ГАЙКА РОЛИКО-ВИНТОВОГО МЕХАНИЗМА
NUT OF ROLLER-SCREW MECHANISM

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для линейного перемещения исполнительных органов тяжело нагруженных механизмов.
Из уровня техники широко известны шарико-винтовые передачи, предназначенные для преобразования вращательного движения приводов в поступательное движение исполнительных органов широкого ряда оборудования. Конструктивно шарико-винтовая передача (ШВП) состоит из винта и гайки с винтовыми канавками криволинейного профиля. Канавки служат дорожками качения для размещенных между витками винта и гайки шариков. Перемещение шариков происходит по замкнутой траектории - при вращении винта шарики вовлекаются в движение по винтовым канавкам, поступательно перемещают гайку и через перепускной канал (канал возврата) возвращаются в исходное положение. Благодаря замене трения скольжения трением качения, твердости рабочих поверхностей, подбору соотношений диаметра шарика, радиуса профиля и угла контакта ШВП дают возможность создать надежные механизмы, обладающие высокой способностью к нагрузкам, высокой точностью позиционирования, плавностью и бесшумностью движения, высоким КПД, надежностью при высоких скоростях обработки.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в дальнейшем усовершенствовании конструкции гайки ШВП, при этом технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении эксплуатационных характеристик передачи за счет, в частности, увеличения передаваемых нагрузок, повышения КПД, упрощения конструкции.
Для достижения поставленного результата предлагается конструкцию гайки известной шариковой винтовой передачи (ШВП), содержащей корпус с установленными в нем телами качения, дополнить выполнением в корпусе радиальных отверстий и, дополнительно, рычагами, радиально вставленными в указанные отверстия так, что один из концов каждого из рычагов подпружинен в отверстии относительно корпуса, а второй расположен внутри корпуса и служит для установки на нем, по меньшей мере, одного тела качения, выполненного в виде радиального или радиально-упорного подшипника.
Предпочтительные, но не обязательные варианты исполнения гайки предполагают выполнение внутреннего окончания рычага в виде шаровой опоры, а также шарнирную установку подшипников на рычаге посредством оси, проходящей через внутреннее его кольцо, и с возможностью качания вокруг указанной оси.
Возможность достижения поставленного результата в заявленной конструкции обеспечивается, в частности, использованием в качестве тел качения стандартных подшипников, наружные кольца и тела качения которых, по существу, выполняют функцию шариков в традиционных ШВП.
Изобретение иллюстрируется чертежом с общим видом передачи в разрезе, в состав которой входит заявленная гайка.
В общем виде принцип работы ШВП ничем не отличается от существующих аналогов и состоит в том, что винт 2 или гайка 3 вращаются относительно друг друга и вокруг оси 1. Ролики 9, по существу являющиеся наружными кольцами подшипников 10, обкатываются по витку прямоугольной резьбы винта 2, преобразуя крутящий момент в линейное перемещение. Внутренние кольца 7 подшипников 10 посредством оси 8 закреплены на рычаге 5. Отображенный на чертеже вариант конструкции предполагает шарнирную установку колец 7 на выступе рычага с возможностью качания вокруг оси 8, что предоставляет дополнительные возможности по компенсации нагрузки на ролики. В корпусе гайки 3 выполнены радиальные отверстия с кольцевой расточкой, в каждое из которых радиально вставлен рычаг 5 так, что один его конец (наружный) размещен в кольцевой расточке и подпружинен относительно ее стенок посредством пружин 6, а второй (внутренний) расположен внутри корпуса и служит для вышеописанной установки подшипника (или рядно нескольких подшипников) 10. Рычаг 5 посредством пружин 6 и, дополнительно, шаровой опоры 4, выполненной на втором (внутреннем) конце, передает нагрузку на корпуса гайки 3. Описанный пружинящий механизм компенсирует разницу нагрузки на каждый ролик, которая образуется из-за неточностей изготовления винта, неточностей изготовления гайки и неравномерного износа.
К числу преимуществ ШВП, использующих гайку заявленной конструкции, следует отнести простоту конструкции, возможность использования в качестве ролика серийных подшипников, большие передаваемые нагрузки, высокий КПД, значительно более низкие требования к точности изготовления, способность штатно работать при большом неравномерном износе.