Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ(71) Заявитель Институт надежности машин Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Тетерюков Дмитрий Олегович Берестнев Олег Васильевич Басинюк Владимир Леонидович(73) Патентообладатель Институт надежности машин Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащее корпус, в котором установлены валы, со сформированными на них коленчатыми частями, зубчатые рейки, взаимодействующие с соответствующими коленчатыми частями через ролики и имеющие цевки, установленные с возможностью вращения вокруг своих осей, и трохоидную рейку, находящуюся в зацеплении с цевками зубчатых реек, отличающееся тем, что цевки выполнены в виде усеченных конусов с возможностью перемещения в осевом направлении, а трохоидная рейка выполнена секционной, состоящей по меньшей мере из двух частей, обращенных друг к другу зубчатыми поверхностями,имеющих форму ответную форме цевок, причем оси коленчатых частей вала смещены симметрично относительно друг друга. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цевки подпружинены относительно зубчатой рейки или относительно друг друга упругим элементом, например тарельчатой пружиной, установленным со стороны большего основания усеченного конуса цевки. 8743. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что цевки выполнены разъемными из двух частей, обращенных друг к другу одноименными основаниями, и подпружинены друг относительно друга со стороны больших оснований. 4. Устройство по п. 1 или 2, или 3, отличающееся тем, что зубчатые рейки подпружинены относительно опоры качения упругим элементом, например тарельчатой пружиной.(56) 1. Пат. ЕР 0879976 16 1/32, опубл. 1998. 2. Пат.2937488 16 19/04, опубл. 1999 (прототип). Полезная модель относится к машиностроению, в частности к передачам для преобразования вращательного движения в поступательное, и может применяться в механизмах подачи станков, роботах, устройствах позиционирования. Известна передача для преобразования движения 1. Передача содержит два вала, со сформированными на них коленчатыми частями, последние взаимодействуют с рейками,имеющими зубья в форме цевок, через ролики и обеспечивают заданную разность фаз их вращения, трохоидную рейку, корпус, движущийся поступательно, вследствие попеременного вхождения в зацепление цевок зубчатых реек с трохоидной рейкой и линейную направляющую качения. Целью данного изобретения является модификация линейной направляющей качения и обеспечение регулирования положения осей валов по отношению к продольной оси трохоидной рейки для устранения шума и вибраций передачи, а также поломок направляющей вследствие накопления инородных частиц в циркуляционных канавках направляющей. Недостатком данного устройства является наличие направляющей качения, использование которой увеличивает габариты и уменьшает долговечность конструкции, а также наличие зазоров в зацеплении. В качестве ближайшего аналога служит устройство прямолинейного перемещения 2. Устройство содержит четыре вала с коленчатыми частями, последние взаимодействуют с зубчатыми рейками с цевками через ролики и обеспечивают заданную разность фаз их вращения, трохоидную рейку, имеющую две зубчатые поверхности одна из которых выполнена с тыльной стороны другой. Одна секция, состоящая по меньшей мере из трех зубчатых реек с цевками, зацепляется с первой зубчатой поверхностью трохоидной рейки,а другая секция находится в зацеплении со второй поверхностью трохоидной рейки. Данная конструкция служит для получения плавного позиционирования без использования линейной направляющей качения. Недостатком данной конструкции является наличие зазоров, что приводит к снижению кинематической точности передачи и вибрации. Задачей полезной модели является получение беззазорного зацепления, увеличение нагрузочной способности и долговечности, уменьшение габаритных размеров. Поставленная задача решена в устройстве для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащем корпус, в котором установлены валы, со сформированными на них коленчатыми частями, зубчатые рейки, взаимодействующие с соответствующими коленчатыми частями через ролики, имеющие цевки, установленные с возможностью вращения вокруг своих осей, и трохоидную рейку, находящуюся в зацеплении с цевками зубчатых реек. Причем цевки выполнены в виде усеченных конусов с возможностью перемещения в осевом направлении, трохоидная рейка выполнена секционной, состоящей по меньшей мере из двух частей, обращенных друг к другу зубчатыми поверхностями,имеющих форму ответную форме цевок. Оси коленчатых частей вала смещены симметрично относительно друг друга. Цевки подпружинены относительно зубчатой рейки или относительно друг друга упругим элементом, например тарельчатой пружиной, установленным со стороны большего основания усеченного конуса цевки. Цевки могут быть вы 2 874 полнены разъемными из двух частей, обращенных друг к другу одноименными основаниями и подпружинены друг относительно друга со стороны больших оснований. Зубчатые рейки также могут быть подпружинены относительно опоры качения упругим элементом,например тарельчатой пружиной. Такое исполнение передачи позволяет достичь