Передача винт-гайка

Винтовые, шариковые, роликовые передачи, привода и механизмы

300 руб.

Описание товара

Винтовые, шариковые, роликовые передачи, привода и механизмы
1 Назначение и область применения винтовой передачи.

        Передача винт – гайка в отличие от основных видов механических передач, за ис-ключением зубчато – реечной передачи, позволяет преобразовывать вращательное движе-ние в поступательное, и наоборот, при этом в большинстве случаев применения данного вида передачи в машинах, а обеспечиваемая при этом точность перемещения позволяет создавать механизмы и агрегаты с программируемым приводом. Широкое применение передачи винт – гайка в различных областях техники объясняется следующими ее премуществами:
– компактностью и простотой изготовления,
– большим передаточным отношением, которое позволяет получить большой    выигрыш в силе и малую величину перемещения,
– высокой нагрузочной способностью и достаточно высокой жесткостью, что        позволяет использовать ее в качестве силовой передачи,
– возможность обеспечения самоторможения или не самоторможения, в   зависимости от величины угла наклона витков резьбы,
– плавностью и высокой точностью перемещения,
– высокой надежностью,
– бесшумностью.
Передача винт – гайка скольжения, обладая вышеперечисленными преимуществами, имеет и ряд недостатков, это, прежде всего, низкий КПД, обусловленный повышенным трением в передаче, а как следствие повышенным износом и невозможность ее использования при высоких скоростях (особенно это относится к самотормозящимся передачам). Кроме того при использовании передачи например в качестве механизма подачи кареток и суппортов технологического оборудования на значительные расстояния (5метров и более) она имеет жесткость ниже, чем зубчато – реечная передача.
Однако передача винт – гайка качения, в которой контакт винта и гайки осуществляется через промежуточные элементы, например шарики в значительной степени лишен указанных недостатков за счет значительного снижения трения, но при этом сложность изготовления и сборки такой передачи и соответственно ее стоимость существенным образом увеличивается.
Область применения передачи винт – гайка в различных областях техники определяется ее преимуществами и недостатками, при этом она может использоваться как силовая и как вспомогательная. В качестве силовой передача винт – гайка находи применение в следующих технических объектах:
– винтовые пресса (см. Рис. 62)
– тиски, подъемники, домкраты, съемники, сборочные приспособления для запрессовки деталей(см. Рис. 65, 66, 74, 85),
– запорная арматура (см. Рис. 70, 71, 75),
– поры, прижимы, замки, талрепы (см. Рис. 61, 79, 80),
– приводы поступательного и вращательного перемещения (см. Рис. 58, 67, 68, 84)
В качестве вспомогательной передача винт – гайка находи применение в следующих технических объектах:
– механизмы перемещения суппортов и кареток технологического оборудования,
и элементов приборов (см. Рис 39 – 42, 49, 57, 60, 61, 63, 72)
– пневмо – гдравлических двигателях (см. Рис. 81, 82, 83, 85)
– приводы перемещения различных механизмов и агрегатов самолета (см. Рис. 69)

2 Винтовая передача скольжения

      Передача винт – гайка скольжения, обладая высокой нагрузочной способностью и удовлетворительной точностью перемещения, проста в изготовления, и поэтому несмотря на низкий КПД, широко применяются в различных областях техники , в том числе в тяжело нагруженных и точных приводах, какими являются приводы столов и суппортов металлорежущих станков, приводы перемещения судовых рулей, и т. п. В качестве резьбы в таких приводах, как правило, используют одно – двухзаходную трапецеидальную резьбу с углом профиля 30 град. по ГОСТ 9484 – 60, который определяет номинальную величину ее геометрических параметров, при этом, на ходовые винты и гайки, применяемые для точных перемещений, устанавливаются: допуск на половину угла профиля витка резьбы, допуск на радиальное биение витка резьбы, допуск на отклонение шага резьбы, которые нормируются ТУ Д 22 – 2, согласно которым устанавливается пять классов точности ходовых винтов (0, 1, 2, 3, 4). Допуск на погрешность шага винта приведен в табл.1

                                                                                                       Таблица 1

          Допустимые отклонения половины угла профиля резьбы винтов приведены в табл. 2. Допустимая величина радиального биения наружного диаметра резьбы винтов приведена в табл. 3.Параметры шераховатости боковой поверхности сторон профиля трапецеидальной резьбы ходовых винтов и гаек приведены в табл. 4.

                                                                                                Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

         В качестве материала для изготовления ходовых винтов нормальной точности применяются углеродистые качественные стали 35, 45, 50, 60, 60Г, а для изготовления винтов повышенной точности применяются легированные конструкционные стали 35Х, 40Х, 40ХН, 18ХГТ, 12ХН3А,30ХГСА, 30ХВА, 40ХФА, 38ХМЮА. В качестве материала для изготовления гаек применяются чугуны СЧ15, СЧ18, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35, оловянистые бронзы БрО4Ц7С5, БрО4Ц4С17, БрО5Ц5С5, БрО6Ц6С3, БрО10С10, БрО10Ф1, безоловянистые бронзы БрА9Мц2Л, БрА9Ж3Л, БрА10Ж3Мц2, Бр11Ж6Н6, а также пластмассы: полистирол, полиформальдегид, фторопласт – 4, капролон, полиамид 610, полиамид АК – 93/7, полиамид ПМ – 67.
При проектировании винтовой передачи скольжения выполняется ее расчет:
– на износостойкость резьбы гайки по удельному давлению,
– на прочность ходового винта по приведенному напряжению,
– на устойчивость для определения критической осевой нагрузки.


Чертеж ходового винта первого класса точности приведен на Рис 1

Рис 1 Чертеж ходового винта первого класса точности

Технология изготовления и сборки ходовых винтов и гаек скольжения

          Поскольку по своей форме ходовой винт имеет полную анологию с валом, а иногда он и конструктивно выполняется за одно целое с валом, то и технология его изготовления во многом схожа с изготовлением длинного не жесткого вала. Отличительной особенностью технологии изготовления ходового винта является нарезка резьбы и сборка длинных составных винтов. На неответственных ходовых винтах с НВ < 350 резьба нарезается за две операции (черновую и чистовую) фрезерованием методом вихревого нарезания или точением профильными резцами. Ходовые винты для точных передач (0, 1 класса точности) имеют высокую твердость НRС = 58 – 62, получаемую закалкой, поэтому резьба на них нарезается методом шлифования на резьбошлифовальных станках за 2 – 3 перехода в зависимости от размеров и класса точности винта. Базой для нарезки резьбы на коротких жестких ходовых винтах служат центровые отверстия. При нарезке резьбы на длинных нежестких ходовых винтах вводят дополнительную технологическую базу, в качестве которой используется наружная поверхность винта. Технология изготовления ходовых гаек в значительной степени аналогична изготовлению точных втулок с двумя базовыми цилиндрическими поверхностями и отличается только нарезкой точной внутренней резьбы.
Работоспособность винтовой передачи существенным образом зависит от взаимного положения винта и гайки, которое обеспечивается при сборке и зависит от точности изготовления деталей входящих в передачу. Предельная величина несовпадения оси винта и гайки определяется величиной зазора в посадке наружного диаметра ходового винта и внутреннего диаметра гайки.
Рассмотрим размерные цепи, определяющие собираемость винтовой пары, на примере привода пресса для пробивки отверстий в угловом прокате . Дыропробивной пресс состоит из станины 1, установленной на тумбе 2 с возможностью поступательного перемещения в направляющих 6 от шагового привода 3 выходным звеном которого, является ходовой винт 4, взаимодействующий с гайкой 5. Направляющие 6 установлены на тумбе 2 с возможностью регулировки в горизонтальной плоскости посредствам эксцентриковых осей 7

Рис 2 Размерные цепи А и γ определяющие собираемость винтовой передачи

Размерная цепь А, состоит из следующих звеньев:
А1, несоосность оси винтовой поверхности ходового винта оси посадочных мест под подшипники в вертикальной плоскости,
А2, несоосность внутренних колец подшипников ходового винта в вертикальной плоскости,
А3, несоосность базовых поверхностей, стакана шагового привода в вертикальной плоскости,
А4, смещение оси отверстия корпуса привода центрирующего стакан и оси диаметра, на котором расположены резьбовые отверстия для его крепления к тумбе в вертикальной плоскости,
А5, расстояние от оси резьбовых отверстий в тумбе до ее базовой плоскости,
А6, расстояние от базовой плоскости ползуна до плоскости прилегания корпуса гайки,
А7, размер толщины регулировочной прокладки между плоскостью станины и корпусом гайки,
А8, расстояние от плоскости в корпусе гайки до оси отверстия под гайку,
А9, посадочной несооснстью поверхности гайки и ее резьбовой поверхности в вертикальной плоскости,
АΔ, исходное – замыкающее звено размерной цепи, определяющеенесоосность осей ходового винта и гайки в вертикальной плоскости.

Рис 3 Размерные цепи Б и φ определяющие собираемость винтовой передачи

Размерная цепь Б состоит из следующих звеньев:
Б1, несоосность оси винтовой поверхности ходового винта оси посадочных мест под подшипники в горизонтальной плоскости,
Б2, несоосность внутренних колец подшипников ходового винта в горизонтальной плоскости,
Б3, несоосность базовых поверхностей, стакана шагового привода в вертикальной плоскости,
Б4, смещение оси отверстия корпуса привода центрирующего стакан и оси диаметра, на котором расположены отверстия для его крепления к тумбе в горизонтальной плоскости,
Б5, расстояние от оси крепежных отверстий в тумбе до оси отверстий под установку эксцентриковых осей, для регулировки направляющих станины.
Б6, эксцентриситет регулировочной оси,
Б7, расстояние от оси расточки под регулировочную ось в направляющей до     горионтальной базовой плоскости,
Б8, расстояние от вертикальной направляющей станины оси резьбовых отверстий для крепления корпуса гайки,
Б9, расстояние от оси крепежных отверстий в корпусе гайки до оси расточки под гайку,
Б10, несоосность осей посадочной поверхности гайки к ее резьбовой поверхности в горизонтальной плоскости,
БΔ, исходное – замыкающее звено, определяющее несоосность осей ходового винта и гайки в горизонтальной плоскости.

Конструктивные особенности винтовой передачи  скольжения

       Для создания приводов с большой величиной осевого перемещения, например в продольно – фрезерных станках, ходовые винты делают сборными, поскольку ходовой винт длиной 8 – 10 м изготовить цельным практически не возможно используя типажное оборудование.Конструкция такого ходового винта показана на Рис 4. Предлагаемый ходовой винт содержит две секции 1 и 2 и шпильку 3, имеющую участок 4 с правой резьбой и участок 5 с левой резьбой. В секциях выполнены резьбовые отверстия 6 и 7, имеющие оси, пересекающиеся под прямым углом с осью винта. Шпилька снабжена хвостовиком со шлицевыми пазами 8, с которыми контактируют установленные в секциях 1 и 2 винты 9 (на разрезе А – А винты 9 условно не показаны).

Рис 4 Конструкция сборного ходового винта

         Недостатком рассмотренной конструкции сборного ходового винта является низкая долговечность поскольку тангенциальные резьбовые отверстия являются концентратора-ми напряжений, ослабляют поперечное сечение винта и снижают ее выносливость при циклическом нагружении. На Рис 5 показана конструкция сборного ходового винта повышенной прочности при циклическом нагружении. Он состоит из соединяемых секций 1 и 2, имеющих резьбовые отверстия 3 и 4, а также посадочные отверстия 5 и 6, для установки полой соединительной шпильки 7, последняя выполнена с резьбовыми участками 8 и 9 с правой и левой резьбой, которые закручиваются в резьбовые отверстия 3 и 4 секций 1 и 2. По торцам шпильки 7 установлены втулки 10 и 11 с наружной резьбой 12 и 13, шаг и направление которых отличны от резьбы в отверстиях 3 и 4 секций винта, при этом эти втулки соединены между собою посредствам стяжки 13, выполненной в виде ступенчато стержня с резьбовым концом и шестигранной головкой. Резьбовой конец стяжки 13 при ее затяжке вкручивается в резьбовое отверстие 17 втулки 11, при этом шестигранная го-ловка стяжки взаимодействует с шайбой гровер 19 и крышкой 18. Обе секции 1 и 2 сборного ходового винта выполнены с дополнительными резьбовыми участками 15 и 16, которые взаимодействуют с ответными резьбовыми участками 12 и 13 втулок 10 и 11.Для установки и затяжки втулок 10 и 11 в них выполнены отверстия с внутренним шестигранником. Заклинивание резьбовых поверхностей соединяемых деталей, происходящее при реверсивной передаче винтом крутящего момента и обеспечивается за счет различия резьбы во втулках 10, 11 и секциях 1, 2 по шагу и направлению.

Рис 5 Конструкция сборного ходового винта повышенной прочности при циклическом нагружении.

       Для создания условий работы передачи винт – гайка, при которых их винтовые поверхности прилегают друг к другу необходимо исключить зазор в передаче и обеспечить соосность и параллельность осей винтовых поверхностей. Это достигается введением в конструкцию гайки дополнительных конструктивных элементов. Рассмотрим варианты конструктивного исполнения гаек оснащенных такими конструктивными элементами.

Рис 6 Конструкция ходовой гайки, содержащей тарельчатые пружины,
для выбора зазора в резьбе.

        На Рис 6 показана конструкция составной ходовой гайки, которая содержит комплект тарельчатых пружин позволяющих выбирать зазор в резьбе. Она состоит из установленных в расточке корпуса 4 двух полугаек 1 и 2 , взаимодействующих с ходовым винтом 3, при этом полугайка 1 выполнена с буртом 5, а гайка 3 с резьбовым концом, на котором установлены комплект тарельчатых пружин 7 и регулировочная гайка 8. На правом конце отверстия в корпусе 4 выполнена внутренняя резьба, в которой установлена резьбовая втулка 6, а на наружной цилиндрической поверхности полугаек 1 и 2 установлены шпонки 9, взаимодействующие с ответным шпоночным пазом выполненном в отверстии корпуса 4. Положение резьбовой втулки 6 в резьбовом отверстии корпуса 4 фиксируется стопорным винтом 11. Регулировочная гайка 8 выполнена разрезной и снабжена стопорным болтом 10. Для регулировки зазора (натяга) в резьбе регулировочная гайка 6 накручивается на резьбовой конец полугайки 2, в результате чего сжимается комплект тарельчатых пружин 7 и смещает полугайку 2 вправо в осевом направлении, что приводит к выборке зазора в резьбе, после чего положение регулировочной гайки 8 фиксируется стопорным болтом 10. Величина натяга в резьбе определяется степенью сжатия комплекта тарельчатых пружин 7.

Рис 7 Передача винт – гайка, зазор в резьбе которой выбирается относительным поворотом полугаек.

       На Рис 7 показана передача винт – гайка, зазор в резьбе которой выбирается относительным поворотом полугаек. Она содержит корпус 1, в отверстии которого установлены гайки – шестерни 2 и 3, резьба которых взаимодействует с резьбой ходового винта 6, а их зубчатые венцы взаимодействуют с рейками 4 и 5, поджатыми пружинами 10, к плечам коромысла 8, шарнирно установленного на оси 9 в корпусе 1, которая расположена на равном расстоянии между отверстиями в корпусе 4 под установку реек 4 и 5. Внутренние торцы буртов гаек – шестерен 4 и 5 контактируют с ответными поверхностями корпуса 1 посредствам упорных шарикоподшипников 7, а усилие пружин 10 регулируется винтами 11, вкручиваемыми в резьбу, выполненную в отверстиях корпуса под установку реек 4 и 5. Пружины 10, поджимают рейки 4 и 5, которые взаимодействуя с зубчатыми венцами гаек – шестерен 2 и 3 и заставляют их проворачиваться друг относительно друга, выбирая при этом зазор в резьбе. При этом, если сопротивление вращению одной из гаек, например 2 больше, чем гайки 3, то коромысло 8, отжимая гайку 3, придает ей вращение в сторону обратную направлению вращения гайки 2, и таким образом выбирается зазор между гайками и ходовым винтом.

Рис 8 Конструкция самоустанавливающейся ходовой гайки, компенсирующей ее несоосность и непаралельность с винтом.

          На Рис 8 показана конструкция самоустанавливающейся ходовой гайки, которая способна работать при наличии несоосности и непаралельности ее резьбы с резьбой ходо-вого винта. Она содержит корпус 3, установленный во внутренней полости вилки 1 поступательно перемещаемой каретки, посредствам радиальных сферических шарикоподшипников 4 и чашеобразных втулок 5 с шариками 6, установленными в сепараторах 7, при этом, внутренняя резьба корпуса 3 взаимодействует с резьбой ходового винта 2. В правой проушине вилки 1 установлена гайка 8, левый торец которой взаимодействует с шариками 6 правой чашеобразной втулки 5. Самоустановка корпуса 3 гайки относительно ходового винта 2 обеспечивается за счет радиального смещения шариков 6 относительно ответных внутренних поверхностей проушины 1, а также за счет возможности перекоса корпуса 3 гайки за счет его установка на сферических шарикоподшипниках 4. Величина зазора (натяга) в резьбе между корпусом 3 и ходовым винтом 2 регулируется путем вкручивания и выкручивания гайки 8.

Рис 9 Конструкция составной самоустанавливающийся ходовой гайки, имеющей цилиндрическую форму в продольном сечении.

        На Рис 9 показана конструкция составной самоустанавливающийся ходовой гайки, имеющей цилиндрическую форму в продольном сечении. Она содержит, расположенные в отверстии корпуса 3, две полугайки 1 и 2, которые контактируют с ходовым винтом 6 и имеют цилиндрическую форму в продольном сечении, при этом они соединены между собою посредствам винтов 5 подпружиненных пружинами 4, а сам корпус 3, наружная поверхность которого имеет цилиндрическую форму, расположен в вертикально расположенном отверстии корпуса 7 перемещаемой каретки.

Способность ходовой гайки самоустанавливаться по резьбе винта 6 обеспечивается цилиндрической формой ее корпуса 3 расположенного в вертикальном отверстии корпуса 7 перемещаемой каретки и наружной цилиндрической формой сборной гайки состоящей из двух полугаек 1 и 2, соединенных винтами 5. Выбор зазора в винтовой передаче осуществляется путем вкручивания винтов 5, при этом витки резьбы полугаек 1 и 2 постоянно поджаты к виткам резьбы ходового винта 6 пружинами 4.

Рис 10 Конструкция привода линейного перемещения с качающимся винтом.

         На Рис 10 показан конструкция привода поступательного перемещения с качающимся винтом. Он содержит корпус 1, в котором на оси 2 установлена шестерня 3, зацепляющаяся с ведомым зубчатымколесом 4, зубчатую муфту 5, выполненную за одно целое с гайкой 6, смонтированной посредствам упорных подшипников 7 в сферических опорах 8, зафиксированных крышками 9 и 10, а также ходовой  винт 13, в пазу 14 которого размещена шпонка 15, контактирующая с полумуфтой 12. Крышка 10 выполнена в виде полумуфты крестовой муфты и контактирует с полумуфтой 12 посредствам квадратного сухаря 11.
Работает привод следующим образом. Вращение от шестерни 3 передается ведомому зубчатому колесу 4, и далее через муфту 5 гайке 6, вращение которой, за счет наличия шпонки 15 заставляет ходовой винт 13 перемещаться поступательно, без вращения. Ходовой винт 13 в пределах зазоров в крышке 9 и сухаре 11 имеет возможность качания на некоторый угол, исключающий его изгиб при внецентренных осевых нагрузках, а гайка 6 для компенсации перекоса винта 13 самоустанавливается за счет поворота в сферических опорах 8.

Рис 11 Ходовая гайка, конструкция которой позволяет компенсировать
несоосность и непаралельность резьбы винта и гайки, а также
регулировать величину зазора в резьбе.

               На Рис 11 показана ходовая гайка,конструкция которой позволяет компенсировать несоосность и непаралельность резьбы винта и гайки, а также регулировать величину за-зора в резьбе. Она содержит закрепленный с помощью винтов 11 на суппорте 5 корпус 1, в расточке которого установлены две полугайки 2 и 3, взаимодействующие с ходовым винтом 4, при этом в вертикальных отверстиях суппорта 5 расположены пальцы 6 и 7, которые контактируют с торцами корпуса 1. Палец 7 посредствам наклонной плоскости 8 контактирует с ответной наклонной плоскостью 9 на торце 10 корпуса 1, а палец 6 посредствам плоскости 12 перпендикулярной плоскости чертежа с ответной плоскостью торца 13 корпуса 1, при этом,на обеих торцах корпуса 1 выполнены глухие горизонтальные отверстия, в которых установлены подпружиненные фиксаторы 14 и 15, контактирующие с буртами полугаек 2 и 3
Соосность винта 4 и полугаек 2 и 3 обеспечивается смешением корпуса 1 в направлении перпендикулярном плоскости чертежа, при отпущенных винтах 11, при этом наклонная плоскость 9 корпуса 1скользит по ответной наклонной плоскости 8 пальца 7, а плоскость торца 13 корпуса 1 скользит по плоскости 12 пальца 6. Непаралельность осей резьбы в винте 4 и полугайках 2 и 3 компенсируется за счет того, что цилиндрические пальцы 6 и 7 установлены в отверстиях суппорта 5 с возможностью поворота относительно вертикальной оси. Для регулировки величины зазора (натяга) в резьбе при отпущенных винтах 11 палец 7 извлекается из отверстия в суппорте 5, после чего слесарным инструментом, например отверткой, фиксатор 14 вдавливается в отверстие корпуса 1, а затем полугайка 2 поворачивается на требуемый угол и рослее этого палец 7 устанавливается на свое место. После выполнения вышеперечисленных регулировок производится затяжка винтов 11.

              Надежная и долговечная работа передачи винт – гайка скольжения обеспечивается не только точным взаимным положением витков резьбы винта и гайки, но и наличием в зоне контакта смазки и исключением попадания в зазоры резьбы грязи и пыли.

Рис 12 Винтовая пара, наличие в которой дополнительных конструктивных элементов позволяет обеспечить ее гарантированную смазку
и исключить попадание грязи и пыли.

