устройство для преобразования вращательного движения в поступательное на основе роликовинтовой передачи

Формула изобретения

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное на основе роликовинтовой передачи, содержащее винт с резьбой и ролик с рабочей поверхностью в виде ряда кольцевых выступов, расположенных с шагом, равным шагу резьбы винта, как с внутренними, так и наружными кольцевыми выступами прямоугольного профиля, отличающееся тем, что резьба на винте и профили кольцевых выступов на рабочей поверхности ролика выполнены прямоугольными, при этом для вхождения выступов роликов между витками резьбы винта необходимо, чтобы кольцевые выступы на рабочей поверхности ролика были расположены с шагом t=р_вcos _в, где р_в - шаг резьбы винта; _в - угол подъема резьбы винта, и имели ширину, равную половине шага кольцевого выступа ролика t/2, а высоту, равную высоте выступа резьбы винта, причем оси винта и ролика скрещиваются под углом _в, который составляет 3-15° в зависимости от числа заходов и диаметра резьбы винта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области механических передач, содержащих, главным образом, винтовые механизмы с роликами, детали, необходимые для применения этих элементов и преобразующие вращательное движение одних звеньев в поступательное движение других.

Известна (Крайнев А.Ф. Детали машин. Словарь-справочник. - М.: Машиностроение, 1992. - С.203, схема а) ролико-винтовая передача, включающая винт и один или несколько роликов, причем оси винта и роликов параллельны, причем ролик имеет вид гайки с внутренним диаметром резьбы большим, чем наружный диаметр резьбы винта, а шаг резьбы ролика равен шагу резьбы винта, но угол подъема отличается от угла подъема резьбы винта. Ролик охватывает винт таким образом, что его резьбовые выступы входят во впадины резьбы винта, и установлен на подшипниках с возможностью вращения относительно своей оси в корпусе.

Недостатком данной ролико-винтовой передачи являются высокие контактные напряжения между резьбовыми выступами винта и ролика, ограничивающие нагрузочную способность передачи.

Известна (Крайнев А.Ф. Детали машин. Словарь-справочник. - М.: Машиностроение, 1992. - С.203, схема б) также передача, содержащая ролик, выполненный в виде цилиндра с наружной резьбой, которая имеет тот же шаг, что и винт, но другой угол подъема. Ролик установлен на подшипниках с возможностью вращения относительно своей оси в ползуне таким образом, что его резьбовые выступы входят во впадины резьбы винта.

Недостатком данной ролико-винтовой передачи являются высокие контактные напряжения между резьбовыми выступами винта и ролика, ограничивающие нагрузочную способность передачи.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является ролико-винтовая передача (Крайнев А.Ф. Детали машин. Словарь-справочник. - М.: Машиностроение, 1992. - С.203, схема в), в которой рабочая поверхность одного из звеньев, обычно ролика, выполнена в виде кольцевых выступов, имеющих профиль, подобный профилю резьбы, и расположенных с шагом, равным шагу резьбы винта. В этом случае за один оборот винта ползун перемещается на величину хода резьбы.

Недостатком данной ролико-винтовой передачи являются высокие контактные напряжения, ограничивающие нагрузочную способность передачи.

Цель изобретения - повышение нагрузочной способности ролико-винтовой передачи.

Указанная цель достигается тем, что в ролико-винтовой передаче резьба на винте и профили кольцевых выступов на рабочей поверхности ролика выполнены прямоугольными.

Сущность изобретения заключается в том, что резьба на винте и профили кольцевых выступов на рабочей поверхности ролика выполнены прямоугольными, при этом для вхождения выступов роликов между витками резьбы винта необходимо, чтобы кольцевые выступы на рабочей поверхности ролика были расположены с шагом

t=p_в cos _в

где р_в - шаг резьбы винта;

_в - угол подъема резьбы винта,

и имели ширину, равную половине шага кольцевого выступа ролика t/2, а высоту, равную высоте выступа резьбы винта, причем оси винта и ролика скрещиваются под углом _в который составляет 3-15 градусов в зависимости от числа заходов и диаметра резьбы винта.