беззазорного зацепления. Исполнение цевок в виде усеченных конусов обеспечивает совпадение профиля цевок и профиля секций трохоидной рейки путем перемещения цевок зубчатых реек навстречу секциям в осевом направлении. Таким образом устраняется люфт в передаче. Использование упругих элементов обеспечивает компенсацию осевой реакции, приложенной со стороны секций трохоидной рейки к цевкам, и позволяет создать сопряжение рабочих профилей с натягом, что приведет к устранению люфта при износе зубчатых поверхностей. При конструктивном исполнении цевок разъемными из двух частей, обращенных друг к другу одноименными основаниями, зубчатые рейки центрируются относительно секций трохоидных реек, что обеспечивает постоянную силу прижатия их поверхностей. Нагрузочная способность редуктора возрастает, т.к. при совпадении профилей цевок и профилей секций трохоидной рейки увеличивается количество одновременно находящихся в зацеплении высших пар. Использование секционной трохоидной рейки, секции которой направлены навстречу друг другу зубчатыми поверхностями, устраняет необходимость применения линейной направляющей качения, что увеличивает долговечность передачи и уменьшает ее габаритные размеры. Такое исполнение трохоидной рейки приводит к уменьшению габаритных размеров по сравнению с прототипом, поскольку в последнем зубчатые рейки с цевками расположены симметрично относительно продольной оси трохоидной рейки. Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 приведен поперечный разрез устройства. На фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1. На фиг. 3 - сечение В-В фиг. 1. На фиг. 4 - варианты исполнения цевок разъемными, из двух частей. На фиг. 5 - вариант исполнения устройства с цевками, обращенными друг к другу большими основаниями. На фиг. 6 - вариант исполнения устройства с цевками, обращенными друг к другу меньшими основаниями. Устройство (фиг. 1) содержит валы 1, 2, 3, 4 (фиг. 2, фиг. 3) с коленчатыми частями 5,6, 7, 8 и установленными в корпусе 9 посредством подшипников 10, 11, 12, 13. Оси коленчатых частей 5, 6 параллельны центральной оси и смещены друг относительно друга на угол 2/, где- число коленчатых частей 5, 6 сформированных на валу 1. Аналогично коленчатые части 7, 8 выполнены на валах 3, 4. Зубчатые рейки 14, 15, 16, 17 с цевками 18, выполненными в форме усеченного конуса, взаимодействуют с соответствующими коленчатыми частями 5, 6, 7, 8 через ролики 19. Цевки 18 установлены с заданным шагом в зубчатых рейках 14, 15, 16, 17 на втулках 20 с возможностью вращения вокруг своих осей и подпружинены со стороны больших оснований относительно соответствующих зубчатых реек 14, 15, 16, 17 или относительно друг друга (фиг. 4) упругими элементами 21. Зубчатые рейки 14, 15 находятся в зацеплении с первой секцией 22 трохоидной рейки, а зубчатые рейки 16, 17 - со второй секцией 23 трохоидной рейки. Секции 22, 23 трохоидной рейки, обращены своими зубчатыми поверхностями навстречу друг другу и имеют профили 24, 25 выполненные в форме трохоиды в продольном сечении (фиг. 2, фиг. 3), а в поперечном имеют форму ответную форме цевок 18. Валы 1, 2 и 3, 4 кинематически связаны через зубчатую передачу 26. Секции 22, 23 трохоидной рейки стянуты между собой винтами 27, 28. Зубчатые рейки 14, 15, 16, 17 могут быть подпружинены относительно опор качения 29 упругими элементами 21 (фиг. 5, фиг. 6). 874 Устройство работает следующим образом. При вращении вала 1 (фиг. 1), соединенного с двигателем (не показан), на его коленчатой части 5 возникает усилие, которое стремится повернуть зубчатую рейку 14 с цевками 18, находящимися на поверхности зуба первой секции 22 трохоидной рейки имеющей ниспадающий наклон, по направлению своего вращения. Зубчатая рейка 14 отталкивается цевками 18 от зубьев первой секции 22 трохоидной рейки (фиг. 2, фиг. 3) и совершает сложное плоское движение. Передача вращения валов 1, 2 на валы 3, 4 осуществляется с помощью зубчатых пар 26. Одновременно с зубчатой рейкой 14 в преобразовании движения участвует и зубчатая рейка 17, усилие на которую передается коленчатой частью 8 валов 3, 4 через ролики 19, со смещением по фазе движения на угол равный / относительно зубчатой рейки 14. Валы 1, 2, 3, 4, установленные в корпусе 9, в процессе зацепления цевок 18 зубчатых реек 14, 17 с зубьями секций 22, 23 трохоидной рейки совершают прямолинейное движение. Далее в работу вступает зубчатая рейка 15, когда ее цевки 18 займут положение на поверхности зуба первой секции 22 трохоидной рейки имеющей ниспадающий наклон, при этом зубчатая рейка 14 не участвует в передаче усилия на валы 1, 2. Схему одного цикла работы зубчатых реек 14, 15, 16, 17 можно записать следующей циклограммой 14-17-17-15-15-16-16-14. С целью уменьшения количества упругих элементов 21, зубчатые рейки 14, 15, 16, 17 могут быть выполнены подпружиненными относительно опор качения 29 через стопорные кольца 30 (фиг. 5, фиг. 6). Предложенная полезная модель позволит устранить люфт в передаче, повысить кинематическую точность, увеличить нагрузочную способность редуктора и долговечность и уменьшить габаритные размеры передачи. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.