Планетарный резьбовой редуктор

Планетарный резьбовой редуктор относится к области машиностроения и предназначен для преобразования входного вращательного движения в угловое перемещение (поворот) выходного звена.
Известны планетарные передачи типа 3k [1], состоящие из солнечного колеса, двухвенцового сателлита, неподвижного и подвижного коронных колес.
Недостатками известных планетарных передач типа 3k являются:
1. сложность конструкции из-за большого числа деталей, входящих в состав редуктора;
2. наличие зазора между зубчатыми колесами, что создает люфт между входным и выходным звеном;
3. низкая плавность работы при использовании простых эвольвентных зубчатых колес.
Известна передача винт-гайка с резьбовыми роликами [2], содержащая винт, резьбовые ролики, ходовую и опорную гайки, зубчатые венцы на концах роликов, находящиеся в зацеплении с зубчатыми венцами винта и опорной гайки. На опорном участке винта и роликов выполнены сопрягающиеся между собой цилиндрические поверхности.
Передачи винт-гайка с резьбовыми роликами преобразуют вращательное движение на винте в поступательное перемещение ходовой гайки. При этом опорная гайка не смещается относительно блока винта с роликами за счет равенства углов подъема винтовой нарезки на опорных участках винта и роликов и внутренней винтовой нарезки опорной гайки. Зубчатый венец опорной гайки служи т для синхронизации вращения роликов вокруг винта.
Наиболее близким аналогом является «Редуктор-шарнир» [2], содержащий два звена, первое из которых выполнено в виде вилки, охватывающей второе звено, механизм их относительного поворота выполнен в виде планетарного винтового механизма с резьбовыми роликами. Винт, соединенный с двигателем, установлен соосно оси поворота звеньев, а каждый резьбовой ролик выполнен с двумя парами участков разнонаправленной винтовой нарезки, взаимодействующими с соответствующими винтовыми нарезками на винте и гайками. Между участками разнонаправленной винтовой нарезки на винте и роликах выполнены соприкасающиеся между собой цилиндрические поверхности.
Редуктор-шарнир обеспечивает высокую плавность работы за счет использования точечного резьбового сопряжения, вместо эвольвентного зубчатого зацепления, возможность регулировки величины зазора в винтовых сопряжениях.
Недостатками редуктор-шарнира являются:
1. малый угол поворота выходного звена (второе звено) относительно неподвижного корпуса (вилка), что сужает область его применения;
2. исполнение с открытыми резьбовыми поверхностями требует использования дополнительной защиты от попадания загрязняющих веществ на резьбовые поверхности.
Задачей данной полезной модели является разработка конструкции планетарного резьбового редуктора с возможностью поворота выходного звена на полный оборот вокруг оси вращения и герметичным исполнением.
Указанная цель достигается тем, что планетарный резьбовой редуктор, содержащий винт, резьбовые ролики, гайки, резьбовые ролики выполнены с разнонаправленными участками винтовой нарезки и расположенной между ними цилиндрической поверхностью, контактирующей с соответствующей цилиндрической поверхностью на винте, винт и резьбовые ролики содержат зубчатые венцы на их концах, входящих в зацепление между собой и зубчатым венцом опорной гайки, диаметр впадин винтовой нарезки опорной гайки меньше диаметра вершин винтовой нарезки поворотной гайки, между поворотной и опорной гайками и между зубчатым венцом опорной гайки и винтом расположены уплотнительные кольца.
Сущность полезной модели представлена в описании и на чертеже, на котором изображен общий вид планетарного резьбового редуктора (далее -редуктор) в разрезе.
Редуктор содержит винт 1, резьбовые ролики 2, зубчатые венцы 3 и 4 на винте и роликах, поворотную гайку 5, состоящую из двух полу гаек с разнонаправленными винтовыми нарезками, опорную гайку 6, зубчатый венец опорной гайки 7, уплотнительные кольца 8 между опорной и поворотной гайками, уплотнительное кольцо 9 между зубчатым венцом опорной гайки и винтом.
Редуктор работает следующим образом. Винт 1 приводится в движение от двигателя. Ролики 2, получая вращение от винта, совершают планетарное движение, обкатываясь по винту, гайкам 5, 6 и зубчатому венцу опорной гайки 7. Зубчатые венцы 3, 5 и 7 синхронизируют вращение роликов вокруг винта, а также препятствуют скатыванию роликов. Контактирующие между собой цилиндрические поверхности, выполненные на роликах между разнонаправленными участками винтовой нарезки и винте, препятствуют изгибу блока роликов в радиальном направлении к оси винта.
Угол подъема винтовой нарезки опорной гайки 6 и соответствующих сопряженных участков винтовой нарезки роликов 2 совпадают, тем самым ролики обкатываются по винту 1 и опорной гайке без осевого смещения относительно друг друга. Угол подъема винтовой нарезки у поворотной гайки 5 и соответствующих сопряженных участков винтовой нарезки роликов не совпадают, что приводит к угловому перемещению поворотной гайки вокруг оси вращения при обкатывании роликов по ней. Так как две полугайки поворотной гайки выполнены с разнонаправленными винтовыми нарезками, при обкатывании роликов по ним осевого смещения поворотной гайки не происходит.
Для обеспечения сборки редуктора и расширения возможностей по выбору передаточных отношений, одна из полу гаек поворотной гайки 5 накручивается на блок роликов 2 с винтом 1 со стороны опорной гайки 6. Тем самым, диаметр впадин винтовой нарезки опорной гайки должный быть меньше диаметра вершин винтовой нарезки поворотной гайки.
Так как опорная гайка 6 и поворотная гайка 5 разнесены по разным концам редуктора, это позволяет беспрепятственно совершать полный оборот поворотной гайки вокруг оси вращения.
Уплотнительные кольца 8 и 9 герметизируют редуктор от попадания загрязняющих веществ на винтовые поверхности и зубчатые венцы.
Таким образом, использование предложенной полезной модели позволяет создать конструкцию планетарного резьбового редуктора с возможностью поворота выходного звена на полный оборот вокруг оси вращения и герметичным исполнением.
Библиографические ссылки
1. Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. Справочник / В.Н. Кудрявцев, Ю.Н. Кирдяшев, Е.Г. Гинзбург и др. - Л.: Машиностроение, 1997. - 536 с.
2. Пат. 2339332 Российская Федерация, МПК А16В 17/66, F16H 25/20, 1/34. Ортопедический аппарат остеосинтеза / Козырев В.В.; заявитель и патентообладатель Козырев Вячеслав Васильевич. - 2006103056; заявл. 20.08.2007; опубл. 27.11.2008, бюл. №33.
3. Пат.на полезную модель 2663030 Российская Федерация, B25J 17/00, F16H 25/00. Редуктор-шарнир / Кочетов Д.О., Мамаев И.М., Морозов В.В., Степенькин А.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ВлГУ). - 2017133391; заявл. 25.09.2017; опубл. 01.08.2018, бюл. №22.