планетарный механизм для преобразования движения

Классы МПК:F16H19/02 для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение и наоборот 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Куля Юрий Иванович (RU),
Куля Никита Юрьевич (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-08-16
публикация патента:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для преобразования движения в системах прессов, домкратов, ДВС, компрессорах, бурильных головках и т.п. Планетарный механизм содержит корпус (1), рабочий вал (2), сепаратор (6), минимум три сателлита (7), контактирующие участками уширенного венца с двумя соосно установленными венцами (4, 9). Венец (4) выполнен на поворотном колесе. Половинки венца (9), выполненные на продольно-подвижной траверсе (8), ориентированы с расстоянием между их хордами, равным межосевому размеру пары одновременно контактирующих сателлитов (7), и вместе с траверсой совершают принудительные возвратно-поступательные движения. Расширены функциональные возможности по аспекту дискретности вращательного движения и преобразования в возвратно-поступательное движение и обратно. 11 з.п. ф-лы, 15 ил. планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747

планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747 планетарный механизм для преобразования движения, патент № 2416747

Формула изобретения

1. Планетарный механизм для преобразования движения, содержащий корпус, рабочий вал, сепаратор, по меньшей мере, с тремя зубчатыми сателлитами, контактирующими участками уширенного венца, минимум, с двумя соосно установленными венцами, каждый из которых выполнен на соответствующем колесе, отличающийся тем, что, минимум, две зубчатые зоны, например половинки венца одного из колес, закреплены на продольно-подвижной траверсе с расстоянием между их хордами, равным межосевому размеру пары контактирующих сателлитов таким образом, что в плоскости движения, как минимум, одной части уширенного венца сателлитов размещены с возможностью поочередного контакта двумя зубчатыми зонами с парой очередных сателлитов, а также передним из них, по ходу поворота сепаратора, - с очередной зубчатой зоной.

2. Планетарный механизм по п.1, отличающийся тем, что оконечности осей сателлитов со стороны траверсы оснащены парой отличных по наружному диаметру и последовательно ориентированных опор качения таким образом, что опора большего диаметра выполнена с возможностью контакта своей беговой дорожкой с соответствующим элементом позиционирующих упоров, размещенных на траверсе со стороны вершин дуг зубчатых половинок, а контакт с опорой меньшего диаметра - посредством подобной беговой дорожки, выполненной на позиционирующих ограничителях, размещенных со стороны периферийных оконечностей траверсы.

3. Планетарный механизм по п.1, отличающийся тем, что сепаратор оснащен сателлитами с тремя выделенными участками уширенного венца, средний из которых связан с поворотным венцом, к примеру внутреннего зацепления, а каждая из двух траверс, снабженная парой половинок венца, выполнена ориентированной с каждой стороны обреза поворотного венца, например по его диаметру, и жестко связана одной оконечностью с общим ползуном, выполненным в виде поршня, размещенного в цилиндрическом отверстии корпуса, причем рабочий вал посредством внешнего зубчатого зацепления связан с поворотным венцом, который дополнительно по наружному периметру контактирует с тремя центрирующими роликами, установленными в корпусе.

4. Планетарный механизм по п.3, отличающийся тем, что траверсы, оснащенные половинками венца и установленные с обеих сторон обреза поворотного венца, по оконечностям оснащены отдельными поршнями и ориентированы положением относительно друг друга под соответствующим острым углом.

5. Планетарный механизм по п.1, отличающийся тем, что каждые оконечности половинок венца оснащены дополнительной зубчатой зоной, например в виде отрезка зубчатой рейки, ориентированной вдоль направления перемещения траверсы, причем длину G отрезка определяют, например, из соотношения G=D-F,

где D - размер между хордами половинок венца, установленных на траверсе;

F - размер между осями вращения двух очередных сателлитов, одновременно контактирующих с очередными отрезками рейки, совмещенными с противолежащими оконечностями половинок венца.

