УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ, И НАОБОРОТ

Полезная модель относится к устройствам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, и может найти применение в компрессорах, насосах, прессах и других устройствах.
Известно устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, содержащее вращающееся в одном направлении зубчатое колесо или диск с цевками, находящееся в поочередном зацеплении с зубчатыми рейками подвижной рамки, (см., например, патент РФ на изобретение №2189472, МПК F16Н 19/04, 10.10.2002 г.)
Данная конструкция не обеспечивает непрерывного зубчатого зацепления между рамкой и зубчатым колесом в течение всего хода поступательного и возвратного движения, что может привести к рассихронизации фазы вращения зубчатого колеса с положением рейки относительно него, ведущей к невозможности преобразования движения и работы устройства. Дополнительным недостатком является необходимость поперечного перемещения зубчатого колеса при смене рамкой направления движения с поступательного на возвратное или наоборот для перевода зацепления от одной зубчатой рейки к другой, что ограничивает диапазон возможных форм траекторий возвратно-поступательного движения и препятствует применению устройства при работе с большими скоростями вращения зубчатого колеса и перемещения рамки.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков является преобразователь движения Алиевых, содержащий входной вал с шестерней и зубчатые рейки, имеющие кинематическую связь с шестерней входного вала, (см., например, патент РФ на изобретение №2349814, индекс МПК F16H 21/22, 20.03.2009 г.)
Известный преобразователь состоит из большого количества входящих деталей, сложен в изготовлении и обладает большими пространственными габаритами.
Техническим результатом при использовании предлагаемой полезной модели является возможность высокоэффективного преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, упрощение конструкции за счет уменьшения количества входящих в ее состав деталей, а также реализация задачи расширения арсенала технических средств, преобразующих вращательное движение в возвратно-поступательное и наоборот за счет уменьшения габаритных размеров.
Указанный технический результат достигается тем, устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, содержащее входной вал с шестерней и зубчатые рейки, имеющие кинематическую связь с шестерней входного вала, снабжено приводной шестерней, шестернями отбора мощности и двумя блоками шестерен, каждый из которых содержит два комплекта промежуточных шестерен, которые попарно установлены на одном валу с шестернями отбора мощности и имеют кинематическую связь между собой и шестерней входного вала, при этом приводная шестерня выполнена в виде кольца с зубьями на наружной и внутренней поверхностях кольца, размещена между зубчатыми рейками с образованием зубчатого зацепления, комплекты промежуточных шестерен размещены внутри приводной шестерни и выполнены каждый из двух частей, одна из которых представляет собой зубчатое колесо с зубчатым венцом по всей длине делительной окружности, а другая - зубчатый сектор, причем зубчатые колеса находятся в постоянном зацеплении друг с другом, а зубчатые сектора установлены с возможностью поочередного взаимодействия с зубьями внутренней поверхности приводной шестерни, при этом в каждом блоке шестерен один комплект промежуточных шестерен закреплен на валу неподвижно, а второй установлен с возможностью углового перемещения относительно вала.
Кроме того, на наружной поверхности приводной шестерни выполнена кольцевая проточка для взаимодействия с направляющими роликами.
На фиг.1 изображено устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, общий вид;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.
Устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот состоит из корпуса 1, внутри которого установлена приводная шестерня 2. Приводная шестерня 2 выполнена в виде кольца с зубьями на наружной и внутренней поверхностях кольца и размещена между зубчатыми рейками 3 и 4 с образованием зубчатого зацепления. Внутри приводной шестерни 2 на валах 5 и 6 установлены блоки шестерен, каждый из которых содержит два комплекта промежуточных шестерен 7, 8 и 9, 10. Комплекты шестерен 7, 8 и 9, 10 установлены попарно на валах 5 и 6 вместе с шестернями отбора мощности 11 и 12. Шестерни отбора мощности 11 и 12 находятся в постоянном зацеплении с шестерней 13 входного вала 14. Каждый из комплектов 7, 8, 9 и 10 состоит из двух частей - зубчатых колес 15, 16, 17 и 18 с зубчатыми венцами по всей длине делительной окружности и зубчатых секторов 19, 20, 21 и 22, у которых зубья расположены, примерно, на половине длины делительной окружности. Зубчатые колеса 15 и 16, 17 и 18 находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Зубчатые сектора 19, 20, 21 и 22 установлены на валах 5 и 6 с возможностью поочередного взаимодействия с зубьями внутренней поверхности приводной шестерни 2. Комплект промежуточных шестерен 8 закреплен на валу 5 неподвижно. Комплект промежуточных шестерен 7 закреплен на валу 5 с возможностью углового перемещения относительно вала. Комплект промежуточных шестерен 9 закреплен на валу 6 неподвижно. Комплект промежуточных шестерен 10 закреплен на валу 6 с возможностью углового перемещения относительно вала.