              На Рис 12 показана винтовая пара, наличие в которой дополнительных конструктивных элементов позволяет обеспечить ее гарантированную смазку и исключить попадание грязи и пыли. Она содержит ходовой винт 1и взаимодействующую с ним гайку 2, по торцам которой выполнены кольцевые полости 3, соединенные между собою каналами 4, а также установленные по торцам гайки 2 обоймы 5, в каждой из которых размещено разрезное уплотнительное кольцо 6, установленное во впадине винта 1, кроме того на обоймах 5 закреплены грязесъемные пластины 7. Для подвода смазки в корпусе гайки 2 выполнены, соединенные с каналами 4, резьбовые отверстия 8, в которые устанавливаются пресс – масленки или штуцера для подвода жидкой смазки. В каждой обойме 5 имеется паз, куда входят радиальные выступы 9 и 10 уплотнительного кольца 6, обращенные друг к другу таким образом, что образуют с плоскостью кольца 6 угол α больше угла самоторможенеия, при этом выступ 9 подпружинен пружиной 11.

           Работает винтовая пара следующим образом. Перед началом работы кольцевые полости 3 и каналы 4 через отверстия 8 заполняются смазкой. При вращении ходового винта 1 гайка2 поступательно перемещается, при этом смазка забирается из одной полости 3 и затягивается в межвитковый зазор в резьбе и в процессе вращения винта за счет центробежных сил равномерно распределяется по винтовой поверхности. В результате этого происходит перекачивание смазки из одной полости 3 в другую. Под действием пружин 11 радиальные выступы 9 и 10 заставляют уплотнительное кольцо 6 охватывать впадину резьбы винта 1, а взаимодействие обращенных друг к другу торцев их радиальных выступов, расположенных под углом α к плоскости кольца заставляет уплотнительное кольцо 6 плотно прижиматься к боковым поверхностям резьбы винта 1. Таким образом, уплотнительные кольца 6 обеспечивают передавливание смазки из одной полости 3 в другую через каналы 4, создавая ее циркуляцию в винтовой паре в процессе ее работы.

3 Гидростатическая винтовая передача

           При удовлетворительной нагрузочной способности передача винт – гайка скольжения, из – за большого трения в резьбе, имеет крайне низкий КПД, поэтому в тяжело на-груженных винтовых передачах применяются гидростатические винтовые передачи, в которых взаимодействие резьбовых поверхностей ходового винта и гайки происходит в условиях жидкостного трения.Поскольку сопряженные поверхности винта и гайки разделены масляным слоем, а коэффициент жидкостного трения весьма мал, их износ практически отсутствует.                            Гдростатическая передача фактически является беззазорной, так как зазор между сопряженными поверхностями винта и гайки заполнен масляным слоем, жесткость которого достаточно высока и не уступает жесткости передачи винт – гайка скольжения. Профиль резьбы в гидростатической передаче обычно трапецеидальный. Недостатком гидростатической передачи является ее сложность обусловленная наличием в гайке дополнительных каналов для подвода смазки и карманов на боковой поверхности витков резьбы для удержания смазки, а также обязательным наличием специальной гидроситсемы для подвода и циркуляции смазки в винтовой паре.

Рис 13 Схема гидростатической передачи винт – гайка показана.

          На Рис 13 показана схема гидростатичекой передачи винт – гайка. Она маслоподводящие каналы 3 и 4 для подвода смазки и канал 5 для ее отвода, а также наклонные каналы 6 и 7 для подвода смазки к карманам 8 и 9 расположенным набоковой поверхности витков резьбы гайки. Подвод смазки (масло под давлением 3 – 4МПа) осуществляется от гидросистемы содержащей насос Н предохранительный клапан КП фильтр Ф и дроссели Д1 и Д2 установленные на входе в маслоподводящие каналы 3 и 4. Слив масла в бае осуществляется по соответствующей магистрали через канал 5. Толщина масляного слоя в гидростатической винтовой передаче определяется величиной зазора между витками резьбы винта и гайки, минимальная величина которого существенным образом зависит от точности рабочей поверхности резьбы. Поскольку от толщины масляного слоя зависит жесткость передачи и потребный расход масла для смазки винтовой пары, зазор в передаче рекомендуется принимать минимально допустимым, равным hmin = 10 – 15 мкм. Для повышении нагрузочной способности гидростатической передачи высоту профиля ее резьбы вдвое увеличивают по сравнению с основной трапецеидальной резьбой по ГОСТ 9484 – 60 и ГОСТ 24737 – 81, и переходят на следующую большую градацию шага. Рекомендуемые параметры резьбы для гидростатической передачи винт – гайка приведены в таб. 5

Таблица 5

Ширину кармана принимают равной b = (1/4 – 1/3)H, где Н высота профиля резьбы, при этом меньшие значения принимают для меньших диаметров резьбы.
При отсутствии осевой нагрузки ходовой винт находится под действием равных и противоположно направленных сил, создаваемых давлением масла на боковые поверхности резьбы и зазоры в резьбе между противоположными поверхностями витков одинаковы h1= h2 (см. Рис. 13). Если осевая нагрузка действует слева направо, тодавление масла в карманах 8 растет, а в карманах 9 уменьшается, что приводит к изменению величины зазоров в резьбе между противоположными поверхностями витков, зазор h1 уменьшается, а зазор h2 увеличивается (h2>h1). Разность давления между противоположными поверхностями витковрезьбы уравновешивает действие осевой нагрузки на винтовую передачу.
При проектировании гидростатической передачи винт – гайка на основании заданной осевой нагрузки и жесткости передачи, а также конструктивно выбранных параметров резьбы, рассчитывается зазор в передаче, расход масла, а также проверяется возможность при выбранных параметрах резьбы обеспечить нагрузочную способность и жесткость передачи. Рекомендации по выполнению расчетов винтовой гидростатической передачи приводятся в работах [3], [5], [6].

На Рис 14 Конструкция винтовой гидростатической передачи с двумя полугайками позволяющая регулировать зазор в резьбе.

    Рассмотрим несколько примеров конструктивного исполнения гидростатической передачи винт – гайка. На Рис 14 показана конструкция винтовой гидростатической передачи с двумя полугайками позволяющая регулировать зазор в резьбе. Она содержит ходовой винт 1, с которым взаимодействуют две полугайки 3 и 4 установленные в отверстии корпуса 2, а последний расположен во внутренней полости проушины перемещаемой каретки 6, кроме того в расточках выполненных на наружных торцах полугаек 3 и 4 запрессованы центрирующие втулки 5, отверстия которых с небольшим зазором обхватывают ходовой винт 1. Наружные торцы обеих полугаек 3 и 4 совместно с ответными внутренними поверхностями проушины каретки образуют упорные гидростатические подшипники масло к которым от гидростанции подводится через дроссели Д1 и Д2, а масло к полугайкам 3 и 4 подводится от гидростанции через дроссели Д3 и Д4.Наличие центрирующих втулок 5 и упорных гидростатических подшипников позволяет гайке состоящей из двух полугаек 3 и 4 самоустанавливаться в процессе работы по винту 1.

Рис 15 Конструкция гидростатической передачи винт – гайка, в которой гайка установлена в расточке корпуса имеющего гидростатические карманы.

          На Рис 15 показана конструкция гидростатической передачи винт – гайка, в которой гайка установлена в расточке корпуса перемещаемого суппорта имеющего гидростатические карманы.Она состоит из ходового винта 1 взаимодействующего с гайкой 2, установленной в расточке корпуса 3 перемещаемого суппорта, в котором выполнены гидростатические карманы, в результате чего гайка 2образует с корпусом 3 радиальный гидростатический подшипник, а торцы гайки 2 образуют с проушинами корпуса 1 упорные гидростатические подшипники, в карманы которых масло под давлением подается от подвода I через дроссели Д1 и Д2. Масло в карманы радиальных гидростатических подшипников и карманы, выполненные на боковой поверхности резьбы гайки, подается от подводов II и III через дроссели  Д3 – Д8. Величина давления в карманах гайки 2 и карманах выполненных в расточке корпуса 3 в зависимости от величины и направления действия внешних нагрузок воспринимаемых винтовой передачей регулируется регуляторами Р1 – Р6, что позволяет гайке 2 самоустанавливаться относительно ходового винта 1 таким образом чтобы образовывался оптимальный гидростатический слой смазки.

Рис 16 Конструкция гидростатической гайки предназначенной для работы с длинными ходовыми винтами.

        На Рис 16 показана конструкция гидростатической гайки предназначенной для работы с длинными ходовыми винтами. Она содержит сборную гайку состоящую из двух полугаек 1 и 2 жестко скрепленных между собою через прокладку 3, которые взаимодействуют с длинным ходовым винтом 4, установленным на поддерживающих опорах 5. В каждой полугайке выполнены продольные маслоподводящие каналы 6 – 9 и система наклонных отверстий, по которым масло через дроссели Д1 – Д4 подается в карманы 10 – 13, расположенные на боковой поверхности резьбы полугаек 1 и 2 и далее при работе передачи масло попадает в зазоры 14 – 16 между витками винта и полугаек

       Работает гидростатическая гайка следующим образом. Масло под давлением от системы смазки станка через дроссели Д1 – Д4,каналы 6 – 9 и систему наклонных отверстий подается в карманы 10 – 13 и далее в зазоры 14, 15 и 16 винтовой передачи и далее идет а слив. Если на винт 4 не действует внешняя осевая нагрузка и дроссели Д1 – Д4 имеют одинаковое проходное сечение, то сборная гайка устанавливается относительно винта таким образом, что зазоры 14 и 15 равны, также как и давление в противоположных карманах 10 и 11 и 12 и 13 и зазорах 14 и 15. Если на винт действует внешняя осевая нагрузка Р в направлении стрелки (см. Рис 13 разрез А – А), то винт 4 относительно гайки сместится на некоторую величину, что приведет к уменьшению зазоров 15 и увеличению зазоров 14. Вследствии увеличения сопротивления протеканию масла через зазоры 14 и уменьшения сопротивления протеканию масла через зазоры 15 и наличию дросселей Д1 – Д4 давление масла в камерах 10 и 12, а также в зазоре14 возрастет, а в противоположных карманах 11 и 13 и зазорах 15 уменьшится. Возникшая разница давления масла на противоположные стороны витков резьбы создает силу уравновешивающую возмущающую силу Р, которая стремится сместить винт в исходное положение.Аналогично работает гайка в случае действия на винт внешней нагрузки R, направленной справа на лево (см. Рис 13 разрез А – А). При этом вследствии смещения винта 4 в сторону полугайки 1 зазоры в резьбе 14 и 15 и 16 между винтом 4 и полугайкой 1 уменьшатся, что приведет к росту давления в этих зазорах и карманах 10, 11. С противоположной стороны винта 4 в зазорах и карманах 12, 13 полугайки 2 давление вследствии их увеличения уменьшится. Разность давления на противоположных сторонах винта создаст сил, которая стремится возвратить его в нейтральное положение.

Рис 17 Конструкция гидростатической передачи
оснащенной маслосборниками.

             На Рис 17 показана конструкция гидростатической передачи оснащенной маслосборниками. Она содержит ходовой винт 1 и сборную гайку, состоящую из корпуса 2 с нажимной шайбой 3, закрепленной на корпусе посредствам болтов 4, а во внутренней полости корпуса 2 размещены центральное резьбовое кольцо 5 и выполняющие функцию маслосборников два крайних резьбовых кольца 6 и 7,точно выставленных по отношению к среднему резьбовому кольцу 5 и зафиксированных от углового смещения посредствам штифтов 8. Средний резьбовой элемент 5 имеет на рабочей поверхности резьбы гидростатические карманы 9, которые соединены наклонными каналами 10 и 11 с продольными каналами 12 и 13, по которым осуществляется подача масла под давлением. Торцевые плоскости резьбовых колец 5, 6 и 7 выполнены с высокой точностью, обеспечивающей их герметичное соединение. Крайние резьбовые кольца 6 и 7 имеющие по полтора – два витка резьбы выполнены с продольными пазами, в которых установлены пластины 14, изготовленные из антифрикционного материала, например капролона, и имеющие со стороны обращенной к винту 1 профиль его резьбы. Для создания между контактирующими поверхностями винта 1 и пластин 14 натяга,позволяющего исключить утечки масла, в продольных пазах пластин 14 установлены упругие прокладки 15 из маслостойкого материала, например маслостойкой резины.В корпусе каждого маслосборника (концевого резьбового кольца) для отвода масла из винтовой передачи выполнены наклонные каналы 16 и продольные каналы 17.
Работает гидростатическая передача следующим образом.Масло под давлением по-дается через продольные каналы 12 и 13 и наклонные каналы 10 и 11 в карманы 9 средне-го резьбового кольца 5, создавая в них гидростатическое давление. Пройдя через зазоры 18 образуемые боковыми поверхностями резьбы винта и гайки, масло попадает в полости 19 и 20 образуемые цилиндрическими поверхностями резьбы. Пластины 14 маслосборников препятствуют выходу масла по поверхности винта 1 наружу за пределы гайки. Из полостей 19 и 20 масло по наклонным каналам 16 и продольным каналам 17 централизовано сливается в бак гидростанции смазки, где оно проходит очистку в фильтре и вновь подается насосом в гидростатическую винтовую передачу.

Рис 18 Конструкция гидростатической передачи винт – гайка, в которой
централизованный сбор масла осуществляется через продольные пазы в гайке.

         На Рис 18 показана конструкция гидростатической передачи винт – гайка, в которой централизованный сбор масла осуществляется через продольные пазы в гайке. Она содержит винт 1 и сопряженную с ним сборную гайку 2 состоящую из двух полугаек 3 и 4, соединенных между собою посредствам болтов 5 и штифтов 6, при этом сама гайка 2 крепится к перемещаемой каретке станка с помощью винтов 7 и штифтов 8. Подвод масла под давлением от гидроситстемы в карманы 9 – 16, расположенных симметрично с обеих сторон витков резьбы полугаек 3, 4 осуществляется через систему выполненных в обеих полугайках горизонтальных канавок 17, вертикальных канавок 18, 19 и наклонных канавок 20, 21, Централизованный сбор масла прошедшего через гидростатические зазоры между боковыми поверхностями витков резьбы винта 1 и гайки 2 осуществляется через продольные пазы 22 выполненные в полугайках 3 и 4, из которых оно попадает в бак гидросистемы смазки станка

4 Винтовая передача качения

Как уже говорилось отличительной особенностью данного типа винтовой передачи является отсутствие непосредственного контакта резьбовых поверхностей винта и гайки поскольку они взаимодействуют друг с другом через промежуточные тела – шарики или ролики, что естественно приводит к замене трения скольжения на смешанное трение (трение качение и частично трение скольжения). Поэтому коэффициент полезного (КПД = 0,875 – 0,97), при высокой нагрузочной способности, жесткости и износостойкости передачи.

Рис 19 Конструктивная схема и общий вид ШВП

          Наиболее широкое распространение получили шариковые винтовые передачи (ШВП) конструктивная схема, и общий вид которой показан на Рис 19. Для нормальной работы передачи, шарики 3 должны иметь возможности перекатываться по винтовой до-рожке образованной винтом 1 и гайкой 2 и возвращаться назад в исходное положение, образуя при этом, единый замкнутый поток, для чего в ШВП предусматривается возвратный (циркуляционный) канал 4.

Рис 20 Варианты профиля поперечного сечения винтовых канавок в винте и гайке ШВП

                 Канавки в винте и гайке, по которым перемещаются в процессе работы передачи шарики, могут иметь круглый, овальный, прямолинейный и прямоугольный профиль. Наибольшее распространение в ШВП получил круглый профиль винтовых канавок (см. Рис. 20а), обладающий наименьшими контактными напряжениями, при одинаковой нагрузочной способности по сравнению с другими типами профиля канавки. Винты и гайки с таким профилем винтовой канавки не вызывают сложности при изготовлении и обладают высокой износостойкостью при их надлежащей защите от попадания в зону контакта с телами качения пыли и грязи. Для устранения зазора и создания натяга в передачу вводятся дополнительные конструктивные элементы позволяющие осуществить смещение винта относительно гайки в осевом направлении. Овальные (арочные) канавки(см. Рис.20б) не только обладают достоинствами круглого профиля, но и имеют дополнительные преимущества, основным из которых является возможность получения натяга в передаче без дополнительных устройств. Для этого в передаче с арочным профилем канавки применяются шарики увеличенного диаметра. Призматический профиль канавки (см. Рис. 18в) является наиболее технологичным, обладает меньшим трением, но из – за больших контактных напряжений значительно уступает по нагрузочной способности круглому и арочному профилю канавок.Прямоугольный профиль винтовых канавок(см. Рис. 18г) имеет самый высокий КПД из существующих винтовых пар, но вызывает сложности при шлифовании, что ограничивает область его применения.

        Возвратные каналы для циркуляции шариков могут выполняться, как в гайке, таки в винте. Чаще всего обводной канал выполняется в гайке, поскольку, при его размещении в винте, несмотря на значительные уменьшения радиального габарита гайки, увеличивается ее длина, определяющая величину поступательного перемещение ШВП, а также значительно усложняется конструкция ходового винта.

Рис 21 Поперечное сечение винтовой канавки ШВП
качения со смещенным арочным профилем

        Для повышения нагрузочной способности передачи винт – гайка качения могут использоваться винтовые канавки на винте и гайке с увеличенной площадью контакта с шариками. На Рис 21 показано поперечное сечение винтовой канавки передачи винт – гайка качения, которая при работе в составе агрегата находится под действием увеличенных нагрузок при движении перемещаемого суппорта технологического оборудования в одном направлении (при рабочем ходе) и испытывает намного меньшие нагрузки при движении в противоположном направлении (при холостом ходе). В этом случае арочный профиль канавки в винте 1 и гайке 2 имеет односторонне смещенную форму, позволяющую увеличить площадь контакта шариков 3 с винтом 1 и гайкой 2 при движении в рабочем направлении и уменьшить при движении в холостом направлении. Это достигается увеличением наружного диаметра винта dв2 и уменьшением внутреннего диаметра гайки dг1 в направлении действия увеличенной нагрузки и уменьшения наружного диаметра винта dв1 и увеличения внутреннего диаметра гайки dг2 в противоположном направлении.

Рис 22 Размеры винтовой канавки ШВП

              По аналогии с шарикоподшипниками соотношение радиусов шарика r2 и желоба r1для полукруглого и арочного профиля с двухточечным контактом равно: r1 /r2 = 0,95 – 0,97 (см. Рис 22а), а для арочного профиля с четырехточечным контактом равно; r1 /r2 = 0,83 – 0,87 (см. Рис 22б), при этом, угол контакта а в большинстве случаев равен 45°.
В качестве материала для изготовления ходовых винтов ШВП применяются следующие стали: 8ХФ, 8ХФВД, ХВГ, 2Г2ВН, 2ХВс закалкой до твердости 58- 62НRCисталь20Х3МВФ с азотированием, для изготовления гайки – стали: 9ХС, ШХ15, ХВГс закалкой и стали 18ХГТ, 12ХН3А, 12ХН14А с цементацией, для изготовления вкладышей, обеспечивающих циркуляцию шариков применяются – стали: 9ХС и 40Х с закалкой.
Ввиду того, что в отличии от винтовой передачи скольжения, ШВП в большой номенклатуре изготавливаются серийно отечественными и зарубежными производителями, расчеты, выполняемые разработчиком при проектировании агрегата или механизма с поступательно перемещающимся выходным звеном, сводятся к определению типоразмера ШВП, устанавливающего диаметр, шага и длину винта. Кроме того, исходя из конкретных требований по точности перемещения, предъявляемых к проектируемому механизму, устанавливается класс точности ШВП.

 

Рис 23 Показатели точности резьбы ШВП

                                                                                            Таблица 6

Таблица 7

  
Если передача входит в состав программируемого привода агрегата металлорежущего станка, например суппорта, то к ней предъявляются не только требования по обеспечению необходимого усилия и скорости перемещения, но и требования по жесткости. 

Рис 24 Варианты фиксированного закрепления опорных концов ходового винт

 

Рис 25 Схемы установки опорных концов ходового винта, когда одна опора выполнена плавающей и когда один конец винта свободен

          Поэтому, если выбранная по расчету грузоподъемности и скорости вращения ШВП не проходит по жесткости, ее можно увеличить изменив способ установки опорных концов ходового винта. И вторым способом увеличения жесткости ШВП, естественно является переход на следующий типоразмер передачи, в котором увеличен диаметр ходового винта.

      На Рис 24а, б показана конструкция мало нагруженного ШВП, в которой опорные концы ходового винта жестко закреплены и установлены на радиально – упорных шарикоподшипниках, обеспечивающих высокую скорость вращения винта. На Рис 24б, в показана конструкция высокоскоростного, нагруженного ходового винта с жестко закрепленными опорными концами, при этом каждый конец установленными на двух радиально – упорных шарикоподшипниках, расположенных оппозитно друг к другу. На Рис 25а, б, в показана конструкция высоко скоростной, тяжело нагруженной ШВП с длинным ходовым винтом, в связи с чем, один из его порных концов выполнен плавающим (см. Рис. 25в), а второй опорный конец для восприятия больших осевых нагрузок и обеспечения высокой скорости вращения установлен на двух комплектах радиально – упорных шарикоподшипников расположенных оппозитно друг к другу (см. Рис. 25б). На Рис 25г показана конструкция ШВП со свободным концом ходового винта. Такая схема применяется только для неответственных приводов поступательного перемещения, (подъемников, домкратов и т. п.), к которым не предъявляются высокие требования по жесткости, точности и скорости вращения ходового винта. В таком ШВП приводной опорный конец ходового винта жестко фиксируется на двух радиально – упорных шарикоподшипниках, а при больших осевых нагрузках на конических роликоподшипниках (см. Рис.25д). В качестве фиксированной опоры ходового винта такой ШВП может использоваться радиальные и упорные двойные роликовые комбинированные подшипники по ГОСТ 26290 – 90 (см. Рис. 25е), а для мало нагруженных ШВП – роликовые игольчатые радиально – упорные комбинированные подшипники по ГОСТ 20531 – 75 (см. Рис. 26)

Рис 26 Конструкция подшипника
по ГОСТ 205321- 75

              Для установки опорных концов ходового винта ШВП класса точности П1 применяются радиально – упорные шарикоподшипники 6(го) класса точности, а в обоснованных случаях 5(го), а для ШВП класса точности П3 – П7 – подшипники нормального класса точности, требования к точности которых приведены в ГОСТ 520 – 2002. ШВП чаще всего поставляется с гайкой имеющей форму толстостенной втулки с фланцем (см. Рис 27а), которая крепится к перемещаемому объекту (суппорту, каретке) с помощью корпуса (см. Рис 27б), в отверстие которого она устанавливается и крепится к его торцу своимфланцем (см. Рис. 27в)

Рис 27 Общий вид ШВП в сборе с корпусом для ее крепления на перемещаемом объекте

           К этому корпусу предъявляется требование по параллельности его базовой плоско-сти в сборе с ШВП к поверхности наружного диаметра ходового винта    (см. Рис. 28), величина которых установлена в зависимости от класса точности передачи (см. таб. 8)

Рис 28 Непаралельность базовой плоскости корпуса гайки к поверхности наружного диаметра ходового винта

                                                                                   Таблица 8

Поэтому к самому корпусу как к детали (см. Рис 29) также предъявляются следующие требования по точности:
Т1, непараллельность отверстия под установку гайки к базовой плоскости корпуса (выбирается по таб. 8 и ужесточается на 30%),
Т2, неперпендикулярность торца корпуса с базовой плоскости (выбирается в зависимости от высоты гайки Н класса точности ШВП из таб. 9)

Рис 29 Корпус для крепления гайки ШВП

                                                                                       Таблица 9

Не менее ответственным элементом конструкции ШВП являются корпуса подшипниковых опор концов ходового винта, точность размеров которых определяет положение винта относительно направляющих подвижного объекта перемещаемого механизма. Поэтому к корпусу подшипниковой опоры (см. Рис. 30) предъявляются следующие требования по точности:
Т1, непараллельность отверстия под установку гайки к базовой плоскости корпуса (выбирается по таб. 8 и ужесточается на 30%),
Т2, неперпендикулярность торцев корпуса с базовой плоскости (устанавливается как торцевое биение заплечиков отверстия корпуса под установку подшипника, согласно рекомендаций ГОСТ 3325 – 75, ужесточенные на 30%)

Рис 30 Корпус подшипниковой опоры ходового винта ШВП

Конструктивные особенности ШВП

         Возвратный канал ШВП может выполняться как в гайке, так и в винте, однако чаще он делается именно в гайке, что обусловлено простотой конструкции последнего. Чаше всего возвратный канал выполняется в виде изогнутой трубки (см. Рис. 19), при этом на-правление шариков в трубку и их выход из нее осуществляется или самой трубкой или специальными отражателями, устанавливаемыми в теле гайки.

