|
DOI: 10.14489/hb.2022.11.pp.033-043
Блинов Д. С., Колобов А. Ю., Дикун Е. В., Морозов М. И.
ПРОЦЕСС ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ В БЕЗГАЕЧНЫХ ПЛАНЕТАРНЫХ РОЛИКОВИНТОВЫХ МЕХАНИЗМАХ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ
(c. 33-43)
Аннотация. Используемые в линейных электромеханических приводах винтовые механизмы качения обладают многими достоинствами, но имеют и недостатки. Важнейшим из них является проскальзывание. Наиболее перспективными винтовыми механизмами качения являются планетарные роликовинтовые механизмы, для изготовления резьбовых деталей которых требуются дорогостоящие специальные станки, изготовляемые западными фирмами. Учитывая стратегию импортозамещения, в России разработаны и запатентованы безгаечные роликовинтовые механизмы (БРВМ), в которых отсутствует наиболее сложная для изготовления резьбовая деталь – гайка, высокоточная внутренняя многозаходная резьба которой закалена до высокой твердости. На отечественных универсальных станках изготовлены опытные образцы БРВМ для всесторонних экспериментальных исследований. Оказалось, что для опытных образцов БРВМ негативное влияние проскальзывания ощущается в большей мере, чем для известных конструкций планетарных роликовинтовых механизмов. В статье детально рассмотрен процесс проскальзывания и основные причины, вызывающие его. Кроме того, проанализированы результаты экспериментальных исследований этого явления с помощью опытных образцов. Оказалось, что проскальзывание зависит: от значения угловой скорости входного звена механизма, от значения осевой силы, которую преодолевает выходное звено механизма за полный (прямой и обратный) ход, от точности изготовления резьбовых деталей БРВМ, от значения направления осевой силы (вдоль продольной оси х или против). Последнее является важным научным выводом при исследовании процесса проскальзывания в БРВМ. Еще одной причиной проскальзывания является особенность конструкции опытного образца, который имел ролики с модифицированным профилем. Обычно профиль витков роликов очерчен по дуге окружности, центр которой расположен на оси ролика. Модифицированный профиль витков ролика состоит из трех последовательно соединенных отрезков прямой линии, что влияет на передаточное число механизма. Для сравнения необходимо выполнить эксперимент с механизмом, имеющим ролики с традиционным профилем витков.
Ключевые слова: роликовинтовой механизм; винт; ролик; точность изготовления; проскальзывание.
Blinov D. S., Kolobov A. Yu., Dikun Ye. V., Morozov M. I.
SLIPPING MOTION IN NUTLESS PLANETARY ROLLER SCREW MECHANISMS OF LINEAR ELECTROMECHANICAL DRIVES
(pp. 33-43)
Abstract. Rolling screw mechanisms, used in linear electromechanical drives, have many advantages and disad-vantages as well. The most important of these is slipping. The most promising roller screw mechanisms are planetary roller screw mechanisms, the manufacture of threaded parts of which requires expensive special machines manufactured by Western companies. Taking into account the import substitution strategy, nut-less roller screw mechanisms (NRSM) were developed and patented in Russia, in which a threaded part that is the most difficult to manufacture, namely a nut, the high-precision internal multistart thread of which is tempered to a high hardness, is absent. Using domestic universal machines, prototype NRSM samples were made, which were subject to comprehensive experimental studies. It turned out that the neg-ative impact of slipping is felt to a greater extent for prototype NRSM samples than for known designs of planetary roller screw mechanisms. To reduce this impact, the paper considers in detail the process of slipping and the main reasons that cause it. In addition, the results of experimental studies of this phe-nomenon using prototype samples are analyzed. It turned out that the slipping motion depends on: the value of the angular velocity of the input link of the mechanism, the value of the axial force that the out-put link of the mechanism overcomes over the full (forward and reverse) stroke, the manufacturing accuracy of threaded parts of NRSM, the direction of the axial force (along the longitudinal axis x or against it). The latter is an important scientific finding in the study of the slipping motion in NRSM. Another rea-son for a slipping motion is the design feature of the prototype sample, which had rollers with a modified profile. Usually, the profile of the roller turns is drawn along the arc of the circle, the center of which is located on the roller axis. The modified profile of the roller turns consists of three series-connected straight line segments, which affects the transmission ratio of the mechanism. For comparison, it is neces-sary to perform an experiment with a mechanism having rollers with a traditional profile of turns.
Keywords: Roller screw mechanism; Screw; Roller; Manufacturing accuracy; Slipping motion.
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.
D. S. Blinov, A. Yu. Kolobov, Ye. 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.
1. Детали машин: учебник для вузов / под ред. О. А. Ряховского. 4-е изд. перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. 465 с.
2. Блинов Д. С. Планетарные роликовинтовые механизмы. Конструкции, методы расчетов / под ред. О. А. Ряховского. М.: МГТУ, 2006. 222 с.
3. Безгаечные роликовинтовые механизмы / Д. С. Блинов и др. // Наука и образование. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2010. № 10. С. 1 – 13.
4. Блинов Д. С., Молдокулов А. А. Повышение технологичности роликовинтовых механизмов путем разработки рациональных конструктивных и технологических решений. Часть 1 // Приводы и компоненты машин. 2018. № 3-4. С. 21 – 26.
5. Блинов Д. С., Молдокулов А. А., Морозов М. И. Повышение технологичности роликовинтовых механизмов путем разработки рациональных конструктивных и технологических решений. Часть 2 // Приводы и компоненты машин. 2018. № 6. С. 13 – 18.