6. Планетарный механизм по п.1, отличающийся тем, что каждая зубчатая зона траверс выполнена в виде участка цевочной дорожки, а сателлиты - в виде цевочных звездочек.

7. Планетарный механизм по п.6, отличающийся тем, что каждая зубчатая зона траверс выполнена в виде одиночного цевочного пальца.

8. Планетарный механизм по п.1, отличающийся тем, что сепаратор оснащен, например, четырьмя сателлитами, взаимодействующими через зубчатые зоны с соответствующим числом параллельно ориентированных траверс, попарно объединенных поршнями, причем поворотный венец выполнен с внешним зацеплением.

9. Планетарный механизм по п.1, отличающийся тем, что по две параллельно ориентированные траверсы размещены параллельно каждой стороне от обреза поворотного венца симметрично его оси поворота и ориентированы в корпусе, например под прямым углом к противолежащей паре траверс, причем каждая оконечность траверс оснащена отдельным поршнем.

10. Планетарный механизм по п.9, отличающийся тем, что в сепараторе совмещены шесть сателлитов с возможностью взаимодействия с парами траверс, размещенными по сторонам обреза поворотного венца, и которые ориентированы между собой под углом 60° в плоскости поворота венца.

11. Планетарный механизм по п.1, отличающийся тем, что траверса с зубчатыми зонами установлена в направляющем пазе, выполненном в боковом обрезе соответствующего им дополнительного поворотного колеса, с возможностью поворота в плоскости взаимодействия половинок его венца и сателлитов.

12. Планетарный механизм по п.1 или 10, отличающийся тем, что сепаратор оснащен дополнительной связью, например шестерней, установленной на его соосном, центрирующем патрубке.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и обратно, и может быть применено в механических системах прессов, домкратов, ДВС, компрессорах, бурильных головках и т.п. узлах.

Известен планетарный механизм для преобразования движения (зубчатый планетарный четырехзвенный механизм редуктора с паразитным звеном), содержащий корпус (корпус зубчатого венца 3 и опора вала зубчатого венца 4), рабочий вал (вал зубчатого венца 4), сепаратор (сепаратор водила 1), по меньшей мере, с тремя зубчатыми сателлитами (2), контактирующими с двумя, соосно установленными венцами, один из которых поворотный (зубчатый венец с внутренним зацепления колеса 4), а второй - неповоротный (зубчатый венец неподвижного колеса 3) и внешнего зацепления (кн.: И.И.Артоболевский. Механизмы в современной технике, 1980 г., т.4, с.484, механизм № 2716).

Пояснение понятия "сепаратор" применительно к рассматриваемому механизму. В шарикоподшипнике сепаратор дистанцирует между собой тела качения (шарики) и он никак не связан с вмещающими его кольцами (наружное и внутреннее). И в планетарных механизмах сепаратор дистанцирует тела вращения (сателлиты), но когда на него возможно воздействие внешней нагрузки через посредство вала вращения, эту зависимость определяет понятие "водило". Поэтому каждое "водило" подразумевает в себе понятие "несвободный сепаратор". Выражение "сепаратор водила" означает отдельно взятый "сепаратор" без связи (шестерня или муфта), обеспечивающей приложение внешней нагрузки.

Особенностью известного механизма является то, что рабочий вал вращается в одном направлении с поворотом сепаратора и напрямую связан с поворотным венцом, который выполнен с внутренним зацеплением. Кроме того, сателлиты постоянно находятся в контакте одним общим участком своего венца с двумя упомянутыми венцами, ориентированными концентрично в одной плоскости.