Рис 31 Конструкция ШВП, в которой возвратный канал выполнен в виде встроенной в тело гайки разъемной призматической вставки.

         На Рис 31 полазана конструкция ШВП в которой возвратный канал выполнен в виде встроенной в тело гайки разъемной призматической вставки с цилиндрической канавкой криволинейной формы. Она содержит винт 1 и гайку 2, взаимодействующие посредствам шариков 3, которые циркулируют по винтовой канавке, образованной винтом и гайкой и возвратному каналу 5 выполненному во вставке 4. Призматическая вставка 4, расположенная в продольном пазу 8, выполненном вдоль оси гайки 2, состоит из двух частей, в которых выполнены криволинейные полуканавки 5, образующие возвратный канал имеющий цилиндрическую форму, кроме того во вставке 4 имеется два прямоугольных
выступа 6, посредствам которых она удерживается от продольного перемещения, по-скольку они обхватывают перемычку 10 в пазу 8 гайки. Для гарантированного перехода шариков 3 из винтовой канавки образованной винтом 1 и гайкой 2 в возвратный канал 5 вставка 4 снабжена отражателем 9. Гайка 2, имеющая наружную цилиндрическую поверхность, монтируется в отверстие корпуса агрегата подлежащего перемещению. При вращении винта 1 шарики 3 перекатываются по винтовой канавке и наталкиваются на отражатель 9, который направляет их в возвратный канал 5 выполненный во вставке 4, проходя по которому они совершают два поворота и снова попадают в винтовую канавку образованную винтом и гайкой.

Рис 32 Конструкция ШВП с возвратным каналом, содержащим две цилиндрические вставки, криволинейные канавки которых соединены посредствам продольного отверстия в гайке.

         На Рис 32 показана конструкция ШВП, в которой возвратный канал содержит, установленные в отверстия гайки, расположенные перпендикулярно ее оси, две цилиндрические вставки, криволинейные канавки которых соединены посредствам продольного отверстия в гайке, выполненного параллельно ее оси. Она содержит винт 1и гайку 2, в которой выполнены гнезда 3 цилиндрической формы, а их оси перпендикулярны продольной оси гайки, а также продольный канал 5, ось которого параллельна продольной оси гайки, В гнездах 3 установлены вкладыши 4, в которых выполнены каналы 6, оси которых расположены касательно к окружности среднего диаметра резьбы, при этом они сопрягаются с продольным каналом 5 посредствам криволинейных каналов 7, имеющих форму тора. Конструктивно вкладыши 4 выполнены из двух частей 8 и 9 сопряженных по диаметральной плоскости 10, а на части 9 вкладыша 4 имеется отсекатель 11 для шариков 12, который при монтаже вкладышей вводится в винтовую канавку винта 1.
При вращении винта 1 относительно гайки 2 шарики 12 перекатываются по винто-вой канавке и на своем пути встречают отсекатель 11, который направляет их в канал 6 вкладыша 4 и далее они попадают в криволинейный канал 7 и продольный канал 5, а за-тем в каналы 7 и 6 второго вкладыша 4, из которого они поступают в винтовую канавку

Рис 33 Конструкция ШВП, в которой возврат шариков осуществляется торцевыми крышками с винтовой нарезкой

               На Рис 33 показана конструкция ШВП, в которой возврат шариков осуществляется отражателями, выполненными в виде крышек с винтовой нарезкой, установленных на торцах гайки. Она содержит ходовой винт 1, взаимодействующий посредствам шариков 2 с гайкой 3, на обеих торцах которой установлены с помощью штифтов 4 отражатели 5, а в теле гайки выполнен возвратный канал 6. Снаружи гайку 3 обхватывает втулка 7 с вырезанными сегментами 8, форма которых обеспечивает плавную циркуляцию шариков 2 в теле гайки. Каждый отражатель 5 выполнен в виде втулки с фланцем и винтовой канавкой расположенной в отверстии, средний диаметр и шаг которого равны среднему диаметру и шагу винтовой канавки гайки 3, а профиль является зеркальной копией профилю канавки винта 1, при этом сопряженные поверхности отражателей 5 и ходового винта 1 выполнены с зазором. На торце цилиндрической части отражателя 5, сопряженного с винтом 1, выполнен спиральный выступ 9 высота которого не превышает шаг винта, а на этом выступе в направлении касательном к среднему диаметру винта выполнен радиусный паз 10 сообщающий канавку винта с каналом возврата шариков 2
При вращении винта 1 шарики 2 перекатываясь по винтовой канавке, образованной винтом и гайкой, подходят к пазу 10 отражателя 5 и плавно заходят в канал возврата 6 в гайке 3, и перемещаясь по нему, входят в паз 10 второго отражателя 5, по которому они снова поступают в винтовую канавку винта 1 и продолжают дальнейшее движение по ней пока снова не подойдут к пазу 10 первого отражателя 5.

Рис 34 Конструкция ШВП с возвратным каналом, расположенным в теле винта.

      На Рис 34 показана конструкция ШВП с возвратным каналом, расположенным в теле винта. Она содержит винт 1 и гайку 2, сопряженными посредствам шариков 3, возвратный канал 4, выполненный в теле винта в виде наклонного отверстия, диаметр которого превышает диаметр шариков 3 на 0,1 – 0,2 мм и два отражателя 5. Для улавливания шариков 3 в начале 6 возвратного канала 4 и плавного возврата шариков в винтовую канавку образованную винтом и гайкой в конце 7 возвратного канала 4 выполнены фаски 9, 8 соответственно, а также установлены отражатели 5, имеющие форму изогнутого цилиндра со скосом в заборной части.
При вращении гайки 2 винт 1 поступательно перемещается и шарики 3 циркулируют в замкнутой системе, состоящей из винтовой канавки, образованной винтом и гайкой, и возвратного канала 4, расположенного в теле винта 1.При таком размещении возвратного канала величина перемещения винта 1 ограничивается длиной гайки 2

            Поскольку ШВП используются в точных приводах различных машин и оборудования, то основным требованием, которое к ним предъявляется, является высокая точности позиционирования (0.05 – 0,01мм, а в ряде случаев и выше) при перемещении винта или гайки, Обеспечивается это точностью изготовления винта (кинематической погрешностью) и зазором в соединении шариков с винтом и гайкой, причем последний не только исключается в точных передачах, но создается и определенный натяг между шариками винтом и гайкой. Поэтому в ШВП встраиваются различные устройства для выбора зазора, Рассмотрим несколько конструкций таких устройств.

Рис 35 Конструкция ШВП, в которой выбор зазора в передаче осуществляется за счет относительного поворота полугаек.

         На Рис 35 показана конструкция ШВП, в которой выбор зазора в передаче осуществляется за счет относительного поворота полугаек. Она содержит винт 1, взаимодействующие с ним полугайки 2 и 3 с выполненными на их наружной поверхности зубчатыми венцами 4 и 5 с различным числом зубьев, муфту 6, охватывающую гайки и снабженную зубчатыми венцами 7 и 8, выполненными на ее внутренней поверхности, тела качения 9, расположенные в канавках винта 1 и полугаек 2 и 3. Полугайка 2 установлена в корпусе 10 и контактирует своим зубчатым венцом 4 с внутренним зубчатым венцом корпуса 10, имеющим такое же количество зубьев. Муфта 6 эксцентрично установлена на полугайке 3 в подшипниках качения 11. Эксцентриситет муфты 6 создается за счет втулки 12, запрес-сованной в гайке 3. Поворот муфты 6 обеспечивается связанной с ней посредствам шли-цев шестерней 13, осевое перемещение которой ограничивается фиксатором 14.
Регулировка натяга в винтовой паре осуществляется следующим образом. При повороте шестерни 13, находящейся в правом положении, вращение передается муфте 6, а последняя также вращаясь, поворачивает полугайки 2 и 3, зацепляясь своими зубчатыми венцами 7 и 8 с их зубчатыми венцами 4 и 5. Угол поворота полугайки 3,относительно неподвижной полугайки 2 и величина натяга в передаче определяется соотношением чисел зубьев зубчатых венцов 4 и 5 полугаек и зубчатых венцов 7 и 8 муфты 6. После окончания регулировки зазора шестерня 13смещения влево и фиксируется фиксатором 14.

Рис 36 Конструкция ШВП в котором угловое положение полугаек после разворота фиксируется корончатой шайбой.

             На Рис 36 показана конструкция ШВП, в котором угловое положение полугаек после разворота фиксируется корончатой шайбой. Она содержит винт 1, две полугайки 2 и 3 с зубцами 4 и 5 на торцах обращенных друг к другу, шарики 6, расположенные в винтовой канавке образованной винтом и гайкой, и корончатую шайбу 7 с прямоугольными выступами 8 и 9 разделенными впадинами 10, которая расположена в канавке образованной проточками 11 и 12 выполненными на торцах полугаек 2 и 3, обращенных друг к другу.
Регулировка натяга осуществляется следующим образом. Выступ 9 корончатой шай-бы 7 выводят из зацепления с зубцом 5 полугайки 2 и поворачивают последнюю в сторону уменьшения натяга до совмещения кромки следующего зубца 5 с противоположным выступом 9, который потом отгибают, и вводят в зацепление с зубцом 5. Затем выступ 8 корончатой шайбы 7 выводят из зацепления с зубцом 4 полугайки 3 и поворачивают гайку 3 вместе с кольцом 7 в сторону увеличения натяга до совпадения следующего выступа 8 с противоположным углублением, меду зубцами4 гайки 3, после чего этот выступ шайбы отгибают и вводят в зацепление с зубцом 4 гайки 3. Такая конструкция ШВП позволяет выполнять регулировку величины натяга без демонтажа деталей, с которыми он связан.

Рис 37 Конструкция ШВП, в которой натяг обеспечивается за счет поворота полугаек зубчатыми сегментами.

            На Рис 37 показана конструкция ШВП, в которой натяг обеспечивается за счет поворота полугаекзубчатыми сегментами перемещаемыми в осевом направлении. Она содержит корпус 1, в отверстии которого размещаются две полугайки 2 и 3, взаимодействующие посредствам шариков 5 с ходовым винтом 4, а также вкладыши 6 для возврата шариков и размещенные в пазах 9 корпуса 1 зубчатые сегменты 7 с отверстиями, в которых установлены резьбовые оси 5, вкрученные в резьбовые отверстия, выполненные в днище пазов 9. Гайки 2 и 3 выполнены с косозубыми венцами 13, которые находятся в постоянном зацеплении с зубчатыми сегментами 7, а на торцах гаек выполнены пазы под ключ, необходимые при сборке ШВП для доведения торцев гаек до упора в торцы 10 и 11 выступа 14 выполненного в средине отверстия корпуса 1.
Регулировка натяга осуществляется следующим образом. При сборке передачи одна из гаек 2 или 3, наполненная шариками 5 навинчиваются на ходовой винт 4 и вводятся в отверстие корпуса 1. В конце перемещения гайки производится ее доворот до упора в со-ответствующий торец 10 или 11 выступа 14 в отверстии корпуса, который выполняется двухрожковым ключом введенным в пазы 12 на торце гайки. Алогично устанавливается вторая гайка в отверстие корпуса с другой стороны. После этого в зацепление с зубчатыми венцами 13 гаек 2 и 3 поочередно вводятся зубчатые сегменты 7, которые при этом располагаются в пазах 9 корпуса 1 с некотором зазором от днища пазов, а затем в их отверстия вводятся резьбовые оси 8, которые вкручиваются в соответствующие резьбовые отверстия корпуса 1. При вкручивании оси 8 резьбовой сегмент 7, будучи ориентирован по боковым поверхностям паза 9, смещается параллельно оси гайки, и создает в зацеплении с зубчатым венцом 13 крутящий момент, который поворачивает гайку, упирающуюся в торец выступа 14, вокруг ее продольной оси. При этом в системе корпус 1 – сегмент 7 (левый) – гайка 2 – шарики 5 – ходовой винт 4 – шарики 5 – гайка 3 – сегмент 7 (правый) – корпус 1, благодаря наличию винтовой канавки в винте 4 и гайках 2 и 3 заполненной шариками 5 происходит выбор зазоров и создается натяг

Рис 38 Конструкция ШВП, в которой натяг создается за счет деформации упругой гайки.

          На Рис 38 показана конструкция ШВП, в которой натяг создается за счет деформации упругой гайки. Она содержит ходовой винт 1, корпус 2, в отверстии которого установлена упругая гайка 3 взаимодействующая с винтом посредствам шариков 4, размещенных в винтовых канавках, образованных винтом 1 и гайкой 3. Между корпусом 2 и гайкой 3 образована замкнутая кольцевая полость, заполненная гидропластом 5, в гайке 3 установлен механизм изменения давления в нем, который состоит из нажимного винта 6 и плунжера 7, контактирующего с гидропластом. Гайка 3 закреплена в корпусе 2 с помощью болтов 8, а нажимной винт 6 фиксируется контргайкой 9.
Регулировка натяга осуществляется следующим образом. При сборке ШВП путем подбора шариков предварительно устанавливается монтажный натяг в передаче. Затем с помощью нажимного винта 6 перемещается плунжер 7, который входя в замкнутую полость с гидропластом 5 и уменьшая ее объем, создает в гидропласте необходимое давление, которое равномерно распространяется на все стенки замкнутой полости. В результате этого происходит деформация тонкостенной части гайки 3, которая при этом равномерно прижимает шарики 4 к канавкам винта 1, создавая при этом необходимый натяг в ШВП.

Существует два принципиально отличных типа привода ШВП, обеспечивающих поступательное перемещение приводимого в движение объекта (суппорта, каретки), первый, наиболее часто встречающийся, предусматривает вращение ходового винта и поступательное перемещение гайки и второй, при котором ходовой винт неподвижно крепится на станине, а гайка, установленной на перемещаемом объекте, сообщается вращательное движение, в результате чего она вместе с объектом поступательно перемещается по ходовом винту. Все ранее     рассмотренные конструкции ШВП предусматривали вращение ходового винта, а гайка недвижно крепилась на перемещаемом объекте. При втором типе привода ШВП для получения вращения гайка соединяется с зубчатым или червячным колесом, что в значительной степени изменяет ее конструкцию. Рассмотрим примеры конструктивного выполнение ШВП со вторым типом привода.

Рис 39 Конструкция ШВП с приводимой во вращающейся гайкой и неподвижно закрепленным ходовым винтом.

          На Рис 39 показана конструкция ШВП с ведущей, вращающейся гайкой и неподвижно закрепленным ходовым винтом. Она содержит корпус 1, в котором на радиальных подшипниках 4 и упорных подшипниках 5 установлен соединенный посредствам винтов 7 с приводным зубчатым колесом 6 стакан 3 сборной гайки, включающей две полугайки 9, которые посредствам шариков (шарики на Рис 39 не показаны) взаимодействуют с ходовым винтом 2, при этом наружные кольца радиальных подшипников 4 с правого торца поджаты крышкой 23, а с левого торца кольцом 14, штифтами 13, шайбой 12, тарельчатой пружиной 11 и гайками 10, накрученными на наружную резьбу втулки 10, установленной в отверстии крышки 18, закрепленной винтами 19 на торце корпуса 1.Для исключения утечки масла из внутренней полости, образованной корпусом 1 и крышками 18 и 23, в расточке последней установлена манжета 16, поджатая крышкой 22, которая закреплена винтами 21, а в отверстии кольца 14 установлена манжета 17, при этом, на его наружной поверхности выполнена канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо 20 круглого сечения. Для распора подшипников 4 и 5 в отверстии корпуса 1 между ними установлены кольца 25. Наличие в конструкции тарельчатых пружин 11 воздействующих через шайбу 12, штифты 13 и кольцо 14 на наружное кольцо радиально-го подшипника 4 обеспечивает автоматическую выборку зазора в процессе работы ШВП.

      Работает ШВП следующим образом. Зубчатое колесо 6 получая движение от привода станка (привод на Рис 39 не показан) вращается вместе со стаканом 3 в подшипниках4 и 5 и при этом сообщает вращение расположенным в стакане полугайкам 9, которые по-средствам шариков взаимодействуют с неподвижно закрепленным ходовым винтом 2 и в результате этого получают вместе со стаканом 3 и корпусом 1 поступательное движение, которое сообщается перемещаемому объекту.

Рис 40 Конструкция ШВПс неподвижно закрепленным ходовым винтом
и ращающейся гайкой, привод которой осуществляется
посредствам червячной передачи.

        На Рис 40 показана конструкция ШВПс неподвижно закрепленным ходовым винтом и вращающейся гайкой, привод которой осуществляется посредствам червячной передачи. Она содержит корпус 1, в расточке которого на подшипниках 21 и 22 установлена втулка 2 жестко соединенная с червячным венцом 5 и полугайками качения 3, которые посредствам шариков 6 взаимодействуют с ходовым винтом 4. В корпусе 1 выполнен выступ 8, который входит в полость корпуса 7 перемещаемого суппорта, а два выступа 9 корпуса 7 суппорта входят в полости 10 корпуса 1, при этом винтами 11 с контргайками 12 они прижимаются к площадкам 13 корпуса 1. В выступе 8 корпуса 1 выполнено резьбовое отверстие, в котором установлен винт 14, фиксирующий положение корпуса 1 относительно перемещаемого суппорта, а стопорение винта 14 осуществляется посредствам расположенного в отверстии корпуса 7 толкателя 15, положение которого фиксируется винтовыми пробками 16. Червячный венец 5 стакана 2 зацепляется с червяком 18, который установлен в расточке корпуса 1 на подшипниках 19 поджатых торцевыми крышками 20 и соединен с приводом поступательного перемещения суппорта

       Работает привод следующим образом. Вращение червяка 18, червячному колесу 5, втулке 2 и полугайкам 3, вращающимся с пониженной скоростью, а последние посредствам шариков 6 перекатываются по неподвижному ходовому винту 4 и при этом поступательно перемещаются вместе со втулкой 2 и корпусом 1, который своими площадками 13 взаимодействует с выступами 9 корпуса 7 суппорта и также перемещает последний в право или в лево в зависимости от направления вращения червячного колеса 5и направления винтовой линии резьбы ходового винта 4. Несоосность ходового винта 4 и втулки 2 в горизонтальном направлении при движении суппорта компенсируется за счет того, что винты 11 и площадка 13 корпуса 1 скользят по выступами 9 корпуса 7 суппорта, а выступ 8 корпуса 1 скользит по толкателям 14. Несоосность ходового винта 4 и втулки 2 в верти-кальном направлении при движении суппорта компенсируется за счет того, что происхо-дит проскальзывание винтов 11 и площадок 13 по выступам 9, а выступ 8 при этом поворачивается на весьма малый угол, скользя при этом в полости корпуса 7 на винте 14 и толкателе 15. Крутящий момент, возникающий при реверсе привода воспринимается вин-том 14 установленным в выступе 8 корпуса 1 и толкателем 15 расположенным в отверстии корпуса 7 перемещаемого суппорта.

На Рис 41 Кнструкция ШВП, в которой гайка шарнирно соединяется с корпусом перемещаемого объекта.

       На Рис 41показана конструкция ШВП, в которой гайка шарнирно соединяется с корпусом перемещаемого объекта. Она содержит корпус 1, во внутренней полости которого расположена втулка 2 с полугайками 3, которые посредствам шариков 5 взаимодействуют с ходовым винтом 4 соединенным с приводом, при этом в корпусе 1 выполнены полости 9 в которые входят выступы 8 корпуса 6 перемещаемого объекта (суппорта, каретки) которые прижимаются к соотвествющим поверхностям этой полости винтами (см. Рис 40). Втулка 2 снабжена двумя фланцами 16 и 17, цапфы которых 18 и 19 установлены в подшипниках 22, 23, а последние расположены в расточках стаканов 20, 21, которые в свою очередь закреплены в расточках корпуса 1. Стакан 20 выполнен с цапфой 7, которая расположена в полости корпуса 6, а ее положение, как и положение корпуса 1 регулируется толкателями 14, положение которых фиксируется резьбовыми пробками 15. Осевой зазор в подшипниках 22 и 23, на которых установлены цапфы 18, 19 фланцев 16 и 17 втулки 2 регулируется с помощью резьбовой вставки 24.
Работает ШВП следующим образом. При вращении ходового винта 4 полугайки 3 обкатываясь по нему посредствам шариков 6 перемещаются вместе со втулкой 2 в осевом направлении, при этом осевое усилие через цапфы 18,19 фланцев 16, 17, подшипники 22, 23 и стаканы 20, 21 передается корпусу 1, который взаимодействуя боковыми поверхно-стями паза 9 с выступами 8 корпуса 6 поступательно перемещает последний. Крутящий момент, возникающий при реверсе привода, воспринимается толкателями 14 установлен-ным в корпусе 6, а через цапфы 18 и 19 подшипниками 22 и 23. Несоосность ходового винта 4 и втулки 2 в вертикальном и горизонтальном направлениях, при движении суп-порта, компенсируется также, как и в рассмотренном ранее примере. Отклонение втулки 2 от горизонтальной оси вызываемое радиальным биением ходового винта 4, вызывает покачивание корпуса 1, при этом цапфа 7 скользит между толкателями 14 в плоскости перпендикулярной плоскости чертежа. Выступы 8 вместе с винтами и опорными площадками пазов 9 корпуса 1 (см. Рис. 40) выполняют роль упругого шарнира, с горизонтальной осью, в котором происходит покачивание корпуса 1. Отклонение втулки 2 от горизонтальной оси вызываемое радиальным биением ходового винта 4, компенсируется подшипниками 22 и 23 и не вызывает покачивание корпуса 1. Такое соединение гайки ШВП с корпусом перемещаемого суппорта позволяет повысить точность поступательного движения последнего.

