Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное на основе роликовинтовой передачи

Авторы патента:

F16H25/22 - с шариками, роликами или подобными элементами между винтом и гайкой; детали, необходимые для применения этих элементов

Владельцы патента RU 2610794:

Фефелова Татьяна Сергеевна (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к механическим передачам. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное на основе роликовинтовой передачи, содержащее винт и несколько роликов с кольцевыми выступами, снабжено гайкой, а резьба на винте и гайке и профили кольцевых выступов выполнены прямоугольными. Устройство содержит не менее двух роликов с кольцевыми выступами прямоугольного профиля, расположенных по окружности винта на равном расстоянии друг от друга. Устройство снабжено гайкой с прямоугольной резьбой с шагом и углом подъема, равными шагу и углу подъема резьбы винта, установленной соосно с винтом с возможностью поступательного перемещения в неподвижной направляющей. Кольцевые выступы роликов введены во впадины резьбы винта и гайки, а числа заходов резьбы винта и гайки либо оба четные, либо оба нечетные. Достигается уменьшение габаритов и массы. 3 ил.

Изобретение относится к области механических передач, содержащих шарики и ролики, размещенные между винтом и гайкой, и детали, необходимые для применения этих элементов.

Известно устройство для преобразования вращательного движения в поступательное на основе роликовинтовой передачи (Крайнев А.Ф. Детали машин. Словарь-справочник. - М.: Машиностроение, 1992. - С. 203, схемы б, в), в состав которого входят винт и несколько роликов, причем оси винта и роликов параллельны. Рабочие поверхности роликов выполнены в виде кольцевых выступов, имеющих профиль, подобный профилю резьбы, и расположенных с шагом, равным шагу резьбы винта. Ролики размещены на водиле (сепараторе) посредством радиально-упорных подшипников.

Недостатками данного устройства являются высокие контактные напряжения между резьбовыми выступами винта и роликов, ограничивающие его нагрузочную способность, а также необходимость в радиально-упорных подшипниках. Повышение осевого усилия требует увеличения размеров подшипников и связанного с ним увеличения размеров и массы устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для преобразования вращательного движения в поступательное на основе роликовинтовой передачи (Пат. РФ 2399815, МПК F16H 25/22. Т.С. Фефелова, В.М. Таугер. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное на основе роликовинтовой передачи. - Опубл. 20.09.2010), содержащее винт с резьбой и ролик с рабочей поверхностью в виде ряда наружных кольцевых выступов. Ролик установлен в ползуне посредством радиально-упорных подшипников. Резьба на винте и профили кольцевых выступов на рабочей поверхности ролика выполнены прямоугольными. Оси винта и ролика скрещиваются под углом, величина которого зависит от числа заходов и диаметра резьбы винта.

Недостатком данного устройства является необходимость в радиально-упорных подшипниках, обеспечивающих передачу осевого усилия от ролика к ползуну. Реализация большого осевого усилия требует увеличения размеров подшипников и связанного с ним роста размеров и массы устройства.

Цель изобретения - уменьшение размеров и массы устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для преобразования вращательного движения в поступательное на основе роликовинтовой передачи, содержащее винт и несколько роликов с кольцевыми выступами, снабжено гайкой, а резьба на винте и гайке и профили кольцевых выступов выполнены прямоугольными.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит не менее двух роликов с кольцевыми выступами прямоугольного профиля, расположенных по окружности винта на равном расстоянии друг от друга, дополнительно снабжено гайкой с прямоугольной резьбой с шагом и углом подъема, равными шагу и углу подъема резьбы винта, установленной соосно с винтом с возможностью поступательного перемещения в неподвижной направляющей, при этом кольцевые выступы роликов введены во впадины резьбы винта и гайки, а числа заходов резьбы винта и гайки либо оба четные, либо оба нечетные, длина резьбы винта и гайки

l_p≥0,5(l_max+kp),

где l_р - длина резьбы винта и гайки; l_max - максимальное перемещение гайки относительно направляющей; k - число кольцевых выступов ролика; p - шаг резьбы винта и гайки.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства с гайкой в исходном положении, на фиг. 2 - разрез Б-Б фиг. 1, на фиг. 3 - схема предлагаемого устройства с гайкой в конечном положении.