Известен также принятый в качестве прототипа планетарный механизм для преобразования движения (зубчато-рычажный планетарный механизм редуктора с двумя внешними зацеплениями), содержащий корпус (корпус зубчатого венца 3 и опора вала зубчатого венца 5), рабочий вал (вал зубчатого венца 5), сепаратор (сепаратор водила 1), по меньшей мере, с тремя зубчатыми сателлитами (2), отдельными участками уширенного венца, контактирующими, минимум, с двумя другими, соосно установленными венцами, один из которых выполнен на поворотном колесе (зубчатый венец с внешним зацеплением колеса 5), а второй - на неповоротном колесе (зубчатый венец неподвижного колеса 3) и внешнего зацепления, (кн.: И.И.Артоболевский. Механизмы в современной технике, М., 1980 г., т.4, с.485, механизм № 2717).

Особенностью известного механизма является то, что рабочий вал вращается в противоположном направлении от поворота сепаратора и напрямую связан с поворотным венцом, который выполнен с внешним зацеплением. Кроме того, поворотный сепаратор входит во вращательную пару с сателлитами, выполненными с двумя участками уширенного венца (жестко связанными сдвоенными сателлитами), один из которых контактирует с поворотным венцом, а второй - с неповоротным венцом, причем упомянутые венцы ориентированы в параллельных плоскостях.

Недостаток известного механизма, как и аналога, заключается в том, что планетарный механизм реализован только на преобразование вращательного движения с постоянным градиентом скорости, и это при наличии развитой и подвижной системы сателлитов, любая пара из которых несет в себе предпосылку контролируемой продольной подачи узла с рейкой, а поворот сепаратора - функцию огибания торца последней.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей планетарного механизма в пределах существующего числа взаимодействующих зубчатых пар путем обеспечения дискретности вращения одного из звеньев, а для другого - возвратно-поступательного движения.

В соответствии с поставленной задачей, в планетарном механизме для преобразования движения, содержащем корпус, рабочий вал, сепаратор, по меньшей мере, с тремя зубчатыми сателлитами, контактирующими участками уширенного венца, минимум, с двумя соосно установленными венцами, один из которых выполнен на поворотном колесе, а второй - на неповоротном колесе и внешнего зацепления, отличающемся тем, что, минимум, две зубчатые зоны, например половинки венца последнего колеса, выполненные на продольно-подвижной траверсе с расстоянием между их хордами, равным межосевому размеру пары контактирующих сателлитов, таким образом, что в плоскости движения, как минимум, одной части уширенного венца сателлитов размещены с возможностью поочередного контакта одновременно двумя зубчатыми зонами с парой очередных сателлитов, а также передним из них, по ходу поворота сепаратора, - с очередной зубчатой зоной.

Кроме того, оконечности осей сателлитов со стороны траверсы оснащены парой отличных по наружному диаметру и последовательно ориентированных опор качения таким образом, что опора большего диаметра выполнена с возможностью контакта своей беговой дорожкой с соответствующим элементом позиционирующих упоров, размещенных на траверсе со стороны вершин дуг зубчатых половинок, а контакт с опорой меньшего диаметра - посредством подобной беговой дорожки, выполненной на позиционирующих ограничителях, размещенных со стороны периферийных оконечностей траверсы.

Сепаратор оснащен сателлитами с тремя выделенными участками уширенного венца, средний из которых связан с поворотным венцом, к примеру, внутреннего зацепления, а траверса с парой половинок венца выполнена ориентированной с каждой стороны обреза поворотного венца, например по его диаметру, и жестко связана одной оконечностью с общим ползуном, выполненным в виде поршня, размещенного в цилиндрическом отверстии, например, корпуса, причем рабочий вал, посредством внешнего зубчатого зацепления, связан с поворотным венцом, который дополнительно по наружному периметру контактирует с тремя центрирующими роликами, установленными в корпусе.

Спаренные оконечности траверс оснащены поршнем.

Траверсы с половинками венца, установленные с обеих сторон обреза поворотного венца, по оконечностям оснащены отдельными поршнями и ориентированы положением относительно друг друга под соответствующим острым углом.

