Устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот

Устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот

Реферат

Заявляемое изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно, к устройствам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, и может быть использовано в механизмах, где необходимо преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, а также регулировка амплитуды возвратно-поступательного движения и положения верхней и нижней мертвых точек тела, совершающего возвратно-поступательное движение, например в компрессорах, насосах для регулировки их производительности, в прессовом оборудовании и т.п.

Известен аксиально-поршневой двигатель с противоположно движущимися поршнями, (заявка №2001105860 от 27.02.2003), содержащий корпус, вал, цилиндры, расположенные вокруг и параллельно оси вала, по два поршня с шатунами-поводками в каждом цилиндре, неподвижно закрепленные на валу две косые втулки и две качающиеся шайбы с радиальными цапфами, связанными шарнирно с шатунами-поводками, поршни имеют уплотнения с обоих торцов, а рабочие процессы двигателя совершаются как в объеме между поршнями с одной стороны, так и между торцевыми крышками цилиндров и поршнями с другой.

Недостатками аналога являются большие габариты вследствие наличия несовпадения оси приводного вала и оси цилиндров, повышенных габаритов механизма возвратно-поступательного движения поршней, а также снижение КПД механизма и его долговечности из-за давления поршней на стенки цилиндров и возникновения в нем неуравновешенных сил инерции.

Прототипом заявляемого изобретения является устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, патент RU №2059133 С1, содержащее корпус, размещенный в нем ползун цилиндрической формы с замкнутой винтовой канавкой, кинематически связанное с ползуном и фиксированное от перемещения вдоль своей оси вращения тело вращения в виде маховика, кинематическая связь между ползуном и телом вращения выполнена в виде поводков, зафиксированных в маховике, предназначенных для взаимодействия одной стороной с телом вращения, а другой стороной - с боковой поверхностью замкнутой винтовой канавки. Проворот ползуна относительно корпуса ограничен шлицевым соединением.

Прототип работает следующим образом. При приложении крутящего момента к маховику он начинает разворачиваться относительно своей оси, а зафиксированный в нем поводок начинает давить на боковую поверхность винтовой канавки, вследствие ограничения возможности проворота ползуна шлицевым соединением его с корпусом ползун начинает поступательное движение. После достижения ползуном крайнего положения происходит переход поводка в реверсивную ветвь винтовой канавки (ветвь, имеющую обратное направление), и ползун, таким образом, меняет направление движения на противоположное. Цикл повторяется, вследствие чего вращательное движение преобразуется в возвратно-поступательное. При обратном преобразовании движения возвратно-поступательного во вращательное усилие прикладывается к ползуну. При этом ползун боковой поверхностью винтовой канавки воздействует на поводок, закрепленный в маховике, что вызывает вращение маховика. При достижении ползуном крайнего положения за счет силы инерции вращательного движения маховика происходит переход поводка в реверсивную ветвь винтовой канавки и при изменении направления прикладываемой нагрузки на противоположное вращательное движение маховика продолжается в том же направлении.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности изменения величины амплитуды возвратно-поступательного движения, а также положения верхней и нижней мертвых точек ползуна.

Технической задачей заявляемого устройства является создание возможности регулировки амплитуды возвратно-поступательного движения вплоть до его прекращения, а также изменения положения верхней и нижней мертвых точек ползуна, совершающего возвратно-поступательное движение.

Поставленная задача решается тем, что заявляемое устройство содержит корпус, в котором размещено тело вращения в виде маховика, фиксированное от смещения вдоль оси вращения, и ползун, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси вращения, на боковой поверхности ползуна выполнена замкнутая винтовая канавка, между ползуном и телом вращения размещены поводоки, проворот ползуна относительно корпуса ограничен шлицевым соединением, в отличие от прототипа в маховике выполнены продольные пазы, в которых размещены поводоки, имеющие возможность перемещения в пазах маховика вдоль оси ползуна, перемещение поводков ограничивается упорными элементами, также имеющими возможность перемещения вдоль оси ползуна и фиксации в заданном положении.

Благодаря новой совокупности существенных признаков заявляемого изобретения получаем возможность регулировать амплитуду возвратно-поступательного движения вплоть до его прекращения и изменять положение верхней и нижней мертвых точек ползуна. Это объясняется тем, что вследствие наличия возможности свободного перемещения поводков вдоль оси ползуна в пределах пространства ограниченного упорными элементами при преобразовании вращательного движения маховика в возвратно-поступательное ползуна происходит уменьшение величины амплитуды возвратно-поступательного движения ползуна на величину перемещения поводков между упорными элементами. Помимо этого, наличие возможности перемещения упорных элементов вдоль оси ползуна и фиксации их в заданном положении обеспечивает возможность регулировать не только величину амплитуды возвратно-поступательного движения, но и положение верхней и нижней мертвых точек ползуна.

