10.14489/hb.2024.02.pp.008-019

2024, 02 февраль (February)

DOI: 10.14489/hb.2024.02.pp.008-019

Блинов Д. С., Цветков Д. И., Морозов М. И.
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЖЕСТКОСТИ КОЛЕЦ И ИХ ПОЛОЖЕНИЯ ВДОЛЬ ОСИ РОЛИКА НА НЕРАВНОМЕРНОСТЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ В БЕЗГАЕЧНОЙ РОЛИКОВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧЕ
(c. 8-19)

Аннотация. Объектами исследования являются перспективные безгаечные роликовинтовые передачи (РВП), обладающие высокими эксплуатационными характеристиками и разработанные в рамках программы импортозамещения. Данная работа является продолжением ранее опубликованной статьи, в которой рассмотрена особенность нагружения ролика безгаечной РВП осевыми силами, создающими опрокидывающий момент. Его уравновешивание приводит к неравномерности распределения нагрузки между работающими витками ролика и неравномерности нагружения колец. Вводится коэффициент неравномерности распределения нагрузки между работающими витками ролика Кн, величина которого зависит от целого ряда конструктивных параметров деталей безгаечной РВП и значения рабочей нагрузки. Для снижения коэффициента Кн неравномерности распределения нагрузки в данной работе и в ранее опубликованной статье представлены результаты исследований, позволяющие разработать рекомендации по выбору рациональных значений конструктивных параметров передачи. Установлено, что на величину коэффициента Кн оказывает влияние жесткость поперечного сечения колец, удерживающих ролики от перемещения в радиальном направлении. Под действием нагрузки со стороны ролика кольца растягиваются и изгибаются, имеют радиальный прогиб. Если число роликов в передаче семь и более, то указанный прогиб кольца от растяжения в десять и более раз больше прогиба от изгиба, т.е для снижения коэффициента Кн целесообразно повышать площадь поперечного сечения кольца. На величину коэффициента неравномерности нагрузки Kн существенное влияние оказывает положение колец вдоль оси ролика. С увеличением расстояния от центра тяжести ролика до колец уменьшается величина указанного коэффициента. Учитывая выполненные исследования, разработана методика проектирования безгаечных РВП с рациональными параметрами, необходимыми для снижения коэффициента неравномерности Kн, распределения нагрузки между работающими витками ролика. В данной методике рассмотрены безгаечные РВП с различными конструкциями роликов: с шейками на концах и с шейками между их резьбовыми участками.

Ключевые слова: безгаечная роликовинтовая передача; винт; ролик; сила; опрокидывающий момент; коэффициент неравномерности нагружения.

Blinov D. S., Tsvetkov D. I., Morozov M. I.
ANALYSIS OF THE EFFECT OF RINGS STIFFNESS AND THEIR POSITION ALONG THE ROLLER AXIS ON THE UNEVEN LOAD DISTRIBUTION IN A NUT-FREE ROLLER DRIVE
(pp. 8-19)

Abstract. The objects of study are promising nut-free roller drives (RD), which have high performance characteristics and were developed as part of the import substitution program. This paper is a continuation of a previously published article, which considers the peculiarity of loading the roller of a nut-free RD with axial forces that create an overturning moment. Its balancing leads to uneven distribution of the load between the running turns of the roller and uneven loading of the rings. The coefficient of uneven distribution of the load between the working turns of the roller Кн is introduced, the value of which depends on a number of design parameters of the details of the nut-free RD and the value of the working load. To reduce the coefficient Кн of uneven load distribution, in this paper and in a previously published article, the results of studies are presented that allow developing recommendations for choosing rational values of transmission design parameters. It has been established that the value of the coefficient Кн is influenced by the rigidity of the cross-section of the rings that keep the rollers from moving in the radial direction. Under load from the rollers, the rings stretch and bend, have a radial deflection. If the number of rollers in the transmission is seven or more, then the specified deflection of the ring from tension is ten or more times greater than the deflection from bending, that is, to reduce the coefficient Кн, it is advisable to increase the cross-sectional area of the ring. The position of the rings along the roller axis has a significant effect on the value of the coefficient of load unevenness Кн. With an increase in the distance between the center of gravity of the roller and rings, the value of the specified coefficient decreases. Taking into account the performed studies, a design technique for nut-free RD with rational parameters necessary to reduce the coefficient of uneven load distribution Кн between the working roller turns has been developed. In this technique, nut-free RDs with different roller designs are considered: rollers with necks at the ends and rollers with necks between their threaded sections.

Keywords: Nut-free roller drive; Screw; Roller; Force; Overturning moment; Coefficient of uneven loading.

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

Рус

Д. С. Блинов, Д. И. Цветков, 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, D. I. Tsvetkov, 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. Винтовые передачи линейных приводов: учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2021. 199 с.
2. Блинов Д. С., Цветков Д. И., Морозов М. И. Анализ влияния положения первого витка ролика вдоль его оси на неравномерность распределения нагрузки в безгаечной роликовинтовой передаче // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2023. № . С. 3 – 15.
3. Бояршинов С. В. Основы строительной механики машин. М.: Машиностроение, 1973. 456 с.
4. 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.
5. Морозов М. И. Метод определения рациональных параметров силовых безгаечных ролико-винтовых механизмов: дис. ... канд. техн. наук. М.: МГТУ им. Н. Э. Бау-мана, 2018. 155 с.
6. Блинов Д. С., Морозов М. И. Разработка мето-дики расчета напряженно-деформированного состояния деталей безгаечной роликовинтовой передачи // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2015. № 5. С. 8 – 16.
7. Определение размеров и полей допусков для основных деталей планетарных роликовинтовых передач / Д. С. Блинов, О. А. Ряховский, П. А. Соколов и др. // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2006. Приложение № 7. С. 1 – 24.
8. Детали машин: учебник для вузов / Л. А. Андриенко и др.; под ред. О. А. Ряховского. 4-е изд. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. 465 с.
9. Леликов О. П. Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин. М.: Машиностроение, 2002. 440 с.
10. Блинов Д. С., Морозов М. И. Экспериментальные исследования безгаечной роликовинтовой передачи (Результаты исследований) // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2018. № 4. С. 18 – 27.

Eng

1. Blinov D. S. (2021). Screw transmissions of linear drives: textbook. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
2. Blinov D. S., Tsvetkov D. I., Morozov M. I. (2023). Analysis of the influence of the position of the first thread turn of the roller along its axis on the uneven distribution of the load in a nutfree roller drive. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (11), 3 – 15. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2023.11.pp.003-015
3. Boyarshinov S. V. (1973). Fundamentals of structural mechanics of machines. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
4. 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), 8 – 16. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2016.04.pp.008-016
5. Morozov M. I. (2018). Method for determining rational parameters of power nutless roller screw mechanisms. Moscow: MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
6. 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), 8 – 16. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2015.05.pp.008-016
7. Blinov D. S., Ryahovskiy O. A., Sokolov P. A. et al. (2006). Determination of dimensions and tolerance fields for the main parts of planetary roller screw gears. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal. Prilozhenie, (7), 1 – 24. [in Russian language]
8. Ryahovskiy O. A. (Ed.), Andrienko L. A. et al. (2014). Machine parts: textbook for universities. 4th ed. Moscow: MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
9. Lelikov O. P. (2002). Fundamentals of calculation and design of machine parts and assemblies. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
10. Blinov D. S., Morozov M. I. (2018). Experimental investigations of the nutless roller-screw gear (results of investigations). Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (4), 18 – 27. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2018.04.pp.018-027

+ - 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.2024.02.pp.008-019

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.2024.02.pp.008-019

and fill out the form