Оконечности половинок венца оснащены отрезком зубчатой рейки, ориентированной вдоль направления перемещения траверсы, причем длину G отрезка определяют, например, из соотношения G=D-F,

где D - размер между хордами половинок венца, установленных на траверсе,

F - размер между осями вращения двух очередных сателлитов, одновременно контактирующих с очередными отрезками рейки, совмещенными с противолежащими оконечностями половинок венца.

Половинки венца с совмещенными рейками выполнены в виде цевочной дорожки с аналогичным контуром, а соответствующие им участки венца сателлитов - в виде цевочной звездочки.

Каждая траверса оснащена двумя цевочными пальцами, расстояние между которыми равно размеру между осями вращения сателлитов, участвующих в контакте с пальцами.

Сепаратор оснащен четырьмя сателлитами, которые взаимодействуют посредством цевочных дорожек с соответствующим числом параллельно ориентированных траверс, попарно объединенных поршнями, причем поворотный венец выполнен с внешним зацеплением.

Две параллельно ориентированные траверсы размещены на одной стороне от обреза поворотного венца симметрично его оси поворота и, кроме того, установлены в корпусе под прямым углом к аналогичной паре траверс на другой стороне обреза венца, причем каждая оконечность траверс оснащена отдельным поршнем.

Пары параллельно ориентированных траверс на каждом обрезе поворотного венца выполнены с возможностью взаимодействия с шестью сателлитами, установленными в сепараторе, и ориентированы относительно друг друга под углом 60°.

Траверса с зубчатыми зонами установлена в направляющем пазу, выполненном со стороны бокового обреза ступицы, противолежащей рабочему валу на вспомогательном валу, с дополнительной возможностью поворота в плоскости взаимодействия половинок венца и сателлитов.

Сепаратор оснащен дополнительной связью, например шестерней, установленной на его соосном центрирующем патрубке.

Технический результат заявляемого изобретения заключается прежде всего в достигнутом расширении функциональных возможностей планетарных редукторов, позволяющих дополнительно (к режиму преобразования вращательного движения по скоростному параметру) обеспечивать преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное и обратно, а также обеспечивать поворот звена, выполняющего возвратно-поступательное движение с одновременным редуцированием вращательного движения в дискретном режиме для выходного вала, связанного с сепаратором. Все отмеченное расширяет возможности класса планетарных механизмов в сфере взаимного преобразования двух видов движений: вращательного и возвратно-поступательного.

Представленный планетарный механизм для преобразования движения отвечает единому изобретательскому замыслу заявленными отличительным признакам одного независимого пункта и характеризует одно изобретение. Зависимые пункты содержат развитие и уточнение совокупности признаков в отличительной части изобретения.

Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что изобретение отвечает критериям "новизна" и "существенные отличия" по признаку раздвинутых по продольному движению двух зубчатых зон (например, половинок зубчатого венца) в плоскости движения (не менее трех) сателлитов у механизма, содержащего классические признаки планетарного редуктора. За счет размера ширины зубчатых зон и увязки его с размером модуля зубчатого зацепления для обеспечения условий сборки и функционирования механизма (обычная процедура при расчете планетарных редукторов и дифференциалов) зубчатые зоны получают возможность продольного перемещения в структуре механизма, где ранее было возможно только редуцирование вращательного движения (преобразование по градиенту скорости).

Отличительные особенности предлагаемого изобретения более подробно излагаются в нижеприведенном описании в сочетании с сопутствующими чертежами, где на

фиг.1 - общий вид планетарного механизма,

фиг.2 - последовательность положений основных звеньев механизма в рабочем цикле,

фиг.3 - механизм с траверсой, оснащенной позиционирующими упорами и фиксаторами,

фиг.4 - механизм с тремя контактными участками венца сателлитов и поворотным венцом с внутренним зацеплением,

фиг.5 - устройство спаренных траверс с общим поршнем по оконечностям,

фиг.6 - параллельные траверсы с каждой стороны обреза поворотного венца ориентированы с угловым смещением относительно друг друга,

фиг.7 - траверсы с прямыми участками зубчатой рейки, дополняющими контур половинки венца,