На фигуре 1 схематично представлен вариант выполнения заявляемого устройства.

Заявляемое устройство содержит корпус 1, в котором установлен маховик 2. В корпусе 1 также установлен цилиндрический ползун 3, имеющий возможность перемещения вдоль оси маховика 2. При этом ось вращения маховика 2 совпадает с продольной осью ползуна 3. Проворот ползуна 3 относительно корпуса 1 ограничен шлицевыми соединениями, представляющими собой продольные пазы 4 в ползуне 3 и корпусе 1, в которых утоплены шарики 5. На цилиндрической поверхности ползуна 3 выполнена замкнутая винтовая канавка 6, в которой наполовину утоплены поводки 7, вторая половина поводков 7, выходящая за пределы ползуна, вставлена в продольные пазы 8 маховика 2, выполненные вдоль оси ползуна 3. Перемещение поводков 7 в продольных пазах 8 маховика 2 вдоль оси ползуна 3 ограничивается упорными элементами 9, имеющими возможность перемещения вдоль оси ползуна 3 и фиксации в заданном положении опорами 10.

Устройство работает следующим образом. При приложении крутящего момента к маховику 2 он начинает разворачиваться относительно своей оси, и вставленные в его пазы поводки 7 начинают давить на боковую поверхность винтовой канавки 6 и перемещаться вдоль продольных пазов 8 маховика 2 до упорного элемента 9. При достижении поводками 7 упорного элемента 9 давления поводков 7 на боковую поверхность винтовой канавки 5, вследствие ограничения возможности проворота ползуна 3 шлицевым соединением 4, 5 его с корпусом 1 происходит поступательное движение ползуна. После достижения ползуном 3 крайнего положения происходит переход поводков 7 в реверсивную ветвь винтовой канавки 5 (ветвь, имеющую обратное направление), и ползун 3, таким образом, меняет направление движения на противоположное, однако изменение может начаться только лишь после перемещения поводков 7 по пазам 8 до противоположного упора 9. Цикл повторяется, вследствие чего вращательное движение преобразуется в возвратно-поступательное, при этом амплитуда возвратно-поступательного движения уменьшается на величину перемещения поводков 7 между упорными элементами 9 в продольных пазах 8. При равенстве величины размаха винтовой канавки величине перемещения поводков 7 между упорными элементами 9 происходит полное прекращение возвратно-поступательного движения. При смещении упорных элементов 9 в ту или иную сторону вдоль оси ползуна 3 происходит изменение положения верхней и нижней мертвых точек ползуна 3. Смещение упорных элементов и их фиксация осуществляется за счет опор 10, закрепленных в корпусе 1.

При преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное усилие прикладывается к ползуну 3. При этом ползун 3 боковой поверхностью винтовой канавки 6 воздействует на поводки 7, которые после достижения ими упора 9 вызывают вращение маховика 2. При достижении ползуном 3 крайнего положения за счет силы инерции вращательного движения маховика 2 происходит переход поводков в реверсивную ветвь винтовой канавки 6 и при изменении направления прикладываемой нагрузки к ползуну 3 на противоположное вращательное движение маховика 2 продолжается в том же направлении. При таком преобразовании движения не все возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное.

Таким образом, за счет наличия возможности свободного перемещения поводков в маховике вдоль оси ползуна между упорными элементами и изменения положения упорных элементов создается возможность регулировки амплитуды возвратно-поступательного движения вплоть до его прекращения, изменения положения верхней и нижней мертвых точек ползуна при преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное. При обратном преобразовании движения создается возможность преобразовывать во вращательное движение только лишь часть поступательного движения или даже полностью выключить преобразование.

Заключая, можно отметить, что введением новой совокупности существенных признаков решается поставленная техническая задача, вытекающая из современного уровня техники.

Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, содержащее корпус, в котором размещено тело вращения в виде маховика, фиксированное от смещения вдоль оси вращения, и ползун, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси вращения, на боковой поверхности ползуна выполнена замкнутая винтовая канавка, между ползуном и телом вращения размещены поводки, проворот ползуна относительно корпуса ограничен шлицевым соединением, отличающееся тем, что в маховике выполнены продольные пазы, в которых размещены поводки, имеющие возможность перемещения в пазах маховика вдоль оси ползуна, перемещение поводков ограничено упорными элементами, также имеющими возможность перемещения вдоль оси ползуна и фиксации в заданном положении.