Блинов Дмитрий Сергеевич
доктор техн.наук, профессор каф. РК-3
SPIN-код 9220-3508
Dmitriy S. Blinov
doctor of engineering, professor in Chair. RK-3
Зенкина Яна Павловна
РК-3
Yana P. Zenkina
RK-3
Важнейшей тенденцией развития аэрокосмической отрасли является повышение нагрузочной способности механизмов, узлов и деталей без увеличения их габаритов и массы. Это относится и к широко применяемым в летательных аппаратах наиболее перспективным на сегодняшний день планетарным роликовинтовым механизмам (ПРВМ), преобразующим вращательное движение в поступательное. Ранее (в опубликованной статье) было предложено повысить нагрузочную способность (примерно на 15%) за счет уменьшением угла профиля витков резьбовых деталей ПРВМ с 90° до 70°.
Однако такая модернизация ПРВМ приведет к изменению размеров деталей механизма и к изменению его параметров и характеристик (КПД, положения начальной точки контакта сопрягаемых витков и параметров их контактного взаимодействия, кинематических параметров), для чего потребуются дополнительные исследования. Если учитывать приоритет этих исследований, то, безусловно, надо начать с разработки методики определения размеров основных деталей ПРВМ и полей допусков на них, потому что для изготовления модернизированного ПРВМ и его испытаний нужны чертежи. Разработана методика расчета размеров основных деталей ПРВМ и полей допусков на них, учитывающая изменение угла профиля витков резьбовых деталей механизма и радиуса дуги окружности, по которой выполнен профиль витков роликов. Поэтому предложенная методика является общей по сравнению с разработанными ранее.
В этой методике для определения размеров деталей и полей допусков на них используются различные условия и уравнения. Например, гайка охватывает винт с роликами, а их размеры образуют замкнутую размерную цепь, в которой размеры и допуски на них должны быть такими, чтобы с одной стороны обеспечить сборку ПРВМ, а с другой стороны люфт механизма должен быть минимальным для обеспечения высокой нагрузочной способности, кинематической точности и жесткости ПРВМ. Используются: условия отсутствия заострений витков винта, роликов и гайки; условие размещения витка ролика с наименьшей толщиной во впадине гайки с максимальной шириной; условие размещения витка ролика с наименьшей толщиной во впадине винта с максимальной шириной с учетом конструктивных особенностей ПРВМ. При этом учитывается возможный износ резьбовых поверхностей деталей ПРВМ.
One of the most important trends in development of machine engineering is to improve load capacity of mechanisms, assemblies and parts without increasing their overall dimensions and weight. This is also relevant to the most promising items so far, i.e. orbital roller drives (ORD), which are the rotational-to-progressive motion converters widely used in vehicles. The previously published article suggested increasing a load capacity (by about 15%) through reducing a thread turn section angle of the threaded ORD components and change of the radius of roller thread turn section outline. Due to such ORD modification, a number of the most critical ORD parameters are to be changed thereby demanding further research. Further, the article published suggests a method considering the abovementioned changes to calculate the dimensions of ORD main components and their tolerance ranges.
Though this method being not complete as the increment of ORD center-to-center spacing in relation to its rated value, required for assembly, is unknown; and to determine the ORD center-to-center spacing increment, outer diameters of the roller and screw threads are to be known. Hence, these two methods are interconnected.
This article presents the numerical calculation method, mathematical support and method to determine the increment of ORD center-to-center spacing and initial contact point of the mating roller and screw thread turns. Due to considerable scope of calculations, the method was turned into the software.
Similar calculation methods and techniques were developed to a particular case, where the thread turn section angle of the threaded components was of 90°, and the roller thread turn section outline was a circular arc centered to the roller axis. Hence the developed numerical calculation method, mathematical support and technique refer to the general case which is to determine the ORD center-to-center spacing increment and initial contact point of the mating roller and screw thread turns. Taking this into account, the calculations for a particular case were performed as test calculations during the software development. The results obtained matched the calculation results for a particular case published in several papers.
Using a developed calculation technique, the calculation method to determine dimensions of ORD main components and their tolerance ranges may be completed for a general case considering the arbitrary turn section angle of threaded ORD components and radius of roller thread turn section outline.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.