СПОСОБ СОЗДАНИЯ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
METHOD OF TORSION OSCILLATIONS CREATION

Изобретение относится к импульсным приводам машин с вращающимся рабочим органом (импульсные вращатели) для разрушения, транспортировки, перемешивания и т.п. обрабатываемых материалов.
Существуют динамические и кинематические способы создания крутильных колебаний механическим возбудителем крутильных колебаний.
Известен способ создания крутильных колебаний на основе синтеза планетарного механизма и динамического возбудителя крутильных колебаний (а.с. СССР №1810914 A1, опубл. 23.04.93, бюл. №15, кл. H01C 17/24), где возбуждение крутильных колебаний происходит за счет вращения эксцентрично расположенных масс на сателлитах планетарного редуктора; известен кинематический способ создания крутильных колебаний (патент РФ №2018618, опубл. 30.08.94, бюл. №16, кл. E21B 3/02); известен способ создания крутильных колебаний (патент РФ №2335676, опубл. 10.10.2008, бюл. №28, кл. F16H 25/16, E21B 3/02, B06B 1/16).
Наиболее близким техническим решением является способ создания крутильных колебаний (патент РФ №2335676, опубликован 10.10.2008. Бюллетень №28, класс F16H 25/16, E21B 3/02, B06B 1/16), где кулачок вращается на ведущем валу и скользит по поверхности корпуса с неподвижными кулачками и по поверхности ведомого вала. Амплитудно-частотная характеристика обусловлена количеством и формой кулачков.
Недостатком известного способа создания крутильных колебаний являются: ограничения применения соосного расположения валов редуктора; пониженный коэффициент полезного действия; усложнение конструкции необходимостью введения дополнительных кинематических пар; увеличение габаритов привода за счет разделения ведомого вала на две части; повышенный износ в добавочных кинематических парах; возрастание вероятности ударных нагрузок при увеличении амплитуды или частоты колебаний за счет кривизны поверхности кулачка и инерционных свойств привода.
Техническим результатом заявленного способа является: возможность применения в редукторах с параллельными валами; снижение вероятности появления непредусмотренной ударной нагрузки; повышение работоспособности и коэффициента полезного действия за счет исключения дополнительной кинематической цепи и кинематических пар.
Указанный технический результат достигается исключением дополнительных устройств возбудителя крутильных колебаний, использованием параллельных валов с заменой эвольвентного зацепления зубьев специальным профилем контакта ведущей и ведомой шестерен. Предлагается способ создания крутильных колебаний, при котором ведомый вал суммирует равномерное вращение ведущего вала и колебательные движения возбудителя крутильных колебаний, при этом согласно изобретению ведущий вал расположен параллельно ведомому, который приводится в колебательное движение путем взаимодействия одной кинематической пары, образованной поверхностями зубьев ведомой и ведущей шестерен.
Это возможно при условии использования в возбудителе крутильных колебаний одной кинематической пары поверхности контакта зубьев, при этом поверхность зубьев обеспечивает определенную характеристику крутильных колебаний без дополнительных звеньев и кинематических пар.
На основании этого можно осуществить заданные амплитудно-частотные параметры крутильных колебаний. Поверхность контакта зуба ведущей шестерни цилиндрической формы, а ведомой - плоская. Место контакта зуба ведущей и ведомой шестерен имеет переменный радиус.
Предлагается способ создания крутильных колебаний, при котором ведомый вал суммирует равномерное вращение ведущего вала и колебательные движения возбудителя крутильных колебаний, при этом согласно изобретению ведущий вал расположен параллельно ведомому, который приводится в колебательное движение путем взаимодействия одной кинематической пары, образованной поверхностями зубьев ведомой и ведущей шестерен.
Крутильные колебания возникают за счет изменения:
1. Радиуса контакта на ведомой и ведущей шестернях;
2. Наклона поверхности зуба ведомой шестерни.
Количество зубьев определяет частоту колебания, величина наклона поверхности и радиусы колес определяют амплитуду колебаний. Изменение закономерности импульса при плоской поверхности зуба ведомой шестерни зависит от угла между векторами скоростей точек контакта ведомой и ведущей шестерни и величины изменения радиуса точек контакта ΔR=Rmax-Rmin в начале и на минимальном удалении от центра вращения ведомой шестерни.
Предлагаемый способ создания крутильных колебаний позволяет регулировать динамические характеристики рабочего процесса изменением наклона поверхности и высоты зуба.
Заявленное техническое решение отличается от прототипа тем, что совокупность вращательного движения ведомой шестерни и относительного поступательного движения зуба ведущей шестерни по поверхности ведомой за счет одной кинематической пары, при этом вторая обеспечивает кинематическое замыкание кулачка и заданную амплитудно-частотную характеристику крутильных колебаний ведомого вала параллельного ведущему, исключает появление дополнительных потерь в кинематических парах и в приводе, а также ударную нагрузку.
Признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, поясняются с помощью устройства, представленного на чертеже. Устройство содержит ведущий вал 1, шестерню 2, зуб 3 этой шестерни, кинематическую пару 4, шестерню ведомую 5, зуб 6 этой шестерни и вал 7.
В процессе вращения вала 1 и шестерни 2 ее зуб 3 входит в зацепление и образует кинематическую пару 4 с зубом 6 шестерни 5 и вала 7, сообщает шестерне 5 импульс крутящего момента за счет изменения радиуса вращения и линейной скорости точки кинематической пары высшего класса. На валу 7 шестерни 5 суммируются равномерное вращательное движение шестерни 2 и динамическая составляющая кинематической пары 4. Шестерня 5 и вал 7 вращаются с наложением крутильных колебаний.
Использование заявленного способа создания крутильных колебаний позволяет снизить непредусмотренные динамические и ударные нагрузки в приводе, исключить дополнительные кинематические пары и потери на трение в виброприводе, повысить долговечность работы возбудителя колебаний за счет распределения усилия создания импульса на все последовательно меняющиеся взаимодействия пары зубьев ведомой и ведущей шестерен.