Узел осевого перемещения планетарной роликовинтовой передачи

 

Изобретение относится к машиностроению. В корпусе узла осевого перемещения планетарной роликовинтовой передачи (ПРВП) в двух сепараторах специальной конструкции установлены резьбовые ролики, находящиеся в резьбовых соединениях с полугайками и винтом. Каждый сепаратор заперт в осевом направлении с помощью пружинного и компенсаторного колец и выполнен в виде двух колец, каждое из которых имеет внутреннюю коническую поверхность, шаров и механизма регулировки, предназначенного для выборки зазоров между упомянутыми коническими поверхностями колец, шарами и шейками резьбовых роликов. Детали механизма регулировки установлены в отверстиях, выполненных в кольцах сепаратора. При этом диаметр окружности, на которой расположены центры шаров, больше диаметра окружности, на которой расположены оси шеек резьбовых роликов. Предлагаемое устройство позволяет увеличить КПД ПРВП за счет замены трения скольжения между шейкой резьбового ролика и сепаратором на трение качения, компенсировать погрешности изготовления резьбовых роликов за счет самоустановки шаров, повысить надежность и долговечность ПРВП за счет зазоров в сепараторе после сборки. 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в составе передачи для преобразования вращательного движения в поступательное.

Известна планетарная роликовинтовая передача (ПРВП), узел осевого перемещения которой состоит из корпуса, водила и роликов, см. Крайнев А.Ф. Детали машин. Словарь-справочник, Москва, Машиностроение, 1992 г., стр. 203, рис. "б". Такие передачи не находят широкого применения, так как не обладают достаточной жесткостью и точностью. Кроме того, водило является одновременно ведущим звеном и сепаратором для роликов, которые необходимо выставлять со смещением вдоль оси.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому узлу осевого перемещения ПРВП (устройству) является одноименный узел ПРВП, см. рекламный проспект АВТОВАЗа "Роликовинтовая пара" Тольятти, тип. ВАЗа, 1989 г. (прототип). Он состоит, из корпуса с гайкой, в котором размещены ролики, установленные в двух сепараторах и, установленных в пазах корпуса, пружинных кольца, запирающих сепараторы в осевом направлении. Каждый сепаратор выполнен в виде кольца с отверстиями, которые образуют с размещенными в них шейками роликов подшипники скольжения. При этом частота вращения шеек относительно отверстия сепаратора невелика, то есть имеют место значительные потери на трение. Два сепаратора и установленные в них ролики образуют единый блок и работают совместно. Отсюда необходимо точно изготовить шейки всех роликов по диаметру, профилю продольного сечения и обеспечить их соосность относительно среднего диаметра резьбы, который должен быть стабильным для всех роликов. Отверстия в двух сепараторах должны быть соосны и точно изготовлены по диаметру отверстия и диаметру расположения осей упомянутых отверстий. При этом необходимо учитывать, что: - диаметр шейки роликов имеет допуск на изготовление; - первоначальный диаметр расположения осей роликов должен обеспечить их сборку, которая зависит от допусков на средние диаметры резьб винта, гайки и роликов и назначенного сборочного зазора; - диаметр расположения осей роликов после обкатки (приработки), в результате которой стабилизируются значения шагов резьб и увеличиваются радиальные зазоры между винтом, роликами и гайкой, и регулировки ПРВП с помощью компенсатора становится меньше первоначального диаметра; - размерный износ в процессе эксплуатации ПРВП, в результате которого уменьшаются средние диаметры резьб винта, гайки и роликов, еще больше снижает первоначальный диаметр.

Таким образом, все возможные положения осей роликов и все погрешности изготовления в пределах полей допусков должны увеличивать допуск на изготовление отверстий в сепараторах, а это нежелательно, так как кроме сепараторов ролики разделяются еще и зубчатыми зацеплениями, которые имеют коэффициент торцового перекрытия меньше единицы. Поэтому, если зазоры между отверстием сепаратора и шейками будут большими, то возможен перескок ролика в зубчатом зацеплении на один зуб, что приведет к выходу ПРВП из строя.