На фиг.1 представлена схема ролико-винтовой передачи с внутренними кольцевыми выступами прямоугольного профиля, при этом оси ролика и винта скрещиваются под углом _в, который составляет 3-15 градусов в зависимости от числа заходов и диаметра резьбы винта, на фиг.2, 3, 4 приведены разрезы и сечения узлов схемы, на фиг.5 представлена схема ролико-винтовой передачи с наружными кольцевыми выступами прямоугольного профиля, при этом оси ролика и винта так же скрещиваются под углом _в, составляет 3-15 градусов в зависимости от числа заходов и диаметра резьбы винта, на фиг.6, 7, 8 приведены разрезы и сечения.

На фиг.1 схема ролико-винтовой передачи включает ролик 1 с внутренними кольцевыми выступами, винт 2, опоры 3 и 4, закрепленные на основании 5. Ролик 1 посредством радиально-упорных подшипников 6 и 7 смонтирован в ползуне 8, расположенном с возможностью перемещения параллельно оси винта 2 в направляющих 9, также закрепленных на основании 5.

На фиг.5 схема ролико-винтовой передачи включает ролик 10 с наружными кольцевыми выступами, который посредством радиально-упорных подшипников 6 и 7 смонтирован в ползуне 8, расположенном с возможностью перемещения параллельно оси винта 2 в направляющих 9, также закрепленных на основании 5, а винт 2 установлен на опорах 3 и 4, закрепленных на основании 5.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Для обеспечения гарантированного качества контакта при различных углах подъема резьбы и параллельных осях звеньев предусматривается выполнение выпуклого резьбового профиля или профиля кольцевого выступа. В результате имеет место точечный контакт резьбовых выступов винта и кольцевых выступов роликов и, как следствие, высокие контактные напряжения, снижающие нагрузочную способность передачи.

На фиг.1 показано, что при вращении винта 2 ролик 1 вовлекается во вращение в том же направлении, что и винт 2, силами трения на боковых поверхностях 11 контактирующих профилей 12, 13. За один оборот винта 2 ролик 1 вместе с ползуном 8 переместится по направляющим 9 на расстояние, равное ходу резьбы, при этом направление вращения винта 2 против часовой стрелки, а принятым направлением резьбы - правым - обусловливается поступательное движение ползуна 8 в сторону опоры 4.

Такое взаимное расположение винта и ролика, когда оси скрещиваются под углом _в, который составляет 3-15 градусов в зависимости от числа заходов и диаметра резьбы винта, обусловливает переход контакта боковых поверхностей резьбового и кольцевого выступов от точечного к плоскостному (фиг.2, 3), тем самым увеличивается нагрузочная способность ролико-винтовой передачи.

В случае внешнего расположения винта относительно ролика (фиг.5) при вращении винта 2 ролик 10 вовлекается во вращение в противоположном направлении относительно направления вращения винта 2 силами трения на боковых поверхностях 11 контактирующих профилей 12, 13. За один оборот винта 2 ролик 10 вместе с ползуном 8 переместится по направляющим 9 на расстояние, равное ходу резьбы, при этом направление вращения винта против часовой стрелки, а принятым направлением резьбы - правым - обусловливается поступательное движение ползуна 8 в сторону опоры 4.

Такое взаимное расположение винта и ролика обусловливает переход контакта боковых поверхностей резьбового и кольцевого выступов от точечного к плоскостному (фиг.7, 8), тем самым увеличивается нагрузочная способность ролико-винтовой передачи.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить нагрузочную способность ролико-винтовой передачи за счет перехода от точечного контакта поверхностей резьбового и кольцевого выступов к контакту по плоскостям, при этом ролико-винтовая передача с роликом с внутренними кольцевыми выступами является более компактной и обеспечивает большую площадь контактов резьбовых выступов с кольцевыми по отношению к ролико-винтовой передаче с роликом с наружными кольцевыми выступами.