Ролики 7 (фиг. 1) имеют наружные кольцевые выступы 8 прямоугольного профиля и хвостовики 9. Кольцевые выступы 8 введены во впадины прямоугольной резьбы винта 1 и соосной с винтом 1 гайки 3, причем резьба винта 1 и резьба гайки 3 имеют угол подъема витка, равный ψ. Принято правое направление резьбы винта. Оси каждого ролика 7 и винта 1 скрещиваются под углом ψ (фиг. 2). Винт 1 установлен в опоре вращения 2, закрепленной на неподвижном основании 11.

Количество роликов 7 в устройстве должно быть не менее двух (в схеме фиг. 1 оно принято равным двум), что позволяет за счет равномерного распределения роликов по окружности разгрузить винт от изгибающего момента. Для использования в устройстве двух и более роликов 7 необходимо, чтобы числа заходов резьбы винта 1 n и гайки 3 m были либо оба нечетные, либо оба четные.

В схеме на фиг. 1 ролики 7 расположены диаметрально относительно винта, их взаимное расположение фиксируется сепаратором 10, в отверстия которого входят хвостовики 9 (фиг. 2).

Гайка 3 снабжена двумя кулачками 6, размещенными в ответных продольных пазах 5 направляющей 4 (фиг. 1), что обеспечивает продольное перемещение с предотвращением поворота гайки 3 относительно направляющей 4. Направляющая 4 закреплена на основании 11.

На фиг. 1 исходное положение гайки 3 относительно направляющей 4 обозначено буквой C₁, при этом ролик 7 занимает положения относительно винта 1 и гайки 3, обозначенные буквами A₁ и B₁ соответственно.

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное на основе роликовинтовой передачи работает следующим образом.

При вращении винта 1 против часовой стрелки (фиг. 1) ролики 7 вовлекаются во вращение по часовой стрелке силами трения на боковых поверхностях контактирующих профилей резьбы винта 1 и кольцевых выступов 8.

Кольцевые выступы 8 контактируют также с профилями резьбы гайки 3. Гайка 3 зафиксирована от вращения относительно направляющей 4, поэтому ролики 7 вместе с сепаратором 10 совершают планетарное движение относительно винта 1.

Передаточное отношение от винта 1 к сепаратору 10 при перекатывании без скольжения ролика 7 по винту 1 и гайке 3 определяется аналогично передаточному отношению одноступенчатой планетарной передачи внутреннего зацепления (Крайнев А.Ф. Детали машин. Словарь-справочник. - М.: Машиностроение, 1992. - С. 206, схема а), по формуле:

где ω₁, ω₁₀ - угловая скорость винта 1 и сепаратора 10 соответственно; d₁, d₃ - средний диаметр резьбы винта и гайки соответственно.

Следовательно, разность угловых скоростей винта 1 и сепаратора 10 равна

Скорость v перемещения сепаратора 10 вместе с роликами 7 вдоль винта 1 (фиг. 1)

скорость перемещения гайки 3 относительно сепаратора 10 с роликами 7 также равна

Поскольку направление резьбы винта 1 и гайки 3 одно и то же, то направление скорости поступательного перемещения гайки 3 относительно сепаратора 10 совпадает с направлением скорости перемещения сепаратора 10 вдоль винта 1, а величина скорости гайки 3 относительно направляющей 4 равна 2v. Перемещение роликов 7 по винту 1 от начальной позиции A₁ в конечную A₂ на расстояние A₁A₂ (фиг. 3) приводит к перемещению гайки 3 относительно роликов 7 от начальной позиции B₁ в конечную B₂ на расстояние В₁В₂, равное A₁A₂, и выдвижению гайки 3 из направляющей 4 от начальной позиции C₁ в конечную C₂ на расстояние C₁C₂, равное 2A₁A₂.

