Шарикова черв’ячна передача р.л. неміровського

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение для передачи вращения с редуцированием между перекрещивающимися валами в случаях, когда необходима передача большого момента при высоком КПД и динамической жесткости, например, в мехатронных системах автоматического управления и регулирования. Известны шариковые червячные передачи [1], состоящие из червяка, червячного колеса и шариков, которые размещены на червяке в винтовых канавках. Последние в этих передачах выполнены на наружной поверхностях червяка и червячного колеса и образуют зубья. Вершины зубьев червяка и червячного колеса расположены вблизи поверхности, проходящей через центры шариков. При работе передачи вершины зубьев проходят не касаясь друг друга. Момент в передаче передается через шарики. Предварительный натяг, величина которого определяет несущую способность передачи и ее динамическую жесткость, может осуществляться за счет вдавливания шариков в винтовые канавки в радиальном направлении. При этом опоры червяка и колеса испытывают дополнительную нагрузку, которая в несколько раз превышает усилия, возникающие в опорах традиционной червячной передачи. Так как несущая способность опор ограничена, в передаче не удается создать предварительный натяг достаточно большой величины. Использовать в таких передачах глобоидный червяк нельзя, так как невозможно совместить его наружную поверхность с наружной поверхностью червячного колеса. Это не позволяет увеличить нагрузку на передачу. Поэтому такие передачи не обладают достаточно высокой несущей способностью и высокой динамической жесткостью. Известны шариковые червячные передачи, содержащие червяк, взаимодействующее с ним червячное колесо и шарики, размещенные на боковой поверхности зуба червяка [2]. В этой передаче передаваемое через шарики усилие направлено под углом к оси вращения червяка, что обусловлено наклонным расположением боковой поверхности зуба колеса и способом изготовления винтовых канавок (тороидальным шлифовальным кругом). Поэтому его опоры и опоры червячного колеса частично нагружены усилиями натяга. Это существенно ограничивает как несущую способность передачи, так и ее динамическую жесткость. Задачей изобретения является создание шариковой червячной передачи, обеспечивающей повышенную несущую способность и высокую динамическую жесткость. Поставленная задача достигается тем, что в шариковой червячной передаче, содержащей червяк, взаимодействующее с ним червячное колесо и шарики, размещенные на боковых поверхностях зуба червяка, согласно изобретению, боковые поверхности зубьев червяка в нормальном сечении выполнены прямолинейного или вогнутого профиля, боковые поверхности зубьев червячного колеса выполнены прямолинейного профиля, а на дне впадин зубьев червяка выполнены винтовые канавки, предназначенные для предотвращения выпадания шариков. Во втором варианте выполнения передачи поставленная задача достигается тем, что в шариковой червячной передаче, содержащей червяк, взаимодействующее с ним червячное колесо и шарики, согласно изобретению, последние размещены на боковых поверхностях зубьев колеса, которые в нормальном сечении выполнены прямолинейного или вогнутого профиля, боковые поверхности зубьев червяка выполнены прямолинейного или вогнутого профиля, а на дне впадин зубьев червячного колеса выполнены винтовые канавки, предназначенные для предотвращения выпадания шариков. В предлагаемых вариантах выполнения шариковой червячной передачи усилие предварительного натяга замкнуто между зубьями червяка и червячного колеса. Поэтому опоры червяка и червячного колеса не воспринимают дополнительную нагрузку от усилия предварительного натяга. Величина предварительного натяга не ограничена несущей способностью опор, и может быть увеличена до предела усталости шариков и боковых поверхностей зубьев по которым они катятся. Увеличение величины предварительного натяга повышает динамическую жесткость передачи. При этом также повышается ее несущая способность. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено общий вид варианта исполнения передачи с шариками, размещенными на червяке; на фиг.2 - место I на фиг.1; на фиг.3 и 4 варианты исполнения места II на фиг.2; на фиг.5 - разрез А - А на фиг.1; на фиг.6 - общий вид варианта исполнения передачи с шариками, размещенными на червячном колесе; на фиг.7 - разрез по Б - Б на фиг.6; на фиг.8 - разрез по В - В на фиг.6; на фиг.9 - место III на фиг.6; на фиг.10, 11 и 12 - варианты исполнения места IV на фиг.9. Передача содержит червяк 1 и червячное колесо 2 (фиг.1 и 6). Червяк 1 и червячного колеса 2 имеют соответственно зубья 3 и 4 и впадины 5 и 6 (фиг.2 и 9). Боковые стороны 7 и 8 зубьев соответственно червяка 1 и червячного колеса 2 выполнены в виде винтовых поверхностей. Для повышения несущей способности передачи червяк выполнен глобоидным. В варианте исполнения передачи с шариками, размещенными на червяке 1 (фиг.1), по бокам его зубьев на дне впадин 5 выполнены винтовые канавки 9 (фиг.2), в которых в виде витков размещены шарики 10. Профиль боковых сторон 8 зуба 4 червячного колеса 2 в нормальном сечении выполнен прямолинейным. Профиль боковых сторон 7 зуба 3 червяка 1 может быть выполнен дугообразным или прямолинейным (на чертежах не показан), с касанием шарика 10 в одной точке. Он может быть также арочным (фиг.3) или призматическим (фиг.4) с касанием шарика в двух точках. Профиль боковых поверхностей зуба 3 червяка 1 варианта исполнения передачи с размещенными на нем шариками может быть выполнен и другой вогнутой формы с касанием шариков 10 в нескольких точках. На боковых сторонах 8 зуба 4 червячного колеса 2 у торцов выполнены заходы в виде фасок (не показаны). Шарики 10, размещенные в винтовых канавках 9, ограничены упорами 11 (фиг.1 и 5), которые установлены у каналов возврата 12. Отверстие 13 корпуса 14 предохраняет шарики 10 от выпадания из винтовых канавок 9 червяка 1 вне зоны зацепления. В зоне зацепления, между шариками 10 и канавкой 9 червяка 1, а также между шариком 10 и впадинами 6 червячного колеса 2 (фиг.2) предусмотрен зазор. В варианте исполнения передачи с шариками, размещенными на червячном колесе 2 (фиг.6), винтовые канавки 9 выполнены по бокам его зубьев 4 на дне впадин 6 (фиг.9). В них также размещены шарики 10. Профиль боковых сторон 7 зуба 3 червяка 1 в нормальном сечении выполнен прямолинейным. Профиль боковых сторон 8 зуба 4 червячного колеса 2 может быть выполнен дугообразным или прямолинейным (фиг.10), с касанием шарика 10 в одной точке. Он может быть также арочным (фиг.11) или призматическим (фиг.12) с касанием шарика в двух точках. Профиль боковых поверхностей зуба 3 червячного колеса 2 варианта исполнения передачи с размещенными на нем шариками может быть выполнен и другой вогнутой формы с касанием шариков 10 в нескольких точках. В продолжении канавок 9 на торцах червячного колеса 2 выполнены канавки 15 и 16, соединенные каналом возврата 17 (фиг.7). Обод 18 предназначен для предохранения от выпадания шариков 10 из канавок 9 вне зоны зацепления, а крышки 19 удерживают шарики в канавках 15 и 16. Крышки 19 снабжены выступами 20 (фиг.8), которые расположены по обеим сторонам зуба 4 червячного колеса 2 и входят в его впадины 6 и впадины 7 червяка 1. В зоне зацепления, между шариками 10 и канавкой 9 червячного колеса 2, а также между шариком 10 и впадинами 5 червяка 1 (фиг.2) предусмотрен зазор. В зоне зацепления, в обоих вариантах исполнения передачи, касание шариков 10 и боковых поверхностей 7 и 8 предусмотрено с предварительным натягом, например, за счет подбора толщин зубьев 3 и 4, а также диаметра шарика 10 (фиг.2 и 9). Передача работает следующим образом. В варианте исполнения передачи, с размещенными на червяке 1 шариками 10 (фиг.1 - 5), во время вращения червяка 1 шарики 10 катятся по винтовым канавкам 9. При подходе к зоне зацепления, шариками 10 в заходах у торца зуба 4 червячного колеса 2 