фиг.8 - траверсы с подковообразным контуром зубчатой зоны на основе цевочного зацепления,

фиг.9 - вариант траверсы с прямолинейной цевочной дорожкой,

фиг.11, 10 - механизм с четырьмя сателлитами, четырьмя траверсами, спаренными по оконечностям поршнями, и последовательность положений основных звеньев в рабочем цикле,

фиг.12 - механизм с парой параллельных траверс одной стороны обреза поворотного венца, ориентированной перпендикулярно паре с другой стороны,

фиг.13 - последовательность положений основных звеньев механизма с шестью сателлитами и четырьмя траверсами, оснащенными отдельными поршнями на их оконечностях,

фиг.14 представлен вариант механизма, в котором, наряду с редуцированием вращательного движения, обеспечивается поворотное возвратно-поступательное движение,

фиг.15 - вид механизма с дополнительной связью сепаратора, наделяющей его функцией "водило".

Планетарный механизм для преобразования движения содержит корпус 1 (фиг.1), установленный в нем рабочий вал 2, напрямую жестко связанный через колесо 3 с поворотным зубчатым венцом 4 внешнего зацепления. Концентрично валу 2 установлен центрирующий патрубок 5 сепаратора 6 с возможностью независимого поворота и оснащенный тремя зубчатыми сателлитами 7, уширенный венец которых разделен на два участка (d и f). Участок d контактирует с поворотным венцом 4, а в зоне движения участка f венца сателлитов 7, выступающего над одним из обрезов g венца 4, на продольно подвижной траверсе 8, установленной в корпусе 1, выполнены две половинки h и r венца 9, ориентированные с расстоянием между их хордами, равным межосевому размеру пары одновременно контактирующих сателлитов 7.

Механизм для преобразования движения работает следующим образом.

В режиме, когда ведущим звеном в механизме является рабочий вал 2 (Фиг.2), венец 4 приводит во вращение сателлиты 7, у которых можно выделить несколько характерных положений контакта с половинками (9h, 9r) венца 9. Первое, когда два очередных, по ходу поворота сепаратора 6, 7i и 7j (фиг.2.3) или 7i и 7m (фиг.2.7), или 7j и 7m (условно не показано) сателлита 7 контактируют одновременно с очередной парой соответствующих оконечностей половинок (9h, 9r) венца 9. Второе, когда одна очередная 9h (фиг.2.4-2.6) или 9r (фиг.2.8 и 2.1-2.2) половинка венца 9 из них в любом случае контактирует с одним очередным (фиг.2.4-2.6), 7j (фиг-2.1-2.2) или 7m (фиг.2.8), или 7i (условно не показано) сателлитом 7, передним по ходу поворота сепаратора 5. Одновременный контакт двух сателлитов 7 половинками венца 9 заканчивается практически мгновенно. После этого задний 7j (фиг.2.4) или 7i (фиг.2.8), или 7m (условно не показано) по ходу поворота сепаратора 6, сателлит 7 выходит из зацепления с соответствующей половинкой венца 9. В конце обкатывания передним, по ходу поворота сепаратора 6, сателлитом 7 соответствующей половинки венца 9, очередной впереди него 7i (фиг-2.2) или 7m (фиг.2.6), или 7j (условно не показано) по ходу поворота сепаратора 6, сателлит 7 начинает опускаться до контакта с другой половинкой венца 9. В результате описанных условий половинки (h, r) венца 9 вместе с траверсой 8 совершают принудительные возвратно-поступательные движения w. В рассмотренном механизме, оснащенном тремя сателлитами, повторение цикла возвратно-поступательного движения траверсы 8 происходит после поворота сепаратора на угол 120°.

В режиме, когда ведущим звеном в механизме является траверса 8 с зубчатыми половинками венца 9, их продольное перемещение в корпусе 1 приводит во вращение сателлиты 7, у которых можно выделить те же характерные положения относительно двух половинок (h, r) венца 9. В результате описанных условий венец 4 получает постоянное вращение, которое вместе с ней совершает рабочий вал 2.