Данные сепараторы не позволяют компенсировать смещения осей шеек роликов после обкатки или в результате износа резьбовых поверхностей винта, гайки и роликов. Это может явиться причиной выхода ПРВП из строя, если при выборке зазоров между резьбами гайки, роликов и винта за счет подшлифовки компенсатора 9 [1] шейки роликов упрутся в отверстия сепараторов и будут препятствовать смещению роликов в радиальном направлении к оси винта.

Задачей изобретения является снижение потерь на трение (повышение КПД) в узле осевого перемещения ПРВП при работе, повышение долговечности и надежности как упомянутого узла, так и ПРВП в целом за счет уменьшения зазоров в стыке сепаратор-шейка ролика и возможности их регулировки после обкатки и в процессе работы ПРВП.

Поставленная задача достигается тем, что узел снабжен двумя компенсаторными кольцами, каждое из которых установлено между пружинным кольцом и сепаратором, выполненным в виде двух колец, имеющих внутренние конические поверхности, шаров, каждый из которых установлен с возможностью взаимодействия в осевой плоскости с разных сторон с внутренней конической поверхностью соответствующего кольца, а в плоскости перпендикулярной оси узла - с шейками соседних роликов, и механизма регулировки, предназначенного для выборки зазоров между кольцами сепаратора, шарами и шейками роликов, детали которого установлены в отверстиях, выполненных в кольцах сепаратора, при этом диаметр окружности, на которой расположены центры шаров, больше диаметра окружности, на которой расположены оси шеек резьбовых роликов.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где: - на фиг. 1 показана планетарная роликовинтовая передача, в состав которой входит узел осевого перемещения; - на фиг. 2 показано сечение по А-А на фиг. 1; - на фиг. 3 показано сечение по Б-Б на фиг. 2; - на фиг. 4 показано сечение по В-В на фиг. 3; на фиг. 5 показано сечение по Г-Г на фиг. 3.

Узел осевого перемещения 1, см. фиг. 1, совместно с винтом 2, установленным в опорах 3 и 4 основания 5, и двигателем 6 образует ПРВП.

Узел 1 имеет базовые элементы "Д", предназначенные для соединения с рабочим механизмом (на чертежах не показан).

Узел 1, см. фиг. 2, состоит из корпуса 7, в котором закреплены две полугайки 8 и два зубчатых венца 9 и в двух сепараторах установлены резьбовые ролики 10. Между полугайками 8 установлен компенсатор 11, предназначенный для регулировки зазоров в резьбовых сопряжениях полугаек 8 с роликами 10 и роликов с винтом 2.

Каждый сепаратор, см. фиг. 4 и 5, состоит из колец 12 и 13, каждое из которых имеет соответственно внутреннюю коническую поверхность "Е" и "Ж", шаров 14 и механизма регулировки, который может иметь различные исполнения.

К примеру, см. фиг. 2, 4 и 5, механизм регулировки состоит из трех цилиндрических штифтов 15 и шести винтов 16. Для использования такого механизма регулировки в каждом кольце 13 выполнены шесть резьбовых отверстий "И" под винты 16 и три отверстия "К", в которые запрессовываются штифты 15, а в каждом кольце 12 выполнены шесть отверстий "Л" для установки в них с зазором винтов 16 и три отверстия "М" для установки в них с минимальным зазором штифтов 15.

В корпусе 7, см. фиг. 2, выполнены пазы "Н", в которых установлены пружинные кольца 17, запирающие сепараторы в осевом направлении. В процессе регулировки толщина сепаратора уменьшается, поэтому между пружинным кольцом 17 и сепаратором устанавливаются компенсаторное кольцо 18.

