ЗУБЧАТО-РЫЧАЖНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВОЗВРАТНОЕ

Полезная модель относится к механизмам, преобразующим вращательное движение в возвратное или наоборот, и предназначенным для применения в двигателестроении, компрессоростроении, насосостроении, станкостроении.
Известны кривошипно-ползунные механизмы (например, Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике: В 7-и Т. - Т.2 - М.: Наука, 1979. - с.436 №1404), содержащие стойку, кривошип (или коленчатый вал), шатун и ползун. Недостатком таких механизмов является то, что они не обладают редуцирующими свойствами, то есть не обеспечивают снижения числа двойных ходов ползуна по сравнению с числом двойных ходов кривошипа. В некоторых приводах требуется значительная модификация синусоидального закона движения ведомого звена. То сравнительно небольшое отклонение от синусоидального закона движения, которое достигается за счет изменения геометрических параметров четырехзвенных механизмов эту задачу решить не может.
Известны кулачковые механизмы, содержащие стойку, кулачок и ведомое звено - толкатель. Такие механизмы обеспечивают любую модификацию закона движения выходного звена, в том числе движение с выстоями, существенное изменение скорости холостого хода по сравнению с рабочим ходом и т.д. Недостатком таких механизмов является то, что они не обладают редуцирующими свойствами.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является зубчато-рычажный механизм с некруглым колесом с остановкой выходного звена (Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике: Справочное пособие для инженеров, конструкторов и изобретателей. В 7-ми Т. - Т.4. - М:
Наука, 1980. - с.196 №2366), содержащий стойку, вал, несущий ведущую шестерню с внешними зубьями, некруглое колесо с внешними зубьями, ведомое звено, связанное с колесом и стойкой вращательными парами. При этом силовое замыкание пары колесо-шестерня обеспечивается силой веса колеса. При вращении колеса ведомое звено совершает качательное движение. Недостатком данной конструкции является, то что при работе механизма рабочие профили зубьев шестерни и колеса воспринимают не только полезную окружную силу, но и радиальную нагрузку, что приводит к их ускоренному износу.
w
Для устранения этих недостатков в зубчато-рычажном преобразователе вращательного движения в возвратное, содержащем стойку, вал, несущий ведущую шестерню с внешними зубьями, колесо с внешними зубьями и выходное звено, связанное с колесом вращательной, а со стойкой - поступательной или вращательной парой, а также устройство, обеспечивающее силовое замыкание кинематической пары колесо-шестерня, шестерня и колесо, помимо зубчатых венцов, содержат опорные дорожки качения, совпадающие или близкие с их начальными поверхностями, а соотношение размеров звеньев механизма таково, что угол α между общей нормалью начальных поверхностей зубчатых колес и прямой, соединяющей полюс зацепления с центром шарнира ведомого колеса в любой фазе движения не превышает угла зацепления α.
Совокупность указанных конструктивных признаков позволяет снизить потери, увеличить срок службы механизма и устранить возможное повреждение зубчатых венцов благодаря применению опорных дорожек качения, которые воспринимают часть усилий, действующих в зацеплении. Кроме того, такая конструкция преобразователя позволяет сохранить редуцирующие свойства и обеспечивает возможность модификации закона движения.
В простейшем исполнении и шестерня и колесо выполнены круглыми, но ось шарнира колеса смещена относительно его венца.
Кинематические возможности зубчато-рычажного преобразователя расширяются за счет изготовления одного или обоих зубчатых звеньев произвольного профиля, то есть не круглыми, а с начальными поверхностями, имеющими требуемый профиль.
На фиг.1 показан предлагаемый зубчато-рычажный преобразователь вращательного движения в возвратное в разрезе; на фиг.2 - вариант преобразователя с возвратно-поступательным движением выходного звена с круглыми колесами; на фиг.3 - вариант преобразователя с колебательным движением выходного звена с некруглыми колесами.
w
w
Зубчато-рычажный преобразователь вращательного движения в возвратное, изображенный на фиг.1, 2 содержит стойку 1, вал, несущий шестерню 2, колесо 3 с эксцентрично расположенной осью 4 и выходное звено 5 (ползун), связанное с эксцентричной осью 4 колеса 3 вращательной, а со стойкой - поступательной парой. Вращательная пара, образуемая звеньями 4 и 5 снабжена игольчатыми подшипниками качения 6. Шестерня 2 и колесо 3, помимо зубчатых венцов, содержат опорные дорожки качения К и L, совпадающие или близкие с начальными поверхностями венцов. Конструкция снабжена пружинами 7, обеспечивающими силовое замыкание кинематической пары колесо-шестерня. Соотношение размеров звеньев таково, что угол α между общей нормалью начальных поверхностей и прямой, соединяющей полюс зацепления с центром шарнира колеса в любой фазе движения не превышает угла зацепления α, который для стандартного зацепления составляет - α=20°.
2
1
1
2
Преобразователь работает следующим образом. Вращение вала через ведущую шестерню 2 передается ведомому колесу 3, которое вращается вокруг своей эксцентричной оси 4. В результате ось 4 вместе со звеном 5 совершает возвратно-поступательное движение относительно стойки 1. Отношение частоты двойных ходов ползуна к частоте вращения ведущего вала U=z/z, где z - число зубьев шестерни; z - число зубьев колеса.
Преобразователь, изображенный на фиг.3 отличается от предыдущего тем, что выходное звено 5 связано со стойкой 1 вращательной парой и совершает колебательное движение, а колесо 3 выполнено некруглым. Некруглыми могут быть и оба колеса 2 и 3. Преобразователь работает аналогично предыдущему, но закон движения выходного звена 5 определяется профилем начальной поверхности ведомого колеса 3. По своим кинематическим возможностям предлагаемый зубчато-рычажный преобразователь с некруглыми колесами похож на кулачковый механизм, но в отличие от него имеет больший ход ведомого звена.
Технический результат полезной модели: предложен простой и компактный зубчато-рычажный преобразователь вращательного движения в возвратное, обеспечивающий возможность модификации закона движения и редукцию, то есть снижение числа двойных ходов ведомого звена по сравнению с числом оборотов ведущего вала.
Предлагаемый зубчато-рычажный преобразователь вращательного движения в возвратное может найти применение в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах, насосах и других механизмах.