Волновая реечная передача с промежуточными звеньями в виде клиньев
Владельцы патента RU 2458269:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) (RU)
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании транспортных и технологических модулей, автономных устройств поступательного перемещения рабочих органов машин и приборов. Волновая реечная передача с промежуточными звеньями в виде клиньев содержит корпус (1), рейку (2), устройство для перемещения клиньев (4) ортогонально к рейке, состоящее из вала (6) и установленных на нем вдоль его оси по винтовой линии плоских кулачков (8). Между корпусом и клиньями установлена мембрана (11). Рейка выполнена с возможностью перемещения в направляющих корпуса параллельно оси вала. В клиньях установлены подшипники (9) качения с возможностью непосредственного взаимодействия их внутренних колец с рабочими поверхностями плоских кулачков (8). В рейке установлены с постоянным шагом и с возможностью вращения вокруг своих осей ролики (10). Ролики взаимодействуют с клиньями, последовательно смещенными по фазе друг относительно друга только на прямолинейных участках их возвратно-поступательных перемещений. Изобретение обеспечивает равномерность тягового усилия на рейке и жесткость передачи. 3 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании транспортных и технологических модулей, автономных устройств поступательного перемещения рабочих органов машин и приборов.
Известна волновая реечная передача с промежуточными звеньями в виде клиньев (авторское свидетельство СССР №10433392, МПК F16H 19/04, 1983 г.), предназначенная для неограниченного хода рейки путем преобразования вращательного движения в поступательное, содержащая зубчатую рейку и устройство для перемещения клиньев ортогонально к рейке, выполненное в виде вала и размещенных вдоль оси последнего по винтовой линии плоских кулачков, профили которых развернуты на угол φ=360°/z, где φ - количество клиньев. Шаг установки клиньев tk в пазах корпуса передачи больше шага зубьев рейки tp на величину Δt=tk-tp=tp/z, a количество клиньев z принято таким, чтобы с зубьями рейки одновременно взаимодействовали некоторое их количество. Для обеспечения линейности движения рейки на соответствующих участках диаграммы движения клиньев участки кулачков, взаимодействующие с клиньями, очерчены по спирали Архимеда. Силовое замыкание клиньев с кулачками осуществляется с помощью пружин.
Недостатками этой передачи являются переменная площадь контакта зубьев рейки и клиньев, что ведет к неравномерным тяговому усилию на рейке и жесткости передачи, и невозможность ввода поступательного движения в изолированное пространство.
Известна также волновая передача с промежуточными звеньями в виде клиньев (патент РФ №2309310, МПК F16H 21/16, 2007 г.), предназначенная для передачи движения из одной среды в другую, содержащая зубчатую рейку и устройство, состоящее из вала и предназначенное для ортогонального перемещения клиньев к рейке, выполненных с возможностью их перемещения в направляющих и связанных с герметизирующей мембраной. На валу вдоль его оси по винтовой линии установлены втулки с эксцентриситетом относительно оси вала. Рабочие части клиньев, взаимодействующие с рейкой, выполнены в виде многозубых гребенок. Подшипники качения установлены на втулках с эксцентриситетом относительно оси вала с возможностью их непосредственного взаимодействия с опорной поверхностью клиньев и поверхностью подпружиненных планок, закрепленных на клиньях с возможностью обеспечения силового замыкания контакта подшипников качения с клиньями.
Недостатками такой передачи являются неравномерные тяговое усилие на рейке и жесткость передачи, вызванные переменной площадью взаимодействующих контактных поверхностей зубьев клиньев и рейки.
Техническим результатом изобретения является равномерность тягового усилия на рейке и жесткости передачи.
Задача для решения технического результата достигается тем, что в волновой реечной передаче с промежуточными звеньями в виде клиньев, содержащей корпус, рейку, устройство для перемещения клиньев ортогонально к рейке, состоящее из вала и установленных на нем вдоль его оси по винтовой линии кулачков, подшипники качения и мембрану, установленную между клиньями и корпусом, рейка выполнена с возможностью перемещения в направляющих корпуса параллельно оси вала, согласно изобретению кулачки выполнены плоскими, в клиньях установлены подшипники качения с возможностью непосредственного взаимодействия их внутренних колец с рабочими поверхностями плоских кулачков, а в рейке установлены с постоянным шагом с возможностью вращения вокруг своих осей ролики и с возможностью взаимодействия их с клиньями, последовательно смещенных по фазе друг относительно друга только на прямолинейных участках их возвратно-поступательных перемещений.
