10.14489/hb.2023.07.pp.008-017

2023, 07 июль (July)

DOI: 10.14489/hb.2023.07.pp.008-017

Блинов Д. С., Колобов А. Ю., Дикун Е. В., Морозов М. И.
НОВЫЙ БЕЗГАЕЧНЫЙ ПЛАНЕТАРНЫЙ РОЛИКОВИНТОВОЙ МЕХАНИЗМ С УМЕНЬШЕННЫМ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЕМ
(с. 8-17)

Аннотация. В настоящее время наиболее перспективными преобразователями вращательного движения в поступательное являются планетарные роликовинтовые механизмы (ПРВМ), для изготовления которых необходимо дорогостоящее специализированное импортное оборудование. В России в рамках программы импортозамещения разработаны безгаечные роликовинтовые механизмы (БРВМ), изготовление которых возможно на универсальном оборудовании. ПРВМ и БРВМ относятся к винтовым механизмам качения, которые имеют высокие эксплуатационные характеристики (нагрузочную способность, жесткость, надежность, долговечность, КПД, быстродействие и т.д.). Однако, винтовым механизмам качения присуще проскальзывание, которое снижает параметры точности. В ранее опубликованной статье рассмотрен механизм проскальзывания и проанализированы причины этого негативного явления. Так как в БРВМ проскальзывание ощущается в большей степени, чем в ПРВМ, то данная статья посвящена конструктивным мероприятиям по снижению проскальзывания в безгаечных роликовинтовых механизмах. Для этого сделан обзор конструктивных методов, позволяющих снизить проскальзывание в механизме, и конструктивных узлов, которые могут реализовать эти методы. В итоге предложены две конструкции безгаечного планетарного роликовинтового механизма (БПРВМ), в которых наложена дополнительная связь ролика с корпусом в виде двух зубчатых зацеплений. Доказано, что в БПРВМ реализуется трение качения, и получены зависимости по определению кинематических параметров этих механизмов, в том числе передаточного числа. Разработана методика расчета и проектирования разработанных БПРВМ с использованием ранее выполненных исследований роликовинтовых механизмов.

Ключевые слова: роликовинтовой механизм; винт; ролик; точность изготовления; проскальзывание.

Blinov D. S., Kolobov A. Yu., Dikun E. V., Morozov M. I.
NEW NUTLESS PLANETARY ROLLER SCREW MECHANISM WITH REDUCED SLIPPAGE
(pp. 8-17)

Abstract. Currently, the most promising converters of rotary motion into translational motion are planetary roller screw mechanisms (PRSM), which require expensive specialized imported equipment for their production. In Russia within the framework of the import substitution program there have been developed nutless roller screw mechanisms (NRSM), production of which is possible on the universal equipment. PRSM and NRSM refer to screw-type rolling mechanisms, which have high operational characteristics (load capacity, rigidity, reliability, durability, efficiency, response time, etc.). However, helical rolling mechanisms are characterized by slippage, which reduces the accuracy parameters. The previously published article reviewed the mechanism of slippage and analyzed the reasons for this negative phenomenon. Since slippage is felt to a greater extent in NRSM than in PRSM, this article focuses on design measures to reduce slippage in nutless roller screw mechanisms. To this end, a review was made of the design methods that can reduce slippage in the mechanism and the design assemblies that can implement these methods. As a result, two designs of a nutless planetary roller screw mechanism (NPRSM) were proposed, in which an additional connection between the roller and the housing is imposed in the form of two toothed gears. It is proved that rolling friction is realized in the NPRSM, and the dependences for determining the kinematic parameters of these mechanisms, including the gear ratio, are obtained. The methodology for calculation and design of the developed NPRSM has been developed using the previously performed studies of roller screw mechanisms.

Keywords: Roller screw mechanism; Screw; Roller; Precision manufacturing; Slippage.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Д. С. Блинов, А. Ю. Колобов, Е. В. Дикун, М. И. Морозов (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