Пусть длина резьбы винта 1 и гайки 3 равна l_р. Тогда возможные перемещения l роликов 7 вдоль винта 1 и перемещение гайки 3 относительно роликов 7 равны

где k - число кольцевых выступов 8 на ролике 7; p - шаг резьбы винта и гайки, а перемещение C₁C₂ гайки 3 относительно направляющей 4

Из последнего выражения следует, что длина резьбы винта 1 и гайки 3 должна соответствовать соотношению

где l_max - максимальное перемещение гайки 3 относительно направляющей 4.

На фиг. 1 показано направление вращения винта 1 против часовой стрелки. В этом случае принятым направлением резьбы - правым - обусловливается перемещение сепаратора 10 с роликами 7, а также гайки 3 вправо.

Кольцевые выступы 8 своими наружными поверхностями контактируют с поверхностями впадин резьбы гайки 3 и винта 1. Положение роликов 7 относительно винта 1 и гайки 3 ограничено в осевом направлении боковыми поверхностями выступов, а в радиальном направлении - поверхностями впадин резьбы винта 1 и гайки 3. Ни осевое смещение, ни поворот роликов 7 под действием сил сопротивления перемещению гайки 3 невозможны, поэтому нет необходимости устанавливать ролики в радиально-упорных подшипниках.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет путем установки роликов между винтом и гайкой исключить из устройства радиально-упорные подшипники роликов и уменьшить за счет этого размеры и массу устройства, а также увеличить поступательное перемещения гайки относительно направляющей в два раза по сравнению с перемещением роликов вдоль винта.

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное на основе роликовинтовой передачи, содержащее смонтированный в опорах вращения винт, ролик с рабочей поверхностью в виде наружных кольцевых выступов, установленный в ползуне посредством радиально-упорных подшипников с возможностью перемещения в направляющей параллельно оси винта, резьба на винте и профили кольцевых выступов ролика выполнены прямоугольными, а оси винта и ролика скрещиваются под углом, величина которого зависит от числа заходов и диаметра резьбы винта, отличающееся тем, что устройство содержит не менее двух роликов, расположенных по окружности винта на равном расстоянии друг от друга, дополнительно снабжено гайкой с прямоугольной резьбой с шагом и углом подъема, равными шагу и углу подъема резьбы винта, установленной соосно с винтом с возможностью поступательного перемещения в неподвижной направляющей, при этом кольцевые выступы роликов введены во впадины резьбы винта и гайки, а числа заходов резьбы винта и гайки либо оба четные, либо оба нечетные, и длина резьбы винта и гайки

l_p≥0,5(l_max+kp),

где l_p - длина резьбы винта и гайки;

l_max - максимальное перемещение гайки относительно направляющей;

k - число кольцевых выступов ролика;

p - шаг резьбы винта и гайки.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к устройствам преобразования вращательного движения в поступательное. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное движение состоит из винта (1) и сборного корпуса.

Винтовая передача // 2570846

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к преобразованию вращательного движения в поступательное и обратно, а именно передаче винт-гайка.

Тороидально-винтовой редуктор-преобразователь // 2537501

Изобретение относится к машиностроению, а именно к редукторам, предназначенным для увеличения числа оборотов. Тороидально-винтовой редуктор-преобразователь включает винт, выполненный в виде тора, с непрерывной резьбой на поверхности по всей длине окружности тора, преобразователь со средством контакта во внутренней цилиндрической полости, выполненный с возможностью осуществления вращательного движения вокруг своей оси посредством зацепления средства контакта с резьбой винта, размещенного во внутренней цилиндрической полости преобразователя с возможностью осуществления непрерывного поступательного движения винта через внутреннюю цилиндрическую полость преобразователя.

Электромеханический мини-привод поступательного действия // 2526366

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для преобразования вращательного движения управляющего двигателя в поступательное движение выходного звена.

Электромеханический линейный привод // 2522646

Изобретение относится к авиастроению и может быть применено в приводах подвижных аэродинамических поверхностей самолета, в частности предкрылков, закрылков, элеронов.

Электромеханический привод закрылка самолета // 2515014

Изобретение относится к авиастроению и может быть применено в приводе подвижной аэродинамической поверхности самолета, в частности в устройстве выдвижения закрылка.

