Результат интеллектуальной деятельности: ВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА

Изобретение в области машиностроения относится к винтовым передачам, в том числе с криволинейной осью винта.

Известна винтовая передача, содержащая гибкий винт, образованный навитым тросом с выступающим витком по шагу резьбы гайки [1]. Ее недостатками являются наличие направляющей трубки, в которую заключен трос; нерегулируемый шаг винта; невозможность работы от гайки.

Известна винтовая передача, в которой винт выполнен в виде цилиндрической пружины [2]. В этой конструкции гайка взамен многовитковой резьбы имеет водило с двумя сферическими головками, взаимодействующими с пружиной изнутри. Помимо избыточной сложности и громоздкости передача многократно уступает в грузоподъемности традиционным конструкциям. Шариковинтовая передача, в которой винт образован плотно сжатыми витками пружины с наружными канавками полукруглого профиля, не предназначена для изменения шага витков [3]. Шарики требуют точности профиля дорожек качения, достигаемой шлифованием винта в сборе.

Известна эксцентричная круговинтовая передача, предназначенная для значительного понижения (редукции) частоты вращения [4]. Ее недостатком является трудоемкость изготовления винта-тора и сборки.

Технический результат предлагаемой винтовой передачи заключается в повышении технологичности винтов сложной формы, расширении области применения в механизмах, универсальном использовании для различного шага резьбы, автоматическом выборе зазоров в резьбовом соединении и в предохранительных свойствах передачи. Указанный результат достигается тем, что гибкий винтовой элемент передачи выполнен в виде цилиндрической пружины, шаг витков которой превышает шаг жесткой резьбы, при этом пружина имеет устройство для регулирования шага витков. Винт-пружина может иметь кольцевую или криволинейную форму с осью переменной кривизны.

На фиг. 1 изображена винтовая передача с винтом-пружиной, продольный разрез; на фиг. 2 - передача с гайкой-пружиной; на фиг. 3 - винт-пружина с устройством регулирования шага витков; на фиг. 4 - круговинтовая передача с винтом-пружиной в виде тора.

Винтовая передача содержит винт 1 в виде цилиндрической пружины сжатия и гайки 2 с жесткой резьбой (фиг. 1). Шаг витков пружины превышает шаг жесткой резьбы. Сечение витков круглое, но может иметь другую форму по профилю жесткой резьбы. Винт установлен неподвижно в отверстиях корпуса передачи и фиксирован от проворота отогнутым крайним витком «а» в крышке 3 корпуса. С другого конца внутри пружины расположена пробка 4, на которую давит винт 5. При ввинчивании в крышку 6 он сжимает через пробку винт-пружину 1 до выбора зазоров в ее соединении с гайкой 2. Упругость пружины позволяет автоматически поддерживать натяг в резьбе по мере ее износа. Кроме того, винт-пружина компенсирует погрешности расположения и размеров отверстий корпуса, в которых он установлен, и погрешности положения гайки 2. Гайка 2 имеет зубчатый венец для зацепления с приводной шестерней (на чертеже не показана) и установлена на подшипниках качения 7 в своем корпусе.

По другому варианту винт 8 имеет жесткую резьбу и установлен с возможностью вращения в опорах скольжения 9 корпуса передачи (фиг. 2). Гайка выполнена в виде пружины 10 и фиксирована от проворота отогнутым крайним витком «а» в отверстии своего корпуса 11. Натяг в винтовом соединении обеспечивается шагом витков пружины, превышающим шаг резьбы винта. При одном из свободных концов пружины гайка способна передавать вращение от винта переменного шага. Корпус гайки 11 соединен известным способом с исполнительным органом, например, ползуном или суппортом (не показан). Для передачи вращения винту служит зубчатое колесо 12.

Винт-пружина 1 сопрягается с гайками различного шага резьбы имеет устройство регулирования шага витков от P_max до P_min (фиг. 3). Устройство включает установочные пробки 13 и 14, последнюю с резьбой, и стяжной болт 15. Наружные цилиндрические участки пробок предназначены для установки и центрирования винта-пружины в отверстиях корпуса винтовой передачи. При вывинчивании - ввинчивании болта 15 в резьбовую пробку 14 длина пружины изменяется на величину 1, а шаг ее витков меняется в пределах P_max-P_min. Упругость пружины обеспечивает стопорение стяжного болта, а он, в свою очередь, увеличивает жесткость винта-пружины.

Конкретный пример исполнения (см. фиг. 3). Винт-пружина с наружным диаметром 40 мм имеет 28 витков круглого сечения диаметром 2,5 мм на длине 196 мм. Максимальный шаг витков P_max=7 мм. При сжатии пружины на 1=100 мм шаг ее витков уменьшается до P_min=3,5 мм. Диапазон бесступенчатого регулирования шага винта равен двум.

Винт-пружина криволинейной формы, например, в виде согнутого в кольцо тора 16 выполнен соединением концов пружины резьбовой муфтой 17 до соприкосновения крайних витков (фиг. 4). Кольцевая пружина проходит внутри жесткой гайки 2 и образует круговинтовую передачу -разновидность глобоидной червячной передачи. Круговинтовая передача с винтом-пружиной технологичнее конструкции с жестким винтом по форме тора. Она позволяет навинчивать ведущую гайку 2 на прямолинейный винт-пружину, а затем сгибать его в кольцо с последующим соединением концов стяжной муфтой 17. Упругость винта обеспечивает равномерное и плотное прилегание его витков к резьбе гайки.

При заделке концов винта-пружины в смещенных отверстиях корпуса винт приобретает криволинейную форму, имеющую ось переменной кривизны и направления, например синусоиду. Криволинейные винтовые передачи найдут применение в приборостроении, например, в математических приборах, копировальных приспособлениях, демонстрационных механизмах.

Работа прямолинейной пружиновинтовой передачи осуществляется вращением винта или гайки, а криволинейной - при вращении жесткой гайки.

Источники информации

1. Патент US 1983962, МПК F16H 7/04. 1934. Прототип.

2. Авт.свид. SU 1772490, МПК F16H 25/22. Планетарный винтовой механизм. 1992.

3. Патент US 4186620, МПК F16H 1/18, 1980.

4. Патент RU 2390674, МПК F16H 25/22. Эксцентричная винтовая передача. 2010.