Способ перемещения тел в пространстве

Способ перемещения тел в пространстве

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для перемещения одного или нескольких тел. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа и его автоматизации за счет перемещения одного или нескольких тел в различные пространственные положения или сообщения телам возвратно-поступательного движения в различных пространственных положениях. Для этого по крайней мере одно тело.или его поверхность выполняют из вязкоупругого материала. Другое тело или несколько других - из более твердого материала, прижимают эти тела друг к другу с усилием, обеспечивающим пластические деформации первого тела /тел/ и приводят одно или несколько тел во вращение. При этом возможны следующие дополнительные особенности , используемые совместно или в отдельности: выполнение поверхности одного или нескольких тел из вязкоупругого материала с переменной толщиной или частично из указанного материала, изменение величины усилия прижима и частоты вращения , выполнение контактирующей поверхности одного или нескольких тел внутри этого тела /тел/, выполнение указанной поверхности плоской. 6 з.п. ф-лы, 28 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЛЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ч)5 F 16 D 1/00

ГОСУ,,ЛРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ Vi ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М.

С:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4427170/27 (22) 05.04.88 (46) 15.11.92. Бюл, ¹ 42 (72) М, Б, Рубин, П. M. Лысенков, А, В. Орехов и В, И. Намазбаев (56) Авторское свидетельство СССР

N 1077120, кл. В 21 D 3/, 1982. (54) СПОСОБ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТЕЛ В ПРОСТРАНСТВВ Е (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для перемещения одного или нескольких тел. Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей способа и его автоматизации за счет перемещения одного или нескольких тел в различные пространственные положения или сообщения телам возвратно-поступательного движения в различных пространственных положениях.

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к способам, позволяющим перемещать в пространстве одно или несколько тел, имеющих воэможность вращения, - в какое-либо одно или несколько требуемых положений при условии возможности возврата тел в исходное положение.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и автоматизация способа.

На фиг. 1-4 пре„ставлены два тела, поджимаемые одно к другому; на фиг. 5-7— несколько тел, поджимаемых к одному телу; на фиг. 8 и 9 — два тела, одно из которых имеет внутреннюю контактирующую поверхность; на фиг. 10 и 11 -- несколько тел, часть из которых имеет внутреннюю контактиру„., БЫ„„1775568 Al

Для этого по крайней мере одно тело или его поверхность выполняют из вязкоупругого материала. Другое тело или несколько других — иэ более твердого материала, прижимают эти тела друг к другу с усилием, обеспечивающим пластические деформации первого тела /тел/ и приводят одно или несколько тел во вращение. При этом возможны следу1ощие дополнительные особенности, используемые совместно или в отдельности: выполнение поверхности одного или нескольких тел иэ вязкоупругого материала с переменной толщиной или частично из указанного материала, изменение величины усилия прижима и частоты вращения, выполнение контактирующей поверхности одного или нескольких тел внутри этого тела /тел/, выполнение указанной поверхности плоской. 6 э,п. ф-лы, 28 ил. ющую поверхность, на фиг. 12-15 — два тела, одно из которых имеет плоскую контактирующую поверхность; на фиг. 16 и 17 — несколько тел, поджимаемых с различными усилиями к одному телу; на фиг. 18-21 — два тела, одно из которых имеет поверхность иэ вяэкокрупного материала переменной толщины; на фиг. 22-23 — два тела, поверхность одного из которых частично выполнена из вязкоупругого материала; на фиг, 24 и 25— два тела, выполненных из вязкоупругого материала; на фиг, 26-28 — два тела, вращаемых с различной частотой, Осуществление предлагаемого способа может быть выполнено в нескольких вариантах.

