Шарикова передача

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к винтовым передачам движения для силовых механизмов: прессы, домкраты, съемники и т.д. В народном хозяйстве указанных механизмов исчисляют десятками миллионов единиц и все они нуждаются в предлагаемом изобретении для повышения эффективности работы. Аналогом предлагаемой передачи является винтовая передача скольжения с прямоугольной или трапециевидной резьбой, применяемая в винтовых прессах, домкратах, съемниках и т.д. Как правило, передача винт-гайка применяется для превращения вращательного движения в возвратно-поступательное с получением большого осевого усилия, например, Зуенко П.Р., Детали машин, изд. "Высшая школа, 1986, с.262, рис.15.1. Винт представляет собой цилиндрический стержень с прямоугольной резьбой на значительной длине, выполненный из качественной стали, гайка выполнена в форме втулки с фланцем для крепления. Недостаток передачи - малый коэффициент полезного действия, всего 30 - 40%. Прототипом считаем винтовую пару качения Чернов Н.Н. Металлорежущие станки, с.45, рис.24. Данная пара состоит из винта с прямоугольной резьбой на значительной длине с гайкой. Между винтом и гайкой помещены шарики. Шарики катаются по канавкам закаленного винта и гайки и расположены так, что полшарика находится в канавке винта, а полшарика - в канавке гайки. При вращении винта, шарики перекатываются по канавке, попадают в отверстие гайки, и проходя по желобу, закрепленного на корпусе гайки, через второе отверстие вновь возвращаются в винтовую канавку. Конструктивная особенность прототипа заключается в том, что осевая нагрузка на винт передается эксцентрично, т.е. с не по центру шарика, что вызывает предельные напряжения у контактируемых деталях: шариках и витках резьбы, и как следствие разрушение. По этой причине прототип не применяют для силовых механизмов таких, как прессы, домкраты и т.д. по величине коэффициента полезного действия прототип значительно выше аналога, но значительно ниже предлагаемой шариковой передачи. Если у прототипа в работе участвуют все шарики на пути по канавке винта на длине более трех шагов плюс обратный путь по направляющему желобу, то в предлагаемой шариковой передаче шарики в работе (движении) только те, которые находятся в канавке винта на пути длиною немногим более шага резьбы. Бесспорно трение значительно меньше, т.е. КПД больше. Также прототип сложен в изготовлении, таким образом недостатки прототипа следующие: 1. Ограниченное применение из-за недостаточной прочности и надежности в работе, непригодность для силовых механизмов. 2. Низкий коэффициент полезного действия. 3. Сложность конструкции. В основу изобретения поставлена задача создания шариковой передачи без недостатков прототипа и с передаточным отношением, по которой величина хода меньше шага в несколько раз, и за счет этого обеспечивается большое усилие винта, что необходимо для широкого использования в силовых механизмах. Поставленная задача решается тем, что шариковая передача снабжена винтом с прямоугольной резьбой, оптимальной длиной равной шагу резьбы полного витка, не считая заходной и выходной частей резьбы и втулками, выполненными с наклонами опорными поверхностями для шариков с углом наклона равною углу подъема резьбы с возможностью превращения вращательного движения винта в возвратно-поступательное и с возможностью уменьшения хода в несколько раз от величины шага резьбы винта. Для рассмотрения устройства шариковая передача предоставлена в графическом изображении: фиг.1 - общий вид в разрезе; фиг.2 схема резьбы для шага t = 2a; фиг.3 - схема резьбы для шага t = 4a; фиг.4 - развертка канавки резьбы. На фиг.2 показано, когда шаг t = 2a, т.е. толщина витка равна ширине впадины. На фиг.3 то же для t = 4a, где a - диаметр шарика. На фиг.2 и 3 резьба показана длиною в один шаг с заходной частью резьбы, На фиг.1 показана длина резьбы винта буквой e, которая включает величины захода резьбы, шага и выхода резьбы. Фиг.4 - BC = a - диаметр шарика, AB - длина пути шарика захода в резьбу, a - угол подъема резьбы. При известности геометрических размеров винта шага и диаметра шарика рассчитывался ход винта с подтверждением экспериментально, при этом получено: Для шага винта t = 10мм при диаметре винта равном 30мм, ход = 3,7мм. Для шага = 20мм, того же диаметра, ход равен 4,3мм. Шариковая передача содержит винт 1 (фиг.1) с прямоугольной резьбой длиной равной I, помещенной в корпус 2, представляющий собою расточенную металлическую трубу. Пространство между винтом и внутренней поверхностью трубы заполнено шариками 3. На концах корпуса закреплены втулки 4 с наклонными опорными для шариков поверхностями с углом наклона равного углу подъема резьбы винта. Болты 5 закрепляют втулки 4 к корпусу 2 (фиг.1). Винт 1 выполнен из качественной стали с термообработкой по фиг.1. В длину резьбы I входит длина захода, шаг полного витка и длина выхода резьбы, это оптимальная длина с учетом прочности витка резьбы и минимума трения при движении шариков, что дает повышенный КПД в сравнении с прототипом. Коэффициент полезного действия предположительно будет 95%, у прототипа 85%. Шариковая передача работает следующим образом. При вращении винта 1 (фиг.1) при неподвижности корпуса 2 винт перемещается поступательно, шарики, находящиеся по обе стороны от резьбовой части винта на длинах h1 и h2 неподвижны, а перекатываются только шарики по винтовой канавке винта из одной половины корпуса в другую. Если винт упереть в упорный шарикоподшипник, т.е. ограничить поступательное движение винта, тогда от вращения последнего будет перемещаться возвратно-поступательно корпус, аналогично гайке. Сразу видна новизнаработа винта без гайки. Предложенная шариковая передача является самотормозящейся, что вместе с другими выше указанными преимуществами заслуживает на первоочередное внедрение в народном хозяйстве.