механизм преобразования вращательного движения в возвратно- поступательное и наоборот

Формула изобретения

МЕХАНИЗМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ И НАОБОРОТ, содержащий корпус с зубчатым сектором на его внутренней поверхности, установленные в нем ползун, вал и кинематически связывающее ползун с валом промежуточное звено с зубчатым сектором, при этом радиусы делительных окружностей зубчатого сектора корпуса и зубчатого сектора промежуточного звена относятся один к другому, как 2 1, отличающийся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности и упрощения конструкции, в корпусе выполнен дополнительный зубчатый сектор, идентичный основному, расположенный на внутренней поверхности корпуса, противолежащей поверхности основного зубчатого сектора, оба сектора выполнены по дуге 60 100^o, промежуточное звено выполнено в виде кривошипа с двумя цилиндрическими шейками на его соответствующих концах и щеки, расположенной между ними, а вал выполнен с эксцентрично расположенным отверстием с радиусом эксцентриситета, равным соответственно радиусу кривошипа и радиусу делительной окружности зубчатого сектора кривошипа, зубчатый сектор кривошипа выполнен на периферии щеки на дуге 120 200^o и предназначен для поочередного взаимодействия с зубчатыми секторами корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и применимо в области объемных машин.

Известен механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, содержащее корпус, ползун, вал и промежуточное звено [1]

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, содержащий корпус с зубчатым сектором на его внутренней поверхности, установленные в нем ползун и кинематически связывающее ползун с валом промежуточное звено с зубчатым сектором, при этом радиусы делительных окружностей зубчатого сектора корпуса и зубчатого сектора промежуточного звена относятся один к другому как 2:1 [2]

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и низкие допустимые нагрузки.

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности и упрощение конструкции.

Это достигается тем, что в корпусе выполнен дополнительный зубчатый сектор, расположенный на внутренней поверхности корпуса, противолежащей поверхности основного зубчатого сектора, оба сектора выполнены по дуге 60-100^о, промежуточное звено выполнено в виде кривошипа с двумя цилиндрическими шейками на его соответствующих концах и щеки, расположенной между ними, а вал выполнен с эксцентрично расположенным отверстием с радиусом эксцентриситета, равным соответственно радиусу кривошипа и радиусу делительной окружности зубчатого сектора кривошипа, зубчатый сектор кривошипа выполнен на периферии щеки на дуге 120-200^о и предназначен для поочередного взаимодей-ствия с зубчатым сектором корпуса.

На фиг. 1 изображен механизм, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, продольный разрез; на фиг. 3 и 4 распределение сил в работе механизма на различных участках по ходу ползуна.

Основными элементами механизма являются корпус 1 (см. фиг. 1), ползун 2, вал 3 и промежуточное звено в виде кривошипа 4. Ползун 2 выполнен в виде двухстороннего поршня с днищами 5 и центральным отверстием 6. Вал 3 выполнен в виде эксцентрично расположенного отверстия 7 (фиг. 2). Кривошип 4 имеет две цилиндрические шейки на концах 8 и 9 и щеку 10, зубчатый сектор 11 со стороны шейки вала. В корпусе установлена подшипниковая опора 12 с двумя зубчатыми секторами 13 и 14, противолежащими друг другу. Зубчатый сектор 11 (фиг. 1) промежуточного звена может быть выполнен на дуге 120.200^о, наиболее оптимальный угол 180^о, а зубчатые сектоpа 13 и 14 корпуса могут быть выполнены на дуге 60.100^о, наиболее оптимальный угол 90^о. Вал 3 посажен в опоре на игольчатый подшипник 15.

Механизм работает следующим образом. При вращении вала 3 кривошип 4 вращается в отверстии 7 вала 3 в противоположную сторону. На участке движения ползуна от крайней мертвой точки до 1/4 хода ползуна преобразование осуществляется простым взаимодействием ползуна 2 (см. фиг. 3) с валом 3 через кривошип 4 без участия зубьев. На этом участке сила Т, передаваемая от вала 3 к кривошипу 4, раскладывается на продольную К и поперечную К^I составляющие, причем продольная К действует вдоль линии, соединяющей оси O₂ и O₃ промежуточного звена 4.

Сила К в сопряжении кривошипа 4 с ползуном 2 раскладывается на продольную Р и поперечную N составляющие. Продольная составляющая Р действует вдоль оси ползуна и совершает положительную работу, а поперечная N представляет собой силу бокового давления ползуна на направляющую поверхность корпуса и совершает отрицательную работу. На этом участке поперечная составляющая N растет по мере поворота вала 3, но не достигает значительных величин. На участке от 1/4 до 3/4 хода ползуна (см. фиг. 4) зубья 11 промежуточного звена 4 входят в зацепление с зубьями сектора 13 или 14 корпуса и преобразование начинает осуществляться путем планетарного вращения промежуточного звена 4 вокруг оси O₂ с возникновением крутящего момента М_к. Сила взаимодействия промежуточного звена 4 с ползуном 2 (сила G) от крутящего момента М_к раскладывается на продольную Р и поперечную N составляющие. На этом участке поперечная составляющая уменьшается по мере поворота вала 3 и достигает нулевого значения в момент прохождения ползуном среднего положения.

Механизм в равной степени осуще-ствляет и обратное преобразование, т.е. возвратно-поступательное движение ползуна преобразует во вращательное движение вала.