1775568

Возможна реализация способа при помощи трех и более тел, одно или несколько из которых выполнены из вязкоупругого материала. На фиг. 5 представлено пять тел, из которых четыре тела 2 выполнены из вязкоупругого материала и каждое из них поджа55

В наиболее простом случае используют два тела с криволинейными нару>кными поверхностями, например, два вала 1 и 2 (фиг, 1). Один из валов выполнен из вязкоупругого материала — в данном случае вал 2. Этот же вал установлен на опорах 3 с возможностью вращения. Вал 1 также имеет воэможность вращения и, кроме этого, возможность пространственного перемещения, Этот вал 1 контактирует своей поверхностыю с поверхностью вала 2 и при>кимается к последнему с усилием Р, Скорость прило>кения усилия Р, вызывающего пластические деформации вала 2, равна нулю, т.е. отсутствует вращение валов, При приведении вала 2 во вращение (фиг, 2) начнет вращаться и вал 1 вследствие, фрикционного контакта между их поверхностями(можно приводить во вращение вал 1 тогда и вал 2 будет вращаться). Вращение обоих валов вызовет изменение скорости приложения усилия Р к поверхности вала 2, деформируемой пластически. Скорость приложения усилия Р будет возрастать от нуля до какой-то величине по мере увеличения частоты вращения вала 2 от нулю до какого-то значения. По мере увеличения скорости прило>кения усилия P пластические деформации вала будет переходить в упругие деформации, стремящиеся приподнять вал 1. Когда частота вращения вала 2, а следовательно скорость приложения усилия Р достигнет такого значения, при котором все пластические деформации вала 2 перейдут в упругие деформации,вал 2 восстановит свою цилиндрическую форму, а вал 1 поднимается и займет новое положение, изображенное на фиг. 2.

Такой >ке эффект будет наблюдаться при поджатии к валу 1 вала 2 (фиг. 3), В этом случае вал 1 установлен на опоре 3 с возможностью вращения, а к нему снизу поджат с усилием P вал 2, выполненный из вязкоупругого материала.

При проведении во вращение любого из валов будет иметь место их обоюдное вращение и, как следствие, перемещение вниз вала 2 по мере восстановления его первоначальной формы (фиг. 4). Причины перемещения те >ке, что и в случае, приведенном ниже при описании фиг. 1 и фиг, 2. то к телу 1 с усилием Р. На фиг, 6 наоборот, тело 4 выполнено иэ вяэкоупругого материала и к нему поджаты остальные четыре тела

5 и усилием Р.

При приведении во вращение одного из тел 1, 2, 4, 5 придут во вращение все.тела, изобра>кенные на фиг. 5 и 6, Вследствие уменьшения скорости приложения усилий Р и перехода пластических деформаций в упругие, тела 2(5) переместятся в стороны от тел 1(4) и займут положение, изображенное на фиг. 7. Все вышеизложенное для фиг, 1-7, будет справедливо также для случаев, когда вместо валов будут использованы шары или диски, или сочетания валов, шаров и дисков.

При выполнении одного из тел с внутренней криволинейной поверхностью, с которой контактирует другое тело, реализация способа также возможна, На фиг. 8 изображен узел 6, внутри которого имеется контактирующая поверхность 7 иэ вязкоупругого материала. С этой поверхностью контактирует шар 8, установленный с возможностью вращения на неподвижно зафиксированной оси 9. Узел б кинематически связан с приводом вращения 10 таким образом, что узел может качаться в пространстве вокруг точки 11, Сила тя>кести P узла 6 обеспечивает при>ким поверхности 7 к шару; и, как следствие, пластическую деформацию поверхности 7. При приведении узла 6 во вращение и соответствующем вращении шара 8 пластические деформации поверхности 7 вследствие изложенных выше причин начнут переходит в упругиедеформации. Это вызовет постепенный подьем узла 6 (по мере увеличения частоты его вращения) до полного перехода одних деформаций в другие, а следовательно, до положения, изображенного на фиг. 9.

Возмо>кен вариант осуществления способа, когда несколько используемых в способе тел имеют внутренние контактирующие поверхности, выполненные из вязкоупругого материала, На фиг. 10 изображены пустотелые цилиндрические втулки 12, 13 и вал 14, к>торые контактируют друг с другом.