42 показана конструкция ШВП с самоустанавливающейся гайкой

         На Рис 42 показана конструкция ШВП с самоустанавливающейся гайкой. Она со-ержит ходовой винт 6, который на подшипниковых опорах 4 и 5 установлен на суппорте 3, который поступательно перемещается относительно станины 1 на роликовых опорах 2 и сборную гайку 8 закрепленную на станине 1. Сборная гайка 8 состоит из корпуса 17, в котором расположена втулка 9 с двумя полугайками 10, взаимодействующими с ходовым винтом 6 посредствам шариков 7, а также фланцев 12 и 13 закрепленных на торце корпуса 17 посредствам винтов 11 и взаимодействующие своими торцами 14 и 15 с торцами 18 и 19 корпуса 17 с помощью шариков 21 расположенных в сепараторах 20. Для исключения самопроизвольного поворота гайки 8 в корпусе 17 выполнено отверстие, в котором закреплена штанга 23 входящая в отверстие кронштейна 24 закрепленного на станине 1, при этом величина зазора в соединении штанги 23 с отверстием кронштейна 24 регулируется за счет подбора проставки 26 установленной в зазоре клеммного соединения кронштейна 24, затяжка которого осуществляется болтом 25. Кронштейн 24 имеет определенную податливость за счет продольного паза, который утоняет его стенки 27, что обеспечивает подвижность кронштейна 24 относительно ходового винта 6. При сборке ШВП положение корпуса 17 относительно ходового винта 6 по вертикали регулируется за счет подгонки прокладки 16, а по горизонтали за счет смешения корпуса 17 в пазах под крепежные винты (винты крепления корпуса 17 к станине на Рис 42 не показаны).
Работает ШВП следующим образом, Ходовой винт 6, получая вращение от привода (привод ходового винта на Рис 42 не показан), за счет взаимодействия с полугайками 10 посредствам шариков 7, при неподвижно закрепленном корпусе 17 гайки 8 и будучи установленным на подшипниковых опорах 4 и 5 в суппорте 3 поступательно перемещается вместе с последним. При этомпередача осевого усилия происходит от поверхностей 14 или 15 фланцев 12 или 13 гайки через шарики 21, расположенные в сепараторах 20, на поверхность 18 или 19 корпуса 17. Радиальное биение ходового винта 6 и смещение его оси, возникающее при регулировке зазора в направляющих суппорта 2, компенсируется перемещением полугаек 10 вместе со втулкой 9 и фланцами 12 и 13 относительно корпуса 17 по его поверхностям 18 и 19 посредствам шариков 21 расположенных в сепараторах 20.

Рис 43 Конструкция ШВП обеспечивающей пониженное проскальзывания шариков

              На Рис 43 показана конструкция ШВП, обеспечивающей пониженное проскальзывание шариков, что повышает КПД передачи. Она содержит ходовой винт 1, корпус гайки 2 в котором в отверстиях, расположенных перпендикулярно оси гайки, на роликах 9 установлены с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси обоймы 3, в нижней части которых эксцентрично вертикальной оси опоры 3 ( с эксцентриситетом е) выполнены гнезда 10, а в последних расположены шарики 5, контактирующие с шарами 4, которые взаимодействуют в точках К и М с винтовой канавкой ходового винта 1. В верхней части отверстий под установку обойм выполнена резьба, в которую вкручиваются нажимные винты 7, взаимодействующие с обоймами 3 через упругие проставки 6 и стопорящиеся посредствам контргаек 8. Количество обойм 3 расположенных по диаметру и длине гайки определяется требованиями по жесткости и нагрузочной способности предъявляемыми к конкретной ШВП. При сборке передачи все нажимные винты 7, с помощью которых настраивается требуемая величина натяга между шарами 4 и поверхностью винтовой канавки ходового винта 1, затягиваются динамометрическим ключом, настроенным на определенный момент, чем обеспечивается одинаковое усилие их затяжки.
При нагружении гайки усилием Р, действующим в осевом направлении, происходит местная деформация выступов винтовой канавки ходового винта 1 в точке М (или К в зависимости от направления движения гайки) и образуется микрозазор j в точке М (К), При этом в точке контакта шара 4 с винтовой поверхностью ходового винта 1 возникает осевая сила P и радиальная сила Q, которые создают действующие на шар 4 крутящие моменты равные M1 = Pr2и M2 = Qr2 Эти крутящие моменты заставляют шар 4 вращаться вокруг вертикальной и горизонтальной осей, а крутящий момент M1стремится вращать опору 3 вокруг вертикальной оси, но этому препятствует момент трения Mтр между нижним торцем нажимного винта 7 и упругой проставкой 6. Ходовой винт 1 имеет накопленную погрешность шага Δt, величина которой зависит от степени точности его изготовления, поэтому при движении гайки вдоль ходового винта 1 в определенный момент на шары 4 соседних опор 3 начинают действовать крутящие моменты M1, величина которых превышает момент трения Mтр между нижним торцем нажимного винта 7 и упругой проставкой 6. В результате этого опоры 3 на роликах 9 повернутся вокруг вертикальной оси на определенный угол, что позволит за счет расположения гнезд 10 с эксцентриситетом е по отношению к оси опоры 3 компенсировать накопленную погрешность шага винта Δt и, таким образом, снизив крутящий момент, действующий на шары 4, свести к минимуму их проскальзывание и тем самым повысить КПД передачи.

            В приводах, не требующих высокой точности позиционирования и не испытывающих больших нагрузок, применяется ШВП без циркуляции тел качения, что значительно упрощает конструкцию, поскольку нет необходимости в ее оснащении сложным в изготовлении возвратным каналом, но при этом положение шариков в гайке, чаще всего, фиксируется сепаратором.

Рис 44 Конструкция ШВП без циркуляции шариков.

        На Рис 44а показана конструкция ШВП без циркуляции шариков. Она содержит трехзаходный ходовой винт 1, сборную гайку 2 с круговой радиусной канавкой, в которой размещен сепаратор 3 с тремя шариками 4, каждый из которых входит в винтовую канавку ходового винта 1. Нагрузочную способность ШВП без циркуляции шариков можно увеличить, если шарики установить в несколько радов (см. Рис 44б), а кинематическую точность – если ввести устройство для выбора зазора в передаче.

Рис 45 Конструкция ШВП без циркуляции шариков с высокой кинематической точностью

На Рис 45 показана конструкция ШВП без циркуляции шариков с высокой кинема-тической точностью. Она содержит трехзаходный ходовой винт 1, на наружном диаметре которого нарезаны мелкомодульные зубья, гайку 2, в расточке которой запрессован зубча-тый венец 3 внутреннего зацепления и шарики 4, расположенные в кольцевых канавках комплекта наружных колец радиально – упорных подшипников 5 и удерживаемых сепаратором 6, причем число шариков в каждой канавке равно числу заходов винта 1. Для выбора осевого зазора в отверстии гайки 2 установлено пружинное кольцо 7, прижимаемое крышкой 8. В сепараторе 6 закреплены оси 9, на которых установлены с возможностью вращения зубчатые колеса 10, одновременно находящиеся в зацеплении с зубьями винта 1 и зубчатого венца 3.
При вращении винта 1 поверхность профиля его витков воздействует на шарики 4, которые перекатываются по канавкам колец подшипников 5 в сторону вращения винта, при этом сепаратор 6 также получает вращательное движение. Одновременно с вращением винта или гайки зубчатые колеса 10 совершают сложное движение, вращаясь относительно осей 9 и оси винта 1, за счет зацепления с зубьями винта 1 и зубьями зубчатого венца 3. Таким образом, устанавливается дополнительная кинематическая связь между винтом 1, сепаратором 6 и гайкой 2 (основная кинематическая связь между винтом и гай-кой устанавливается посредствам шариков 4), что исключает проскальзывание шариков 4, и таким образом повышает кинематическую точность ШВП

         Для поступательного перемещения узлов и механизмов, воспринимающих в процес-се движения большие нагрузки применяются роликовые винтовые передачи (РВП), обла-дающие по известным причинам намного большей нагрузочной способностью чем ШВП, при этом РВП практически не уступает по точности ШВП, но имеют несколько более низкий КПД, который, тем не менее, более 0,9. Основной причиной сдерживающей более широкое использование РВП является их конструктивная сложность и высокая трудоем- кость изготовления.

Рис 46 Конструкция РВП с возвратным каналом, выполненным в виде трубки прямоугольного сечения имеющую подковообразную форму.

           На Рис 46 показана конструкция РВП с возвратным каналом, выполненным в виде трубки прямоугольного сечения имеющей подковообразную форму. Она содержит ходовой винт 1, гайку 2, ролики 4 расположенные в винтовой канавке образованной винтовы-ми поверхностями винта и гайки и канал возврата роликов выполненный в виде трубки 4 прямоугольного сечения имеющей подковообразную форму, концы которой заходят в отверстия гайки. Трубка 4 изогнута в одной плоскости, перпендикулярной к образующему профилю винтовой канавки, а стенки трубки на каждом ее конце, прилегающие к винто-вой канавке винта, выполнены со скосами 5 касательно расположенными к поверхности винтовой канавки.

Рис 47 Конструкция РВП, в которой ролики расположены в опорах, установленных в расточках гайки, оси которых перпендикулярны оси винтовой канавки.

         На Рис 47 показана конструкция РВП, в которой ролики расположены в опорах, установленных в расточках гайки, оси которых перпендикулярны оси винтовой канавки. Она содержит ходовой винт 1, гайку 2, в расточках которой, выполненных перпендику-лярно оси винтовой канавки, установлены опоры 3 с роликами 4, выполненными в виде коротких валиков с конической головкой на одном конце, которые посредствам подшип-ников качения 5 и 6 установлены в стакане 7 и закреплены в нем с помощью крышки 8 и гайки 9. Регулировки осевого положения роликов 4 осуществляется путем подбора толщины прокладки 10, устанавливаемой под опорный фланец стакана 7. Для выбора зазора между роликами 4 и боковой поверхностью винтовой дорожки винта 1 осевое положение соседних роликов регулируется таким образом, чтобы они контактировали с противопо-ложными сторонами 11 и 12 винтовой дорожки.

Рис 48 Конструкция РВП, с увеличенной осевой и радиальной жесткости

          Основной проблемой при создании винтовых передач с длинным винтом является обеспечение требуемой величины жесткости винта. Для увеличения жесткости винта вво-дятся дополнительные опоры, а гайка обхватывает винтовую поверхность винта только в определенном секторе. Такое решение позволяет снизить влияние действующих на ходо-вой винт радиальных нагрузок, включая его вес. На Рис 48 показана конструкция РВП содержащая устройство для увеличения осевой и радиальной жесткости ходового винта. Она содержит винт 1, гайку 2, закрепленную на корпусе перемещаемого суппорта станка, в расточках которой выполненных перпендикулярно оси винтовой канавки уста-новлены опоры 3 с роликами 4, выполненными в виде коротких валиков с конической головкой 5 на одном конце, которые посредствам радиальных подшипников качения
6 и радиально – упорных подшипников качения 7 установлены в стакане 8. Для регули-ровки зазора в радиально – упорных подшипниках 7 предусмотрена прокладка 10 уста-новленная под крышкой 9. Регулировки натяга в РВП осуществляется путем перемещения в осевом направлении роликов 4, которое выполняется за счет подбора толщины прокладки 11 установленной под фланцем стакана 8. При регулировке осевого положения соседних роликов 4 добиваются того, чтобы они контактировали с противоположными сторонами винтовой дорожки. Для увеличения радиальной и осевой жесткости ходового винта, на его наружной поверхности нарезаны мелкомодульные зубья 20, которые взаимодействуют с зубьями 19 нарезанными на роликах 18, которые посредствам игольчатых подшипников 16 и упорных шарикоподшипников 17 уста-новлены на оси 15, закрепленной на стойке 14 посредствам гайки 21, и образуют дополнительные поры 12 и 13 ходового винта 1. Дополнительные опоры 12 и 13 через ролики 18, игольчатые подшипники 16 и ось 15 замыкают действующие на ходовой винт радиальные нагрузки на стойку 14, а осевые нагрузки действующие на ходовой винт за-мыкаются на стойки 14 посредствам зубьев 20 на наружной поверхности винта 1, зубьев19 роликов 18 и упорных подшипников 17.

Рис 49 Конструкция ролико – винтовой передачи с уменьшенной погрешностью шага и повышенным демпфированием.

На Рис 49 показана конструкция ролико – винтовой передачи с уменьшенной погрешностью шага и повышенным демпфированием. Он содержит ходовой винт 1, взаимодействующий со сборной гайкой, состоящуй из корпуса 2 в                   расточках которого посредствам букс 6 и радиально – упорных шарикоподшипников 5 установлены оси 4, несущие ролики 7 и 8 с удлиненными ступицами, которые взаимодействуют с ходовым винтом 1. На осях 4 также установлены втулки 11, 12 и пружины сжатия 9 и 10, а также гайки 14 установленные на резьбовых концах осей 4. Буксы 6 выполнены с буртами в отверстии, в которые упираются шарико-подшипники 5, а в их фланцах выполнены резьбовые отверстия, в которых расположены стопорные винты 15. Корпус гайки 2 жестко соединен с корпусом 3 перемещаемогообъекта
Работает передача следующим образом. Привращении ходового винта 1 роликам 7 и 8 сообщается вращательное и и поступательное движение вдоль оси ходового винта, по-следнее через пружины 9 и 10, шарикоподшипники 5 и буксы 6 передается корпусу 2 сборной гайки, которая вместе с корпусом 3 перемещаемого объекта движется поступа-тельно. Выбор осевого зазора в шарикоподшипниках 5 осуществляется при затянутых гайках 14 путем выкручивания стопорных винтов 15. Введение в конструкцию гайки пружин 9 и 10 позволяет повысить точность ее перемещения, за счет компенсации накопленной кинематической погрешности и радиального биения ходового винта 1, а также позволяет демпфировать инерционные нагрузки, действующие на гайку при импульсном характере движения.

5 Планетарная передача качения с резьбовыми роликами

            Отличительной особенностью роликовинтовых передачи качения является использование в качестве промежуточных тел качения резьбовых роликов, которые расположены в пространстве между винтом и гайкой или установлены в сепараторе. Резьбовой ролик выполняется с треугольной резьбой выпуклого профиля при угле профиля 2α=π /2 и имеет свинтом или гайкой сопряжение, аналогичное сопряжению с винтом или гайкой шариков, диаметр D которых на     40 % больше среднего диаметра резьбы роликов, а их число равно числу витков резьбы ролика.

Рис 50 Конструктивная схема планетарной ролико – винтовой
передачи качения

           Конструктивная схема планетарной передачи винт – гайка с резьбовыми роликами (ПРВП) показана на Рис 50, Она содержит ходовой винт 1, гайку 2 с многозаходной резьбой, резьбовые ролики 3, цапфы 4 которых шарнирно установлены в сепараторах 5, выполненных в виде колец. На концах гайки 2 запрессованы втулки 7 с зубчатыми венцами внутреннего зацепления, которые зацепляются с зубчатыми венцами 6 выполненными на концах винтовых роликов 3.
Работает ПРВП следующим образом. При вращении винта 1 ролики 3 обкатываются по резьбовой поверхности гайки 2 и при определенном подборе углов подъема резьбы роликов, винта и гайки, последняя перемещаться в осевом направлении.
Диаметр роликов устанавливается из условия исключения их выкатывания из гайки, которое требует чтобы выполнялось следующееусловие: dр = dг/nг,где – число заходов резьбы гайки. Количество роликов и центральный угол между ними φ также не может быть произвольным. Минимально возможный центральный угол между роликами определяется по следующей формуле: φmin = 2π/(nг±nв ); где знак минус соответствует одинаковому направлению резьбы гайки и ролика, а знак плюс – разному. При неправильно выбранных параметрах ПРВП может иметь место проскальзывание роликов, что ведет к периодическому изменению передаточного отношения, недопустимому в точных передачах, используемых а программируемых приводах машин и оборудования, например в металлорежущих станках с ЧПУ. Постоянство передаточного отношения ПРВП обеспечивается при условии что:     nг= nв и одинаковом направлении резьбы роликов и винта.

Рис 51 Профиль модифицированной резьбы выполненный в виде ломаной линии

Для исключения кромочных контактов между сопрягаемыми витками гайки и роликов и сопрягаемыми витками роликов и винта профиль витка ролика должен быть выпуклым,что технологически выполнить достаточно сложно, но профиль можно выполнить в виде ломаной линии АГ состоящей из трех прямых отрезков (см. Рис 51).Средний отрезок БВ является основным, а два крайних отрезка АБ и ВГ являются вспомогательными и позволяют исключить кромочные контакты сопрягаемых витков, при этом:
− угол профиля αА витка ролика, образованный двумя первыми вспомогательными отрезками прямой ,должен быть меньше угла профиля α,
− угол профиля αБ витка ролика, образованный вторыми вспомогательными отрез-ками прямой, был больше угла профиля α.

           При этом, для обеспечения контакта сопрягаемых витков ролика и гайки и сопрягаемых витков роликов и винта был в средней по высоте витков зоне, должно выдерживаться следующее соотношение размеров:
(dР2-dРА)≈(dРБ-dР2), где dР2– среднийдиаметр резьбы роликов.
Кроме того виток ролика не должен иметь заострения, и его основание должно быть прочным на изгиб, а длина основного отрезка прямой профиля витка ролика должна не-значительно изменяться из-за износа витков ролика во время эксплуатации, поэтому должно выполняться следующее соотношение между углами витка ролика: (α-αА)≈(αБ-α).
Такая форма профиля резьбы роликов ПВРП позволяет исключить кромочный кон-тактмежду сопрягаемыми витками гайки и роликов и сопрягаемыми витками роликов и винта профиль витка ролика и существенно повысить нагрузочную способность передачи.
Расчеты конструктивных параметров планетарной ролико – винтовой передачи приводятся в работах [1] и [5]
Основным преимуществом ПРВП по сравнению РВП является более высокая нагрузочная способность, обеспечиваемая большим количеством точек контакта (150 – 300), а также достаточно высокая кинематическая точность, позволяющая использовать передачу в программируемых приводах, и высокий КПД (93%). Сдерживает более широкое приме-нение ПРВП сложность конструкции по сравнению РВП и трудоемкость изготовления.

Конструктивные особенности ПРВП

       Рассмотрим примеры конструктивного исполнения ПРВП.На Рис 52 показана конструкция ПРВП со встроенным устройством для регулировки осевого положения роликов. Она содержит ходовой винт 1, резьбовые ролики 2, выполненные с зубчатыми венцами на концах, две полугайки 3 и 4, с запрессованными в их отверстия со стороны противоположных тоцев зубчатыми венцами 5, находящихся в постоянном зацеплении с зубчатыми венцами резьбовых роликов 2. Цапфы роликов 2 установлены с возможностью вращения в отверстия сепараторов 6, осевое положение которых зафиксировано стопорными кольцами 7. Обе полугайки 3 и 4 расположены в отверстии корпуса 8 и зафиксированы от поворота шпонкой 9, а с торцев поджаты крышками 10 и 11. Устройство для регулировки осевого положения роликов состоит из двух колец 12 и 13 расположенных между полугайками 3 и 4, при этом обращенные друг к другу торцы этих колец имеют винтовую форму. Кольцо 12 зафиксировано от поворота в отверстии корпуса 8 шпонкой 9, а на наружной цилиндрической поверхности кольца 13 выполнен зубчатый венец, зацепляющийся с шестерней 14, которая закреплена на валике 15, установленном в отверстии, выполненном совместно в корпусе 8 и крышке 10. Для регулировки осевого натяга в передаче ослабляют крышку 11, а затем вращают валик 15 , шестерня 14 которого, находясь в зацеплении с зубчатым венцом кольца 13, поворачивает последнее, а за счет наличия винтовых поверхностей на торцах колец 13 и 14 происходит осевой смещение полугаек 2 и 3, в результате чего возникает осевой натяг в передаче.

Рис 52 Конструкция ПРВП со встроенным устройством для регулировки осевого
положения роликов.

        На Рис 53 показана конструкция ПРВП с устройством для радиального выбора зазора между винтом и роликами, между роликами и гайкой. Она содержит ходовой винт 1, комплект роликов 2, сборную гайку, состоящую из корпуса 3 и тонкостенной втулки 4, с внутренней резьбой, взаимодействующей с резьбой роликов 2, цапфы которых установле-ны с возможностью вращения в сепараторах 6.В расточке корпуса 3 запрессованы кольца 5 с зубчатым венцом, взаимодействующие с шестернями 13, выполненными на концах резьбовых роликов 2, а проточки, выполненные в отверстии корпуса 3 и на наружной по-верхности втулки 4, образующие замкнутую полость 8 заполненную гидропластом. Для создания давления в замкнутой полости 8, в корпусе 3 перпендикулярно оси винта выполнено ступенчатое отверстие, в котором расположены плунжер 11 и винт 10 с контргайкой 12. Для удержания смазки с передаче и защите ее от попадания пыли и грязи ее внутренняя полость с обеих сторон закрыта крышками 7. Сборка ПРВП осуществляется при отсутствии давления в полости 8, что необходимо для создания зазоров между деталями передачи, обеспечивающих их собираемость. Перед началом работы привода выполняется выбор радиального зазора между роликами 2 винтом 1 и сборной гайкой, который осуществляется за счет создания давления в замкнутой полости 8, в результате чего гидропласт 9 деформирует тонкую стенку втулки 4, которая при этом равномерно обжимает ролики и выбирает, таким образом, зазор между ними и винтом. При таком способе выбора зазора обеспечивается контакт витков резьбы гайки с витками резьбы роликов по максимально возможной рабочей высоте профиля резьбы, чем обеспечивается высокая нагрузочная способность передачи.