Размеры шаров 14 и колец 12 и 13 выбираются таким образом, чтобы диаметр окружности D расположения центров шаров был больше диаметра окружности d расположения осей шеек "П" резьбовых роликов 10, см. фиг. 3. Кроме того, надо исключить заклинивание шара шейками соседних резьбовых роликов.

Узел 1, см. фиг. 2, после сборки регулируется следующим образом. В корпус 7 с разных сторон устанавливаются кольца 13 с запрессованными штифтами 15. Между шейками "П" соседних резьбовых роликов 10 устанавливаются шары 14 и затем с каждой стороны устанавливаются кольца 12 так, чтобы в их отверстия "М" вошли штифты 15. Далее винтами 16 кольца 12 и 13 стягиваются - происходит выборка зазоров между кольцами 12 и 13, шарами 14 и шейками "П" резьбовых, роликов 10. После этого подбираются компенсаторные кольца 18 такой толщины, чтобы сепараторы в осевом направлении имели минимальные зазоры необходимые для их вращения. Далее компенсаторные кольца 18 устанавливаются и они вместе с сепараторами запираются пружинными кольцами 17.

Узел осевого перемещения ПРВП работает следующим образом. При включении двигателя 6, см. фиг. 1, винт 2 начинает вращаться. Ролики 10, см. фиг. 2, находящиеся одновременно в резьбовых сопряжениях с винтом 2 и полугайками 8, начинают совершать планетарное движение относительно оси винта, так как полугайки закреплены в корпусе 7, а последний заперт от поворота с помощью базовых элементов "Д". Зубчатые венцы 9 корпуса 7, находящиеся в зацеплениях с зубчатыми венцами роликов, синхронизируют движение последних и препятствуют самопроизвольному вывинчиванию роликов. Резьбовые витки роликов 10 давят на сопрягаемые витки полугаек 8 и, так как последние закреплены в корпусе 7 и не могут совершать вращательное движение, перемещают весь узел вдоль оси винта. Таким образом происходит преобразование вращательного движения винта 2 в поступательное (осевое) движение узла 1, см. фиг 1.

Совершая планетарное движение, резьбовые ролики 10, см. фиг. 2 и 3, своими шейками "П" приводят во вращение шары 14, а последние в свою очередь - сепараторы. Таким образом в сопряжении шейка резьбового ролика - сепаратор имеет место трение качение.

Предлагаемое устройство позволяет:
- в сопряжении шейка резьбового ролика - сепаратор заменить трение скольжение на трение качение, то есть повысить КПД ПРВП;
- компенсировать за счет самоустановки шаров между шейками резьбовых роликов погрешности изготовления последних;
- регулировать зазоры в сепараторе после сборки, обкатки и в результате износа, что повышает надежность и долговечность ПРВП;
- исключить замыкание усилия, возникающего при регулировке зазоров в резьбовых сопряжениях винта, роликов и полугаек, на сепаратор.

Формула изобретения

Узел осевого перемещения планетарной роликовинтовой передачи, содержащий корпус с гайкой и двумя внутренними зубчатыми венцами, в котором размещены установленные в двух сепараторах резьбовые ролики с наружными зубчатыми венцами и шейками на концах, и два установленных в пазах корпуса пружинных кольца, запирающих сепараторы в осевом направлении, отличающийся тем, что узел снабжен двумя компенсаторными кольцами, каждое из которых установлено между пружинным кольцом и сепаратором, выполненным в виде двух колец, имеющих внутренние конические поверхности, шаров, каждый из которых установлен с возможностью взаимодействия в осевой плоскости с разных сторон с внутренней конической поверхностью соответствующего кольца, а в плоскости, перпендикулярной оси узла, - с шейками соседних роликов, и механизма регулировки, предназначенного для выборки зазоров между кольцами сепаратора, шарами и шейками роликов, детали которого установлены в отверстиях, выполненных в кольцах сепаратора, при этом диаметр окружности, на которой расположены центры шаров, больше диаметра окружности, на которой расположены оси шеек резьбовых роликов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5