Описанный режим обкатывания сателлитами 7 половинок венца 9 определяет равномерный режим вращения сепаратора 6.

В упомянутых выше режимах работы механизма существуют положения его звеньев, которые можно охарактеризовать как "мертвые точки" (фиг.2.1 и 2.5) и которые преодолеваются за счет маховика (условно не показан), связанного с рабочим валом 2. Позиционирование траверсы 8 на максимальном выбеге, при положении одиночного сателлита 7 на середине дуги половинки h или r венца 9, обеспечивается позиционирующими фиксаторами, к примеру, амортизирующими упорами (условно не показаны), установленными, например, в корпусе 1 со стороны периферийных оконечностей траверсы 8 для предотвращения потери контакта в упомянутой зоне половинок венца 9 с сателлитом 7, главным образом на переходных режимах работы: пусковой или режим свободного замедления при отключении привода ведущего звена. На рабочих режимах, для подобного механизма укомплектованного поршнями, проблемы позиционного фиксирования половинок венца 9 не существует, т.к. компрессионное сжатие посредством поршней обеспечивает эффект амортизирующих упоров, что исключает потерю контакта сателлита 7 с соответствующей половинкой венца 9.

Таким образом, для свободно-поворотного сепаратора 6 (т.е. без классического водила планетарного механизма, задающего постоянную скорость ее поворота) с сателлитами 7, в предложенном планетарном механизме функцию адаптирующего водила берут на себя установленные с возможностью продольного перемещения половинки венца 9 с внешним зацеплением.

Возможности предложенного механизма в преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное и обратно (фиг 2), т.е. возвратно-поступательного во вращательное, за счет адаптивности всех его звеньев логично совместимы с режимом работы двигателей внутреннего сгорания, когда в положении так называемых крайних точек выбега (поршня) функции ведущего звена берет на себя рабочий вал (коленчатый вал) на время перемены направления движения ползуна (поршня).

Варианты конструктивного исполнения механизма в объеме заявленных отличительных признаков.

Оконечности осей сателлитов 7 (фиг.3) со стороны траверсы 8 оснащены парой последовательно ориентированных опор качения 10 и 11 (например, шарикоподшипники) с увеличенным диаметром по беговой дорожке z над диаметром по беговой дорожке q таким образом, что соответствующая z для контактирования дугообразная дорожка v выполнена на позиционирующих упорах 12, размещенных на траверсе 8 со стороны вершин дуг зубчатых половинок 9, а соответствующая q для контактирования подобная дорожка g, выполнена на позиционирующих ограничителях 13, размещенных в свою очередь на траверсе 8 со стороны ее периферийных оконечностей. Совместная работа пары поверхностей z - v обеспечивает точность зацепления зубьев половинок h и r венца 9 с сателлитами 7 строго по их диаметрам делительных окружностей, что исключает внедрение вершин зубьев в сопрягающие поверхности между ножками ориентированных напротив зубьев. Совместная же работа пары поверхностей q-g предотвращает потерю контакта при обкатывании половинок венца 9 сателлитами 7.

Сепаратор 6 (фиг.4) оснащен сателлитами 7 с тремя выделенными участками (f, d и n) уширенного венца, средний d из которых связан с поворотным венцом 4 внутреннего зацепления, а пара половинок (h, r) венца 9 выполнена на траверсе 8, ориентированной с каждой стороны обреза поворотного венца 4, например, по его диаметру и жестко связанной одной оконечностью с общим ползуном, выполненным в виде поршня 14, размещенного в цилиндрическом отверстии корпуса 1, причем рабочий вал 2, посредством внешнего зубчатого зацепления 15, напрямую связан с поворотным венцом 4, который, кроме этого, по наружному периметру контактирует с тремя центрирующими роликами 16, установленными в корпусе 1.