Рис 53 Конструкция ПРВП с устройством для радиального выбора зазора между винтом и роликами, между роликами и гайкой.

      На Рис 54 показана конструкция ПРВП с увеличенной нагрузочной способностью обеспечиваемой за счет применения двух комплектов винтовых роликов,расположенных последовательно. Она содержит ходовой винт 1, расположенные в общем корпусе 6 две гайки 2, взаимодействующие с двумя комплектами винтовых роликов 4, цапфы которых установлены с возможностью вращения в сепараторах 5 и закрыты с обеих сторон крыш-ками 8. Равномерно по периметру корпуса 1 выполнены три паза, в которых установлены вилки 11, а в пазах последних расположены подшипники 10, шарнирно соединенные по-средствам осей 9 с тремя комплектами тяг 7, которые в свою очередь, также шарнирно соединены с гайками 2, установленными в корпусе 6 на роликах 12, исключающими их вращение. Крышки 8 крепятся к торцам корпуса 6 с помощью винтов 20, вилки 11 крепятся к корпусу 6 посредствам винтов 15, а по торцам винтовых роликов 4 установлены ограничительные кольца 16, осевое положение которых фиксируется стопорными кольцами 17. В отверстии гаек 2с обеих торцев запрессованы кольца 3 с внутренними зубчатыми венцами, которые находятся в постоянном зацеплении с шестернями 19 выполненными на концах винтовых роликов 4. Для обеспечения передачи усилия от гаек 2 корпусу 6 тяги 7 установлены под острым углом по отношению к продольной оси передачи, величина кого должна быть меньше угла самоторможения.

Рис 54 Конструкция ПРВП с увеличенной нагрузочной способностью,
обеспечиваемой за счет применения двух комплектов винтовых
роликов расположенных последовательно

Работает ПРВП следующим образом. При вращении ходового винта 1 винтовые ролики 4 обкатываясь по поверхности винта и гаек 2, удерживаемых от вращения роликами 12 и крышками 8,соверщают планетарное движение относительно винта и гаек. При этом винтовые ролики 4 не имеют возможности двигаться в осевом направлении относительно гаек 2 из – за равенства угла наклона их резьбы, а также за счет наличия сепараторов 5 и зацепления их шестерен 19 с зубчатыми венцами колец 3, запрессованных в гайки 2. Но поскольку резьба выполненная на ходовом винте 1 и винтовых роликах 4 при одинаковом шаге имеет различный угол наклона, то ролики 4 помимо планетарного движения получают движение в осевом направлении относительно ходового винта 1. Это движение винтовых роликов 4 передается гайкам 2, и далее через тяги 7 и подшипники 10 вилкам 11 и корпусу 6, который также начинает перемещаться в осевом направлении

Перспективные конструкции ПРВП

Наиболее трудоемкой в изготовлении деталью ПРВП является гайка, особенно при малом диаметре внутренней резьбы, поскольку для ее шлифования необходимо использо-вать 5(ти) координатный прецизионный станок с ЧПУ, поэтому конструкция передачи исключающая гайку с точной внутренней резьбой достаточно актуальна.

Рис 55 Конструкция безгаечной ПРВП

         На Рис 55 показана конструкция безгаечной ПРВП. Она содержит ходовой винт 1, и взаимодействующие с ним винтовые ролики 5, на обеих концах которых выполнены зубчатые венцы Ж и проточки Г, в которых установлены с осевым зазором дополнительные кольца 10, а на торцах винтовых роликов 5 выполнены сферические лунки Д с радиусом Rn, в которых расположены шарики 11 с радиусом Rш, одновременно находящиеся в сферических лункахЕ крышек 3 и 4 с таким же радиусом Rn (Rn>Rш). Зубчатые венцы Ж винтовых роликов 5 находятся в постоянном зацеплении с зубчатыми венцами колец 12, которые установлены с радиальным зазором в отверстии стакана 2, при этом их осевое перемещение ограничено торцами К колец 10 и торцами И крышки 4 или полуколец 9, последние введены в конструкцию безгаечной ПРВП для выполнении ее сборки. Для регулировки осевого зазора (натяга) в передаче предусмотрено кольцо 13 устанавливаемое при сборке и настройке передачи между торцем стакана 2 и крышкой 4.
Работает ПРВП следующим образом. При вращении ходового винта 1 взаимодействующие с ним винтовые ролики 5 вращаются вокруг собственной оси за счет сил трения в резьбе, которая не совпадает с резьбой винта по углу наклона винтовой линии, при этом со стороны ходового винта на каждый винтовой ролик действуют осевая и радиальная силы. Осевые силы с винтовых роликов 5 через шарики 11 и крышки 3 (4) передаются корпусу передачи, который, при этом, перемещается в осевом направлении. Радиальные силы, действующие на винтовые ролики 5, уравновешиваются дополнительными кольцами 10, а последние за счет сил трения вращаются относительно собственной оси. Кольца 12 находящиеся в зацеплении с зубчатыми венцами Ж винтовых роликов 5, синхронизируют их движение, не позволяя им проскальзывать отставая при этом друг относительно друга. Рассмотренная конструкция ПРВП, несмотря на отсутствие гайки, обеспечивает высокую нагрузочную способности и кинематическую точность.

        Ходовой винт в ПРВП традиционно устанавливается на подшипниковых опорах, наличие которых из – за малого количества точек контакта между их кольцами и телами качения имеют невысокую жесткость и нагрузочную способность, что существенным образом ухудшает аналогичные показатели передачи в целом. Для улучшения жесткости и нагрузочной способности опор ходового винта они выполняются на основе ПРВП, но с измененными параметрами резьбы.

Рис 56 Конструктивная схема ПРВП в которой опора ходового винта
выполнена на основе опорной гайки с ролико– резьбы

     На Рис 56 показан конструктивная схема ПРВП, в которой опора ходового винта выполнена на основе опорной гайки с ролико – винтовыми передачами, имеющими различные параметры резьбы. Она содержит ходовой винт 1 с двумя участками резьбы ходовым А и опорным Б, ходовую 2 и опорную 5 гайки, расположенные в отверстиях подвижного корпуса 8 и неподвижного 9 соответственно, винтовые ролики 3 и 6 и сепараторы 4 и 7. Угол подъема резьбы винтовых роликов 3 равен по величине и направлению углу подъема резьбы ходовой гайки 2 и не равен углу подъема ходового участки А винта 1, а угол подъема резьбы винтовых роликов 6 равен по величине и направлению углу подъема резьбы опорной гайки 5 и равен по величине и противоположен по направлению углу подъем опорного участки Б винта 1.
Работает передача следующим образом. При вращении винта 1 установленные пара-метры резьбовых соединений ходовой и опорной ролико – винтовых передач происходит поступательное перемещение ходовой гайки 2 с корпусом 8, а опорная гайка 5 вместе с корпусом 9. который закреплен на основании, остается неподвижной. Осевая нагрузка, действующая на подвижный корпус 8, через ходовую гайку 2, винтовые ролики 3, ходовой винт 1 передается на винтовые ролики 6 и замыкается на опорную гайку 5 и неподвижный корпус 9. За счет большого количества точек контакта между опорной частью Б, винтовыми роликами 6 и опорной гайкой 6 неподвижная опора ПРВП обладает высокой нагрузочной способностью и жесткостью.

Рис 57 Конструкция ПРВП с длинными роликами.

       На Рис 57 показана конструкция ПРВП с длинными роликами. Она содержит закрепленные на стойке 1 опорные гайки 7 и 8 и свободно установленную ходовую гайку 6, которые взаимодействуют с длинными винтовыми роликами 4, при этом, последние находятся в постоянном контакте с ходовым винтом 2, который на обеих концах имеет зубчатые венцы 3, зацепляющиеся с зубчатыми венцами 5 винтовых роликов 4, зубчатые венцы 5 которых зацепляются с корончатыми зубчатыми колесами 9 и 10 закрепленными в опорных гайках 7 и 8. Зубчатые венцы 3, 5 и корончатые колеса 9, 10 обеспечивают качение винтовых роликов 4 относительно ходового винта 3 и гаек 6, 7, 8 без проскальзывания. Угол подъема резьбы ходового винта 2 равен по величине и противоположен по направлению углу подъема резьбы винтовых роликов 4, а угол подъема резьбы винтовых роликов 5 равен по величине и направлению углу подъема резьбы опорных гаек 7 и 8.
Работает ПРВП следующим образом. При выполнении параметров резьбы ходового винта 3 длинных винтовых роликов 4 и гаек 6 и 7 вышеописанным образом, вращение винта 2 передается длинным винтовым роликам 4, которые при этом поступательно пере-мещают ходовую гайку 6, а ходовой винт 2 и опорные гайки 7 и 8 не имеют осевого пе-ремещения. Осевое усилие, воспринимаемое ходовой гайкой 6 через длинные винтовые ролики 4 замыкается на опорных гайках 7 и 8, при этом ходовой винт 2 не несет осевой нагрузки, а воспринимает только радиальные нагрузки от винтовых роликов 4, что в зна-чительной степени разгружает его и позволяет уменьшить наружный диаметр. Примене-ние длинных винтовых роликов позволяет создать ПРВП с высокой нагрузочной способность и жесткостью при уменьшенных габаритных размерах. Однако, такая передача имеет ограничение по длине определяемое технологическими возможностями изготовления длинных роликов, длина которых обычно не превышает 30 диаметров.

           ПРВП с длинными роликами позволяют создавать компактные приводы поступательного перемещения, которые обладают, помимо перечисленных выше преимуществ, высокой надежностью по сравнению не только с механическим приводом, но и с гидравлическим.

Рис 58 Конструкция винтового механизма поступательного перемещения с ПРВП с длинными винтовыми роликами

             На Рис 58 показана конструкция винтового механизма поступательного перемещения с ПРВП с длинными винтовыми роликами. Она содержит корпус 1, ходовой винт 2 с зубчатыми венцами 3, длинные винтовые ролики 4 с зубчатыми венцами 5, опорные гай-ки 6 и 7 с внутренней многозаходной резьбой, взаимодействующие с резьбой винтовых роликов 4, зубчатые венцы внутреннего зацепления 8 и 9, жестко соединенную со стака-ном 12, сдвоенную ходовую гайку 10, в которой выполнена внутренняя резьба для взаи-модействия с резьбой винтовых роликов 4 и наружные выступы, расположенные в пазу 11 корпуса 1, а также натяжные гайки 13 и 14 и сферические опорные шайбы 15 и 16. Стакан 12 является выходным звеном привода поступательного перемещения и взаимодействует с внешней нагрузкой. Зубчатые венцы 3, 5 ходового вала 2 и винтовых роликов соответственно обеспечивают постоянство передаточного отношения и процесс качения роликов без проскальзывания. Натяжные гайки 13 и 14 навернутые на наружную резьбу опорных гаек 6 и 7 фиксируют осевое положение последних. Наличие установленных между натяжными гайками 13 и 14 опорных шайб 15 и 16 со сферической опорной поверхностью, контактирующей с ответной сферической поверхностью корпуса 1, обеспечивает самоустановку опорных гаек 6 и 7 при затяжке натяжных гаек 13 и 14. Выбор осевого люфта в ПРВП и создание предварительного натяжения длинных винтовых роликов 4 также осуществляется путем регулирования величины затяжки натяжных гаек 13 и 14. Упоры 17 установленные в стакане 12 взаимодействуют с поводком 18, ограничивают величину линейного перемещения выходного звена привода. Привод ходового винта 2 осуществляется от электродвигателя 19 через систему зубчатых колес, при этом ведомое зубчатое колесо закреплено на цапфе ходового винта. Угол подъема резьбы ходового винта 2 равен по величине и противоположен по направлению углу наклона подъема резьбы винтовых роликов 4, а угол подъема резьбы винтовых роликов 4 равен по величине и направлению углу подъема резьбы опорных гаек 6 и 7 и отличается то угла подъема резьбы ходовой гайки 10
Работает привод линейного перемещения с ПРВП следующим образом. При враще-нии ходового винта 2 от электродвигателя 19 длинные винтовые ролики 4 совершают планетарное движение и катятся по винтовой поверхности ходового винта 2 и неподвиж-ным многозаходным резьбовым поверхностям опорных гаек 6 и 7 и сдвоенной резьбовой поверхности ходовой гайки 10. Поскольку параметры резьбы ходового винта винтовых роликов 4, опорных гаек 6, 7 и ходовой гайки 10 выбраны описанным выше образом, винтовые ролики не перемещаются относительно опорных гаек 6 и 7, которые закреплены в корпусе 1, а сдвоенная ходовая гайка 10 благодаря расположению ее выступов в пазах 11 корпуса 1 перемещается поступательно вместе со стаканом 12. Осевое усилие, действующее на стакан 12 и ходовую гайку 10, через длинные винтовые ролики 4 замыкается на опорных гайках 6 и 7, не воздействуя при этом на ходовой винт 2.

6 Дифференциальные винтовые передачи.

Дифференциальная винтовая передача состоит из двух винтовых передач с различ-ными параметрами резьбы, которые могут быть выполнены на основе:
– винта с двумяучастками резьбы последовательно расположеннымина одном     винте, взаимодействующими с двумя гайками, при этом одна гайка неподвижн      закреплена, а вторая зафиксирована от вращения (см. Рис 59а),
–  двух винтов различного диаметра, при этом, винт меньшего диаметра    взаимодействует с внутренней резьбой винта большего диаметра,       а последний взаимодействует с неподвижно закрепленной гайкой (см. Рис. 59б),
– винта и двух гаек, расположенных одна внутри другой, при этом,внутренняя      гайка,взаимодействующая с винтом, зафиксирована от вращения и имеет     дополнительную наружную резьбу, взаимодействующую с резьбой наружной гайки, которая зафиксирована от осевого перемещения (см. Рис. 59в).

Рис 59 Основные типы винтовых дифференциальных механизмов

          Дифференциальный винтовой механизм, показанный на Рис 59а содержит винт 1с резьбами 2 и 3, имеющими различные параметры, неподвижно закрепленную в станине 6 гайку 4, взаимодействующую с резьбой 2 винта 1 и гайку 5, взаимодействующую с резь-бой 3 винта 1, которая выполнена в виде втулки, расположенной в отверстии станины 6 и зафиксированной от вращения шпонкой 7. Дифференциальный винтовой механизм, пока-занный на Рис 59б содержит винта 1 большего диаметра во внутренней резьбе 3 которого размещается винт 2 меньшего диаметра, связанный с ползуном 5, при этом винт 1 взаимо-действует с неподвижно закрепленной в станине 6 гайкой 4. Дифференциальный винтовой механизм, показанный на Рис 59в содержит винт 1 зафиксированный от осевого перемещения в станине 5 крышкой 6 и взаимодействующий с внутренней резьбой гайки 2, установленной в поступательно перемещающейся каретке 8 , которая зафиксирована от вращения шпонкой 7, при этом своей наружной резьбой гайка 2 взаимодействует с резьбой наружной гайки 3, зафиксированной от осевого перемещения крышкой 4.

          Рассмотрим более подробно принцип работы винтового дифференциального механизма на примере двухскоростного привода, конструкция которого показана па Рис 60

Рис 60 Двухскоростной привод с винтовым дифференциальным механизмом

        Передача содержит ходовой винт 2 размещенный в корпусе 1 с возможностью вращения, каретку 3 установленную в корпусе 1 с возможностью возвратно – поступательно-го перемещения, в отверстии которой на шпонке 4 установлена гайка 5 внутренняя резьба 7, которой взаимодействует с ответной резьбой ходового винта 2, а ее наружная резьба 6, взаимодействует с ответной резьбой наружной гайки 8, также размещенной в каретке 3. Ходовой винт 2 зафиксирован от осевого перемещения относительно корпуса 1 крышкой 14, а наружная гайка 8 зафиксирована от осевого перемещения в каретке 3 посредствам крышки 13. На ходовом винте 2 установлен поводок 10, закрепленный на нем посредствам клеммного соединения, которое зафиксировано болтом 11, при этом на поводке выполнен выступ 12, который может взаимодействовать с шипом 9 выполненном на правом торце наружной гайки 8.
Работает привод следующим образом. При вращении винта против часовой стрелки гайки 5 и 8 не вращаются, а каретка 3 перемещается в направлении к поводку 10, закрепленному на ходовом винте 2. при этом осевое усилие от ходового винта 1 передается ка-ретке 3 через гайки 5, 8и крышку 13, а скорость перемещения каретки 3 определяется шагом резьбы и угловой скоростью вращения ходового винта 2. Каретка 3 перемещается с постоянной скоростью до тех пор, пока не приблизится к поводку 10 и шип 9 гайки 8, установленной на ней, не войдет в контакт с выступом 12 поводка 10. В результате этого гайка 8 начинает вращаться, приводимая в движение ходовым винтом 2 через поводок 10, что приведет к скачкообразному изменению скорости движения каретки 3, величина и направление которой зависят от параметров резьбы 6 и 7 гайки 5. В зависимости от этого возможны следующие варианты режима движения каретки 3:
− если резьбы 6 и 7 гайки 5 имеют различный шаг и одинаковое направление, то скорость каретки уменьшится, причем тем больше чем больше шаг резьбы 6,
− если резьбы 6 и 7 имеют одинаковые шаги и направление, то каретка 3 остановится и будет неподвижна до момента реверса ходового винта 2,
− если резьбы 6 и 7 имеют различное направление и разные шаги, то скорости ка-ретки 3 увеличится, причем тем больше, чем больше шаг резьбы 6,
− если резьбы 6 и 7 имеют одинаковое направление, а шаг резьбы 6 больше шага резьбы 7 то каретка 3 начинает двигаться в обратном направлении.
При реверсе вращения ходового винта каретка 3 начинает двигаться в обратном на-правлении со скоростью равной конечной скорости предыдущего этапа движения. После того как шип 9 выйдет из контакта с выступом 12 поводка 10 каретка 3 начинает двигаться со скоростью равной начальной скорости предыдущего этапа движения

Рис 61 Конструкция юстировочного механизма, со встроенной винтовой дифференциальной передачей позволяющей получать различную
величину перемещения выходного элемента.

       На Рис 61 показана конструкция юстировочного механизма, со встроенной винтовой дифференциальной передачей позволяющей получать различную величину перемещения выходного элемента. Он содержит основание 1, в котором соосно выполнены гладкое и резьбовое отверстия, в которых расположены выходной элемент механизма – ползушка 3 и полый винт 4 с валом 6, установленном в его отверстии на подшипниках 5 при этом правый коней вала 6 соединенным с винтом 7, который взаимодействует с внутренней резьбой ползушки 3, а его левый конец посредствам оси 11 шарнирно соединен с поворотной рукояткой 10. Левый торец полого винта 4 имеет фланец, который выполняет функцию маховичка 18, а на квадратной цапфе вала 6 между рукояткой 10 и маховичком 18 установлен маховичок 8, поджатый пружиной 9 с рукоятке 10, при этом на маховичке 8 выполнены отверстия 16, а на маховичке 18 соосно этим отверстиям запрессованы штифты 17. Для исключения вращения ползушки 3, расположенной в отверстии корпуса 1, в последнем выполнен продольный паз 2, в который входит закрепленная в ползушке 3 шпонка 13. Для регулировки осевого зазора в подшипниках 5 во фланце 18 винта 6 выполнено резьбовое отверстие, в котором установлена резьбовая пробка 12, упирающаяся в наружное кольцо левого подшипника 5.
Работает механизм следующим образом. При вращении маховичка 8 через вал 6 оно передается винту 7, который, взаимодействуя с внутренней резьбой ползушки 3, перемещает ее за один оборот винта 7 на величину его шага Sпол= t1, винт 4 при этом не вращается, поскольку его резьба самотормозящаяся, и трение в ней выше, чем в подшипниках 5 вала 6. При вращении маховичка 18 винта 4 и вместе с ним винта 7 поступательноеперемещение ползушки3 за один оборот винта 4 будет равно его шагу Sпол=t2 (t1>t2). Для получения самой малой величины перемещения ползушки 3 поворотом рукоятки 10 вокруг оси 11 сжимается пружина 9 и маховичок 8 посредствам штифтов 17, которые входят в его отверстия 16, соединяется с маховичком 18, после чего совместно вращают винты 4 и 7. В результате этого за один совместный оборот винтов 4 и 7 ползушка 3 перемещается на величину разности их шагов Sпол = (t1 – t2).

Рис 62 Конструкция настольного пресса с дифференциальным винтовым приводом.

На Рис 62 показана конструкция настольного пресса с дифференциальным винтовым приводом. Он содержит опорную плиту 1, цилиндрические направляющие 2, верхнюютраверсу 3с неподвижно закрепленной в ней гайкой 4, с которой взаимодействует наружный винт 5, с закрепленным на его верхнем конце маховиком 6, при этом на нижнем конце винта 5 выполнено резьбовое отверстие, в котором установлен внутренний винт 7, шаг резьбы которого меньше шага резьбы наружного винта 5, а направление резьбы такое же, как и у наружного винта.На нижнем конце винта 5 также закреплена промежуточная плита 19, контактирующая с траверсой 8 через пружины сжатия 9, которые установлены на направляющих скалках 10 закрепленных на подвижной траверсе 8. Между винтом 7 и траверсой 8 расположено блокирующее устройство, состоящее из корпуса 15, закрепленного на траверсе 8, в отверстии которого установлены радиально – упорные подшипники 16 поджатые крышкой 18 и обгонная муфта 17, звездочка которой с напрессована на втулку 14,а внутренний конус последней взаимодействует с конусной головкой 13 винта 7, кроме того, блокирующее устройство включает зубчатую муфту, нижняя полумуфта которой закреплена на траверсе 8, а верхняя полумуфта выполнена на нижнем конце винта 7.
Работает пресс следующим образом. Холостой ход траверсы 8 вниз осуществляется при вращении наружного винта 5 маховиком 6, при этом величина ее перемещения определяется шагом наружного винта. В начале рабочего хода траверсы значительно возрастает действующее на нее внешнееосевое усилие, в результате чего пружины 9 сжимаются и вводят в зацепление полумуфты 11 и 12 зубчатой муфты блокирующего устройства. Это приводит к тому, что внутренний винт 7 начинает вращаться относительно наружного винта 5 и траверса 8 начинает двигаться с уменьшено скоростью V и развивать увеличенное усилие Q.
Скорость траверсы при этом будет равна: V = w(t1 – t2).
Где:
w, угловая скорость вращения маховика,
t1, шаг наружного винта
t2, шаг внутреннего винта
Усилие, развиваемое траверсой будет равно:

Q = Mмах/([tg(α1+μ2 )R-tg(α2 + μ2 )r]);
Где:
Mмах , крутящий момент развиваемый маховиком,
R, средний радиус резьбы наружного винта,
r ,средний радиус резьбы внутреннего винта,
α1, угол наклоны винтовой лини резьбы наружного винта,
α2, угол наклоны винтовой лини резьбы внутреннего винта,
μ1, угол трения в резьбе наружного винта,
μ2, угол трения в резьбе внутреннего винта,
После выполнения технологической операции для подъема траверсы 8 маховик 6 вращают в противоположную сторону, в результате чего, под действием пружин 9 и веса траверсы 8 полумуфта 11 внутреннего винта 7 выходит из зацепления с полумуфтой 12 закрепленной на траверсе 8 и конусная головка 13 винта 7 прижимается к ответной конусной поверхности втулки 14 и благодаря силе трения между ними и обратномувращению наружного винта 5, внутренний винт 7 вывинчивается на ту же величину, на какую он был вкручен при ходе траверсы 8 вниз, Этому также способствует обгонная муфта, которая при обратном вращении винта 7 заклинивается и стопорит втулку 14, препятствуя ее вращению вместе с винтом 7. Наличие в приводе пресса дифференциальной винтовой передачи позволяет уменьшить момент инерции маховика и следовательно наружный диаметр его обода, пропорционально увеличению усилия на подвижной траверсе создаваемого этой передачей.