D. S. Blinov, A. Y. Kolobov, E. V. Dikun, M. I. Morozov (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Блинов Д. С., Морозов М. И. Перспективные конструкции планетарных роликовинтовых механизмов // Известия вузов. Машиностроение. 2013. № 3. С. 62 – 72.
2. Блинов Д. С., Колобов А. Ю., Дикун Е. В., Морозов М. И. Процесс проскальзывания в безгаечных планетарных роликовинтовых механизмах линейных электромеханических приводов // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2022. № 11. С. 33 – 43.
3. Курс теоретической механики: учебник для вузов / В. И. Дронг, В. В. Дубинин, М. М. Ильин [и др.]; ред. К. С. Колесников, В. В. Дубинин. 5-е изд., испр. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017. 580 с.
4. Блинов Д. С., Дубовецкий Б. О., Верещака Н. В. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное // Патент на изобретение РФ № 2522730. Б.И. 2014. № 20.
5. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное / С. К. Леонтьев, Н. В. Пальченко, Д. С. Блинов [и др.] // Патент на полезную модель РФ № 154547. Б.И. 2015. № 24.
6. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное / П. Д. Анисимов, Д. С. Блинов, В. А. Колесников и др. // Патент на полезную модель РФ № 156329. Б.И. 2015. № 31.
7. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное / Д. С. Блинов, О. А. Ряховский, П. А. Соколов и др. // Патент на изобретение РФ № 2310785. Б.И. 2007. № 32.
8. Теория механизмов и механика машин: учебник для вузов / Г. А. Тимофеев, А. К. Мусатов, С. А. Попов, К. В. Фролов; ред. Г. А. Тимофеев. 8-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017. 566 с.
9. SKF roller screws: SKF. 2014. 136 s.
10. Блинов Д. С., Морозов М. И. Разработка методики силового расчета безгаечной роликовинтовой передачи // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2015. № 4. С. 10 – 20.
11. Блинов Д. С., Морозов М. И., Басова С. С. О формуле по определению перемещений точек плоского кольца, нагруженного сосредоточенными одинаковыми радиальными силами, приложенными с одинаковым шагом по окружности // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2016. № 4. С. 8 – 16.
12. Блинов Д. С., Морозов М. И. Разработка методики расчета напряженно-деформированного состояния деталей безгаечной роликовинтовой передачи // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2015. № 5. С. 8 – 16.
13. Блинов Д. С., Морозов М. И. Прогнозирование ресурса винтовых механизмов качения // Электронный журнал «Наука и образование: электронное научно-техническое издание» МГТУ им. Баумана. 2015. № 2. С. 24 – 41.

Eng

1. Blinov D. S., Morozov M. I. (2013). Perspective designs of planetary roller screw mechanisms. Izvestiya vuzov. Mashinostroenie, (3), pp. 62 – 72. [in Russian language]
2. Blinov D. S., Kolobov A. Yu., Dikun E. V., Morozov M. I. (2022). slipping motion in nutless planetary roller screw mechanisms of linear electromechanical drives. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (11), pp. 33 – 43. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2022.11.pp.033-043
3. Kolesnikov K. S., Dubinin V. V. (Eds.), Drong V. I., Il'in M. M. et al. (2017). Theoretical mechanics course: a textbook for universities. 5th ed. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
4. Blinov D. S., Dubovetskiy B. O., Vereshchaka N. V. (2014). Device for converting rotational motion into translational. Patent for invention No. 2522730. Russian Federation. [in Russian language]
5. Leont'ev S. K., Pal'chenko N. V., Blinov D. S. et al. (2015). Device for converting rotational motion into translational. Utility model patent No. 154547. Russian Federation. [in Russian language]
6. Anisimov P. D., Blinov D. S., Kolesnikov V. A. et al. (2015). Device for converting rotational motion into translational. Utility model patent No. 156329. Russian Federation. [in Russian language]
7. Blinov D. S., Ryahovskiy O. A., Sokolov P. A. et al. (2007). Device for converting rotational motion into translational. Patent for invention No. 2310785. Russian Federation. [in Russian language]
8. Timofeev G. A. (Ed.), Musatov A. K., Popov S. A., Frolov K. V. (2017). The theory of mechanisms and mechanics of machines: a textbook for universities. 8th ed. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
9. SKF roller screws: SKF.
10. Blinov D. S., Morozov M. I. (2015). Development of nutfree roller drive power calculation method. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (4), pp. 10 – 20. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2015.04.pp.010-020
11. Blinov D. S., Morozov M. I., Basova S. S. (2016). About the formula of determination of flat ring points shifts loaded by focused equal radial forces applied at the same circumference step. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (4), pp. 8 – 16. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2016.04.pp.008-016
12. Blinov D. S., Morozov M. I. (2015). Development of an approach for calculation of strain-stress state of nutless roller screw gear parts. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (5), pp. 8 – 16. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2015.05.pp.008-016
13. Blinov D. S., Morozov M. I. (2015). Forecasting the resource of helical swing mechanisms. Elektronniy zhurnal «Nauka i obrazovanie: elektronnoe nauchno-tekhnicheskoe izdanie» MGTU im. Baumana, (2), pp. 24 – 41. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.2023.07.pp.008-017

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.2023.07.pp.008-017

and fill out the form