Внутренние поверхности втулок 12 и 13 выполнены иэ вязкоупругого материала (втулки изобра>кены для наглядности в разрезе).

К внутренней поверхности втулки 13 поджат вал 14 с усилием Р1, а к наружной поверхности втулки 13 поджата своей внутренней поверхности втулка 12 с усилием Р2. Втулка

13 зафиксирована в пространстве, но имеет возможность вращения, Втулка 12 и вал 14 имеют возможность как вращения, тэк и пространственного перемещения. Усилия

1775568

25

40

55

Р1 и Pz вызывают пластическ 1с деформации соответствующих поверхностей втулок 12 и

13.

При приведении во вращение втулки 13 начинают вращаться втулка 12 и вал 14, Изменение скорости приложения усилий Р1 и Pz вызывает переход пластических деформаций поверхностей втулок 12 и 13 в упругие деформации и, как следствие, перемещение втулки 12 от оси втулки 13, а вала 14 — к оси этой втулки (фиг. 11), В случае сочетания тел, одно или несколько из которых имеют криволинейные поверхности, а другие или несколько других— плоские поверхности контакта, предлагаемый способ также осуществим. На фиг, 12 изображены шар 15, выполненный иэ вязкоупругого материала, поджатый с усилием P к плоскому участку бесконечной металлической ленты 16, установленной на роликах

17. Ролики 17 установлены с возможностью вращения.

Шар 15 имеет воэможность вращения и перемещения в пространстве.

При вращении роликов 17 лента 16 придет в движение, которое вызовет вращение шара 15 и его последующее перемещение вверх (фиг, 13).

На фиг. 14 изображен еще один вариант сочетания тел с криволинейной и плоской поверхностями. Диск 18 имеет выполненную из вязкоупругого материала верхнюю поверхность, к которой с усилием Р поджат шар 19. Диск 18 имеет возможность вращения, а шар 19 — возможность вращения и перемещения в пространстве. При вращении диска 18 будет вращаться и шар 19, вследствие чего он поднимется вверх (фиг.

15).

На фиг. 16 и 17 представлен вариант осуществления способа, когда шары 20, имеющие возможность вращения и пространственного перемещения, поджаты с различными усилиями Р1>Р2>Рз к валу 21, поверхность которого выполнена из вязкоупругого материала и который имеет возможность вращения. Вследствие разных величин усилий Pt, Pz и Рз имеют место разные величины пластических деформаций вала 21 от шаров 20 (фиг, 16), Однако при вращении вала 21, когда частота его вращения будет достаточно велика, все пластические деформации перейдут в упругие и все шары 20 займут одинаковое положение относительно поверхности вала 21 (фиг. 17). Таким образом шары 20 переместятся на разные величины, зависящие от величин усилий vx прижимов к валу 21.

Фиг, 18 и 19 иллюстрируют способ, когда одно из тел имеет поверхность из вязкоупругого материала переменной голщины.

На фиг. 18 изображен вал 20, поджатый с усилием Р к конической поверхности тела

21, выполненной из вяэкоупругого матерна ла. Вал 20 поджат к телу 21 вдоль образующей конуса. Вследствие разной толщины поверхности пластические деформации тела 21 также будут различными вдоль контактирующего с ней вала 20. Укаэанный вал имеет воэмом.ность вращения и пространственного перемещения. а тело 21 — только возможногть вращения. При сообщении телу 21 (а следовательно, к валу 20) вращения его пластические деформации будут преобразовываться в упругие. Это вызовет перемещение вращающегося вала 20 в соответствии с величинами деформаций, левый конец вала 20 переместится меньше, а правый — больше (фиг. 19).

На фиг. 20 и 21 представлены тела, осуществляющие данный способ и выполненные в виду кулачка 22 и ролика 23 (фиг. 20).

