механизм для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с бесступенчатым регулированием длины хода выходного звена

Формула изобретения

Механизм для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с бесступенчатым регулированием длины хода выходного звена, содержащий ведущий вал, подвижную опору, установленное на ней эксцентрично ведущему валу ведомое звено, соединенные между собой муфтой Ольдгейма, содержащей крайние диски и промежуточное звено, шатун, шарнирно соединяющий промежуточное звено с выходным звеном, и устройство для регулировки величины эксцентриситета, связанное с подвижной опорой ведомого звена, отличающийся тем, что на каждой из обращенных к промежуточному звену сторонах дисков ведущего вала и ведомого звена выполнен направляющий элемент, например паз, промежуточное звено выполнено в виде двух дисков, взаимообращенные стороны которых соединены шейкой, на противоположных сторонах дисков выполнено по взаимно крестообразно расположенному направляющему элементу, например выступу, предназначенному для взаимодействия с соответствующими направляющими элементами дисков ведущего вала и ведомого звена, шейку шарнирно соединяет шатун с выходным звеном, а механизм снабжен телами качения, установленными между сопряженными поверхностями взаимодействия направляющих элементов пазов на дисках ведущего вала и ведомого звена с соответственно выступами на дисках промежуточного звена.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам, преобразующим вращательное движение ведущего вала в возвратно-поступательное движение выходного звена, с возможностью регулирования длины хода выходного звена без остановки и может быть использовано в машиностроении, в частности, для привода объемных насосов с регулированием и автоматическим поддержанием подачи во время работы.

Аналогом является эксцентриково-кулисный механизм с регулировкой хода ведомого звена, состоящий из корпуса с ведущим эксцентриковым валом, двумя посаженными на него зубчатыми колесами, имеющими на своих ступицах встречные призматические направляющие по обе стороны от эксцентрика, с промежуточным звеном цилиндрической формы и осевым пазовым отверстием, соединяющим обе призматические направляющие зубчатых колес, рамочной кулисы, охватывающей промежуточное звено, оппозитные цапфы которой установлены в корпусе перпендикулярно эксцентриковому валу и двумя шестернями на общей оси с маховичком, зацепленными с упомянутыми зубчатыми колесами [1]

Недостатки этого механизма его сложность; применены четыре кулисные пары, трудоемкие в изготовлении, и отсутствие линейной зависимости между длинами ходов регулирующего и ведомого звеньев. Вышеупомянутая зависимость выражается тригонометрическим уравнением. Линейная зависимость между длинами ходов регулирующего и ведомого звеньев представляет собой основное условие для эффективного осуществления безостановочной регулировки подачи объемного насоса в автоматическом режиме с помощью следящей системы.

Прототипом является механизм для непрерывного бесступенчатого регулирования длины хода рабочего органа [2] содержащий ведущий и ведомый валы, планетарное исполнительное устройство, выполненное в виде крестовой муфты, средний диск которой связан с рабочим органом, один крайний диск с ведущим валом, а ведомый вал соединен с другим крайним диском и установлен на подвижной опоре, связанной с устройством для регулировки величины эксцентриситета.

Такой механизм применим для привода объемного насоса, он обладает линейной зависимостью длины хода выходного звена от величины эксцентриситета между входным и ведомым звеньями, что позволяет его использовать при безостановочной регулировке подачи в автоматическом режиме с помощью следящей системы.

Однако выходное звено (рабочий орган) связано со средним диском по его наружному диаметру, что ограничивает силовые возможности механизма, а наличие поверхностей трения скольжения в направляющих (диаметральных пазах и ответных выступах) муфты снижает надежность механизма. Для увеличения надежности требуется применение антифрикционных материалов и устройств для принудительной смазки трущихся поверхностей.

Сущность изобретения заключается в том, что на каждой из обращенных к промежуточному элементу сторонах дисков ведущего вала и ведомого звена выполнен, по меньшей мере, один направляющий элемент, например, паз, промежуточное звено выполнено в виде двух дисков, взаимообращенные стороны которых соединены шейкой, на противоположных сторонах дисков выполнено, по меньшей мере, по одному взаимно крестообразно расположенному направляющему элементу, например, выступу, предназначенному для взаимодействия с соответствующими направляющими элементами дисков ведущего вала и ведомого звена, шейка шарнирно соединяет шатун с выходным звеном, а механизм снабжен телами качения, установленными между сопряженными поверхностями взаимодействия направляющих элементов пазов на дисках ведущего вала и ведомого звена с, соответственно, выступами на дисках промежуточного звена; причем, периферийные поверхности дисков содержат некруговые участки.