Рис 63 Конструкция пиноли токарного станка с дифференциальным винтовым

приводом.

     На Рис 63 показана конструкция пиноли токарного станка с дифференциальным винтовым приводом. Она содержит пиноль 2 расположенную в расточке корпуса 1, зафиксированную от вращения шпонкой 3, при этом в передней части пиноли 2 выполнено конусное отверстие, в котором установлен центр 4, а в центральной расточке пиноли 2 расположен дифференциальный винтовой привод основными элементами которого является ходовой винт 5 с винтовыми канавками 6 и 7 одинакового направления и различного шага (t1>t2),и взаимодействующие с ним посредствам шариков 12 две гайки, неподвижно закрепленная в корпусе 1 с помощью винтов 9 гайка 8 и подвижная гайка 10 установленная на игольчатых подшипниках 11 в расточке пиноли 2. В расточке пиноли 2 установлена пружина 14, которая постоянно через упорный шарикоподшипник 13 прижимает гайку 10 через крышку 16 к стопорному кольцу 21, также установленному в расточке пиноли 2. В гайке 10 выполнена расточка, в которой размещен бурт 36 ходового винта 5, подпружиненный пружиной 15 и ограниченный в осевом направлении крышкой 16, закрепленной на гайке 10.В бурте 36 ходового винта 5 выполнены радиальные отверстия, в которых расположены сухари 19, постоянно поджатые пружинами 20 к поверхности гайки 10.На левом торце гайки 6 выполнены кулачки 17 имеющие возможность взаимодействия с кулачками 18 выполненными на пиноли 2. В ходовом винте 5 выполнено центральное отверстие, в котором установлен вал 22 связанный с винтом посредствам шпонки 23, при этом его цапфа 24расположена в расточке гайки 8, где размещается обгонная муфта, включающая обойму 30 с поводками 31, соединенную посредствам шпонки 32 и гайки 33 со штурвалом 34, звездочку, состоящую из цапфы 24 вала 23 с радиальными выступами 25, сепаратор, состоящий из двух колец установленных на цапфе 24, в котором на осях 29 установлены заклинивающие элементы 27, выполненные в виде эксцентриковых роликов, поджатых пружинами 28 к цилиндрическим поверхностям отверстия гайки 8 и цапфы 24 вала 23. На правом торце неподвижной гайки 8 установлено кольцо 35, фиксирующее осевое положение обоймы 30 в расточке гайки. Для фиксации осевого положения пиноли 2 в ее конструкцию введен тангенциальный зажим 37.

       Работает привод пиноли следующим образом. При вращении ходового винта штурвалом 34 по часовой стрелке поводки 31 обоймы 30 обгонной муфты взаимодействуют с радиальными выступами 25 цапфы 24 и вращают вал 22, который через шпонку 23 приводит во вращение ходовой винт 5 дифференциального винтового механизма. В результате этого ходовой винт 5 за счет взаимодействия посредствам шариков 12 с винтовой канавкой 7 неподвижной гайки 8 правого направления выдвигается и нее на величину шага t1за оборот и выбирает холостой ход пиноли до контакта центра 4 с зажимаемой заготовкой. На этом этапе подвижная гайка 10 увлекается винтом во вращение на игольчатых подшипниках 11 за счет силы трения создаваемой сухарями 19 под действием пружин 20 также перемещается вместе с ходовым винтом 5 в осевом направлении вместе с пинолью 2, осевое усилие которой передается от гайки 10 через упорный шарикоподшипник 13 и пружину14. Таким образом, привод пиноли работает как обычная винтовая передача. Когда центр 4 упирается в заготовку пиноль 2 останавливается, а ходовой винт 5, продолжая движение, сжимает пружину 15 и перемещает гайку 10 вправо, до сцепления кулачков 17 и 18 гайки и пиноли, после чего гайка 10 прекращает вращение и начинается второй этап работы привода пиноли. При этом, ходовой винт 5, продолжая вывинчиваться из гайки 8 по винтовой линии 7 с шагом t1, начинает ввинчиваться в гайку 10 по винтовой линии 6 и шагом t2, в результате этого, за один оборот винт перемещается влево относительно корпуса 1 на величину t1, а подвижная гайка 10 относительно ходового винта 5 перемещаетсчя вправо на величину t2, поэтомуотносительно корпуса 1 гайка 10 вместе с пинолью 2 перемещается за один оборот ходового винта 5 на величинуравную S =t1 – t2 Осевое усилие, создаваемое на данном этапе дифференциальным винтовым приводом увеличивается, также пропорционально разности шагов. При прекращении вращения штурвала 34 усилие реакции от зажатой заготовки, воздействуя на винт 5, пытается его повернуть против часовой стрелки, но такому вращению винта препятствует обгонная муфта, заклинивающие элементы 27 которой поворачиваются на осях 29 и заклинивают фланец 24 вала 23 на цилиндрическую расточку неподвижной гайки 8. Для возврата пиноли 2 в исходное правое положение штурвал 34 вращают против часовой стрелки, в результате чего кулачки 17 и 18 гайки 10 и пиноли 2 расцепляются и подвижная гайка 10 возвращается в правое исходное положение и начинает вращаться с винтом 5 в обратном направлении, а привод пиноли снова начинает работать как обычная винтовая передачи и ускоренно возвращает пиноль 2 назад.

7 Телескопические винтовые передачи

Телескопическая винтовая передача представляет собою комплект соосно располо- женных одна в другой винтовых пар, в которых каждая секция (винт, или гайка), кроме винта наименьшего диаметра выполняется полой, а величина общего перемещения телескопической передачи равна сумме перемещений входящих в нее винтовых передач.
H = n1 t1 + n2 t2 + n3 t3 + nk tk
Где:
– H, общая величина перемещения телескопической винтовой передачи,
n1, n2, n3, nk, количество рабочих витков резьбы первого, второго, третьего и k– го винтов
t1, t2,t3, tk, аг резьбы первой, второй, третьей и k– той винтовой передачи,
Рассмотрим принцип работы и конструктивные особенности телескопического винтового механизма показанного на Рис 64.

Рис 64 Конструкция телескопического винтового механизма

       Он содержит корпус 1, внутри которого расположены телескопические направляющие 2, 3 и 4, зафиксированные от вращения шпонками 5 и телескопического винта со-стоящего из, расположенных соосно один внутри другого, ведущего винта 8, промежу-точного винта 9 и ведомого винта 10, при этом винты 9 и 10 выполнены с внутренними полостями и внутренней резьбой взаимодействующей с резьбой предыдущего винта (внутренняя резьба 9 взаимодействует с резьбой винта 8, а внутренняя резьба винта 10 взаимодействует с резьбой винта 9). Наружной цилиндрической поверхностью винты 9 и 10 взаимодействуют с внутренней цилиндрической поверхностью направляющих 2 и 3, а в осевом направлении – с одной стороны с упругими прокладками 12 и 13, а с другой сто-роны с кольцами 14 и 16, закрепленными на торцах направляющих 2 и 3 и производящих их взаимную фиксацию в осевом направлении. На правых торцах винтов 8, 9 и 10 выполнены бурты, которые через упругие фрикционные прокладки 17, 18 и 19 контактируют с левыми торцами внутренних полостей винтов 9, 10 и направляющей 4, а между правым торцем подшипника 11 и промежуточным кольцом 21 установлена упругая фрикционная прокладка 16. Ведущий винт 8 установлен в расточке корпуса 1 на подшипнике 11, осевой люфт в котором регулируется за счет прокладки, устанавливаемой под крышку 20, а на цапфе 7 винта 8 посредствам шпоночного соединения закреплен приводной шкив 6
Работает телескопический винтовой механизм следующим образом. Вращение от приводного шкива 6 сообщается ведущему ходовому винту 8, по резьбе которого начина-ет перемещаться в осевом направлении, соединенный с направляющей 2 кольцом 14, про-межуточный винт 9, и его движение продолжается до тех пор, пока он не упрется в бурт винта 8 через упругую прокладку 17, установленную на винте. После этого начинается совместное вращение винтов 8 и 9, при котором по резьбе последнего, опирающегося на направляющую 2, начинает перемещаться в осевом направлении, соединенный с направляющей 3 кольцом 15 ведомый винт 10 и его движение продолжается до тех пор, пока он не упрется во фрикционную прокладку 18 промежуточного винта 9. Далее начинается совместное вращение винтов 8, 9 и 10, при котором по резьбе последнего, опирающегося на направляющую 3, начинает перемещаться направляющая 4 и движется до тех пор, пока не упрется во фрикционную прокладку 19 ведомого винта 10. При обратном вращении приводного шкива 6 вместе с ходовым винтом 8 по его резьбе начинает перемещаться соединенный с направляющей 2 промежуточный винт 9 и движется до упора в промежуточное кольцо 21 и упругую фрикционную прокладку 16. После этого начинается совместное вращение винтов 8 и 9, в результате которого происходит расцепление промежу- точного винта 9 с ведомым винтом 10 и последний, будучи соединенным с направляющей 3, начинает перемещаться по резьбе винта 9 соединенного с направляющей 2 и движется пока не упрется через упругую фрикционную прокладку 12 во внутренний торец рас- точки направляющей 2. После этого начинается совместное вращение винтов 8, 9 и 10 в результате чего происходит расцепление направляющей 4 с ведомым винтом 10, после чего направляющая 4 по резьбе винта 10 соединенного с направляющей 3 начинает перемещаться и движется до тех пор пока не упрется через упругую фрикционную прокладку 13 в торец расточки направляющей 3. Упругие прокладки, веденные в конструк- цию телескопической винтовой передачи при сцеплении винтов друг с другом или с направляющими скручиваются и за счет этого накапливают крутящий момент противопо- ложный по направлению крутящему моменту вращающихся винтов, что препятствует заклиниванию винновых передач в момент трогания при расцеплении.

Рис 65 Конструкция телескопического винтового подъемника, в котором винты разгружены от внешних радиальных нагрузок.

        На Рис 65 показана конструкция телескопического винтового подъемника, в котором винты разгружены от внешних радиальных нагрузок. Он содержит основание 1, на котором установлены подвижные направляющие 2, 3, 4 и неподвижная направляющая 5, внутри которых расположены телескопические винты 6, 7, 8 и длинная гайка 9, взаимодействующая с винтом 8, при этом, винт 6 посредствам карданного подшипника 15 соединен с направляющей 2, верхняя плоскость которой взаимодействует с перемещаемым объектом.Гайка 9 посредствам карданной муфты 14 соединена с ведущим валом 10, а последний установлен в расточке корпуса 1 на подшипниках 11, при этом, на его цапфе 12 с помощью шпоночного соединения закреплено приводное зубчатое колесо 13. Телескопические винты 7 – 8 имеют внутреннюю резьбу, которая является гайкой взаимодействующей с наружной резьбой винта расположенного внутри, кроме того винты 7 – 9 выполнены с внутренними полостями с образованием буртов 17, 18 и 19, а на наружной поверхности телескопических винтов 6 – 8 выполнены бурты 20, 21 и 22. Шпонки 16 установленные в верхней части телескопических направляющих 3 – 5 исключают вращение телескопических направляющих 2 – 5 друг относительно друга, а также ограничивают осевое перемещение направляющих 2 – 4, которые в выдвинутом положении упираются в шпонки 16 своими буртами 23 – 25.На верхних концах винтов 6, 7, 8 выполнены канавки, в которых установлены стопорные кольца 26, 27, 28, ограничивающие их исходное втянутое положение.

Работает телескопический подъемник следующим образом. При вращении привод-ного зубчатого колеса 13 вместе с ним вращается ведущий вал 12, который через кардан-ную муфту 14 сообщает вращение телескопическому винту. Поскольку момент трения в винтовой передаче винт 6 гайка винта 7 минимален, то первым выдвигается винт 6, на-ружная резьба которого взаимодействует с внутренней резьбой винта 7 и его выдвижение продолжается до тех пор, пока его бурт 20 винта не упрется во внутренний бурт 17 винта 7. После этого начинается выдвижение винта 7, который своей наружной резьбой взаимо-действует с внутренней резьбой винта 8, и продолжается выдвижение до тех пор, пока его бурт 21 не упрется во внутренний бурт 18 винта 8. Таким же образом происходит последующее выдвижение винта 8. Вместе с винтами 6 – 8 также последовательно выдвигаются и телескопические направляющие 2 – 4, первая вместе с винтом 6 выдвигается направляющая 2 , а последней – направляющая 4 вмесите с винтом 8. При обратном вращении приводного зубчатого колеса 13 вместе с ведущим валом 10 в том же порядке происходит возврат винтов 6 – 8 в исходное втянутое положение. Сначала втягивается винт 6 с направляющей 2, затем винт 7 с направляющей 3 и последним втягивается винт 8 с направляющей 4, при этом остановка винта 6 происходит при упоре его стопорного кольца 26 в верхний торец винта 7, остановка винта 7 – при упоре его стопорного кольца 27 в верхний бурт винта 8 и остановка винта 8 при упоре его стопорного кольца 28 в верхний торец гайки 9. Радиальные нагрузки, действующие на верхнюю плоскость направляющей 2 на телескопический винт не передаются благодаря наличию карданных муфт 14 и 15.

Рис 66 Конструкция телескопического винтового домкрата оснащенного устройством, позволяющим изменять последовательность втягивания винтов.

       На Рис 66 показана конструкция телескопического винтового домкрата оснащенного устройством, позволяющим изменять последовательность втягивания секций. Он содержит,размещенные во внутренней полости, образованной корпусом 1 и крышкой 25, полые телескопические винты наружный 2 и внутренний 3, взаимодействующие посредствам резьбового соединения, арезьба винта 2 взаимодействует с резьбой гайки 4, которая выполнена за одно целое с червячным колесом 5, зацепляющимся с червяком 6 . В отверстии винта 3 расположена штанга 7, с конусным верхним концом 22, которая закреплена в корпусе 1 посредствам резьбовой втулки 8 и контргайки 9.Внутренний винт 3 в нижней части выполнен с буртом 10, в котором организована расточка 11 с радиальными пазами 12, а в последних установлены фиксаторы 14, поджатые пружиной 15 к наружной цилиндрической поверхности штанги 7. В расточке наружного винта 2 выполнена кольцевая расточка 16 с радиальными пазами 17, а также организованы торцевые поверхности 18, 19 и кольцевые бурты 20 и 21.В верхней части внутреннего винта 3 выполнена проушина 23 с отверстием, посредствам бурта 24 опирающаяся на торцевую поверхности 18 наружного винта 2. С помощью этой проушины домкрат соединяется с поднимаемым объектом.

Работает телескопический домкрат следующим образом. Гайка 4 получает вращение от привода через червячную передачу 5 – 6, в результате чего,поскольку в резьбовой пе-редаче между внутренним винтом 3 и наружным винтом 2 момент трения меньше чем, момент трения между наружным винтом 2 и гайкой 4 начинает поступательно переме-щаться внутренний винт 3, застопоренный от вращения за счет соединения проушины 23 с перемещаемым объектом. При этом фиксаторы 14, прижатые пружиной 15 к наружной цилиндрической поверхности штанги 7 не выступают из пазов 12 и не препятствуют дви-жению внутреннего винта 3. В конце хода винта 3 его бурт 10 упирается во внутренний бурт 19наружного винта 2, после чего начинается перемещение наружного винта 2 вместе с внутренним винтом 3, которое приводит к тому, что фиксаторы 14 попадают на конусный конец 22 штанги 7 и под действием пружины 15 поворачиваются против часовой стрелки на осях 13 и входят в пазы 17 наружного винта 2, соединяя, таким образом, винты 2 и 3 между собою. Дальнейшее вывинчивание наружного винта 2 происходит до тех пор, пока его нижний бурт 21не упрется в нижний торец гайки 4. Возврат телескопического домкрата в исходное положение происходит при вращении гайки 4 в обратном направлении. При этом, несмотря на больший момент трения в резьбе, начинает ввинчиваться наружный винт 2, поскольку внутренний винт 3 застопорен фиксаторами 14 и его перемещение продолжается до тех пор, пока его верхний бурт 20 не упрется в верхний торец гайки 4. В конце хода наружного винта 2 фиксаторы 14 находят на конусный конец 22 штанги 7 поворачиваются на осях 13 почасовой стрелке и выходят из пазов 17 наружного винта 2, освобождая при этом внутренний винт 3, который при этом начинает ввинчиваться в наружный винт 2 и также воз-вращается в исходное нижнее положение, при котором его бурт 24 упрется в торец 18 наружного винта 2. Таким образом, наличие в конструкции телескопического подъемника подпружиненных фиксаторов позволяет изменить последовательность втягивания винтов.

8 Винтовые механизмы поступательного перемещения

       Винтовой механизмы поступательного перемещения (ВМПП) включает в себя приводной двигатель, понижающий редуктор и винтовую передачу, винт которой является выходным звеном механизма. Вариант конструкции ВМПП выполненный на основе пла-нетарной роликовой передачи с длинными роликами был рассмотрен в разделе 2.6.5 (см. Рис. 58). В последнее время при использовании в качестве привода различных агрегатов ВМПП, который иногда называют электроцилиндром, все чаще вытесняют гидравлические цилиндры, поскольку обладают высокой степенью надежности и не требуют наличия приводной гидростанции. Поэтому ВМПП успешно применяются в различных передвижных агрегатах типа подъемников,приводах управления запорной арматурой (вентилями, клапанами), а также в объектах военной и аэрокосмической техники. Понижающий редуктор ВМПП чаще всего выполняется на основе планетарной, или волновой передачи, позволяющих максимально сократить его габаритные размеры, а форму приблизить к цилиндрической, реже применяются червячные и цилиндрические передачи. Приводной двигательможет монтироваться как снаружи ВМПП, так и внутри его корпуса. В качестве выходной передачи ВМПП могут использоваться все рассмотренные типы винтовых передач. Рассмотрим примеры конструктивного исполнения различных ВМПП

Рис 67 Конструкция ВМПП с тремя независимыми режимами работы выходного звена – поступательным, вращательным и наладочным.

На Рис 67 показана конструкция ВМПП с тремя независимыми режимами работы выходного звена – поступательным, вращательным и наладочным. Он содержит сборный корпус состоящий из двух частей фланца 1 и стакана 2, гайку 3, установленную в стакане 2 с возможностью поступательного перемещения и взаимодействующий с ней винт 4, вы-полненный за одно целое с установленным на подшипниках 18 во фланце 1 выходным валом 17 волнового редуктора 16, волнообразователь которого установлен на валу электродвигателя 15. На поверхности отверстия стакана 2 выполнены продольные пазы 6, а в стенке гайки 3 сквозной радиальный паз в котором установлена с возможностью поступательного перемещения шпонка 5, кроме того, на наружной поверхности винта 4 выполнены продольные пазы 8. Гайка 3 выполнена за одно целое со штоком 9 являю-щимся выходным звеном механизма, в котором выполнено продольное отверстие в котором установлен вал 11 с шестерней 12 закрепленной на его левом конце, которая находится в зацеплении с зубчатой рейкой 13, выполненной на боковой поверхности шпонки 5, На правом конце вала 11 закреплена рукоятка 19, имеющая со стороны торца 10 штока 9 выступ 20, который при работе механизма находится в одном из трех углублений 21, 22, 23 выполненных на торце 10 штока 9.Углубление 22 соответствует расположению всего тела шпонки 5 в пазу 7 гайки 3. Углубление 23 соответствует положению, когда часть шпонки 5 находится в пазу 6 стакана 2, а часть – в пазу 7 гайки 3. Углубление 21 соответствует положению, когда часть шпонки 5 находится в пазу 8 винта 4, а часть – в пазу 7 гайки 3.С помощью проушины 24 ВМПП крепится к неподвижному основанию, а с помощью про-ушины 25 к перемещаемому объекту.

Работает механизм следующим образом. При нахождении выступа 20 рукоятки 19 в углублении 23 шпонка 5 вводится в паз 6 и таким образом соединяет между собою стакан 2 и гайку 3 с возможностью поступательного перемещения последней, поэтому при вра-щении вала электродвигателя 15 через волновой редуктор 16 вращение передается валу 17 и винту 4, вращение которого за счет взаимодействия с резьбой зайки 3 преобразуется в ее поступательное перемещение вместе со штоком 9, В зависимости от направления вращения вала электродвигателя 15 шток 9 выдвигается из отверстия стакана 2 или втягивается в него и перемещает в соответствующем направлении соединенный с ним посредствам проушины 25 объект. При нахождении выступа 20 рукоятки 19 в углублении 21 шпонка 5 вводится в паз 8 винта 4, и таким образом, соединяет между собою гайку 3 и винт 4, в результате чего гайка, отсоединенная от стакана 2 получая движение от электродвигателя 15 вращается вместе с винтом 4 и штоком 9, сообщая через проушину 25 вращательное движение перемещаемому объекту. При нахождении выступа 20 рукоятки 19 в углублении 21 все тело шпонки 5 размещается в пазу 7 гайки 3 и поэтому не препятствует взаимодействию резьбовых поверхностей гайки 3 и винта 4, что приводит к вращению гайки со штоком 9 относительно винта 4 и стакана 2. В таком режиме вручную осуществляется перемещение штока 9 на требуемую величину, т. е. наладка механизма.