Поверхность кулачка 22 имеет переменную толщину и выполнена иэ вязкоупругого материала. Кулачок 22 имеет возможность только вращения, а ролик 23 может вращаться и перемещаться возвратно-поступательно в пространстве. Он поджат к кулачку

22 с усилием Р1, вызывающим пластическую деформацию последнего.

Указанное выполнение кулачка 22 позволяет осуществлять возвратно-поступательное перемещение ролика 23 в разных положениях: ближе к кулачку 23 (вращение кулачка невелико и пластическое деформации не полностью перешли в упругие) и дальше от кулачка 22 (вращение кулачка велико и все пластические деформации перешли в упругие). Последнее положение представлено на фиг. 21.

На фиг. 22 и 23 представлен вариант осуществления способа при помощи двух тел, имеющих цилиндрическую форму, но позволяющих осуществить возвратно-поступательное движение одного из них, Тело 24 выполнено в виде ролика, поверхность которого частично образована иэ вязкоупругого материала. Тело 25 выполнено также в виде ролика и поджато с усилием

P к телу 24 до появления на соответствующем участке его поверхности пластических деформаций (фиг. 22).

Тело 24 имеет воэможность вращения, а тело 25 — вращения и пространственного перемещения. При вращении любого из тел будут вращаться и другое тело, Это приведет при какой-то невысокой частоте вращения к неполному переходу пластических деформаций в упругие и тело 25 будет совершать периодические возвратно-nocryna1775568

10

25

50 тельное движение; при обкатывании им поверхнгсти тела 24 из вязкоупругого материала тело 25 будет находиться бли>ке к оси тела 25, а при обкатывании его остальной части поверхности — дальше от этой оси.

Если частоту вращения увеличить до достаточно большой, обеспечивающей полный переход пластических — дальше от этой оси, Если частоту вращения увеличить до достаточно большой, обеспечивающей полный переход пластических деформаций соответствующего участка поверхности тела 24 в упругие деформации. то тело 25 займет при вращении одно определенное положение (фиг. 23). Таким образом, в этом варианте способа мох<но получить как возвратно-поступательное движение перемещаемого тела (при какой-то мглой частоте вращания), так и посгоянное конечное поло>кение перемещения тела (при достаточно большой частоте вращения).

Если оба тела 26 и 27 выполнять из вязкоупругого материала (фиг. 24) и под>кать их друг к другу с усилием Р, вызывающим пластические деформации у обоих тел, что можно увеличить диапазон перемещения соответствующего тела по сравнению с вариантом, когда только одно из тел выполнено иэ вязкоупругого материала и когда, благодаря усилию прижима, это тело сдеформировано пластически на такую же величину, что и одно из двух выше указанных тел. При вращении тела 27 другое тело 26 переместится на суммарную величину пластических деформаций обоих тел вследствие перехода в обоих телах . 6> и 27 пластических деформаций в упругие (фиг.

На фиг. 26-28 представлены иллюстрации способа при изменении задаваемой частоты вращения. Тело 28 (фиг. 26) имеет воэмо>кность вращения, тело 29, выполненное из вяэкоупругого материала, имеет возмо>кность вращения и пространственного перемещения. Оно поджато к телу 28 с усилием Р, обеспечивающим его пластические деформации. При приведении тела 29 во вращение с какой-то малой частотой лалая часть его пластических деформаций перейдет в упругие деформации, вследствие чего тело 29 несколько переместится вверх от тела 28 (фиг. 27), При увеличении:астоты вращения тела 29 до величины, обеспечивающей полный переход всех пластических в упругие, тело 29 лаксимально переместится вверх и займет положение согласно фиг. 28.

Таким образом, меняя частоту задаваемого вращения, мо>кно изменять положение перемещаемого тела в пространстве.

По сравнению со способом — прототипом предлагаемый способ характеризуется следующей технико-зкономической эффективностью, Перемещение соответствующего тела (тел) осуществляется при наличии усилия прижима, величина которого меньше усилия, которое. могло бы вызвать перемещение невращающегося тела (тел).

