Планетарная роликовинтовая передача
PLANETARY ROLLER-SCREW TRANSMISSION

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве передачи для преобразования вращательного движения в поступательное у широкого спектра специального монтажно-стыковочного оборудования ракетно-космического комплекса, а также в системах наведения вооружения в военной техники.
Известна планетарная роликовинтовая передача (далее - ПРВП), основными деталями которой являются винт, винтовые ролики и цельная гайка. Кроме того, ролики разделяются сепараторами, расположенными по торцам гайки, а между гайкой и роликами имеется дополнительная связь, предотвращающая ролики от вывинчивания. Эта связь осуществляется зацеплением зубьев, выполненных на роликах, с внутренними зубчатыми венцами гайки. Для обеспечения сборки на размеры основных деталей передачи даются такие допуски, что между этими деталями имеются зазоры (см. Решетов Д.Н. Детали машин. Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. Открытое издание).
Кроме того, известно техническое решение в виде планетарной роликовинтовой пары (передачи) состоящей из винта, винтовых роликов, гайки, состоящей из двух полугаек между которыми установлен компенсатор. Ролики разделяются сепараторами, расположенными по торцам гайки, а между гайкой и роликами имеется дополнительная связь,
предотвращающая ролики от вывинчивания. При этом совместная длина двух полугаек и компенсатора меньше, чем, если бы гайка была целой, что значительно снижает нагрузочную способность передачи. Так же при приложении усилия преднатяга, стягивающего две полугайки, винтовые ролики перемещаются к винту. Толщина компенсатора точно регулируется за счет последовательных сборок-разборок и подшлифовки компенсатора, в результате чего зазоры между основными деталями передачи выбираются (см. Патент РФ №2204069 «Планетарная роликовинтовая передача с модифицированной резьбой ее деталей», 10.12.1997. Авторы Д.С. Блинов, О.А. Ряховский. Открытое издание. Прототип.)
Известное устройство позволяет преобразовывать вращательное движение в поступательное с определенной точностью. Однако данное устройство обладает целым рядом недостатков. Во-первых, сложными являются сборка и регулировка передачи. Во-вторых, у передачи данного устройства существенно снижен коэффициент полезного действия (КПД), так как предварительное усилие на рабочем и холостом ходу гайки создает существенные потери на трение. Кроме того, действие предварительного усилия приводит на рабочем и холостом ходу гайки к износу сопрягаемых витков резьбовых деталей ПРВП и, как следствие, к снижению жесткости и точности и снижению долговечности передачи. Предварительное усилие играет положительную роль на рабочем ходу гайки и отрицательную роль на ее холостом ходу. При изменении направления движения происходит кромочный износ поверхности резьбы ролика. В результате предотвращения роликов от выкручивания, происходит износ зубчатого зацепления между роликом и зубчатым венцом и повышение температуры зацепления, что негативно сказывается на долговечности передачи.
Задачей предполагаемого изобретения является повышение точности, надежности и долговечности планетарной роликовинтовой передачи, повышение рабочего хода гайки относительно винта, снижение нагрева при зацеплении сопрягаемых деталей устройства.
При этом устройство ПРВП основано на том, что винт ПРВП задает движение сборной гайке с помощью вращения резьбовых роликов с модифицированной конструкцией и технологией сборки, в соответствии с которой ПРВП после изготовления деталей и сборки, перед вводом в эксплуатацию, прирабатывают и перенастраивают. В результате этой операции, вследствие износа резьбовых поверхностей деталей ПРВП, выравнивается распределение рабочей осевой силы между сопрягаемыми витками резьбы, и, как следствие, повышается осевая жесткость ПРВП и ее кинематическая точность. Количество витков ролика, винта и гайки (двух полугаек) соответствует требуемой нагрузки. С помощью зацепления настраивают передачу для снижения зазора деталей после изготовления в момент приработки передачи. Уменьшение линейного размера зубчатых зубьев на ролике увеличивает ход привода, путем увеличения количества зубьев с учетом уменьшения диаметра вершин не изменяя площадь контакта зубчатого зацепления. При этом скорость вращения зубчатого зацепления равна скорости вращения резьбового зацепления ролика как условие для избегания заклинивания. Головка зуба изменена таким образом, чтобы кромка зуба под нагрузкой не касалась активного участка сопряженного профиля зуба, что увеличивает толщину масляного слоя, практически исключая износ и уменьшение температуры рабочего режима, а также уменьшая шумность. Использование на резьбовых роликах шейки приводит к равномерному восприятию максимальных моментов, прогиба, образующегося при изменении направления нагрузки.
