АКСИАЛЬНО-РЕВЕРСИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, в частности к аксиально-реверсивным пневмодвигателям и может найти применение в горнодобывающей, лесной и других отраслях промышленности.
Заявителем в качестве прототипа выбран аксиально-реверсивный двигатель в корпусе, которого установлен вал ротора. На валу ротора размещен круглый диск, на периферии диска закреплена цилиндрическая кулачковая шайба с профилированными торцами. Оси шайбы и ротора совпадают. Толкателями являются поршни двойного действия, движущиеся в цилиндрах. Оси цилиндров и ротора параллельны. Цилиндры равноудалены от ротора и размещены вокруг него с равным угловым шагом. В юбке каждого поршня сделан вырез, через который движется профилированная кулачковая шайба. В корпусе поршня на разных берегах выреза размещены подшипники качения, охватывающие кулачковую шайбу с торцов. Подшипники являются роликами толкателя и передают усилие с поршня на ротор (Зиневич В.Д., Ярмоленко В.З., Калита Е.Г. Пневматические двигатели горных машин. М.: Недра, 1975 г. стр.195-197, см. Приложение к заявке).
Техническая задача заявляемой полезной модели - снижение максимальных контактных напряжений в кулачковой паре двигателя.
Техническая задача решается путем придания контактирующим поверхностям звеньев кулачковой пары таких форм, при которых контактные напряжения снижаются. Для этого периферию торцов кулачковой шайбы одновременно
шлифуют кругами с рабочей поверхностью в форме сферического кольца. После обработки радиальное сечение кулачковой шайбы приобретает форму двояковогнутой сферической линзы. Трехволновая, вогнутая в радиальном сечении, периферийная поверхность каждого торца является каналовой.
Ролику толкателя придают форму сферического кольца меньшего диаметра.
Сравнение заявляемой полезной модели с прототипом показывает, что она отличается следующими признаками:
- сечение торца кулачковой шайбы выполнено двояковогнутым;
- ролик толкателя выполнен в виде сферического кольца.
Аксиально-реверсивный двигатель в корпусе, которого установлен ротор, на котором размещен круглый диск, на периферии диска закреплена цилиндрическая кулачковая шайба с профилированными торцами, при этом оси шайбы и ротора совпадают, а толкателями являются поршни двойного действия, движущиеся в цилиндрах, которые равноудалены от оси ротора и размещены вокруг него с равным угловым шагом, в юбке каждого поршня сделан вырез, через который движется профилированная кулачковая шайба, в корпусе поршня на разных берегах выреза размещены подшипники качения, которые являются роликами толкателя, при этом сечение торца кулачковой шайбы выполнено двояковогнутым, а ролик толкателя выполнен в виде сферического кольца.
Поэтому заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Заявляемая полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На рисунке показана конструктивная схема полезной модели.
В составном корпусе 1, являющемся блоком цилиндров барабанного типа, цилиндры 2 размещены вокруг оси ротора 3 на равном расстоянии и с равным угловым шагом. На роторе 3, перпендикулярно его оси, закреплена цилиндрическая двухсторонняя торцовая трехволновая кулачковая шайба 4. Радиальное сечение периферии кулачковой шайбы 4 напоминает двояковогнутую сферическую линзу. В цилиндрах 2 движутся поршни 5 двойного действия. Юбка каждого поршня 5 разрезана и через вырез 6 пропущена периферия кулачковой шайбы 4. В корпусе поршня 5 на противоположных берегах выреза 6 размещены два подшипника качения 7, охватывающие с торцов кулачковую шайбу 4. Внешняя обойма 8 подшипника 7 имеет форму сферического кольца. Распределение воздуха обеспечивают два золотника 9, выполненные заодно с ротором 3.
Сжатый воздух, поступающий по пневмолинии высокого давления 10 в напорную полость цилиндра 2 (на Фиг.1 - верхняя полость правого цилиндра), расширяется и движет поршень 5 в сторону выхлопной (нижней) полости. При движении поршня 5 вниз, верхний подшипник 7 поршня 5 упирается своей внешней обоймой 8 в профилированную трехволновую поверхность
верхнего торца кулачковой шайбы 4 и создает на оси ротора 3 крутящий момент, приводя ротор 3 во вращение. Нижний подшипник 7 в это время с кулачковой шайбой 4 не контактирует. Движение поршня 5 вниз продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто нижнее (мертвое) положение во впадине рабочей поверхности верхнего торца кулачковой шайбы 4. К моменту достижения мертвого положения, совмещенные с вращающимся ротором 3 золотники 9 меняют роль полостей, подключая нижнюю полость к напорной пневмолинии, а верхнюю - к атмосфере. Поршень 5 начинает движение в обратную сторону.
ш
p
ш
p
Периферия торца кулачковой шайбы 4 обработана шлифовальным кругом со сферической рабочей поверхностью радиуса R, а внешняя обойма 8 подшипника поршня 7 является сферическим кольцом радиуса R (причем разность радиусов мала R-R=1...2 мм). При взаимодействии кулачковой шайбы 4 и подшипника 7 имеет место внутренний контакт. Контактные напряжения в точке внутреннего контакта шара с каналовой полостью пропорциональны разности кривизн этих поверхностей . Эти напряжения меньше напряжений, возникающих при контакте плоскости и цилиндра, ось которого образует с плоскостью малый угол.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает снижение контактных напряжений между звеньями кулачковой пары.