Предлагаемый механизм позволяет получить возвратно-поступательное движение ползуна с возможностью безостановочного и непрерывного изменения длины его хода.

Длина хода ползуна предлагаемого механизма равна межосевому расстоянию между ведущим и ведомым звеньями и, если на какую-либо величину сдвинуть ведомое звено относительно ведущего вала, то на такую же величину изменится длина хода выходного звена.

Наличие шейки на промежуточном звене позволяет выполнять диски муфты необходимого размера без увеличения габаритов и массы шатуна, исходя из чего механизм применим для передачи любых необходимых значений мощности.

Применение тел качения в направляющих элементах повысит надежность механизма в работе без использования устройства для принудительной смазки.

На чертеже изображена схема механизма с регулируемым ходом ползуна, изображенная в "растянутой" аксонометрической проекции.

Механизм для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с бесступенчатым регулированием длины хода выходного звена устроен следующим образом.

В корпусе 1 установлена неподвижная опора 2, в которой, с возможностью вращения, размещен ведущий вал 3. Напротив опоры 2, в направляющих корпуса 4, установлена подвижная опора 5, которая имеет возможность перемещаться перпендикулярно оси вращения ведущего вала, с помощью регулировочного устройства, например, винтовой пары 6. В подвижной опоре 5, с возможностью вращения, размещено ведомое звено 7. Ось вращения ведущего вала 3 параллельна оси вращения ведомого звена 7.

На ведущем валу 3 и ведомом звене 7 жестко закреплены диски, на каждой из встречнообращенных сторон которых имеется, по меньшей мере, один направляющий элемент, выполненный, например, в виде прямоугольного паза (на чертеже соответственно 8 и 9). Между звеньями 3 и 7 расположено промежуточное звено 10, имеющее на противоположных сторонах диски, соприкасающиеся с дисками звеньев 3 и 7. На внешних сторонах каждого диска звена 10 имеется, по меньшей мере, один направляющий элемент 15, ответный направляющим элементам звеньев 3 и 7, выполненный, например, в виде прямоугольного выступа. Взаимное расположение направляющих элементов 15 звена 10 крестообразное.

Между сопряженными поверхностями взаимодействия направляющих элементов, например, в пазах дисков звеньев 3 и 7 и выступах промежуточного звена 10, установлены тела качения, например, в виде роликов 11, соединенных сепараторами.

Диски промежуточного звена 10 соединены шейкой, на которой, через радиальный подшипник качения 12, установлен кривошипной головкой шатун 13, шарнирно сочлененный с ползуном 14 выходным звеном.

Механизм работает следующим образом.

Двигатель (на чертеже не показан) вращает ведущий вал 3, который, через посредство промежуточного звена 10, вращает ведомое звено 7. При этом промежуточное звено 10 совершает сложное плоскопараллельное движение, образованное вращением и возвратно-поступательным перемещением в направляющих элементах 8, 9, 15.

Если оси ведущего вала 3 и ведомого звена 7 совпадают, то геометрический центр промежуточного звена 10 также совпадает с осями упомянутых звеньев, а шатун 13 и ползун 14 при этом неподвижны. Вращением винтовой пары 6 вводится несоосность между ведущим валом и ведомым звеном "е". При этом промежуточное звено 10 одновременно с вращением перемещается по направляющим элементам дисков ведущего вала и ведомого звена, а центр его описывает траекторию, представляющую собой окружность диаметром "е", проходящую через оси вращения ведущего вала и ведомого звена. Центр кривошипной головки шатуна 13 при этом повторяет траекторию движения центра промежуточного звена 10, а ползун 14, шарнирно сочлененный с шатуном 13, совершает возвратно-поступательные движения на величину "е".

Вышеизложенный механизм с регулируемой длиной хода выходного звена позволяет плавно изменять подачу объемного насоса без его остановки, а также осуществлять управление работой насоса в автоматическом режиме с помощью следящей системы.

Источники информации

1. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Т.11. М. Наука, 1971.

2. Авторское свидетельство N 190165, кл. F 16 21/18.