КУЛИСНЫЙ МЕХАНИЗМ (КУЛИСА ОЛЕНЕВА)
LINK MECHANISM (OLENEV'S LINK)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности для управления парораспределительным устройством паровой машины паровоза.
Известен кулисный механизм, содержащий переводной вал с рычагом, соединенным посредством подвески с золотниковой тягой, на конце которой установлен камень, размещенный с возможностью перемещения в кулисе [1].
Недостатками такого механизма являются относительно большое дрожание (игра) камня в кулисе, что приводит к преждевременному износу последних и нарушению фаз парораспределения, а также значительные весогабаритные характеристики.
Прототипом является кулисно-рычажный механизм, содержащий имеющие общую ось две шестерни, основание с двумя прямолинейными направляющими, размещенные в них входное и выходное звенья, установленную на основании с возможностью качания и связанную с входным и выходным звеньями кулису с камнем, вал, установленный на оси качания кулисы, и устройство регулировки, имеющее управляющую втулку и рейку, один конец которой связан с втулкой, а другой - с одной шестерней, при этом камень кулисы выполнен с зубчатым сектором, взаимодействующем с другой шестерней [2].
Недостатками данного устройства являются:
- Размещение управляющего элемента непосредственно на силовой качающейся кулисе, что приводит к повышенным нагрузкам от неуравновешенных качающихся масс, в результате чего возрастают вес и габариты устройства, приводящие к увеличению диаметра оси (радиуса трения), что, в конечном итоге, приводит к росту энергетических затрат на привод кулисы.
- Игра (перемещение) камня в кулисе в процессе работы за счет многочисленных зазоров: зубчатый сектор камня - шестерня; шестерня - рейка; рейка - втулка; втулка - регулировочный винт и резьба винта - гайка.
- Стуки в указанных зазорах.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: снижение износа, шума, весогабаритных характеристик механизма и энергетических затрат в процессе эксплуатации, а также повышение его надежности и улучшение парораспределения за счет уменьшения игры камня кулисы.
Задача решается тем, что в кулисном механизме, содержащем основание, установленную на основании с возможностью качания на оси и связанную с входным звеном кулису с камнем, имеющим зубчатый элемент, и устройство регулировки, последнее выполнено в виде двух червяков со скрещивающимися взаимно перпендикулярными осями и червячного колеса, которое жестко закреплено на оси червяка, взаимодействующего с зубчатым элементом, и сопряжено с другим червяком, ось которого совмещена с осью качания кулисы, при этом камень кулисы связан с выходным звеном механизма.
Червяк выполнен глобоидным. Червячное колесо размещено в средней плоскости червяка, взаимодействующего с зубчатым элементом. Червяк, ось которого совмещена с осью качания кулисы, размещен в средней плоскости зубчатого элемента. Зубчатый элемент выполнен заодно с камнем. Червячная передача выполнена самотормозящейся.
Из уровня техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения и оказывающие такое же, как и они, влияние на технический результат, заключающийся в снижении износа, шума, весогабаритных характеристик механизма и энергетических затрат в процессе эксплуатации, а также повышении его надежности и улучшении парораспределения за счет уменьшения игры камня кулисы.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Выполнение устройства регулировки в виде двух червяков со скрещивающимися взаимно перпендикулярными осями и червячного колеса, которое жестко закреплено на оси червяка, взаимодействующего с зубчатым элементом, и сопряжено с другим червяком, ось которого совмещена с осью качания кулисы, позволяет уменьшить игру камня кулисы, в результате чего снижаются износ, шум и энергетические затраты в процессе эксплуатации, а также улучшается парораспределение. Уменьшение количества деталей, в свою очередь, повышает надежность механизма и снижает его весогабаритные характеристики.
Выполнение червяка глобоидным и размещение червячного колеса в средней плоскости червяка, взаимодействующего с зубчатым элементом камня, уменьшает весогабаритные характеристики механизма.
Размещение червяка, ось которого совмещена с осью качания кулисы, в средней плоскости зубчатого элемента уменьшает неуравновешенность качающихся масс, что снижает энергетические затраты и нагрузку на механизм в процессе работы, уменьшая его износ и повышая надежность. Кроме того, это дает возможность разместить часть устройства регулировки (червяк и, например, привод) вне качающейся кулисы, что уменьшает весогабаритные характеристики механизма и снижает энергетические затраты в процессе эксплуатации.
Выполнение зубчатого элемента заодно с камнем и червячной передачи самотормозящейся снижает весогабаритные характеристики механизма, упрощает конструкцию и повышает надежность.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен кулисный механизм.
На фиг.2. изображен вид слева кулисного механизма.
Кулисный механизм содержит кулису 1, установленную с возможностью поворота на втулке (оси) 2, неподвижно закрепленной на основании 3. В пазу 4 кулисы с возможностью перемещения по пазу установлен камень 5, имеющий на боковой стороне зубья 6, взаимодействующие с зубьями глобоидного червяка 7, который установлен в пазу 8 кулисы с возможностью осевого вращения и имеет жестко закрепленное на оси червячное колесо 9, сопряженное с червяком 10, вал 11 которого установлен во втулке 2 с возможностью вращения и соединен с двигателем, например электромотором (не показан). На камне неподвижно закреплена ось 12, на которой с возможностью поворота установлена золотниковая тяга 13.
Работает устройство следующим образом.
При движении паровоза посредством кулисной тяги, соединяющей контркривошип ведущей колесной пары с кулисой, происходит качание последней вокруг ее центра на втулке 2. Для перемещения золотниковой тяги 13, например вниз (фиг.1, 2), включают двигатель (не показан) и посредством двухступенчатой червячной передачи передвигают камень 5 в пазу 4 вниз. При этом по количеству оборотов, сделанному, например, червяком 10 можно определить местоположение камня в пазу кулисы. После перестановки камня на требуемую величину выключают двигатель. Поскольку червячная передача является самотормозящейся, то камень автоматически зафиксируется в пазу 4, а кулиса будет продолжать качание, приводимая в движение кулисной тягой. При этом червячное колесо 9 будет своими зубьями скользить по винтовой поверхности червяка, повторяя движение кулисы. Так как угол качания кулисы небольшой, а передаточное отношение червячной передачи, наоборот, большое, то колесо 9 практически не будет поворачиваться при качании кулисы, а следовательно, тем более не будет перемещаться (играть) и камень 5. Поэтому, если не считать зазоров между зубьями камня 5 и червяка 7, исключается игра камня в кулисе и нарушение фаз парораспределения. Кроме того, кулиса получается максимально облегченной, что снижает энергетические затраты на ее привод, и легко может быть приспособлена для автоматического управления.
Внедрение изобретения позволит улучшить качество управления паровозом (амплитудой и фазой парораспределительного устройства), уменьшить износ кулисы и снизить шум в процессе эксплуатации.
Литература
1. Прозоров Н.К. и др. Паровозы. Устройство, работа, ремонт. - М.: Транспорт, 1986. С.87 - аналог.
2. А.с. СССР №1321967, МПК F16H, 21/00, 1987 - прототип.