Линейный приводной механизм // 2509935

Изобретение относится к линейному приводному механизму. Механизм содержит внешний цилиндрический корпус с внутренней винтовой дорожкой качения, внутренний цилиндрический корпус, приводной механизм, опорный механизм и устройство управления.

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное // 2463500

Изобретение относится к устройствам для преобразования вращательного движения в поступательное. .

Планетарная роликовинтовая передача с модифицированной резьбой роликов // 2451220

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для преобразования вращательного движения в поступательное. .

Гайка ролико-винтового механизма // 2429391

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гайкам. .

Винтовая передача параллельной схемы // 2619487

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к механическим предачам. Винтовая передача параллельной схемы содержит винт (1), гайки (2), ролики (4) в сепараторах (5), стакан (6), поводки (7) и вилки (11). Гайки с роликами объединены группой Ассура с помощью поводков. Ролики (12) исключают относительное вращение гаек (2). Ролики (4) и гайки (2) имеют равенство шагов резьбы и ее углов наклона, при этом указанные углы наклона не совпадают с углом наклона резьбы винта (1). На звенья группы Ассура действует суммарная нагрузка от всех гаек. Группа Ассура является статически определимой кинематической цепью и распределение усилий в кинематических парах и на звеньях происходит однозначно. Достигается повышение нагрузочной способности. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Электропривод летательного аппарата (варианты) // 2630966

Группа изобретений относится к авиакосмическим летательным аппаратам. Электропривод для летательного аппарата содержит корпус, шарико-винтовую пару, состоящую из гайки и винта, аксиальный подшипник, электродвигатель, зубчатую передачу, датчик положения ротора, демпфер и систему управления. Система управления выполнена с возможностью отключения и включения электромагнитного возбуждения демпферов и пуска/останова электродвигателя. По первому варианту гайка шарико-винтовой пары выполнена в виде двухстороннего конического зубчатого колеса. Демпфер выполнен в виде n-электромеханических демпферов с электромагнитным возбуждением, соединенных с гайкой шарико-винтовой передачи через зубчатые колеса. Вал электродвигателя расположен перпендикулярно винту шарико-винтовой передачи и соединен с гайкой шарико-винтовой передачи также через зубчатое колесо. По второму варианту: гайка шарико-винтовой пары выполнена в виде двухстороннего конического зубчатого колеса, электродвигатель выполнен с коническим ротором, демпфер выполнен в виде n-электромеханических демпферов с электромагнитным возбуждением, соединенных с гайкой шарико-винтовой передачи через зубчатые колеса. Вал электродвигателя расположен перпендикулярно винту шарико-винтовой передачи и соединен с гайкой шарико-винтовой передачи также через зубчатое колесо. Группа изобретений направлена на повышение надежности и энергоэффективности электропривода. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Ролико-винтовой механизм // 2631096

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к ролико-винтовым механизмам (РВМ). РВМ содержит многозаходный ходовой винт с винтовой нарезкой, гайку с внутренней кольцевой нарезкой, находящиеся с ними в резьбовых зацеплениях ролики-сателлиты, установленные в сепараторе равномерно по окружности в пространстве между винтом и гайкой. Ролики-сателлиты выполнены в виде тел вращения с двумя краевыми и одной центральной зонами, при этом краевые зоны имеют одинаковый диаметр, больший, чем диаметр их центральной зоны. Внутренняя кольцевая нарезка гайки выполнена только в зонах, сопрягаемых с краевыми зонами роликов-сателлитов, также выполненными с кольцевой нарезкой. Центральная зона роликов-сателлитов выполнена в виде гладкого цилиндра, диаметр которого меньше диаметра впадин канавок кольцевой нарезки их краевых зон. Сепаратор установлен внутри гайки и выполнен в виде полого цилиндра с продольными пазами на его внутренней поверхности. Гайка выполнена из двух полугаек, установленных с возможностью изменения и фиксации осевого зазора между ними. Достигается повышение точности перемещения выходного звена. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.