На наружной поверхности приводной шестерни 2 выполнена кольцевая проточка 23 для взаимодействия с направляющими роликами 24.
Устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот работает следующим образом.
Усилие в виде момента силы прикладывается к входному валу 14. При этом под действием момента силы происходит поворот находящейся на валу 14 шестерни 13, которая в свою очередь поворачивает находящиеся в зацеплении с ней шестерни отбора мощности 11 и 12. Момент вращения от шестерни 11 через вал 5 передается комплекту промежуточных шестерен 8, который закреплен неподвижно на валу 5. Зубчатые сектора 20 и 21 в этот момент находятся в положении отсутствия зацепления с внутренней зубчатой поверхностью приводной шестерни 2. Момент вращения зубчатого колеса 17 передается находящемуся с ним в постоянном зацеплении зубчатому колесу 18, входящему в комплект 10 промежуточных шестерен. Зубчатый сектор 22 данного комплекта шестерен входит в зацепление с внутренней зубчатой поверхностью приводной шестерни 2, поворачивает ее на определенный угол в зависимости от величины зубчатого сектора 22. При этом приводная шестерня 2 своей внешней зубчатой поверхностью, находящейся в зацеплении с зубчатой рейкой 3 производит ее линейное перемещение.
Одновременно момент вращения от шестерни отбора мощности 12 передается комплекту 9 промежуточных шестерен, который закреплен на валу 6 неподвижно. Зубчатое колесо 16, находящееся в постоянном зацеплении с зубчатым колесом 15, передает момент вращения от входного вала 14 зубчатому колесу 15, которое осуществляя поворот, вводит в зацепление с внутренней зубчатой поверхностью приводной шестерни 2 зубчатый сектор 20. Зубчатый сектор 20 данного комплекта шестерен входит в зацепление с внутренней зубчатой поверхностью приводной шестерни 2 и поворачивает ее на определенный угол в зависимости от величины зубчатого сектора 20. При этом приводная шестерня 2 своей внешней зубчатой поверхностью, находящейся в зацеплении с зубчатой рейкой 4 производит ее линейное перемещение.
Преобразование возвратно-поступательного движения в вращательное производится следующим образом.
При движении зубчатой рейки 3 происходит угловое перемещение находящейся в зубчатом зацеплении с рейкой 3 внешней поверхности приводной шестерни 2. При этом также происходит угловое перемещение находящегося в зубчатом зацеплении зубчатого сектора 20, который будучи размещен на одном валу 6 с второй частью комплекта 9 промежуточных шестерен - зубчатым колесом 16 с зубчатым венцом, поворачивает его на угол 180° и далее через шестерню 12 отбора мощности приводит во вращение шестерню 13 выходного вала и сам вал 14. Выходной вал 14 при этом поворачивается также на 180°.
Аналогично преобразование возвратно-поступательного движения зубчатой рейки 4 в вращательное происходит следующим образом.
При движении зубчатой рейки 4 происходит угловое перемещение находящейся в зубчатом зацеплении с рейкой 4 внешней поверхности приводной шестерни 2. При этом также происходит угловое перемещение находящегося в зубчатом зацеплении зубчатого сектора 21, который будучи размещен на одном валу 5 с второй частью комплекта 8 промежуточных шестерен - зубчатым колесом 17 с зубчатым венцом, поворачивает его на угол 180° и далее через шестерню 11 отбора мощности приводит во вращение шестерню 13 выходного вала и сам вал 14. Выходной вал 14 при этом поворачивается также на 180°.