ПЕРЕДАЧА ДЛЯ ПРИВОДА УПРАВЛЕНИЯ РУЛЕВЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к передачам для приводов управления рулевыми поверхностями летательных аппаратов, преимущественно беспилотных летательных аппаратов. Она также может быть использована в приводах различного рода машин и механизмов, где обычно применяются шарико-винтовые передачи.
Известны шарико-винтовые передачи, включающие ходовой винт, шарики и сопряженную с винтом ходовую гайку с внутренней канавкой в виде многовиткового канала резьбы, и канала возврата шариков, который выполнен в виде отдельного обводного канала, см., например, конструктивную схему винтового шарикового преобразователя вращательного движения в поступательное, в книге «Привод рулевых поверхностей самолетов», под ред. Ф.И.Склянского, М, Машиностроение, 1974 г., стр.79, Рис.2.4., а также пат. РФ №№2049945, 27383, 2211114.
Известны также шарико-винтовые передачи, содержащие ходовой винт, шарики и сопряженную с винтом ходовую гайку с внутренней канавкой в виде одновиткового замкнутого контура, включающего канал резьбы и канал возврата шариков (от конца витка резьбы в его начало). При этом канал резьбы создается путем протачивания резьбы в гайке на токарном станке, а канал возврата шариков формируется специальной канавкой на переднем торце дополнительной детали - вкладыша, который вставляется в окно на боковой поверхности гайки.
Первоначально это окно и вкладыш выполнялись фрезерованием и по форме были близки к овалу, см. А.В.Кудинов, Расчет канала возврата шариков в передачах винт-гайка качения, журнал «Станки и инструмент», №4, 1976, стр.21, 22.
В дальнейшем в целях упрощения технологии изготовления вкладыш стал выполняться цилиндрической формы с тем, чтобы отверстие в боковой поверхности гайки можно было просто высверливать, см. М.Б.Шкапенюк, Расчет профиля канала возврата шариков цилиндрического вкладыша в передачах винт-гайка качения, стр.18, 19, журнал «Станки и инструмент», №3, 1979 г., стр.18, 19. Размер вкладыша принимался равным удвоенной величине шага резьбы гайки, поскольку больший размер вкладыша приводит к недопустимому ослаблению ходовой гайки.
В такой конструкции шарико-винтовой передачи, выбранной в качестве прототипа, на внутренней поверхности гайки размещены канал резьбы, выполненный точением, и канал возврата шариков, образованный специальной канавкой, выфрезерованной на переднем торце вкладыша. Недостатком данного устройства является ослабление гайки окном под вкладыш и значительный рост сопротивления перекатыванию шариков данному замкнутому контуру, поскольку вследствие ограниченных размеров вкладыша вектор скорости шарика, проходящего через центр вкладыша, направлен почти перпендикулярно каналу резьбы. При этом практическое изготовление ходовой гайки обычно требует ручной подгонки вкладыша.
Предлагаемое техническое решение направлено на повышение надежности работы передачи за счет увеличения прочности гайки в шарико-винтовой передаче и на снижение потерь, связанных с сопротивлением перекатыванию шариков в ней.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в шарико-винтовой передаче, включающей ходовой винт, шарики и ходовую гайку с внутренней канавкой в виде не менее, чем одного одновиткового замкнутого
контура, состоящего из канала резьбы и канала возврата шариков, ходовая гайка выполнена монолитной, а в каждом вышеуказанном одновитковом замкнутом контуре большую часть его образует канал резьбы, а меньшую канал возврата шариков, причем максимальное значение угла между осью канала возврата шариков и винтовой линией резьбы не превышает 45°.
При использовании в ходовой гайке нескольких вышеуказанных замкнутых контуров внутренней канавки, сектора гайки, занимаемые каналами возврата шариков, смещены друг относительно друга, преимущественно распределены равномерно по ее окружности.
Практическая реализация предложенной конструкции реализуется методом электроискровой обработки с использованием прошивного электроэрозионного станка с программным управлением, на котором медный электрод со сферической головной частью программно перемещается внутри заготовки гайки, формируя требуемые параметры канавки на внутренней поверхности гайки. Параметры головной части электрода определяются размерами выбранного шарика передачи.
Предложенное решение позволяет достичь существенного повышения прочности гайки и, соответственно, снизить ее массу. При этом канал возврата шариков выполнен более пологим по сравнению с известным вариантом, что снижает потери при перекатывании шариков по канавке внутри гайки.
На Фиг.1 изображен продольный разрез ходовой гайки шарико-винтовой передачи в варианте с двумя замкнутыми контурами для движения шариков, а на Фиг.2 представлена развертка внутренней поверхности данного варианта ходовой гайки с изображением участков резьбового канала и канала возврата шариков. Здесь штрих-пунктирной линией обозначена ось канавки гайки.
В резьбовом канале винта 1 размещены шарики 2, двигающиеся при вращении винта по замкнутому контуру внутренней канавки гайки 3, который включает канал резьбы 4 и канал возврата шариков 5. На краях
развертки внутренней поверхности гайки (см. Фиг.2) видна общая форма канала возврата шариков. Здесь также видно и соотношение длин канала резьбы и канала возврата шариков. Через угол Ψ здесь обозначено максимальное значение угла между осевой линией канала резьбы и канала возврата шариков (для прототипа угол Ψ близок к 90°).
При сборке шарико-винтовой передачи вначале (один из возможных вариантов сборки) на консистентную смазку в канавке ходовой гайки 3 помещаются шарики 2 и винт 1 вкручивается внутрь гайки, фиксируя шарики от выпадания. Далее винт 1 соединяется с приводом выбранного механизма, а гайка 3 с его исполнительным звеном, и, таким образом, передача готова к работе.
К достоинствам предложенной конструкции шарико-винтовой передачи относится и получаемое качество поверхности канавки гайки, связанное с применяемым методом ее изготовления и заключающееся в микроуглублениях, не мешающих движению шариков, но эффективно удерживающих смазку, в отличие от поверхности канавки резьбы, получаемой точением.