несколько приподнимаются над поверхностью канавок 9 и входят в соприкосновение с его боковыми поверхностями 8 и боковыми поверхностями 7 зуба 3 червяка 1. Далее прокатываясь вдоль боковых поверхностей 7 и 8 зубьев 3 и 4, шарики 10 передают вращение от червяка 1 червячному колесу 2. После выхода из зоны зацепления, шарики 10 по заходам на боковых поверхностях 8 вновь опускаются на поверхность винтовых канавок 9 и далее катятся по ним. При встрече с упором 11 шарики 10 направляются в канал 12 возврата, откуда, минуя аналогичный упор 11, установленный у противоположного конца канала 12, они направляются в то место канавок 9, откуда начался их путь. В варианте исполнения передачи, с размещенными на червячном колесе 2 шариками 10 (фиг.6 - 12), во время вращения червяка 1 шарики 10, уложенные в канавки 9, 15 и 16, а также в канале 12 (фиг.7 и 8), поворачиваются вместе с червячным колесом 2. При подходе к зоне зацепления со стороны торца червяка 1, шарики 10 приподнимаются со дна канавки 9 и за счет соприкосновения с боковой стороной 7 зуба 3 начинают перемещаться вдоль канавок 15, 16 и канала 12. Направление перемещения шариков 10 зависит от направления вращения червяка 1 и направления винтовой линии его зубьев. Допустим, что в зону зацепления шарики 10 попадают из канавки 15. При этом, приподнимаясь по заходам у торцов зуба 4 червячного колеса 2, они с помощью выступов 20 на крышках 19 входят в соприкосновение с боковыми поверхностями 8 его зуба 4 и боковыми поверхностями 7 зуба 3 червяка 1. Далее прокатываясь вдоль боковых поверхностей 7 и 8 зубьев 3 и 4 в направлении противоположного торца, шарики 10 передают вращение от червяка 1 червячному колесу 2. На противоположном торце червячного колеса. 2 по заходам на боковых поверхностях 8 зуба 4 с помощью выступов 20 на крышках 19, шарики 10 опускаются в канавку 16 и перемещаясь вдоль нее попадают в канал 12. Из канала 12 шарики 10 вновь возвращаются в канавку 15 на то место, откуда они начали свое движение. Такое движение шариков 10 продолжается до тех пор, пока за противоположным торцем червяка 1, они не выйдут за пределы зоны зацепления. Выходя из зоны зацепления, шарики 10 опускаются на дно канавки 9 и далее продолжают вращаться вместе с червячным колесом 2, не перемещаясь относительно него. В связи с тем, что в варианте исполнения передачи с шариками 10, размещенными на червяке 1 профиль боковых поверхностей 7 зубьев 3 червяка 1 выполнен прямолинейным или вогнутым, а профиль боковых поверхностей 8 зубьев 4 червячного колеса 2 выполнен прямолинейным, усилие предварительного натяга во всех вариантах профиля замкнуто между зубьями 3 и 4 червяка 1 и червячного колеса 2. Аналогично, в варианте исполнения передачи с шариками 10, размещенными на червячном колесе 2, потому что профиль боковых поверхностей 8 зубьев 4 червячного колеса 2 выполнен прямоугольным или вогнутым, а профиль боковых поверхностей 7 червяка 1 выполнен прямолинейным, усилие предварительного натяга во всех вариантах профиля замкнуто между зубьями 3 и 4 червяка 1 и червячного колеса 2. Поэтому опоры червяка 1 и червячного колеса 2 не воспринимают дополнительную нагрузку от усилия предварительного натяга. Величина предварительного натяга не ограничена несущей способностью опор, а может быть существенно увеличена до предела усталости шариков и боковых поверхностей 7 и 8 зубьев 3 и 4, по которым они катятся. Увеличение величины предварительного натяга повышает динамическую жесткость передачи. При этом также повышается ее несущая способность. Благодаря созданной возможности использования глобоидного червяка, передача момента производится одновременно всеми его витками, расположенными в зоне зацепления. Поэтому пропорционально количеству одновременно работающих витков червяка несущая способность передачи соответственно увеличивается. Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР №1446389, кл. F16H1/16, 1987. 2. Авторское свидетельство СССР №694709, кл. F16H1/16, 1979.