II Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2010

            Статья охватывает рассмотрение двух преобразователей вращательного движения в поступательное, прототипами которых являются шарико-винтовая (ШВП) и ролико-винтовая (РВП) передачи соответственно.

            Известно, что ШВП включает в себя винт и ползун с внутренней резьбой (гайку), между рабочими резьбовыми поверхностями которых расположены шарики, образующие непрерывную цепь с концами, соединенными между собой выполненным в ползуне возвратным каналом. Трение скольжения в такой передаче заменено трением качения, поэтому ШВП обеспечивает более высокий КПД и менее интенсивный износ контактирующих поверхностей. Однако для ШВП характерна сложность конструкции и снижение КПД за счет контакта шариков между собой.

            Цель разработки - упрощение конструкции ШВП. Указанная цель достигается тем, что в предлагаемой ШВП, содержащей винт с многозаходной резьбой, охватывающий его ползун и шарики, на внутренней поверхности ползуна выполнены четыре кольцевые канавки с профилем, соответствующим профилю резьбы, расстояние между ними кратно шагу резьбы, угол подъема которой не больше удвоенного угла трения скольжения шарика по поверхностям резьбы винта и кольцевой канавки ползуна, причем расположен каждый шарик в канавке ползуна и впадине резьбы винта, и в каждой канавке размещен ряд шариков, число которых равно числу заходов резьбы.  Вращение винта при выполнении резьбы с выше указанным углом подъема приводит к качению шариков по кольцевой канавке в том же направлении, но с меньшей угловой скоростью, т.к. скольжение  их по поверхности шариков невозможно. В циркуляционном движении по кольцевой канавке шарики одного ряда сохраняют свое положение друг относительно друга, т.к. находятся в разных заходах резьбы. Таким образом предотвращено трение шариков друг о друга, а КПД соизмерим с КПД упорно-радиального шарикоподшипника.

         Также известна ролико-винтовая передача (РВП), включающая винт и один или несколько роликов, причем оси винта и роликов параллельны, причем ролик имеет вид гайки с внутренним диаметром резьбы большим, чем наружный диаметр резьбы винта, а шаг резьбы ролика равен шагу резьбы винта, но угол подъема отличается от угла подъема резьбы винта. Недостатком данной РВП являются высокие контактные напряжения между резьбовыми выступами винта и ролика, ограничивающие нагрузочную способность передачи. Этот недостаток устраняется тем, что резьба на винте и профили кольцевых выступов на рабочей поверхности ролика выполнены прямоугольными, при этом для вхождения выступов роликов между витками резьбы винта необходимо, чтобы кольцевые выступы на рабочей поверхности ролика были расположены с шагом  t = p_в cosψ_в, где p_в - шаг резьбы винта, ψ_в - угол подъема резьбы винта и имели ширину, равную половине шага кольцевого выступа ролика t / 2, а высоту, равную высоте выступа резьбы винта, причем оси винта и ролика скрещиваются под углом ψ_в, который ориентировочно составляет 3-15 градусов в зависимости от числа заходов и диаметра резьбы винта.

            Предлагаемое устройство позволяет повысить нагрузочную способность ролико-винтовой передачи за счет перехода от точечного контакта поверхностей резьбового и кольцевого выступов к контакту по плоскостям, при этом ролико-винтовая передача с роликом с внутренними кольцевыми выступами является более компактной и обеспечивает большую площадь контактов резьбовых выступов с кольцевыми по отношению к ролико-винтовой передаче с роликом с наружными кольцевыми выступами.