несущей способностью опор, а может быть существенно увеличена до предела усталости шариков и боковых поверхностей 7 и 8 зубьев 3 и 4, по которым они катятся. Увеличение величины предварительного натяга повышает динамическую жесткость передачи. При этом также повышается и ее несущая способность.

Благодаря созданной возможности использования глобоидного червяка, передача момента осуществляется одновременно всеми его витками, расположенными в зоне зацепления. Поэтому пропорционально количеству одновременно работающих витков несущая способность передачи соответственно овышается.