Редуктор-шарнир
GEAR REDUCER-HINGE

Редуктор-шарнир (далее - редуктор) относится к области машиностроения и предназначен для преобразования входного вращательного движения в угловое перемещение (поворот) выходного звена.
Известна «Передача винт-гайка с резьбовыми роликами» [1], состоящая из винта, резьбовых роликов, ходовой и опорной гаек. Винт и ролики имеют на своих концах зубчатые венцы, находящиеся в зацеплении между собой, при этом зубчатые венцы на опорном участке роликов находятся в зацеплении также с зубчатыми венцами опорной гайки. На опорном участке роликов и винта выполнены контактирующие между собой цилиндрические поверхности, диаметр которых равен среднему диаметру резьбы на ходовом участке.
Передача винт-гайка с резьбовыми роликами обеспечивает преобразование вращательного движения на винте в поступательное перемещение ходовой гайки. Для сборки данной передачи, на опорном участке роликов резьба у каждого последующего ролика выполняется с осевым смещением начала захода. Таким образом, для компенсации отсутствующего сопряжения резьбовых поверхностей на опорном участке, на винте и роликах изготавливаются контактирующие между собой цилиндрические поверхности, диаметр которых равен среднему диаметру резьбы на ходовом участке.
Наиболее близким аналогом является «Шарнир манипулятора» [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, выполненными разрезными из двух полугаек и смонтированными соосно оси поворота звеньев в проушинах вилки и втором звене.
Шарнир манипулятора позволяет преобразовывать входное движение на винте в угловое перемещение выходного звена. При большом количестве точек контакта между сопряженными винтовыми нарезками винта, роликов и гаек обеспечивается высокая грузоподъемность и высокий КПД механизма.
Недостатком данного аналога является использование разрезных гаек для выбора зазора в резьбовых сопряжениях гаек с роликами. В процессе приработки происходит износ сопряженных поверхностей резьбовой нарезки и появление зазоров, выбрать которые без разбора механизма не представляется возможным. Зазоры приводят к появлению мертвого хода при реверсном движении механизма, а также люфту между входным и выходным звеном.
Кроме того, в силовых механизмах под действием нагрузки на выходном звене может произойти изгиб роликов в радиальном направлении между разнонаправленными участками винтовой нарезки на участке, где отсутствует контакт между резьбовыми поверхностями роликов и винта. Изгиб роликов приведет к уменьшению количества точек контакта в резьбовых сопряжениях гаек с роликами. Это приведет к снижению грузоподъемности механизма, ускоренному износу и выходу из строя.
Задачей данного изобретения является разработка надежной конструкции редуктор-шарнира с возможностью регулировки зазора в резьбовых сопряжениях деталей.
Указанная задача достигается тем, что редуктор-шарнир, 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 которого 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, смонтированными соосно оси поворота звеньев в проушинах вилки и втором звене, винт и ролики выполнены с соприкасающимися между собой цилиндрическими поверхностями, расположенными между разнонаправленными участками винтовой нарезки, диаметр которых равен среднему диаметру соответствующей винтовой нарезки ролика и винта, расположенной на участке, контактирующем с вилкой первого звена, вилка первого звена и второе звено содержат механизм регулировки положения гаек, выполненный в виде линейной направляющей и регулировочного винта.
Сущность изобретения представлена в описании и на чертежах, на которых изображены:
Фиг. 1 - общий вид редуктор-шарнира;
Фиг. 2 - вид слева редуктор-шарнира.
Редуктор-шарнир содержит первое звено, выполненное в виде вилки 1, и второе звено 2. Механизм относительно поворота звеньев, выполненный в виде планетарного винтового механизма с резьбовыми роликами, состоит из винта 3, роликов 4, гаек 5 и 6, смонтированных на вилке, гаек 7 и 8, смонтированных на втором звене.
Винт и ролики выполнены с разнонаправленными участками резьбовой нарезки и цилиндрическими поверхностями 9 и 10.
Вилка первого звена и второе звено содержат механизм регулировки положения гаек, выполненный в виде линейной направляющей 11 и 12 и регулировочного винта 13 и 14.
Редуктор-шарнир работает следующим образом. Винт 3 приводится в движение от двигателя. Ролики 4, получая вращение от винта, совершают планетарное движение, обкатываясь по винту и гайкам 5-8.
Угол наклона винтовой нарезки гаек 5 и 6 и соответствующих сопряженных участков винтовой нарезки роликов совпадают, тем самым ролики, обкатываясь по винту и гайкам, не смещаются относительно гаек 5 и 6. Угол наклона винтовой нарезки у гаек 7 и 8 и соответствующих сопряженных участков винтовой нарезки роликов не совпадают, что приводит к смещению гаек 7 и 8 при обкатывании роликов по ним. Так как на винте и роликах выполнены два разнонаправленных участка винтовой нарезки, а гайки 7 и 8 соединены между собой вторым звеном, при движении роликов происходит угловое перемещение гаек вокруг оси поворота звеньев.
Контактирующие между собой цилиндрические поверхности 9 и 10, выполненные на винте 3 и роликах 4, будут препятствовать изгибу блока роликов в радиальном направлении между разнонаправленными участками винтовой нарезки, тем самым исключая уменьшение количества точек контакта в резьбовых сопряжениях гаек с роликами и повышая долговечность и надежность редуктора. Изготовление указанных цилиндрических участков с диаметром, равным среднему диаметру соответствующей винтовой нарезки ролика и винта, расположенной на участке, контактирующем с вилкой первого звена 1, исключает скольжение в зоне контакта.
Вилка 1 и второе звено 2 редуктора сборные, места крепления гаек смещаются по направляющим 11 и 12 регулировочными винтами 13 и 14. В процессе эксплуатации редуктора, данным смещением обеспечивается выборка зазоров в резьбовых сопряжениях гаек с роликами.
Таким образом, использование предложенного изобретения позволяет создать надёжную конструкцию редуктор-шарнира с возможностью регулировки зазора в резьбовых сопряжениях деталей.
Библиографические ссылки
1. Пат. 2339332 Российская Федерация, МПК А61В 17/66, F16Н 25/22, 1/34. Ортопедический аппарат остеосинтеза / Козырев В.В.; заявитель и патентообладатель Козырев Вячеслав Васильевич. - 2006103056/14; заявл. 02.02.2006; опубл. 27.11.2008, Бюл. №33.
2. АС 1294606 СССР, МПК В25J 17/00. Шарнир манипулятора / Козырев В.В. - №3764294/31-08; заявл. 13.07.1984; опубл. 07.03.1987, Бюл. №9.