Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве механической винтовой передачи для преобразования вращательного движения в поступательное. Заявленное изобретение содержит винт, сборный корпус с кольцевыми пазами на внутренней цилиндрической поверхности, ролики, имеющие резьбовые участки и кольцевые пазы, совпадающие вдоль оси винта с указанными выше кольцевыми пазами корпуса, и шары, каждый из которых установлен одновременно в кольцевом пазу корпуса и кольцевых пазах соседних роликов. Витки резьбовых участков роликов сопрягаются с витками резьбы винта, что и приводит ролики в движение. Шары, являясь для роликов сепараторами и участвуя в преобразовании вращательного движения винта в поступательное движение корпуса, передают рабочую осевую силу с роликов на корпус без трения скольжения. Технический результат заключается в повышении к.п.д. и долговечности устройства. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

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

Известна планетарная роликовинтовая передача, см. Решетов Д.Н. "Детали машин", учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов, 4-е издание, Москва, Машиностроение, 1989 год, стр.314, состоящая из винта, гайки и, установленных между ними, резьбовых роликов. Ролики своими торцовыми шейками установлены в сепараторах. Чтобы исключить самопроизвольное вывинчивание роликов, они дополнительно связаны по торцам с гайкой зубчатыми зацеплениями. Витки роликов находятся в резьбовых зацеплениях с витками винта и гайки. При этом на гайке выполняют внутреннюю многозаходную резьбу.

Основным недостатком данной планетарной роликовинтовой передачи является сложность конструкции и технологии изготовления, а именно то, что:

- на внутренней поверхности гайки, закаленной до высокой твердости, необходимо выполнить высокоточную многозаходную резьбу (как правило, пятизаходную);

- ролики, кроме резьбовых зацеплений с винтом и гайкой, установлены в сепараторах и связаны еще зубчатыми зацеплениями с гайкой или ее корпусом.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, см. U.S. Patent №4926708 "Apparatus for converting rotary motion into axial motion" Int. Cl.⁵ F 16 H 25/22, которое выбрано в качестве прототипа. Данное устройство состоит из винта, корпуса, который совершает поступательное движение, и роликов. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса, которая имеет ту же ось, что и винт, выполнены, по меньшей мере, два кольцевых паза. На каждом ролике выполнены кольцевые пазы, чередующиеся с участками, на которых нарезана цилиндрическая резьба. Резьбовые участки каждого ролика, расположенные между соседними пазами, по одной образующей зацепляются с резьбой винта, а по противоположной образующей размещаются в кольцевых пазах корпуса. Таким образом, количество пазов корпуса равно количеству резьбовых участков на каждом ролике, а число кольцевых пазов, выполненных на каждом ролике, на единицу меньше. Корпус устройства не имеет внутреннюю многозаходную резьбу, а устройство в целом - сепараторов и зубчатых венцов. При работе устройства винт вращается, ролики совершают планетарное движение, а корпус движется поступательно вдоль оси винта. Рабочая осевая сила передается с винта на ролики за счет зацепления витков резьбы этих деталей, а с роликов на корпус - за счет контакта сопрягаемых поверхностей роликов с пазами корпуса с трением скольжения. Это является недостатком данного устройства, так как ведет к снижению к.п.д. и износу сопрягаемых поверхностей ролика и корпуса, снижающим долговечность устройства.

Задачей изобретения является повышение к.п.д. и долговечности устройства для преобразования вращательного движения в поступательное, за счет замены трения скольжения на трение качение в месте сопряжения поверхностей роликов и корпуса.

Поставленная задача достигается тем, что устройство снабжено шарами, а количество пазов, выполненных на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, равно количеству пазов, выполненных на наружной цилиндрической поверхности каждого ролика, причем каждый кольцевой паз на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположен в одной плоскости, перпендикулярной к оси винта с соответствующими кольцевыми пазами, выполненными на наружной цилиндрической поверхности каждого ролика, при этом каждый шар располагается одновременно в кольцевом пазе, выполненном на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, и в кольцевых пазах, выполненных на наружной цилиндрической поверхности двух соседних роликов. Для того чтобы устройство имело постоянную передаточную функцию, на концевых участках каждого ролика выполнены наружные зубчатые венцы, которые зацепляются с зубчатыми венцами, выполненными на внутренней цилиндрической поверхности корпуса.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где

- на фиг.1 показан общий вид устройства;

- на фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1;

- на фиг.3 показан осевой разрез Б - Б на фиг.1;

- на фиг.4 показан разрез В-В на фиг.3;

- на фиг.5 показан разрез Г-Г на фиг.4;

- на фиг.6 показан осевой разрез Б-Б сборного корпуса, имеющего четыре кольцевых паза;

- на фиг.7 показан осевой разрез Б-Б устройства с дополнительными зубчатыми зацеплениями между роликами и крышками корпуса.