Величина перемещения может задаваться различной, путем раздельного или совместного изменения величины усилия прижима, толщины поверхности тела из вязкоупругого материала q частоты задаваемого вращения.

Имеет место автоматический возврат перемещаемого тела в исходное поло>кение после прекращения вращения.

Возможно получение как поступательного, так и возвратно поступательного перемещения тела (тел) при выполнении по крайней мере у одного тела контактирующей поверхности переменной толщины, при выполнении по крайней мере у одного тела этой поверхности частично из вязкоупругого материала, при изменении величины частоты вращения, при изменении величины усилия приА<има тела друг к другу, Способ осуществим при количестве участвующих в нем тел, как равным двум, так и более двух, как для тел с наружными, так и с внутренними контактирующими поверхностями, как для тел только с криволинейными, так и с криволинейными и плоскими контактирующими поверхностями.

Для упрощения описания предложенного способа сложный процесс деформация вязкоупругого тела представлен схематично и сведен к двум видам деформирования-упругому (т.е, такому изменению формы тела под действием приложенной нагрузки, которое пропорционально величине нагрузки и не зависит от скорости ее приложения, причем исходная форма тела восстанавливается одновременно с прекращением действия нагрузки) и пластическому (т.е. изменению формы тела, не пропорциональному приложенной нагрузке, зависящему от времени и скорости нагружения, причем восстановление исходной формы тела не происходит одновременно с прекращением действия нагрузки), Правомерны и иные схематизации процесса. Например, можно счи-,ать, что при всех условиях имеет место упругое деформирование, но модуль упругости зависит от скорости нагружения, а именно: при статическом (очень медленном) наг,>ужении модуль упругости существенно меньше. чем при высоких скоростях нагружения. При таком представлении процесса предложенный способ реализуется следующим образом. Когда система тел находится в неподвижном состоянии, тело (тела) из вязкоупругого материала имеет деформацию определенной величины. Приведение во вращение взаимодействующие тела приведет к возрастанию скорости приложения нагрузки к вяэкоупругому телу и увеличению модуля упругости. Следствием этого явления будет уменьшение величины деформации вязкоупругого тела и перемещение соответствующего тела (тел) в пространстве.

Формула изобретения

1. Способ перемещения тел в пространстве, включающий выполнение llQ меньшей мере одного тела с криволинейной поверхностью, приведение во вращение по меньшей мере, одного тела, выполнение менее твердым по меньшей мере одного тела, поджатие тел с разной твердостью одно к другому до появления по меньше мере у одного, менее твердого тела пластической деформации и перемещение по меньшей мере одного тела в направлении, обратном направлению силы сжатия, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что, с цепь о расширения функциональных во=можlIîстеи и àвтомàTизации, по меньшей мере одно. меHp.å твердое тало Bhl полняют иэ вяэкоупругого материала. под

5 вергают его пластической деформации, после чего одно из тел приводят во вращение.

2. Способ по п.1, отличающийся

10 тем, что по меньшей мере одно, менее твердое тело выполняют полностью иэ вязкоупругого материала.

3, Способ поп. 1,отличающийся тем, что из вязкоупругого материала выпол15 няют поверхность контакта по меньшей мере одного менее твердого тела.

4, Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что перемещение по меньшей мере одного тела определяют величиной усилия

20 поджатия взаимодействующих тел.

5. Способ по и. 3, отличающийся тем, что поверхность контакта выполняют переменной толщины, 6. Способ bio пп. 1-4, о т л и ч а ю щ и й25 с я тем, что вращение по меньшей мере одного тела осуществляют с переменной частотой.

1775568

1775568

1775568

Составитель А,Шведов

Редактор A.Ñîêîëîâà < Техред М, Моргентал, Корректор Л.Лукач

Заказ 4027 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101