Техническим результатом предложенного изобретения является повышение точности, надежности и долговечности планетарной роликовинтовой передачи, повышение рабочего хода гайки относительно винта, снижение нагрева при зацеплении сопрягаемых деталей устройства, повышение нагрузочной способности.
Техническим решением предложенного изобретения является использование в составе устройства ПРВП новой формы зубчатого зацепления с меньшими габаритами, но без изменения площади зацепления, шейки на резьбовых роликах для равномерного восприятия максимальных моментов, прогиба, образующегося при изменении направления нагрузки, а также регулировочного приспособления для снижения зазора детали после сборки в момент приработки передачи.
Планетарная роликовинтовая передача повышенной точности и надежности функционирования, содержащая винт, винтовые ролики, разделяющиеся сепараторами, расположенными по торцам гайки, состоящей из двух полугаек, имеющих зубчатое зацепление для предотвращения роликов от вывинчивания, компенсатора, толщина которого точно регулируется за счет последовательных сборок-разборок и подшлифовки, отличающаяся тем, что в составе устройства используют модифицированный ролик с новой формой зубчатого зацепления с меньшими габаритами, без изменения площади зацепления и шейкой для равномерного восприятия максимальных моментов, прогиба, образующегося при изменении направления нагрузки, регулировочное приспособление для снижения зазора детали после сборки в момент приработки передачи.
Планетарная роликовинтовая передача повышенной точности и надежности функционирования поясняется фиг. 1, на которой представлена схема обеспечивающего его работу, где: 1 - винт, 2 - сепаратор, 3 - стопорное кольцо, 4 - зубчатые венцы, 5 - полугайки, 6 - ролик, 7 - стопорный винт, 8 - регулировочное приспособление, 9 - шайба, 10 - шейка ролика.
При вращении винта 1 предназначенного для преобразования вращательного движения в поступательное движение полугаек 5 с помощью вращения роликов 6 вокруг своей оси и оси винта 1. После сборки ПРВП перед вводом в эксплуатацию, происходит приработка и уменьшение зазоров в передаче с помощью регулировочного приспособления 8 путем перемещения полугаек 5 относительно друг друга по оси винта 1 параллельно шайбе 9, расположенной между полугайками 5 и предназначенной для обеспечения необходимого запаса устранения зазора в ПРВП. Ролик 6 является связующим звеном между винтом 1 и полугайками 5 с регулировочным приспособлением 8. На концах ролика 6 имеется цапфа, устанавливаемая в отверстие сепаратора 2, который предназначен для обеспечения равномерного распределения роликов 6 между собой и нагрузки. Сепаратор 2 фиксируется стопорными кольцами 3. Для исключения выкручивания ролика 6 из полугаек 5, применяется зубчатые венцы 4, которые устанавливают в полугайках 5 и фиксируются стопорными винтами 7. Для увеличения рабочего хода полугаек 5 относительно винта 1 обеспечено уменьшение линейного размера зубьев на ролике 6 путем увеличения количества зубьев с учетом уменьшения диаметра вершин зубьев, не изменяя (уменьшая) площадь контакта зацепления. Головка зуба изменена таким образом, чтобы кромка зуба, под нагрузкой не касалась активного участка сопряженного профиля зуба. Это увеличивает толщину масляного слоя, что практически исключает износ и уменьшает температуру рабочего режима, уменьшает шумность. Ролик 6 имеет шейку ролика 10, предназначенную восприятия максимальных моментов, прогиба, образующегося при изменении направления нагрузки.
Пример работы устройства. При вращении винта 1 происходит перемещение полугаек 5 с помощью вращения роликов 6 вокруг своей оси и оси винта 1. Регулировочное приспособление 8 и шайба 9 служат для регулировки и устранения зазора в ПРВП поле сборки и прикатки. На концах ролика 6 имеется цапфа, устанавливаемая в отверстие сепаратора 2, фиксируемого стопорными кольцами 3. Для исключения выкручивания ролика 6 из полугаек 5, применяется зубчатые венцы 4, устанавливаемые в полугайках 5 и фиксирующиеся стопорными винтами 7. Шейка ролика 10 воспринимает максимальные моменты, прогиб, образующегося при изменении направления нагрузки.
Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность, долговечность планетарной роликовинтовой передачи, ее нагрузочную способность, точность, рабочий ход гайки относительно винта, снизить нагрев при зацеплении сопрягаемых деталей устройства.
Литература
1. Решетов Д.Н. Детали машин. Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. Открытое издание.
2. Патент РФ №2204069 «Планетарная роликовинтовая передача с модифицированной резьбой ее деталей», 10.12.1997. Авторы Д.С. Блинов, О.А. Ряховский. Открытое издание.