6. Блинов Д. С. Винтовые передачи линейных приводов: учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2021. 199 с.
7. Пат. № 2272199 РФ. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное / Блинов Д. С., Ряховский О. А., Соколов П. А. и др. 2006. Б.И. № 8.
8. Пат. № 2310785 РФ. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное / Блинов Д. С., Ряховский О. А., Соколов П. А. и др. 2007. Б.И. № 32.
9. Пат. № 2374527 РФ. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное (варианты) / Блинов Д. С., Кондрашова Г. П., Ряховский О. А. и др. 2009. Б.И. № 33.
10. Пат. РФ № 2463500. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное / Блинов Д. С., Лаптев И. А., Фролов А. В. 2012. Б.И. № 28.
11. Морозов М. И. Метод определения рациональных параметров силовых безгаечных роликовинтовых механизмов: дис. … канд. техн. наук. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. 155 с.
12. Блинов Д. С., Морозов М. И. Разработка методики силового расчета безгаечной роликовинтовой передачи // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2015. № 4. С. 10 – 20.
13. 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.
14. Блинов Д. С., Морозов М. И. Прогнозирование нагрузочной способности роликовинтовых механизмов // Приводы и компоненты машин. 2014. № 1. С. 12 – 14.
15. Блинов Д. С., Морозов М. И. Особенности контроля средних диаметров наружной резьбы деталей роликовинтовой передачи // Наука и образование. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2014. № 10. С. 29 – 43.
16. Блинов Д. С., Морозов М. И. Экспериментальные исследования безгаечной роликовинтовой передачи (Материальное обеспечение) // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2017. № 10. С. 11 – 18.
17. Блинов Д. С., Морозов М. И. Экспериментальные исследования безгаечной роликовинтовой передачи (Результаты исследований) // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2018. № 4. С. 18 – 27.
18. Козырев В. В. Конструкции роликовинтовых передач и методика их проектирования: учеб. пособие. Владимир. гос. ун-т. Владимир, 2004. 102 с.
19. Пат. РФ № 2451220. Планетарная роликовинтовая передача с модифицированной резьбой роликов / Блинов Д. С., Мафтер В. И., Ляпунов А. Я. и др. 2012. Б.И. № 14.
1. Ryahovskiy O. A. (Ed.) (2014). Machine parts: a textbook for universities. 4th ed. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
2. Ryahovskiy O. A. (Ed.), Blinov D. S. (2006). Planetary roller screw mechanisms. Designs, calculation methods. Moscow: MGTU. [in Russian language]
3. Blinov D. S. et al. (2010). Nutless roller screws. Nauka i obrazovanie, (10), pp. 1 – 13. Moscow: MGTU. [in Russian language]
4. Blinov D. S., Moldokulov A. A. (2018). Improving the manufacturability of roller screw mechanisms by devel-oping rational design and technological solutions. Part 1. Privody i komponenty mashin, (3-4), pp. 21 – 26. [in Russian language]
5. Blinov D. S., Moldokulov A. A., Morozov M. I. (2018). Improving the manufacturability of roller screw mechanisms by developing rational design and technological solutions. Part 2. Privody i komponenty mashin, (6), pp. 13 – 18. [in Russian language]
6. Blinov D. S. (2021). Screw gears of linear drives: textbook. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
7. Blinov D. S., Ryahovskiy O. A., Sokolov P. A. et al. (2006). Device for converting rotational motion into transla-tional. Ru Patent No. 2272199. Russian Federation. [in Russian language]
8. Blinov D. S., Ryahovskiy O. A., Sokolov P. A. et al. (2007). Device for converting rotational motion into transla-tional. Ru Patent No. 2310785. Russian Federation. [in Russian language]
9. Blinov D. S., Kondrashova G. P., Ryahovskiy O. A. et al. (2009). Device for converting rotational motion into translational (options). Ru Patent No. 2374527. Russian Federation. [in Russian language]
10. Blinov D. S., Laptev I. A., Frolov A. V. (2012). Device for converting rotational motion into translational. Ru Patent No. 2463500. Russian Federation. [in Russian language]
11. Morozov M. I. (2018). Method for Determining Rational Parameters of Power Nutless Roller Screw Mecha-nisms. Moscow: MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
12. 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
13. 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
14. Blinov D. S., Morozov M. I. (2014). Prediction of the load capacity of roller screw mechanisms. Privody i komponenty mashin, (1), pp. 12 – 14. [in Russian language]
15. Blinov D. S., Morozov M. I. (2014). Features of the control of the average diameters of the external thread of the roller screw parts. Nauka i obrazovanie, (10), pp. 29 – 43. Moscow: MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
16. Blinov D. S., Morozov M. I. (2017). Experimental investigations of the nutless roller-screw gear (material sup-port). Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (10), pp. 11 – 18. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2017.10.pp.011-018
17. Blinov D. S., Morozov M. I. (2018). Experimental investigations of the nutless roller-screw gear (results of in-vestigations). Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilo-zheniem, (4), pp. 18 – 27. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2018.04.pp.018-027
18. Kozyrev V. V. (2004). Designs of roller screw gears and methods of their design: textbook. Vladimir: Vladimirskiy gosudarstvenniy universitet. [in Russian lan-guage]
19. Blinov D. S., Mafter V. I., Lyapunov A. Ya. et al. (2012). Planetary roller screw with modified roller threads. Ru Patent No. 2451220. Russian Federation. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 18%). 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.2022.11.pp.033-043
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 18%). 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.2022.11.pp.033-043
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»