Рис 68 Конструкция ВМПП с приводом от пьезоэлектрического преобразователя.

       На Рис 68 показана конструкция ВМПП с приводом от пьезоэлектрического преобразователя. Он содержит ходовой винт 2, с тремя направляющими гранями 4. правый конец которого неподвижно закреплен на стойке 1, взаимодействующую с ним гайку 3, установленную на каретке 5 с возможностью вращения, на которой установлен приводной двигатель 6 в виде пьезоэлектрического преобразователяи три комплекта шарнирно соединенных друг с другом кронштейнов 7 с роликами 8, каждый из которых взаимодействуют с направляющими гранями 4 ходового винта 2, при этом один комплекта роликов поджат к грани 4 с помощью пружин 9. Гайка 3 зафиксирована в каретке 5 от осевого перемещения посредствам накладки 10, а на заднем торце каретки выполнен фланец 11 с помощью которого она крепится к перемещаемому объекту.
Работает ВМПП следующим образом. При включении пьезоэлектрического преоб-разователя 6 в нем возбуждаются продольные и изгибные колебания, которые передаются наружной поверхности гайки 3, в результате чего она начинает вращаться в том или дру-гом направлении в зависимости от схемы включения преобразователя. Взаимодействуя с резьбой ходового винта 2, гайка 3 начинает двигаться вдоль него, перемещаясь вместе с кареткой 5 в ту или другую сторону.За счет применения в качестве приводного двигателя пьезоэлектрического преобразователя возбуждающего колебания резко снижается трение в винтовой паре ходовой винт – гайка, что повышает КПД механизма.

Рис 69 Конструкция ВМПП с шарико – винтовой передачей.

       На Рис 69 показана конструкция ВМПП с шарико – винтовой передачей. Он содержит сборный корпус 1 во внутренней полости которого встроен статор 2бесколлекторного двигателя постоянного тока, а на подшипниках 4 установлен его ротор 3, цапфа 5 которого связана с волновым редуктором 6, а его выходная ступица 7, установлена на подшипниках 8в корпусе 1 и жестко соединенас ходовым винтом 9 шарико – винтовой передачи, который посредствам шариков 10 взаимодействует с гайкой 11. Гайка 11 шарико – винтовой передачи выполнена за одно целое со штоком 13, который установлен в расточке корпуса 1 с возможностью осевого перемещения и зафиксирован от вращения посредствам стопорных винтов 16, которые входят в его продольные пазы 15, кроме того на правом торце штока 13 закреплена проушина 14, с помощью которой он соединяется с перемещаемым объектом, а на левом торце сборного корпуса 1 закреплена проушина 17 посредствам которой механизм соединяется с неподвижной стойкой. На левой цапфе ротора 3 установлен датчик контролирующий угол его поворота. Волновой редуктор 6 механизма содержит установленный на цапфе 5 ротора 3 волнообразователь, выполненный в виде двух оппозитно расположенных эксцентриков 18 с установленными на них подшипниками 19, соединенный с корпусом 1 сепаратор 21, с шариками 20 и жесткое колесо 22 с внутренней волновой поверхностью 23 и выходной ступицей 7.

Работает механизм следующим образом.При включении электродвигателя его ротор 3 установленный в корпусе 1 на подшипниках 4 начинает вращаться и приводит в движе-ние волнообразователь волнового редуктора 6, который через шарики 20 установленные в сепараторе 21 сообщает вращение жесткому колесу 22, которое, будучи соединена с по-мощью выходной ступицы 7, установленной в корпусе 1 на подшипниках 8, с ходовым винтом 9, передает последнему вращение с пониженной угловой скоростью. Ходовой винт 9 посредствам шариков 10 взаимодействует с гайкой 11, которая,при этом, месте со штоком 13 поступательно перемещается относительно корпуса 1 и перемешает объект со-единенный со штоком 13 с помощью проушины 14.

Рис 70 Конструкция дифференциального ВМПП используемого для управления запорным вентилем трубопровода.

       На Рис 70 показана конструкция дифференциального ВМПП используемого для управления запорным вентилем трубопровода. Он содержит корпус 1 на нижнем торце которого закреплен электродвигатель 2, а его вал соединен с ведущим валом  установленным в корпусе 1 на подшипниках 4, и несущим две шестерни 5 и 6 соединенные между собою кулачковой муфтой 7, при этом шестерня 5 зацепляется с зубчатым колесом 11, установленным на подшипниках 13, а шестерня 6 зацепляется с зубчатым колесом 10, установленным на подшипниках 12. Число зубьев шестерен 5,6 и зубчатых колес 10 и 11 выбрано таким образом, что угловая скорость вращения зубчатого колеса 10 несколько больше скорости вращения зубчатого колеса 11. Ступицы зубчатых колес связаны с ходо-вым винтом 14, таким образом, что могут сообщать ему вращательное движение, ступица колеса 10 за счет взаимодействия своим центральным квадратным отверстием с квадратной головкой винта 14, а ступица колеса 11 за счет взаимодействия ее внутренней резьбы с резьбой винта 14 (ступица зубчатого колеса 11 является гайкой).Такое соединение зуб-чатых колес 10 и 11 с ходовым винтом 14, вращающихся с в одном направлении, но с различной скоростью, образует с ним дифференциальную винтовую передачу, которая обеспечивает медленное вращение и осевое перемещение винта, величина которого пропор-циональна разности угловых скоростей зубчатых колес 10 и 11. Верхний подшипник 12 зубчатого колеса 10 установлен в расточке корпуса 1 с возможностью осевого перемещения и постоянно поджат в нижнем направлении посредствам комплекта тарельчатых пружин 16. На верхнем конце ступицы зубчатого колеса 10 напрессован штурвал 17 для ручного управления запорным вентилем, а в центральном отверстии ступицы этого колеса расположена штанга 18 с буртом на нижнем торце, которая служит указателем степени открытия задвижки. Нижний конец ходового винта 14 с помощью накидной гайки и шариков 19 и 20 соединен со шпинделем запорного вентиля 21. В верхней части корпуса 1 шарнирно установлен двуплечий рычаг 22, ведущее плечо которого взаимодействует с верхним подшипником 12 зубчатого колеса 10, а ведомое плечо – с микропереключателем 23, управляющим работой электродвигателя 2. Для отключения дифференциального привода ходового винта 14 используется вилка 10 , которая, преодолевая усилие пружины 9, разъединяет кулачки муфты 7, при этом, вращение шестерне 5 не передается, а скорость перемещения ходового винта определяется только угловой скоростью зубчатого колеса 11, находящегося в зацеплении с шестерней 5.
Работает механизм следующим образом. При включении электродвигателя 2 сооб-щается вращение ведущему валу 3, который при включенной кулачковой муфте 7, сооб-щает его зубчатым колесам 10 и 11, которые, образуя с ходовым винтом 14 дифференци-альную винтовую передачу, сообщают ему медленное вращение и осевое перемещение, которое передается шпинделю 21 запорного вентиля. После упора затвора вентиля в седло (затвор и седло вентиля на Рис 70 не показаны) резко возрастает усилие на ходовом винте 14, что приводит к сжатию комплекта тарельчатых пружин 16 и смещению вверх зубчатых колес 10 и 11, при этом в расточке корпуса 1 вверх поднимается и верхний подшипник 12 который воздействует на рычаг 22 и последний переключает в противоположное положение микропереключатель 23, выключающий при этом электродвигатель 2. Для открытия затвора вентиля электродвигатель 2 включается в противоположном направлении, при этом в противоположном направлении начинают вращаться зубчатые колеса 10 и 11, которые перемещают ходовой винт 14 вместе со шпинделем 21 затвора вверх. После отхода затвора от седла клапана резко снижается осевое усилие, передающееся от ходового винта 14 комплекту тарельчатых пружин 16, которые возвращают зубчатые колеса 10 и 11 вместе с подшипниками в нижнее исходное положение. В конце хода винта 14 его квадратная головка, до этого скользившая по ответным плоскостям квадратного отверстия в ступице колеса 10, упирается в его торец и поднимает зубчатое колесо 10, сжимая при этом комплект тарельчатых пружин 16, что приводит к срабатыванию микропереключателя 23 и остановке электродвигателя 2.

Рис 71 Конструкции ВМПП с устройством для регулирования усилия управления задвижкой трубопровода

       На Рис 71 показана конструкции ВМПП с устройством для регулирования усилия управления задвижкой трубопровода. Он содержит приводной двигатель 1, установленный на корпусе 2 понижающего червячного редуктора, на одном торце которого закреплен корпус 4, а на втором – фланецмеханизма ручного управления задвижкой (червячная передача приводного редуктора на Рис 71 не показана), В корпусе 4 на подшипнике 16 расположенным в крышке 17 установлен винт 3, взаимодействующий с цилиндрическими гайками 5 и 6, расположенными в расточке червяка 9 и подпружиненными в осевом направлении пружинами 7 и 8, при этом гайки 5 и 6 взаимодействуют с червяком 9 посредствам, закрепленных на их наружной цилиндрической поверхности шпонок 10 и 11, имеющих возможности осевого перемещения в пазу 12, выполненном в отверстии червяка 9.Пружина 7 упирается в торец накидной гайки 15, а пружина 8 – в торец расточки червяка 9. Ходовой винт 14 механизма взаимодействует с червячным колесом 13, находящимся в зацеплении с червяком 9.
Работает ВМПП следующим образом. При вращении вала двигателя 1 через пони-жающий редуктор 2 вращение передается винту 3, который в нормальном режиме работы механизма через гайки 5и 6, шпонки 10 и 11 не сжимая пружин 7 и 8 передает вращение червяку 9, который в свою очередь вращает червячное колесо 13, а последнее перемещает в осевом направлении ходовой винт 14 связанный со шпинделем задвижки (шпиндель задвижки на Рис 71 не показан). При увеличении нагрузки на шпинделе в момент упора затвора вентиля в седло, резко возрастает усилие на ходовом винте 14 и червячное колесо 13 останавливается, а вместе с ним и червяк 9. В тоже время двигатель 1 через понижающий редуктор продолжает вращать винт 3 но с увеличенным моментом, что приводит к тому что осевое усилие, возникающее при этом на гайках 5 и 6 превышает усилие пружин 8 и 9 и сжимает их, позволяя гайкам 5 и 6 двигаться по винту 3 в ту или другую сторону в зависимости от направления вращения вала двигателя 1, которые благодаря наличию шпонок 10 и 11, имеющих возможность скользить по боковым поверхностям паза 12, поступательно перемещаются в расточке червяка 9. При движении гаек усилие сжатия пружин 7 и 8 увеличивается и растет до такой величины, при котором крутящий момент на червяке 9 через червячное колесо 13 не создаст на ходовом винте 14 усилие, необходимое для перемещения шпинделя задвижки до ее полного закрытия. Таким образом, наличие встроенных в расточку червяка двух гаек с закрепленными на их наружной цилиндрической поверхности шпонками, контактирующими с продольным пазом,выполненным в расточке червяка и поджатыми в осевом направлении пружинами позволяет регулировать величину усилия на шпинделе задвижки.

9 Комбинированные винтовые механизмы

Достаточно часто объединение винтовой передачи с различными типами механизмов, особенно с кулачковыми, или видами зубчатых передач позволяет создавать устройства, обладающие новыми свойствами, которые получить при индивидуальном использовании винтовой передачи, или какого либо механизма очень проблематично, а иногда и невозможно. Такие комбинированные механизмы обычно используются для получения сложной траектории движения выходного звена, или для реализации изменяющегосяво времени режима работы. Рассмотрим примеры конструктивного выполнения комбинированных винтовых механизмов.

Рис 72 Конструкция комбинированного механизма состоящего из винтовой
и конической зубчатых передач, соединение которых позволяет
получить движение выходного звена по спирали.

      На Рис 72 показана конструкция комбинированного механизма состоящего из винтовой и конической зубчатых передач, соединение которых позволяет получить движение выходного звена по спирали. Он содержит корпус 1,в котором установлен червяк 2 зацепляющийся с червячным колесом 3, закрепленном посредствам торцевого крепления 4 и шпонки 5 на вертикальном валу 6, который установлен в корпусе 1 на опорном подшипнике 7. На цилиндрическом пояске корпуса 1 расположенным соосно отверстию под установку опорного подшипника 7 расположено коническое зубчатое колесо 12, зафиксированное от вращения винтами 13 и зацепляющееся с конической шестерней 11, удлиненная ступица 9 которой является гайкой, взаимодействующей с резьбой ходового винта 14, при этом, сама ступица 9 установлена в расточке консоли 8 вала 6, выполненной перпендикулярно его оси и зафиксирована от осевого перемещения стопорным винтом 10, который входит в кольцевую проточку на наружной поверхности ступицы – гайки 9. В ходовом винте 14 выполнена продольная канавка 17, в которую входит стопорный винт 18 установленный на ступице – гайке 9 шестерне 11, что при вращении последней препятствует вращению винта, но позволяет ему перемещаться в осевом направлении, относительно гайки 9. Между верхним торцем опорного подшипника 7 и нижним торцем консоли 8 вала 6, для регулировки бокового зазора в конической передаче, установлена мерная прокладка 19.На конце ходового винта 14 посредствам кронштейна 15 закреплен инструмент 16, который является выходным звеном механизма.
Работает механизм следующим образом. При вращении червяка 2 движение через червячное колесо 3 передается валу 6, при вращении которого вокруг своей вертикальной оси коническая шестерня 11, обкатываясь по неподвижному коническому колесу 12, начинает вращаться вместе своей ступицей – гайкой 9, которая при этом сообщает ходовому винту 14 осевое перемещение, а вместе с винтом перемешается и кронштейн 15 с инструментом 16. Таким образом, инструмент 16 совершает вращательное движение вместе с валом 6 и радиальное поступательное перемещения вместе с ходовым винтом 14, сложение которых обеспечивает движение инструмента по спирали. Параметры спирали определяются передаточным отношением конической передачи и шагом ходового винта.

Рис 73 Конструкция комбинированного механизма включающего винтовую передачу и кулачковый механизм, что позволяет преобразовывать вращательное
движение винта в возвратно – поступательное движение каретки.

           На Рис 73показана конструкция комбинированного механизма включающего винтовую передачу и кулачковый механизм, что позволяет преобразовывать вращательное дви-жение винта в возвратно – поступательное движение каретки.Он содержит корпус 1, размещенный в нем ходовой винт 2 с резьбой противоположного направления, взаимодействующего с двумя полугайками 3, имеющими одна правую, а другая левую резьбы, которые размещены в окнах 4 корпуса 1, расположенных в плоскости перпендикулярной к оси винта. При этом в самих полугайках 3 выполнены окна 5 в которых на осях 6 установлены подшипники 7, которые взаимодействуют с плоским кулачком 8, имеющим параллельные поверхности 9 и 11 и наклонные поверхности 10, который также размещен в пазах 5 полугаек 3. Между верхней поверхностью окон 4 и полугайками 3 установлены демпферы 12, степень амортизации которых регулируется винтами 13. Величина перемещения каретки ограничена упорами 14
Работаетмеханизм следующим образом. Вращение ходового винта 2 по часовой стрелке за счет взаимодействия с левой полугайкой 3 преобразуется в поступательное движение каретки влево, при этом левая полугайка 3 своим роликом 7 контактирует с по-верхностью 9 плоского кулачка 8, при этом ее демпфер12 разгружен, а правая полугайка 3 в это время своим роликом 7 взаимодействует с поверхностью 11плоского кулачка 8, по-этому она поднята верх и не контактирует с винтом 2, а ее демпфер 12 сжат. В конце хода каретки влево плоской кулачок взаимодействует с левым упором 14, который заставляет его сместиться вправо, при этом положение полугаек 3меняктся на противоположное, при этом, с винтом 2 начинает контактировать правая полугайка 3, а левая полугайка 3 под воздействие поверхности 11 кулачка 8 поднимается вверх, при этом удар гасится ее демпфером 12.В результате этого при вращении винта 2 в ту же сторону каретка начинает двигаться вправо, а в конце хода после взаимодействия плоского кулачка 8 с правым упором 14 полугайки 3 опять изменяют свое положение на противоположное и направление движение каретки также меняется. Такая конструкция комбинированного механизма позволяет без изменения направления вращения ходового винта менять в крайних точках поступательное движение каретки на противоположное по направлению.

Рис 74 Конструкция тисков с комбинированным приводом, включающим винтовую, зубчатую и реечную передачи, а также шарнирно – рычажный механизм

         На Рис 74 показана конструкция тисковс комбинированным приводом, включающим винтовую, зубчатую и реечную передачи, а также шарнирно – рычажный механизм. Они содержат корпус 1 с направляющим 2 и боковым упором 3, подвижные губки 4, размещенные в направляющих 2, в расточках которых установлены поворотные вкладыши 5, с зажимными валиками 8, а также зубчатые рейки 7, закрепленные на корпусе 1 и взаимодействующие с зубчатыми колесами 12 и винтовую передачу, включающую ходовой винт 6 с правой и левой резьбой, которая взаимодействует с ответной внутренней резьбой различного направления выполненной в губках 4, являющихся в данном случае гайками винтовой передачи.На обеих цапфах зажимных валиков 8 закреплены шестерни 9, которые через паразитную шестерню 11 кинематически соединены с зубчатыми колесами 12, находящимся в зацеплении с рейкой 7. На наружной поверхности зажимных валиков 8 выполнена винтовая насечка 10, которая при их вращении перемещает зажимаемую в тисках заготовку 13 вправо по направлению к боковому упору 3.
Работают тиски с комбинированным приводом следующим образом. После установки зажимаемой заготовки 13 в тиски начинают вращать ходовой винт 6, который взаимодействуя с внутренней резьбой губок 4 благодаря противоположному направлению резьбы поступательно перемещает их по направлению к заготовке 13, при этом зубчатые ко-леса 12, взаимодействуя с рейкой 7 неподвижно закрепленной на корпусе 1, начинают вращаться и за счет зацепления с паразитными шестернями 11 передают вращение шес-терням 9, которые вращают зажимные валики 8. При контакте с заготовкой, за счет наличия поворотных вкладышей 5 шарнирно установленных в губках 4,зажимные валики 8 самоустанавливаются по боковой поверхности заготовки 13, а за счет наличия на их наружной поверхности винтовой насечки 10 происходит смещение заготовки 13 к боковому упору 3, после чего осуществляется окончательный зажим заготовки. Оснащение тисков комбинированным приводом описанной конструкции позволяет повысить точности установки заготовки и сократить время необходимое для ее зажима

Рис 75 Конструкция затвора с комбинированным приводом, включающим винтовую передачу и шарнирно – рычажный механизм.

       На Рис 75 показана конструкция затвора с комбинированным приводом, включаюшим винтовую передачу и шарнирно – рычажный механизм. Он содержит корпус 1 имеющий полости А и Б в котором установлено седло 2, перекрываемое поворотной та-релкой 3, шарнирно установленной в корпусе 1 на оси 4, а в тарелке 3 расположены седло 5 и клапан 6, разделяющий полости А и Б в проточной части корпуса 1, при этом клапан 6 посредствам оси 7 шарнирно соединен с тягой 8, а последняя также шарнирно посредствам оси 9 соединена с вилкой 10 закрепленной на шпинделе 11 таким образом, что он может вращаться в резьбе гайки12. При этом в верхней части шпинделя 11 выполнено отверстие, ось которого перпендикулярна его продольной оси и в нем установлена рукоятка 16, а гайка 12 запрессована в стакане 13, который с помощью фланца 14 и шпилек 15 закреплен в вертикальном положении на верхнем торце корпуса 1.
Работает комбинированный привод следующим образом. На Рис 75 затвор показан в закрытом положении поэтому полости А и Б разделены тарелкой 3, прижатой к седлу 2 , встроенный в тарелку клапан 6 также разделяет полостиА и Б, образуя герметичное со-единение с седлом 5, при этом давление жидкости направлено по стрелке Р слева направо и также содействует прижатию тарелки 3 и клапана 6 к своим седлам. Для открытия затвора с помощью рукоятки 16 вращают шпиндель 11, который за счет взаимодействия с гайкой 12 помимо вращения поступательно перемещается вверх и через вилку 10 и тягу 8 шарнирно соединенные друг с другом осями 7 и 9 воздействует на клапан 6,поднимая его до упора в торец отверстия в тарелке 3. В результате этого происходит разгерметизация полостей А и Б и давление жидкости в них выравнивается, после чего тарелка 3 находится в равновесном состоянии. При дальнейшем вращении шпинделя 11 тарелка 3, приводимая в движение шарнирно соединенными друг с другом вилкой 10 и тягой 8, поворачивается против часовой стрелки на оси 4, что приводит к полному открытию задвижки. Процесс закрытия задвижки выполняется в обратном порядке, сначала поворачивается тарелка 3 и прижимается к седлу 2, а затем опускается вниз и прижимается к седлу 5 клапан 6, и таким образом, полости А и Б снова герметизируются. Применение комбинированного рычажно – винтового привода в конструкции задвижки позволяет существенно снизить потребное усилие для управления ею.

Рис 76 Конструкция комбинированного привода поступательного перемещения включающего винтовую и зубчатую планетарную передачи, а также два фрикционных тормоза.

     На Рис 76 показана конструкция комбинированного привода поступательного перемещения включающего винтовую передачу, зубчатую планетарную передачу и два фрикционных тормоза. Он содержит ходовой винт 1, размещенный внутри сборной гайки, в корпусе 2 которой на радиально упорных шарикоподшипниках 5 установлены стаканы 3 и 4, при этом в стакане 3 установлены равномерно по окружности три комплекта роликов 6, образующих с ходовым винтом 1 ролико – винтовую передачу и также равномерно по окружности установлены три шестерни 7, зацепляющиеся с корончатым зубчатым колесом 8, выполненным за одно целое со стаканом 4. Цапфы стаканов 3 и 4 выходят наружу из внутренней полости сборной гайки и имеют возможность взаимодействовать цапфа 9 стакана 3 с фрикционным тормозом 10, а цапфа 11 стакана 4 с фрикционным тормозом 12.
Работа привода может осуществляться в трех режимах.
Режим I. Тормоз 10 включен, а тормоз 12 выключен, при этом стакан 3 неподвижен относительно корпуса 2 сборной гайки, и корончатое зубчатое колесо 8 имеет возмож-ность вращения. При вращении ходового винта 1 ролики 6, перекатываясь по его винто-вой поверхности, сообщают втулке 3, а вместе с ней и корпусу 2 гайки перемещение в осевом направлении.
Режим II. Тормоз 10 выключен, а тормоз 12 включен, стакан 3 имеет возможность вращение независимо от корпуса 2 гайки, а корончатое зубчатое колесо 8 сблокировано с корпусом 2 гайки и не имеет возможности вращения относительно него. При вращении ходового винта 1 ролики 6 сообщают планетарное движение шестерням 7, которые при этом, перекатываясь по неподвижному корончатому зубчатому колесу, сообщают втулке 3 вращение в сторону вращения ходового винта 1, что приводит к осевому перемещению гайки с уменьшенной скоростью по сравнению с о скоростью перемещения в режиме I
Режим III. Оба тормоза 10 и 12 выключены. В этом случае при отсутствии внешней осевой нагрузки гайка неподвижна, а стаканы 3 и 4 вращаются вместе с ходовым винтом 1 как одно целое т. е при вращении ходового винта передачи осевого движения гайке не происходит.
Таким образом, соединение винтовой и зубчатой планетарной передач с двумя тор-мозами позволяет получить привод поступательного перемещения, работающий в трех режимах.