Каждая спаренная оконечность траверс 9 (фиг.5) оснащена поршнем 14. Половинки венца 9, установленные на спаренных траверсах, повышают надежность работы с ними зубчатых сателлитов 7.

Траверсы 8 (фиг.6) с половинками венца 9, установленные с обеих сторон обреза поворотного венца 4, по оконечностям оснащены отдельными поршнями 14 и ориентированы положением относительно друг друга под соответствующим острым углом, который определен конструктивным набором сепаратора 6, содержащего три сателлита 7.

Каждая оконечность половинок (h, r) венца 9 (фиг.7) оснащена отрезком зубчатой рейки 17, ориентированной вдоль направления перемещения траверсы 8, причем длину G отрезка рейки 17 определяют, например, из соотношения: G=D-F,

где D - размер между хордами половинок h, r венца 9, установленных на траверсе 8,

F - размер между осями вращения двух очередных сателлитов 7, одновременно контактирующих с очередными отрезками рейки 17, совмещенными с противолежащими оконечностями половинок h, r венца 9.

Кроме того, расстояние L между обрезом половинки венца 9 h и противолежащим ему концевым обрезом отрезка рейки 17 от второй половинки венца 9 r должно соответствовать межосевому размеру F одновременно участвующих в контакте двух сателлитов 7. Если упомянутое расстояние L окажется больше F, то передний, по ходу поворота сепаратора 6, сателлит 7 потеряет контакт с участком зубчатой рейки 17 (приподнимется над ней) в связи с более раним прекращением контакта с рейкой 17 сателлита 7, заднего по ходу поворота сепаратора 6. В том случае, если рассматриваемое расстояние L окажется меньше F, то передний, по ходу поворота сепаратора 6, сателлит 7 при выходе на окружность половинки венца 9, при постоянстве окружной скорости, будет определять меньшую продольную скорость перемещения траверсы 8 по сравнению с продольной скоростью перемещения той же траверсы от заднего, по ходу поворота сепаратора 6, сателлита 7 еще перекатывающегося по прямому участку рейки 17. В описанных случаях результатом будет заклинивание механизма. Поэтому важно точное определение границ просвета N между прямыми участками зубчатых реек или цевочных дорожек.

Описанный режим обкатывания сателлитами 7 половинок венца 9, совмещенных с прямыми участками реек, определяет неравномерный режим вращения сепаратора 6, вплоть до полной его остановки в момент одновременного контакта очередных двух (из трех i, j и m) сателлитов 7 с одной из половинок h, r зубчатого венца 9 и оконечностью противолежащего прямого участка зубчатой рейки 17.

Половинки венца 9 с совмещенными рейками 17 выполнены в виде цевочной дорожки 18 (фиг.8) аналогичного контура, а соответствующие им участки (f, n) венца сателлитов 7 - в виде цевочной звездочки 19.

Каждая траверса 8 (фиг.9.1) оснащена двумя цевочными пальцами 20, расстояние между которыми равно размеру F между осями вращения сателлитов 7, участвующих в контакте с пальцами 20. Кроме того, траверса 8 (фиг.9.2) может быть оснащена прямой цевочной дорожкой 21 с не менее одним увеличенным просветом N между цевочными пальцами 18, например, в середине длины дорожки.

Поворотный венец 4 (фиг.10) выполнен с внешним зацеплением, а сепаратор 6 - с четырьмя сателлитами 7, которые взаимодействуют с соответствующим числом параллельно ориентированных траверс 8, которые попарно объединены поршнями 12 и оснащены цевочными дорожками 21, выполненными с двумя просветами N в ряду пальцев 20.