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, см. фиг.1 и 2, состоит из винта 1 и узла, совершающего поступательное перемещение. Сборный корпус указанного узла состоит из базовой детали 2 и двух крышек 3, которые соединены с базовой деталью винтами 4 с пружинными шайбами 5. Возможны и другие исполнения корпуса, которые обеспечивают сборку и работу устройства.

Две крышки 3 и базовая деталь 2, см. фиг.3, образуют на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, которая имеет ту же ось, что и винт, два кольцевых паза "Д". На каждом ролике 6 выполнены столько же кольцевых пазов "Е", что и на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, и резьбовые участки "Ж", которые чередуются с пазами "Е". При этом каждый кольцевой паз "Д" на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположен в одной плоскости, перпендикулярной оси винта, с соответствующим кольцевым пазом "Е" каждого ролика 6. Витки резьбовых участков "Ж" каждого ролика находятся в зацеплениях с витками резьбы винта 1. Для удержания смазки внутри корпуса используются маслосъемные кольца 7, установленные в крышках 3.

В каждом кольцевом пазу "Д" корпуса между соседними роликами 6 установлены шары 8, см. фиг.3-5. При этом каждый шар 8 установлен также в кольцевых пазах "Е" двух соседних роликов. Чтобы между шаром и тремя упомянутыми пазами, в которых одновременно располагается шар, были минимально возможные зазоры необходим геометрический расчет.

На внутренней цилиндрической поверхности сборного корпуса количество пазов "Д" может быть более двух, как и количество соответствующих пазов "Ж" на роликах. Для этого в устройство вводится, по меньшей мере, одна дополнительная деталь 9. На фиг.6 показан осевой разрез сборного корпуса, имеющего две дополнительные детали 9. При этом количество пазов "Д" на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, а следовательно, и пазов "Ж" на роликах, равно четырем.

Описанное выше устройство из-за проскальзывания в местах сопряжения винта и роликов, роликов и шаров, шаров и корпуса может иметь непостоянное осевое перемещение корпуса с роликами и шарами при равномерном вращении винта (переменную передаточную функцию). Устройства для преобразования вращательного движения в поступательное с переменной передаточной функцией можно использовать, например, в запорных механизмах, домкратах и так далее.

Для того чтобы предлагаемое устройство имело постоянную передаточную функцию, необходима дополнительная связь между роликами и корпусом, например, зубчатыми зацеплениями. В этом случае, см. фиг.7, на концах каждого ролика 6 выполняют наружные зубчатые венцы "И", а в отверстии каждой крышки 3 - внутренние зубчатые венцы "К". Внутренние зубчатые венцы можно нарезать на специальных втулках, которые закрепляют в отверстиях крышек при сборке устройства.

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное работает следующим образом. Винт 1, см. фиг.3-5, вращаясь, приводит в движение ролики 6, которые совершают планетарное движение. Ролики зафиксированы от осевого смещения относительно корпуса за счет шаров, установленных в кольцевых пазах корпуса и роликов. Это и является механизмом преобразования вращательного движения винта в поступательное движение корпуса совместно со всеми деталями, установленными в нем. При этом шары 8 будут катиться по кольцевым пазам "Д" корпуса и совершать дополнительное верчение под действием сил трения, аналогично шарам шариковых радиально-упорных подшипников. Кроме того шары являются сепараторами для роликов.

В устройстве-прототипе рабочая осевая сила передается с роликов на корпус за счет контакта поверхностей этих деталей с трением скольжения. В заявляемом устройстве за счет введения между роликами и корпусом дополнительных деталей - шаров трение скольжение заменено трением качения, что способствует повышению к.п.д. устройства, уменьшает износ контактирующих поверхностей и повышает долговечность. Кроме того на винте уменьшается пусковой крутящий момент.

1. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащее винт, корпус, на внутренней цилиндрической поверхности которого, соосной с винтом, выполнены по меньшей мере два кольцевых паза и установленные между винтом и корпусом ролики, имеющие на наружной цилиндрической поверхности чередующиеся кольцевые пазы и резьбовые участки, которые зацепляются с резьбой винта, отличающееся тем, что устройство снабжено шарами, а количество пазов, выполненных на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, равно количеству пазов, выполненных на наружной цилиндрической поверхности каждого ролика, причем каждый кольцевой паз на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположен в одной плоскости, перпендикулярной к оси винта с соответствующими кольцевыми пазами, выполненными на наружной цилиндрической поверхности каждого ролика, при этом каждый шар располагается одновременно в кольцевом пазе, выполненном на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, и в кольцевых пазах, выполненных на наружной цилиндрической поверхности двух соседних роликов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на концевых участках каждого ролика выполнены наружные зубчатые венцы, которые зацепляются с зубчатыми венцами, выполненными на внутренней цилиндрической поверхности корпуса.