SE503473C2 - Kulskruv - Google Patents

Description

15 20 25 30 i 505 473 2 7 medan 14 betecknar en med mutterhylsan 4 fast förbunden kulhållare för kulorna 11.

Vid driften av en kulslcuv kommer, vid skruvens 1 rotation, muttern, genom kulomas ingrepp i gängorna, att förflytta sig axiellt utefter skmven varvid det underförstås, att själva muttern ej vrider sig. På motsvarande sätt kan naturligtvis muttem förskjutas och därmed vrida skruven. Teoretiskt sett kommer vid skruvens vridning kulorna att symmetriskt rulla i gängoma samtidigt som löpringarna lilcformigt vrider sig i motsatt riktning mot skruven. Problemet är emellertid att detta teoretiska, idealiska förhållande ej föreligger.

Frånsett kravet på ytterst fma toleranser arbetar kulskruven med stora belastningar och höga hastigheter, vilket medför värmetöjningar och värmespänningar. Stor risk föreligger att kulan kommer att rulla mot gängspårets båda flanker med stor friktion som följd, samtidigt som löpringarna kommer att påverkas av motriktade krafter från de samverkande kulorna, exempelvis så som kulskruven är utformad enligt nämnda SE 8702982-3. Kulorna kommer att rulla odefinierat vilket bidrar till ojämn förslitning av löpbanor och kulor.

Föreliggande uppfinning har till uppgift att vid denna typ av kulskruv lösa problemen med hög friktion med kraftig värmeutveckling som följd och kulomas odefinierade rörelser i kulbanorna; Detta är löst så att kulskruven uppvisar endast en enda kulrad, vars kulor 11, löpande i skruvens gängor 2, samverkar med två i muttern fritt roterbara löpringar 8 och att gängproñlen liksom profilen hos respektive löprings kullöpbana 10 givits sådana dimensioner i förhållande till kuloma 11, att dessa vid kulskmvens arbete uppvisar tre anliggnings- eller rullningspunkter, dels en punkt 15 på skruvgängans flank och dels en punkt 16 pá löpringarnas 8 vardera kullöpbana 10. För att säkerställa detta krav måste ett visst spel föreligga mellan kula och gängflanker, dvs. gängspáret skall vara något större än vad som krävs för kulan. Detta spel kan vara ca. 0,02 mm. Vid belastning av kulskruven kommer härigenom kulans rullningspunkt i gängan att förflyttas radiellt utåt, sett från skruvens 1 axel 12, dvs. rullningspunkten hamnar längre ut på gängflanken. Härigenom tvingas kulorna radiellt utåt och säkras därmed god kontakt med löpringarna 8, se Fig. 2, i vilken muttem 3 antas påverkad av en axiell kraft från höger och varvid det skall underförstâs att de visade spelen är grovt schematiska. En väl definierad kontakt mellan kula, gängflank och löpringar är därmed etablerad i tre rullningspunkter. För att emellertid under alla driftsförhållanden absolut säkerställa, att dessa tre rullningspunkter eller rullningslinjer hela tiden upprätthålls skall kulans 11 ingrepps- eller rullningspunkt 16 på respektive löpring 8 befinna sig vid en punkt där kulradien lutar vinkeln ß mot skruvens axel 12. Vinkeln ß skall därvid vara lika 10 15 20 25 30 503 473 3 med eller mindre än vinkeln a, som är kulradiens genom ingrepps- eller rullningspunktens 15 lutning mot skruvens axel 12. Härigenom kommer den löpringarna 8 isärförande kraften från kuloma 11 att vara större än den kraft som verkar mellan kuloma 11 och gängflanken i rullningspunkten 15 (vid ß = a verkar centrifugalkraften pâ kulorna som den isärförande kraften.) Kuloma 11 kommer att arbeta i det stabilt intagna rullningsplanet, definierat av de tre ingrepps- eller rullningspunkterna 15 och 16, det vill säga kuloma 11 mllar i ett enda plan utan friktionsförluster från skmv 1 eller löpringar 8. Genom att löpringarna 8 fritt roterar i muttern kommer ringarna 8 att vrida sig i motsatta :riktningar när kulorna rullar i skruvgängorna mot dessas gängflank utefter den av rullningspunkterna 15 genererade rullningslinjen.

Med 17 betecknas lâs- eller fäststift för fixering av gavelstyckena 5 vid hylsan 4.

Denna fixering kan naturligtvis ske på många andra, för fackmannen självklara sätt.

För att belysa den unikt låga friktionen hos kulskruven enligt uppfinningen skall som exempel verkningsgraden beräknas vid en kulskruv, där vinkeln a är 45° och vinkeln ß 30°.

Kulskruven har en diameter av 25 mm, stigning 36 mm och 8 gängingångar (dvs. 8 kulor).

Spelet mellan' kuloma och skruvens båda gängflanker är ca. 0,02 mm.

De enda friktionsförluster Q som här behöver tas hänsyn till är de från kulhållaren 14 och beräknas enligt Q = C x p x L där L är längden på den sträcka, som kulan rullar när skruven roterat ett varv och C är det tryck, som kulan får mot kulhâllaren vid en viss belastning. p är friktionskoefficienten mellan kulan och kulhâllaren.

Verkningsgraden 6 beräknas ur 6 = 100 - Q_-_@ .

E Antag nu i exemplet att lasten är 100 kg. Kulan trycker mot slcruvflanken med 45° vinkel och den kraft som radiellt påverkar kulan blir då a = 50 kg. Skruvens stigningsvinkel 7 blir Tgy = 36 där y = 26°. :sym L = 1362 + (zaf/ml = o,os27 m och 1 000 C = a - sin 'y - cos 'y = 50 - 0,438 ~ 0,899 = 19,69 kp, vilket fördelat på 8 kulor blir 2,46 503 473 kp/kula. p väljs 0,1 och E blir vid vridning 1 varv av skruven 3,6 kpm. Härav fås = 100 - 19.69 - 0.1 - 0.0827 - 100 = 95,48% 3,6 Det skall förstås att vinklarna a och ß (se Fig. 2) kan tillåtas inta andra än de nämnda värdena, men skall alltid ß vara mindre än a.

Claims (5)

10 15 503 473 5 Patentkrav

1. Kulskruv innefattande en skruv (1) med skruvlinjeforrnade gängor (2) samt med dessa samverkande, i en mutter (3) upptagna kulor (11), vilka löper mellan tvâ vinkelrätt mot skruvens (1) axel (12) och i muttem (3) vridbart lagrade löpringar (8), k ä n n e t e c k n a d av att resp. kula (11) har en radie som är så mindre än radien hos skruvens (1) gängprofil resp. löpringamas (8) kullöpbanor (6), att vid kulskruvens belastning lutar kulradien genom kulans (11) ingreppspunkt (15) med gängan (2) en vinkel a mindre än 90° och skild frân noll mot skruvens axel (12) och ingreppspunkt (16) med resp. löprings (8) kullöpbana (6) lutar kulradien en vinkel ß skild från noll men lika med eller mindre än vinkeln a mot skruvens axel (12).

2. Kulskruv enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att löpringarna (8) är lagrade i muttern (3) medelst lagringskulor (7).

3. Kulskruv enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att en kulhållare (14) är anordnad mellan kuloma (11) och fast förbunden med muttern (3).

4. Kulskruv enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att vinkeln a är tillnärrnelsevis 45°.

5. Kulskruv enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att vinkeln ß är tillnännelsevis 30°.