Рис 77 Конструкция винтового вариатора, в котором эксцентриковая винтовая передача соединена с фрикционным тормозом.

На Рис 77 показана конструкция винтового вариатора, в котором эксцентриковая винтовая передача соединена с фрикционным тормозом. Он содержит установленную в корпусе 1 втулку 2 с эксцентричным отверстием, в котором установлен эксцентрик 3 сопряженный со втулкой 2 посредствам буртов входящих в ее кольцевые канавки, а в эксцентрике 3 на шариковых опорах качения 4 размещена гайка 5, которая своей внутренней резьбой взаимодействует с резьбой ходового винта 6, кроме того эксцентрик соединен с пружиной кручения 9, заневоленой в корпусе 1, и фрикционным тормозом, состоящим из барабана 7 и тормозной колодки 8. Корпус 1 связан с приводом и получает от него враща-тельное движение, а ходовой винт 6 за счет взаимодействия с гайкой 4 перемещается в осевом направлении.
Работает винтовой вариатор следующим образом. При выключенном фрикционном тормозе вариатор работает как эксцентриковая винтовая передача, передаточное отноше-ние которой определяется величиной несоосности ходового винта 6 и гайки 5. При вклю-чении фрикционного тормоза, колодка 8 прижимается к барабану 7, что приводит к воз-никновению на эксцентрике 3 тормозного момента, который разворачивает эксцентрик 3 в канавках втулки 2, и таким образом смещает гайку 5, уменьшая ее эксцентриситет относительно оси ходового винта 6, что приводит к изменению передаточного отношения винтовой передачи, и при неизменной скорости вращения корпуса 1 связанного с приводоми снижению скорости поступательного движения ходового винта 6. При этом происходит закручивание пружины 9. После выключения фрикционного тормоза пружина 9 возвращает эксцентрик 3 и гайку 4 в исходное положение, в результате чего ходовой винт 6 снова начинает перемещаться в осевом направлении с прежней повышенной скорость

Рис 78 Конструкция редуктора рулевого механизма грузового автомобиля, который выполнен на основе шарико – винтовой и реечной передач.

     На Рис 78 показана конструкция редуктора рулевого механизма грузового автомобиля, который выполнен на основе шарико – винтовой и реечной передач. Он содержит размещенный в корпусе 1 на конических роликоподшипниках 2 ведущий вал 3 выполненный с винтовой канавкой 15, в которой расположены шарики 4 взаимодействующие с ответной винтовой канавкой гайки 5, на нижней поверхности которой выполнена рейка 6 зацепляющимся с зубчатым сектором 7, выполненным за одно целое с выходным валом 8, установленным в корпусе 1 на игольчатых подшипниках 9. Гайка 5 снабжена возвратным каналом 10, посредствам которого шарики 4 при вращении винта 3 и продольном перемещении гайки 5 движутся по замкнутому пути, обеспечивая, таким образом, постоянный контакт винта 3 и гайки 4. Осевое положение выходного вала 8 обеспечивается наклоном зубьев нарезанных на секторе 7 зубьев и винтовым упором 11, головка которого контактирует с опорным подпятником 12. На выходной цапфе 13 вала 8 нарезаны шлицы 13, а на резьбовом конце установлена гайка 14, что позволяет закрепить на нем ведущий рычаг механизма поворота автомобиля (рычаг на Рис 78 не показан). При вращении ведущего вала 3, получающего привод, например от гидроусилителя, за счет движения нагруженных шариков 4 происходит их перемещения по замкнутому контуру, приводящее к поступательному перемещению гайки 4, в результате этого зубья нарезанной на ее наружной поверхности рейки 6, зацепляясь с зубчатым сектором 7 поворачивают последний, вместе с выходным валом 8, на требуемый угол, Этот поворот вала 8 посредствам рычага уста-новленного на его выходной цапфе приводит в действие механизма поворота

Передача винт – гайка широко используется совместно с клиновым механизмом в приборах и технологической оснастке в составе регулируемых упоров и зажимов.

Рис 79 Конструкция юстировочного упора прибора с клино – винтовым приводом.

На Рис 79 показана конструкция юстировочного упора прибора с клино – винтовым приводом. Он содержит корпус 1, гайку 2, неподвижно закрепленную на корпусе винтами 3, винт микроподачи 4 с конусным левым концом, взаимодействующим с комплектом из трех роликов 8 с наружной сферической поверхностью, установленных в сепараторе 9. а также жестко соединенный с винтом 4 лимбом 5 и толкатель 6, подпружиненный пружиной 7, которая упираясь в его бурт, прижимает конусную поверхность, выполненную на правом торце толкателя 6 к роликам 8, и таким образом, осуществляет силовое замыкание упора 3 с роликами 8. Для отсчета величины перемещения упора 6 на наружной цилиндрической поверхности гайки 2, входящей в отверстие лимба 5 и на наружной конусной поверхности лимба 5, в месте его контакта с гайкой 2 нанесены деления в долях миллиметра, позволяющие получить высокую точности отсчета.
Работает юстировочный упор следующим образом. При повороте по часовой стрелке лимба 5, который, при этом, поворачивается вместе с винтом микроподачи 4, последний своим левым конусным концом взаимодействуя с роликами 8, смещает их в радиальном направлении, что приводит к перемещению подпружиненного пружиной 7 упора 6 влево. Величина перемещения упора h зависит от шага резьбы винта 4, угла наклона βв его конусного конца, и угла наклона βт конусной поверхности толкателя и за один оборот винта 6 составляет : h = tв∙ tgβв tgβт
При повороте лимба 5 против часовой стрелки, конусный конец винта 4 освобождает ролики 8 и последние под действием пружины 6 перемещаются к центру, при этом толкатель 7, также под действием пружины 6 перемещается вправо. Отсчет перемещения упора 6 вправо и влево осуществляется по шкале на гайке 2 и лимбе 5.

Рис 80 Конструкция быстродействующего клино – винтового прижима механически обрабатываемой детали.

На Рис 80 показана конструкция быстродействующего клино – винтового прижима механически обрабатываемой детали. Он содержит корпус 1, и кронштейн 2 с выступом 3 и наружной клиновой плоскостью 4, выполненной на его основании, которая взаимодействует с ответной клиновой плоскостью 5 на Т – образной опорной поверхности корпуса 1, а также винт 6 со сферическим хвостовиком 7 и квадратной головкой 8, которая постоянно поджата в левом направлении пружиной 10 упирающуюся в правый торец выступа 3 кронштейна 2. При этом гладкая часть винта 6 расположена в вертикальном пазу 13 вы-ступа 3 кронштейна 2, а резьбовая часть 11 винта 6 установлена в резьбовом отверстии корпуса 1 и на ней расположена гайка 12. Кроме того, для ограничения относительного продольного перемещения корпуса 1 и кронштейна 2, в последнем установлена бонка 9, а для фиксации относительного положение корпуса 1 и кронштейна 2 в горизонтальной плоскости в корпусе 1 выполнен продольный призматический паз 14, в который входит ответный выступ 15 такого же профиля, выполненный на верхней плоскости основания кронштейна 2. В своей нижней опорной части корпус 1 и кронштейн 2 имеют Т – образ-ную форму поперечного сечения.

Работает прижим следующим образом. В исходном положении прижим введен в Т – образный паз станка посредствам Т – образных оснований корпуса 1 и кронштейна 2, в положении когда правый торец корпуса 1 упирается в бонку 9 кронштейна 3, а сферический хвостовик 7 упирается в торец зажимаемой заготовки 16. Затем ключом за квадратную головку 8 по часовой стрелке вращают винт 6, в результате чего корпус 1 и кронштейн 2 поступательно перемещаются навстречу друг другу, при этом в пазу стола станка возникает заклинивающее усилие, создаваемое пружиной 10. При дальнейшем вращении винта 6 пружина 10 начинает сжиматься и гайка 12 отходит от правого торца выступа 3 кронштейна 2, а винт 6, вращаясь в резьбовом отверстии корпуса 1, который неподвижно зафиксирован посредствам клиновых плоскостей 4 и 5 в пазу станка, зажимает заготовку 16 упираясь в ее торец. Для освобождения обработанной на станке заготовки и снятия прижима винт 6 вращают в обратном направлении до тех пор пока гайка 12 не упрется в выступ 3 кронштейна 2, после чего корпус 1 и кронштейн 2 начинают двигаться в противоположные стороны и происходит расклинивание их Т – образных клиновых оснований 4 и 5 в пазу станки. При дальнейшем вращении винта 6 корпус 1 упирается в бонку 9 кронштейна 2, и окончательно освобожденный зажим, который снимают со станка. Такая конструкция прижима исключает необходимость его предварительной фиксации на столе станка с помощью установочных болтов перед зажимом детали и расфиксации для его снятия со станка.

Винтовые передачи эффективно используются не только совместно с зубчатыми передачами и различными видами механизмов, но и с гидравлическим и пневматическим приводом, при этом, они чаще всего выполняют функцию регулировочных элементов с помощью которых настраивается величина перемещения выходного звена гидро – пневмодвигателя, например гидроцилиндра, но винтовые передачи могут применяться и непосредственно составе силового гидро – пневматического привода. Рассмотрим примеры их конструктивного выполнения.

Рис. 81 Конструкция гидроцилиндра со встроенной винтовой передачей для регулировки величиной хода его штока

На Рис 81 показана конструкция гидроцилиндра со встроенной винтовой передачей для регулировки величиной хода его штока. Он содержит корпус 1, поршень 2 со штоком 3, который выполнен со сквозным отверстием 4 и двумя продольными пазами 5, ходовой винт 10 с ходовой гайкой 12, снабженной двумя шпонками 13, гайку 14, установленную с торца поршня 2, а также крышки 6 и 7. Ходовой винт 10 зафиксирован от осевого перемещения в крышке 6 с одной стороны за счет наличия в нем упорного бурта, а с другой стопорным винтом 11. Шток 3 соединен посредствам резьбово

Рис 82 Конструкция гидроцилиндра со встроенными винтовой и зубчато – реечной передачами для регулировки величиной хода, совокупность которых позволяет иметь количество положений штока больше двух

На Рис 82 показана конструкция гидроцилиндра со встроенными винтовой и зубчато – реечной передачами для регулировкивеличиной хода, совокупность которых позволяет иметь количество положений штока больше двух. Он содержит корпус 1, полый поршень 5 с ограничительным кольцом 7, выполненный за одно со штоком 6 и крышку 2, которые образуют пеоршневую 3 и штоковую 4 полости гидроцилиндра, а также стакан 8 со шлицами 9 и зубчатым венцом 10, рейку – плунжер 11, ходовой винт 12 с ходовой гайкой 13, хвостовик которой 14 выполнен со шлицами 15. При этом, ограничительное кольцо 7 выполнено с открытыми пазами 16 ответными выступам 17 на ходовой гайке 13. Ходовая гайка 13, стакан 8 с зубчатым венцом 10 и рейка – плунжер 11 выполняют функции механизма фиксации поршня 5 со штоком 6 в промежутлчном положении. При подаче масла в полость 3 гидроцилиндра поршень 5 со штоком 6 перемещаются в крайнее положение совершая полный ход (см. Рис 82б). Если повернуть стакан 8 в положение когда выступы гайки 17 будут упираться в ограничительное кольцо 7, что выполняется за счет рейки – плунжера 11 и зубчатого венца 10, то при подаче масла в полость 3 гидроцилиндра поршень 5 со штоком 6 в конце хода остановятся в среднем положении (см. Рис 82в). При подаче масла в полость 4 гидроцилиндра в зависимости от положения выступов 17 гайки 13 поршень 5 со штоком 6 переместятся в исходное или промежуточное положения (см Рис 82а,г). Регулировка среднего положения осуществляется вращением ходового винта 12, что позволяет переместить гайку 13 в требуемое положение.

Рис 83 Конструкция многопозиционного гидроцилиндра со встроенным механизмом фиксации штока в произвольном положении, содержащим винтовую
передачу и фрикционную муфту.

На Рис 83 показана конструкция многопозиционного гидроцилиндра со встроенным механизмом фиксации штока в произвольном положении, содержащим винтовую передачу и фрикционную муфту. Он состоит из сборного корпуса включающего гильзу 1 фланец 2 переднюю крышку 3 и заднюю 4, а также поршень 5, закрепленный на штоке 6 посредствам гайки 13, и образующие вместе с передней крышкой гильзой и фланцем поршневую и штоковую полости гидроцилиндра. Во фланце 2 выполнена ступенчатая расточка, в которой размещены радиально – упорные подшипники 7, с установленным в них ходовым винтом 8, дисковая фрикционная муфта – тормоз 12 и гидроцилиндр управляющий ею. На резьбовой части ходового винта 8 установлена ходовая гайка 9, закрепленная на штоке 6, а на цапфе ходового винта посредствам шпоночного соединения крепится ступица 11 муфты – тормоза, а ее наружные шлицы зацепляются с внутренними шлицами ведомых дисков 12 муфты, которые своими наружными шлицами зацепляются с ответной шлицевой поверхностью, выполненной в расточке фланца 2. Гидроцилиндр управления муфтой состоит из неподвижной перемычки 14 установленной в расточке буксы 2, поршня 15 выполненного за одно со штоком, торец которого взаимодействует ведомыми дисками 12, а также задней крышки 4, в которой установлены пружины 16 с регулировочными винтами 17. Подвод масла в рабочие полости гидроцилиндра осуществляется через отверстие 18 в поршневую полость и через отверстие 19 в штоковую полость, в гидроцилиндр управления муфтой через отверстие 20. Параметры резьбы ходового винта и гайки (диаметр и шаг) выбраны таким образом, что поступательное движении поршня гидроци-линдра вместе со штоком вызывает вращение винта в соответствующую сторону.

Работает гидроцилиндр следующим образом. В исходном положении масло через отверстие 20 подается в штоковую полость гидроцилиндра управления, в результате чего поршень 15 сжимает пружины 16, что приводит к растормаживанию дисков муфты – тормоза и освобождению ходового винта 8. Для перемещения штока 6 влево масло через отверстие 18 подается в поршневую полость гидроцилиндра, а через отверстие 19 из штоковой полости идет на слив, при этом поступательное движение штока 6 с поршнем 5, посредствам гайки 9 заставляет вращаться расторможенный ходовой винт 8. Для остановки штока 6 в требуемом положении масло через отверстие 18 из поршневой полости           гидроцилиндра и через отверстии 20 из поршневой полости гидроцилиндра управления идет на слив и освобожденные при этом пружины 16 сжимают диски 12 муфты – тормоза, который в свою очередь останавливает вращение ходового винта 8, а последний стопорит шток 6 с разгруженным поршнем 5. Для перемещения штока 5 вправо масло через отверстие 20 снова подается в поршневую полость гидроцилиндра управления, а затем через отверстие 19 в штоковую полость гидроцилиндра, и последний работает аналогично описанному ранее.

На Рис 84 Конструкция неполноповоротного гидродвигателя с шарико – винтовой передачей.

На Рис 84 показана конструкция неполноповоротного гидродвигателя с шарико – винтовой передачей. Он содержит сборный корпус 1 состоящий из втулки 2 и двух ста-каннов 3 и 4, соединенных между собою винтами 34, внутри которого установлена полая втулка 5, соединяющая поршни 6 и 7, а также сепараторы 11, 20 и 21 с шариками 10, 18 и 19, установленными в соответствующих сепараторах и муфты свободного хода 15, 16, а также вал 26 установленный в корпусе 1 на подшипниках 29, 30. На внутренней поверхности втулки 2 и на наружной поверхности втулки 5 выполнены продольные канавки 8 и 9 в которых размещены шарики 10 сепаратора 11. На внутренней поверхности втулки 5 выполнены разнонаправленные винтовые канавки 12 и 13 со стороны поршня 6 – правого направления, а со стороны поршня 7 – левого. Ответные винтовые канавки 14 и 15 выполнены на наружной поверхности обойм муфт свободного хода 16 и 17. На звездочках 22 и 23 муфт свободного хода 16 и 17 установлены упорные подшипники 24 и 25, а на валу 26 размещены упорные подшипники 27 и 28. Звездочки 22 и 23 установлены на валу 26 посредствам шлицевого соединения. На выходной цапфе вала 26 установлена соединительная полумуфта 31. В цилиндрах 3 и 4 корпуса 1 выполнены отверстия 32 и 33 для подвода масла в соответствующие рабочие полости гидродвигателя.
Работает гидропривод следующим образом. При подаче масла через отверстие 33 в цилиндр 4 поршни 6 и 7 вместе со втулкой 5 перемещаются влево, это поступательное движение преобразуется во вращательное посредствам взаимодействия шариков 18 и 19 с винтовыми канавками 12, 13 выполненными на внутренней поверхности втулки 5 и вин-товыми канавками 14, 15 выполненными на наружной поверхности обойм муфт свободного хода 16 и 17, при этом сами обоймы муфты 16 и 17 получают разнонаправленное движение. Обойма муфты 17 заклинивается со звездочкой 23 и передает вращение валу 26, при этом, обойма муфты 16 расклинивается со звездочкой 22 и вращается свободно, не передавая вращения валу 26. При подаче масла через отверстие 32 в цилиндр 3 втулка 5 вместе с поршнями 6 и 7 движется вправо. При этом обоймы муфт свободного хода 16 и 17 посредствам соответствующих шарико – винтовых передач начинают вращаться в обратном направлении, в результате чего обойма муфты 16 заклинивается со звездочкой 22 и передает вращение валу 26 в прежнем направлении, а обойма муфты 17 расклинивается со звездочкой 23 и вращается свободно, не передавая вращения валу 26. Таким образом, обгонные муфты 16 и 17 при прямом и обратном ходе втулки 5 с поршнями 6 и 7 поочередно передают вращение валу 26 в одном и том же направлении. Благодаря использованию шарико – винтовых передач гидродвигатель, создавая большой крутящий момент на выходном валу и имеет высокий КПД

На Рис 85 Конструкция тисков с гидровинтовым приводом.

     На Рис 85 показана конструкция тисков с гидровинтовым приводом. Эти тиски состоят их корпуса 1, закрепленного на основании 2 посредствам болтов 3 и гаек 4, в котором размещаются гидравлический механизм зажима и механизм регулировки, связанные между собою винтом 5. Механизм зажима представляет собою неполноповоротнй лопастной идродвигатель состоящий из стакана 6, крышки 7, ротора 9 с лопастью 10 и с гайкой 11 установленной на подшипниках 8, осевой зазор в которых регулируется рокладками, установленными под крышку 15, а также сегментный разделитель 12, неподвижно закрепленный в стакане 6 посредствам штифтов 13 и болтов 14. Механизм регулировки предназначен для настойки требуемого расстояния между зажимными губками неподвиж-ной 22 и подвижной 23 в зависимости от размера зажимаемой детали. Он содержит корпус 16 с закрепленными посредствам болтов 24 направляющими планками 17, которые входят в продольные пазы корпуса 1, валика 19, установленного на подшипниках скольжения 18 в поперечной расточке корпуса 16 с закрепленным на нем червяком 20, зацепляющимся с червячным колесом 21, установленным на винте 5 посредствам резьбы выполненной в его отверстии.
Работают тиски следующим образом. Перед началом работы подвижная губка 23 вместе с корпусом 16 перемещается для настройки тисков на размер зажимаемой заготов-ки. Для этого ключом за квадратный хвостовик вращается валик 19, в результате чего за-крепленный на нем червяк 20 приводит во вращение червячное колесо 21, а последнее взаимодействует своей внутренней резьбой с резьбой неподвижного в данный момент винта 5, в результате чего корпус 16 вместе с губкой 23 перемещается относительно кор-пуса 1 право, или в лево в зависимости от направления вращения валика 17. После выполнения настройки между подвижной и неподвижной губками тисков устанавливается заготовка и включается подача масла под давлением, которое поступает в одну из рабочих полостей неполноповоротного лопастного гидродвигателя, и сливается из его противоположной рабочей полости, что приводит к повороту лопасти 10, а последняя, поворачиваясь, своей гайкой 11 взаимодействует с резьбой винта 5 и сообщает ему, при этом, поступательное движение. Вместе с винтом 5 поступательно перемещается по направлению к зажимаемой заготовке корпус 16 с подвижной губкой 23, которая осуществляет зажим. Для разжима заготовки масло под давлением подается в противоположную рабочую полость неполноповоротного гидродвигателя, а из другой его рабочей полости идет на слив, что приводит к повороту лопасти 10 в обратную сторону, и ее гайка перемещает винт 5 в месте с корпусом 16 и подвижной губкой 23 в сторону от заготовки, освобождая последнюю.

 

ЛИТЕРАТУРА

1 Блинов Д. С. Планетарные роликовые механизмы, конструкция и методы расчета М. МГТУ 2006г.
2 Левит Г. А. Расчет и конструирование передачи винт – гайка качения Руководя-щие материалы М. ЭНИМС 1964г.
3 Левит Г. А. Расчет и конструирования гидростатической передачи винт – гайка Руководяще материала М. ЭНИМС 1966г.
4 Игнатьев Н. П. Основы проектирования. Азов 2011г
5 Козырев В. В. Конструкция роликовых передач и методика их проектирования. Владимир. ВГУ 2004г.
6 Павлов Б. И. Шарико – винтовые механизмы в приборостроении Л. – М Машино-строение 1968г.
7 Решетов Д. Н. Детали и механизмы станков М. Машиностроение 1972г.
8 Турпаев А. И. Винтовые механизмы и передачи М. Машиностроение 1982г.

Для приобретения полной версии статьи добавьте ее в корзину

Стоимость полной версии статьи 300 руб