RU69180U1

RU69180U1 - BALL BEARING SCREW MECHANISM

Info

Publication number: RU69180U1
Application number: RU2007121057/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Семенович Янгулов
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2007-12-10

Abstract

Полезная модель относится к высокоточным винтовым механизмам, например, для преобразования вращательного движения в высокоточное поступательное. Шарикоподшипниковые винтовые механизмы находят широкое применение в редукторах приводов устройств различного назначения, например, где требуется преобразование вращательного движения в высокоточное поступательное. Одним из основных достоинств механизмов является использование шарикоподшипников, выпускаемых массовым производством с высоким качеством и с минимальной стоимостью. В предлагаемой полезной модели, по сравнению с аналогом, упрощается конструкция за счет установки шарикоподшипников перпендикулярно оси ходового винта с эксцентриситетом равным 0,25 диаметра шариков подшипника. Выполнение профиля винтовой канавки ходового винта в виде сопряженной поверхности взаимодействующей с шариками обеспечивает повышение нагрузочной способности механизма, вследствие увеличения дуги контакта шариков с поверхностью винтовой канавки практически до 360 градусов. Повышение нагрузочной способности шарикоподшипникого винтового механизма позволяет уменьшить его габариты и массу, что позволит расширить диапазон применения в таких областях техники, где габариты и масса - определяющие параметры, например космическая, авиационная и военная. Простота конструкции и доступность шарикоподшипников также способствуют дальнейшему расширению области применения шарикоподшипникового винтового механизма.The utility model relates to high-precision screw mechanisms, for example, for converting rotational motion into high-precision translational. Ball-bearing screw mechanisms are widely used in gearboxes of drives for various devices, for example, where the conversion of rotational motion to high-precision translational is required. One of the main advantages of the mechanisms is the use of ball bearings produced by mass production with high quality and with minimal cost. In the proposed utility model, in comparison with the analogue, the design is simplified by installing ball bearings perpendicular to the axis of the screw with an eccentricity equal to 0.25 of the diameter of the bearing balls. The implementation of the profile of the screw groove of the lead screw in the form of a mating surface interacting with the balls provides an increase in the load capacity of the mechanism, due to the increase in the arc of contact of the balls with the surface of the screw groove to almost 360 degrees. Increasing the load capacity of a ball-bearing screw mechanism allows to reduce its dimensions and weight, which will expand the range of applications in areas of technology where dimensions and mass are determining parameters, for example, space, aviation and military. The simplicity of design and the availability of ball bearings also contribute to further expand the scope of the ball bearing screw mechanism.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к шарикоподшипниковым винтовым механизмам, например, для преобразования вращательного движения в высокоточное поступательное.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to ball-bearing screw mechanisms, for example, for converting rotational motion into high-precision translational.

Известна конструкция эксцентричной винтовой передачи, состоящей из корпуса, с размещенной в нем втулкой с эксцентричным отверстием. В эксцентричном отверстии втулки на подшипниках размещена гайка. Винт передачи установлен на прямолинейных направляющих в корпусе, ось винта параллельна и эксцентрична оси гайки.A known design of an eccentric helical gear consisting of a housing with a sleeve housed in it with an eccentric hole. A nut is located on the bearings in the eccentric bore of the sleeve. The transmission screw is mounted on straight guides in the housing, the axis of the screw is parallel and eccentric to the axis of the nut.

Недостатком такой передачи является наличие трения скольжения в контакте винта и гайки, в следствии чего КПД и долговечность будут низкими (A.C. 1350420. 07.11.87. Бюл. №41).The disadvantage of this transmission is the presence of sliding friction in the contact of the screw and nut, as a result of which the efficiency and durability will be low (A.C. 1350420. 07.11.87. Bull. No. 41).

Наиболее близким, принятым за прототип, является шарикоподшипниковый винтовой механизм, содержащий корпус, размещенные в нем ходовой винт, эксцентричные винту шарикоподшипники, установленные в корпусе под углом к оси винта, равным углу подъема винтовой канавки, и размещенные в резьбовых отверстиях корпуса установочные винты, центральный угол между осями которых равен 46-157 градусам для увеличения дуги контакта шариков с винтовой канавкой винта до 180 градусов (А.С. №1357637. 07.12.87. Бюл. №45).The closest adopted for the prototype is a ball-bearing screw mechanism, comprising a housing, a lead screw located therein, ball-eccentric screws mounted in the housing at an angle to the axis of the screw, equal to the angle of elevation of the screw groove, and set screws located in the threaded holes of the housing, the central the angle between the axes of which is equal to 46-157 degrees to increase the arc of contact of the balls with the screw groove of the screw to 180 degrees (AS No. 1357637. 07.12.87. Bull. No. 45).

Недостатком приведенной конструкции является сложность и ненадежность установки в корпус под углом к оси винта шарикоподшипников. Неэффективное использование шариков, в контакте с винтовой канавкой винта находятся не более половины шариков, приводит к снижению нагрузочной способности механизма. Деформации наружных колец приводят к увеличению напряжений в кольцах подшипников, повышают контактные давления между шариками и поверхностью винтовой канавки. В совокупности это приводит к снижению надежности и качества механизма.The disadvantage of this design is the complexity and unreliability of installation in the housing at an angle to the axis of the screw ball bearings. Inefficient use of balls; not more than half of the balls are in contact with the screw groove of the screw, which leads to a decrease in the load capacity of the mechanism. Deformation of the outer rings leads to increased stresses in the bearing rings, increase contact pressure between the balls and the surface of the helical groove. Together, this leads to a decrease in the reliability and quality of the mechanism.