Предлагаемая волновая реечная передача обеспечивает постоянный линейный контакт нескольких клиньев с роликами на рейке при ее движении, образуя кинематические пары качения. Все это обеспечивает равномерные тяговое усилие на рейке и жесткость передачи.
На фиг.1 изображена волновая реечная передача (общий вид); на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - диаграмма движения клина относительно роликов рейки.
Волновая реечная передача с промежуточными звеньями в виде клиньев содержит (см. фиг.1, 2) корпус 1, рейку 2, установленную в направляющих 3, и устройство для перемещения клиньев 4 в направляющих 5 корпуса 1 ортогонально к рейке 2, состоящее из вала 6, установленного в опорных подшипниках 7, и размещенных на нем вдоль его оси по винтовой линии плоских кулачков 8. В клиньях 4 установлены подшипники качения 9 с возможностью непосредственного взаимодействия их внутренних колец с рабочими поверхностями плоских кулачков 8. В рейке 2 установлены с постоянным шагом и с возможностью вращения вокруг своих осей ролики 10, взаимодействующие с клиньями 4, между которыми и корпусом 1 установлена мембрана 11. Силовое замыкание каждого из кулачков 8 с подшипником 9 клина 4 осуществляется с помощью пружины 12, установленной в отверстии клина 4 и в пазах корпуса 1.
Рабочие профили поверхностей плоских кулачков 8, взаимодействующих с подшипниками 9, выполнены с возможностью перемещения клиньев 4 в соответствии с диаграммой фиг.3.
Волновая реечная передача с промежуточными звеньями в виде клиньев работает следующим образом.
При вращении вала 6 кулачки 8, взаимодействуя с подшипниками 9, перемещают клинья 4 в соответствии с диаграммой фиг.3. На участках I-II и VIII-0 диаграммы (фиг.3) клинья 4 остаются неподвижными. На участке II-III диаграммы клинья 4 с установленными в них подшипниками 9 перемещаются в направляющих 5 ортогонально к рейке 2, разгоняясь до установленной скорости. На прямолинейном участке III-IV диаграммы клинья 4 взаимодействуют с роликами 10, перемещают рейку 2 в направляющих 3 с установленной скоростью. При дальнейшем повороте вала 6 клинья 4, не взаимодействуя с роликами 10, замедляют свое движение в направляющих 5 корпуса 1 до полной остановки в точке V диаграммы. С продолжением поворота вала 6 на участке диаграммы V-VI осуществляется разгон клина 4 до установленной скорости при обратном движении от рейки. Затем клин 4 перемещается далее, взаимодействуя на прямолинейном участке VI-VII диаграммы с роликом, выбирая зазор в передаче, а потом на участке диаграммы VII-VIII замедляет свое движение до полной остановки в точке VIII. Перемещения клиньев 4 в соответствии с диаграммой фиг.3 смещены по фазе друг относительно друга. За один полный поворот вала 6 все клинья совершат по одному циклу возвратно-поступательного перемещения в направляющих 5 и переместят рейку 2 в направляющих 3 на один шаг установки роликов 10.
Волновая реечная передача с промежуточными звеньями в виде клиньев, содержащая корпус, рейку, устройство для перемещения клиньев ортогонально к рейке, состоящее из вала и установленных на нем вдоль его оси по винтовой линии кулачков, подшипники качения и мембрану, установленную между клиньями и корпусом, рейка выполнена с возможностью перемещения в направляющих корпуса параллельно оси вала, отличающаяся тем, что кулачки выполнены плоскими, в клиньях установлены подшипники качения с возможностью непосредственного взаимодействия их внутренних колец с рабочими поверхностями плоских кулачков, а в рейке установлены с постоянным шагом с возможностью вращения вокруг своих осей ролики и с возможностью взаимодействия их с клиньями, последовательно смещенных по фазе относительно друг друга только на прямолинейных участках их возвратно-поступательных перемещений.
