Одним из важнейших требований, предъявляемым к современным механизмам, является экономичность. Поэтому перспективными считаются механические преобразователи вращательного движения в поступательное, в которых в основном реализуется трение качения. К ним относятся планетарные роликовинтовые механизмы (ПРВМ).
ПРВМ имеет целый ряд особенностей. Конструктивной особенностью ПРВМ является многозаходность резьбы винта и гайки. Ролики, как правило, изготавливают однозаходными. Количество заходов резьбы винта, равное количеству заходов гайки, влияет практически на все эксплуатационные характеристики ПРВМ.
В статье достаточно полно рассмотрено влияние количества заходов резьбы винта на: кинематические параметры ПРВМ, передаточную функцию, радиальные габариты механизма, КПД, силовые параметры, требуемые характеристики электродвигателя. В результате исследований построены графики ряда безразмерных параметров от количества заходов резьбы винта, которые обладают наглядностью и общностью.
КПД ПРВМ, являясь достаточно высоким, может изменяться в пределах 20 … 25% и даже более. Он зависит от целого ряда параметров деталей механизма, в первую очередь, от геометрических, в том числе, и от количества заходов резьбы винта. Ранее методика расчета конструкции ПРВМ заключалась в определения основных геометрических параметров деталей механизма, а затем в определении КПД механизма. При этом не всегда удавалось спроектировать экономичную конструкцию ПРВМ.
Введя безразмерную величину – отношение шага резьбы деталей ПРВМ к среднему диаметру резьбы винта, удалась построить семейство кривых зависимости КПД от указанного отношения и количества заходов резьбы винта. Положив в основу это семейство графиков, предложена методика расчета и проектирования экономичных конструкций ПРВМ. Суть разработанной методике заключается в том, что, выбрав или назначив количество заходов резьбы винта, определяется отношение шага резьбы деталей ПРВМ к среднему диаметру резьбы винта, которое обеспечивает максимально возможный КПД. Далее проводятся поверочные расчеты, подтверждающие работоспособность выбранной конструкции ПРВМ.
One of the most important requirements imposed to the modern mechanisms is economic feasibility. Therefore, considered as advanced are mechanical transducers of rotary motion to translational one, where rolling friction is mainly realized. They include planetary roller-screw mechanisms (PRSM).
PRSM has a large variety of features. The design feature of PRSM is multiple starts of screw and nut thread. Rollers, as a rule, are made single-threaded. Number of screw thread starts which equals to a number of nut thread starts, has an effect on almost all performance characteristics of PRSM.
This article covers comprehensively enough the influence of screw thread starts quantity on: kinematical parameters of PRSM, transfer function, mechanism radial dimensions, efficiency, power values, required characteristics of electric motor. As a result of investigations the graphs of dimensionless parameters vs. number of screw thread starts have been plotted, which are demonstrative and common.
Being high enough the PRSM efficiency can vary within 20…25% and more. It depends on a variety of mechanism part parameters; primarily on geometrical ones, as well as on a number of screw thread starts. Previously the methods of PRSM design calculation consisted in determination of the main geometric parameters of mechanism parts, then in determination of mechanism efficiency. At that, it was not always possible to design the economically feasible PRSM structure.
Introduction of a dimensionless value – a relation of PRSM part thread pitch to average screw thread diameter – contributed to successive plotting of the assemblage of curves for relation of efficiency to the indicated ratio and a number of screw thread starts. By taking this assemblage of curves as a basis, the method of economically feasible PRSM structures calculation and design was proposed. The essence of the developed method lies in that selection or definition of a number of screw thread starts helps to determine the relation of PRSM parts thread pitch to average diameter of screw thread which provides the maximum possible efficiency. Given further are check calculations confirming the operation capability of the selected PRSM design.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.