ВИНТ-ГАЙКА КАЧЕНИЯ
ROLLING SCREW-NUT

Изобретение относится к области механических передач, а именно к передачам, преобразующим вращательное движение винта в поступательное движение гайки, широко применяемое в станках, прокатных станах, винтовых прессах и в других машинах и устройствах точных перемещений.
Известны устройства типа «Винт-гайка качения», состоящие из собственно винта и собственно гайки, комплектующих их шариков и устройства возврата шариков (см. «Политехнический словарь», изд. «Советская энциклопедия», Москва, 1989 г., рис на стр.372) (1).
Такие устройства за счет циркуляции в них тел качения - шариков, обеспечивают низкие потери на трение и равномерное движение исполнительных элементов.
Однако в известных устройствах тела качения - шарики, подвержены значительным контактным напряжениям из-за малых радиусов кривизны их профиля, а следовательно, повышенному износу и непроизвольному стопорению от качения. Ресурс их работы как тел качения невелик.
Известны устройства типа «Винт-гайка качения», состоящие из собственно винта и собственно гайки, комплектующих их роликов и устройства возврата роликов (см. книгу «Детали и механизмы металлорежущих станков», том 2 под редакцией д.т.н. Решетова, изд. «Машиностроение», Москва, 1972 г., стр.278, фиг.2) (2).
Такие устройства сочетают в себе специальные профили резьбы и специальный тип качения - ролики, которые допускают повышенные нагрузки и обеспечивают лучшее демпфирование механизмов, но работают с большими потерями на трение, сложнее по устройству и ниже по надежности.
Целью настоящего изобретения является создание устройства винт-гайка качения повышенного ресурса работы при низких потерях на трение.
Указанная цель достигается тем, что собственно винт и собственно гайка имеют одинаковый профиль и шаг резьбы, но разные диаметральные размеры, укомплектованы двояковыпуклыми дисками вращения, установленными на несущих осях, параллельных оси устройства, и имеющими на одном конце односторонние фланцы, закрепляемые в пазах внутренней стороны одной из торцевых крышек, другой конец несущих осей гладкой формы застабилизирован внутренним ответным пазом другой торцевой крышки, при этом торцевые крышки, скрепляемые с собственно гайкой элементами крепежа, составляют с ней одно целое, а количество несущих осей с двояковыпуклыми дисками вращения определяется условиями их «соседства» и не зависит от количества заходов резьбы.
Профили и шаги резьбы выполнены преимущественно стандартными: трапецеидальными или упорными.
Конструкция устройства поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображено внутреннее взаиморасположение составных частей устройства в продольном направлении, т.е. параллельно оси устройства;
- на фиг.2 изображено внутреннее взаиморасположение составных частей в поперечном направлении, т.е. в направлении, перпендикулярном оси устройства;
- на фиг.3 изображено, в качестве дополнительного пояснения, расположение одного из рядов осей с двояковыпуклыми дисками вращения;
- на фиг.4 показана в аксонометрической проекции конструкция несущей оси. Пунктир на рисунке этой оси поясняет возможность ее изготовления на металлорежущих станках;
- на фиг.5 показана конструкция торцевой крышки с внутренними пазами для закрепления в них односторонних фланцев, принадлежащих несущим осям;
- на фиг.6 показан элемент застабилизации несущей оси в другой торцевой крышке;
- на фиг.7-9 показаны первые стадии процесса сборки взаимоконтактирующих составных частей: собственно винта, несущих осей, двояковыпуклых дисков вращения, торцевой крышки с пазами на внутренней стороне. Для определенности изображения количество несущих осей принято равным трем осям.
Предлагаемое устройство «Винт-гайка качения» состоит из собственно винта 1 преимущественно со стандартными профилями резьбы: трапецеидальным или упорным, что не вызывает технологических трудностей, собственно гайки 2 с таким же профилем и шагом резьбы, но с большим диаметром резьбы, чем у винта, двух торцевых крышек 3 и 4, закрепляемых на торцах собственно гайки 2.
На внутренней стороне одной из торцевых крышек, пусть это будет крышка 3, выполнены пазы 5, по количеству закрепляемых в ней фланцев 6, принадлежащих осям 7. Крепление торцевой крышки 3 к собственно гайке 2 и связанного с ней фланца 6 производится крепежным винтом 8.
Наличие разности в диаметральных размерах резьбы собственно винта 1 и собственно гайки 2 образует свободное кольцевое пространство, в котором располагаются оси 7 и на которые устанавливаются при сборке устройства двояковыпуклые диски вращения 9. Другими своими концами, которые являют собой гладкую поверхность, оси 7 фиксируются во внутренних ответных пазах другой торцевой крышки 4, которая скрепляется с собственно гайкой 2 аналогичным крепежным винтом 8.
Сборка устройства выполняется следующим образом. Один конец собственно винта 1, имеющий заходную часть резьбы, освобождается от подшипниковой опоры. Посадочные подшипниковые места собственно винта 1, как правило, имеют меньшие размеры, чем размер резьбы винта. Во внутренние пазы 5 торцевой крышки 4 плотно забиваются односторонние фланцы 6, принадлежащие осям 7. Образованное соединение гладкими концами осей 7 располагается в непосредственной близости от заходной части резьбы собственно винта 1 (см фиг.7 описания). Первый двояковыпуклый диск вращения 9а своим центральным отверстием заходит на гладкий конец несущей оси 7 и одновременно периферийной поверхностью вводится в заходную часть собственно винта 1. Последующим поворотом образованного ранее соединения совместно с двояковыпуклым диском вращения 9а к заходной части собственно винта 1 подводится следующая несущая ось 7 и на ее гладкий конец устанавливается и заводится в заходную часть резьбы второй двояковыпуклый диск вращения 9б (см. фиг.8 описания). При этом первый двояковыпуклый диск вращения 9а продвинется по длине резьбы дальше от ее заходной части. Вновь осуществляется поворот образованного ранее соединения, теперь уже с двумя двояковыпуклыми дисками вращения 9а и 9б и гладкий конец следующей несущей оси 7 (а это может быть вновь первая несущая ось 7 с установленным уже и продвинутым по длине резьбы двояковыпуклым диском вращения 9а, если число несущих осей 7 в устройстве будет равно 2) оказывается задействован двояковыпуклым диском вращения 9в. Процесс продолжается до полного заполнения несущих осей 7 двояковыпуклыми дисками вращения 9. При этом несущие оси 7 могут иметь для этого случая метку, или же количество дисков вращения 9 может быть заранее известно. Установленные таким образом двояковыпуклые диски вращения 9 своими периферийными участками образуют винтовую поверхность, отвечающую по характеру винтовой поверхности собственно винта 1. На образованную винтовую поверхность заводится собственно гайка 2, которая в заключительной стадии сборки закрывается торцевыми крышками 3 и 4 с винтами 8, а на ранее освобожденный конец собственно винта 1 устанавливается подшипниковая опора.
Работа изготовленного устройства «Винт-гайка качения» ничем не отличается от известного принципа работы известных аналогичных устройств.
Для ходовых винтов применяется трапецеидальный профиль резьбы, для винтов с самоторможением - упорный резьбовой профиль.
Чтобы сборка предлагаемого устройства была осуществима, необходимо соблюдение условия соседства несущих осей 7 с двояковыпуклыми дисками вращения 9.