Задачей полезной модели является повышение надежности качества шарикоподшипникового винтового механизма.The objective of the utility model is to increase the reliability of the quality of a ball-bearing screw mechanism.

Предлагается шарикоподшипниковый винтовой механизм, содержащий корпус, размещенный в нем ходовой винт, эксцентричные шарикоподшипники, без внутренних колец, установленные перпендикулярно оси винта с эксцентриситетом равным 0,25 диаметра шариков подшипников, а профиль винтовой канавки винта выполнен в виде сопряженной поверхности, взаимодействующей с шариками подшипников.A ball bearing screw mechanism is proposed, comprising a housing, a lead screw housed therein, eccentric ball bearings, without inner rings, mounted perpendicular to the axis of the screw with an eccentricity equal to 0.25 of the diameter of the bearing balls, and the profile of the screw groove of the screw made in the form of a mating surface interacting with the balls of bearings .

Предлагаемый шарикоподшипниковый винтовой механизм позволяет существенно упростить конструкцию механизма за счет установки шарикоподшипников в корпусе перпендикулярно осей винта и корпуса. В этом случае расточка корпуса под подшипники выполняется на токарном станке без специальной технологии. Выполнение эксцентриситета равным 0,25 диаметра шариков подшипников, для установки подшипников в корпусе, и исполнение профиля винтовой канавки в виде сопряженной поверхности взаимодействующей с шариками существенно увеличивает дугу контакта, практически до 360 градусов, что повышает нагрузочную способность механизма, без дополнительной деформации колец подшипников. В совокупности это повышает надежность и качество механизма.The proposed ball-bearing screw mechanism can significantly simplify the design of the mechanism by installing ball bearings in the housing perpendicular to the axes of the screw and housing. In this case, the boring of the bearing housing is performed on a lathe without special technology. Performing an eccentricity equal to 0.25 of the diameter of the balls of bearings for mounting bearings in the housing, and designing a profile of a helical groove in the form of a mating surface interacting with the balls significantly increases the contact arc, almost up to 360 degrees, which increases the load capacity of the mechanism, without additional deformation of the bearing rings. Together, this increases the reliability and quality of the mechanism.

Для пояснения шарикоподшипникового механизма на чертеже показаны: конструктивная схема механизма (фиг.1) и поперечное сечение А-А на фиг.1 (фиг.2). Шарикоподшипниковый винтовой механизм содержит винт 1 и корпус 2, в котором размещены в эксцентричных втулках 3 радиальные шарикоподшипники 4 без внутренних колец. Между подшипниками 4 расположены дистанционные втулки 5. Подшипники 4 крепятся установкой фланца 6 на корпусе 2. Эксцентриситет втулок 3, следовательно и подшипников 4, относительно оси винта 1 принимается равным 0,25 диаметра шариков. В этом случае, при сопряженном профиле винтовой канавки винта 1, практически все шарики находятся в контакте с винтом 1, кроме случая когда шарик располагается на вершине профиля винтовой канавки.To explain the ball-bearing mechanism in the drawing shows: a structural diagram of the mechanism (figure 1) and a cross section aa in figure 1 (figure 2). The ball-bearing screw mechanism comprises a screw 1 and a housing 2, in which radial ball bearings 4 are placed in eccentric bushings 3 without inner rings. Spacer bushings 5 are located between the bearings 4. The bearings 4 are mounted by mounting a flange 6 on the housing 2. The eccentricity of the bushings 3, and therefore of the bearings 4, with respect to the axis of the screw 1, is assumed to be 0.25 of the diameter of the balls. In this case, with the associated profile of the screw groove of screw 1, almost all the balls are in contact with the screw 1, except when the ball is located on top of the profile of the screw groove.

Шарикоподшипниковый винтовой механизм работает следующим образом. При вращении винта 1 от привода (не показан) шарики подшипника 4 обкатываются по беговой дорожке наружного кольца и по боковым поверхностям винтовой канавки винта 1 и при выходе на гребень, между соседними витками, переходят в следующий виток канавки. Корпус 2, начинает поступательно перемещаться, если он зафиксирован от вращения, или вращаться, если он зафиксирован от поступательного движения.Ball bearing screw mechanism operates as follows. When the screw 1 is rotated from the drive (not shown), the balls of the bearing 4 are run along the treadmill of the outer ring and along the lateral surfaces of the screw groove of the screw 1 and, upon reaching the ridge, between adjacent turns, they pass into the next turn of the groove. The housing 2, begins to move progressively if it is fixed from rotation, or rotate if it is fixed from translational motion.

Таким образом предлагаемый шарикоподшипниковый винтовой механизм позволяет обеспечить высокие надежность и качество, обусловленные высокими значениями следующих параметров: нагрузочной способности, точности и долговечности, за счет увеличения дуги контакта шариков с канавкой винта, применения шарикоподшипников, высококачественных изделий. Одновременно упрощается конструкция механизма, а следовательно и технология изготовления деталей, т.к. не требуется специального технологического оборудования.Thus, the proposed ball bearing screw mechanism allows to ensure high reliability and quality, due to the high values of the following parameters: load capacity, accuracy and durability, by increasing the arc of contact of the balls with the screw groove, the use of ball bearings, high-quality products. At the same time, the design of the mechanism is simplified, and therefore the manufacturing technology of parts, because no special technological equipment is required.

Claims

A ball bearing screw mechanism comprising a housing, a lead screw located therein, eccentric axis of the screw ball bearings, characterized in that the ball bearings are mounted perpendicular to the axis of the screw with an eccentricity equal to 0.25 of the diameter of the bearing balls, and the profile of the screw groove is made in the form of a mating surface interacting with balls.