Характерные положения четырех сателлитов 7 (фиг.11) во взаимодействии с цевочными дорожками 21 отличаются от описанных для фиг.2 только тем, что два сателлита 7 с зубьями цевки (фиг.11.1, 11.7 и 11.8) могут одновременно контактировать с двумя цевочными дорожками 21, ориентированными с одой стороны обреза поворотного венца 4 и межосевое расстояние R по диагонали прямоугольного четырехугольника между упомянутыми сателлитами 7 больше, нежели S между соседними сателлитами 7 в периметре компоновки сепаратора 6, что и определяет двойной просвет N по длинам дорожек 21. В упомянутом механизме с четырьмя сателлитами повторение цикла возвратно-поступательного движения траверс 8 происходит после поворота сепаратора на угол 90°.

Для четырехсателлитного 7 сепаратора 6: две параллельно ориентированные траверсы 8 (фиг.12), размещены на одной стороне от обреза поворотного венца 4 симметрично его оси поворота и, кроме того, установлены в корпусе (условно не показан) таким образом, что ориентированы под прямым углом к аналогичной паре траверс 8 на другой стороне обреза венца 4, причем оконечность каждой траверсы 8 оснащена отдельным поршнем 14.

Две пары траверс 8 (фиг.13) выполнены с возможностью взаимодействия с шестью сателлитами 7, установленными в сепараторе (как и корпус, условно не показан), и ориентированы относительно друг друга под углом 60°. В этом исполнении механизма также необходимы два просвета N (условно не показаны) в ряду пальцев цевочных дорожек 21 и повторение цикла возвратно-поступательного движения траверс 8 происходит после поворота сепаратора на угол 60°.

Траверса 8 (фиг.14) с половинками 9 зубчатого венца установлена в направляющем пазу 22, выполненном со стороны бокового обреза ступицы 23, противолежащей рабочему валу 2 на вспомогательном валу 24, с дополнительной возможностью поворота в плоскости взаимодействия половинок венца 9 и сателлитов 7. Вариант механизма позволяет, кроме преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (система звеньев: 2-4-7-9-8), обеспечивать вокруг вала 24 одновременный разворот траверсы 8, совершающей упомянутое возвратно-поступательное движение. Возможность подвода через вал 24 регулируемой нагрузки, например по моменту вращения, позволяет получить желаемый режим неравномерности поворота траверсы 8.

Сепаратор 6 (фиг.15), оснащенный дополнительной связью в виде шестерни 25, установленной на его центрирующем патрубке 5, обеспечивает заданный режим неравномерного вращения в связи с наличием возможности подвода через шестерню 25 внешней контроллерной нагрузки. Возможен вариант рассмотренного механизма с двумя обгонными муфтами, установленными на валу 24 и центрирующем патрубке 5 (условно не показано) в противофазах по режиму работы.

Возможен также вариант исполнения беговых дорожек z и v в середине ширины зубчатых венцов сателлитов 7 и половинок зубчатых венцов 9.

В объеме представленных решений предложенный механизм дает возможность редуцировать вращательное движение в дискретное для сепаратора и преобразовывать в возвратно-поступательное и обратно, а также в поворотное возвратно-поступательное движение.

Использование предлагаемого изобретения с расширенными функциональными возможностями позволит обеспечить, по меньшей мере, больший уровень унификации приводных механизмов на основе планетарных редукторов, а значит и увеличение сектора обеспечения технологических процессов производственной деятельности.

Класс F16H19/02 для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение и наоборот 

устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот -  патент 2499934 (27.11.2013)
устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот -  патент 2471099 (27.12.2012)
зубчато-рычажный преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное -  патент 2365799 (27.08.2009)
привод линейных перемещений -  патент 2339858 (27.11.2008)
механизм возвратно-поступательного движения -  патент 2307966 (10.10.2007)
устройство для передачи движений и сил, в частности, в ремизных ткацких станках -  патент 2260638 (20.09.2005)
устройство преобразования движения -  патент 2224935 (27.02.2004)
устройство для перемещения пружины -  патент 2200886 (20.03.2003)
устройство возвратно-поступательного движения с регулируемой скоростью обратного хода -  патент 2116529 (27.07.1998)
редуктор -  патент 2116528 (27.07.1998)
Наверх