УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ
DEVICE FOR CONVERSION OF ROTATIONAL MOTION INTO RECIPROCAL

Изобретение относится к механизмам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.
Широко применяется кривошипно-шатунный механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, отличающийся простотой, технологичностью и высокой надежностью. Однако он имеет такие недостатки, как неуравновешенность поступательно движущихся и вращающихся масс, что приводит к увеличению массы механизма, наличие «мертвых точек», значительное пространство, необходимое для движения, а также невозможность воспроизведения требуемого закона движения ползуна (поршня).
Известен кулачковый пространственный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное или вращательного в возвратно-поступательное (патент US №3792616, F16H 25/12, от 19.02.1974 г.), включающий имеющий возможность возвратно-поступательного или вращательного движения относительно неподвижного корпуса, например, цилиндрический кулачок или толкатель, на боковой поверхности которого выполнены криволинейные пазы заданной конфигурации, в которые перпендикулярно оси кулачка помещены, например, конические ролики, соответствующие форме пазов и принадлежащие расположенной соосно с кулачком муфте (толкателю или валу), имеющий возможность вращательного или возвратно-поступательного движения относительно корпуса при перемещении роликов по пазам кулачка (толкателя).
Его недостаток в том, что приложение нагрузок на механизм несимметрично относительно оси, что вызывает необходимость применения дополнительных опор для снятия боковых нагрузок. Кроме этого, величина нагрузки на толкатель ограничена несущей способностью оси ролика и велики потери на трение, что снижает коэффициент полезного действия механизма.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по большинству совпадающих признаков является механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное или вращательного в возвратно-поступательное (варианты) (патент RU №2115851, МПК 6 F16Н 25/12, опубл. 20.07.1998 г.), включающий имеющий возможность возвратно-поступательного или вращательного движения относительно неподвижного корпуса, например, цилиндрический толкатель, на боковой поверхности которого выполнены криволинейные пазы заданной конфигурации, в которые перпендикулярно оси толкателя помещены, например, конические ролики, соответствующие форме пазов и принадлежащие расположенному соосно с толкателем валу, имеющему возможность вращательного движения относительно корпуса при перемещении роликов по пазам толкателя, при этом пазы смещены относительно друг друга на величину 2 π/n, где n - число пазов.
Существенным недостатком является ограничение величины нагрузки на толкатель несущей способностью оси ролика. В местах пересечения пазов возможно несанкционированное перемещение ролика в пересекаемый паз, что вызовет перекос роликов и поломку инструмента.
Технические задачи - создание устройства для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с возможностью нагружения на толкатель независящего от несущей способности оси ролика, увеличение надежности работы устройства.
Техническая задача решается устройством для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающее имеющий возможность возвратно-поступательного движения относительно неподвижного корпуса цилиндрический толкатель с криволинейными пересекающимися пазами заданной конфигурации прямого и обратного хода, в которые помешены ролики, соответствующие форме пазов и принадлежащие расположенному соосно с толкателем валу, имеющему возможность вращательного движения относительно корпуса при перемещении роликов по пазам толкателя, смещенным относительно друг друга на величину 2 π/n, где n - число пазов.
Новым является то, что ролики выполнены в виде дисков с осями, расположенными в плоскости, перпендикулярной радиусу толкателя, причем диски размещены на осях с зазором с возможностью наклона для ориентации относительно пазов толкателя при вращении вала в одну сторону и изменении направления движения, а пазы для прямого и обратного хода толкателя могут выполняться с различным шагом.
На фиг.1 показано устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное содержит неподвижный корпус 1 (фиг.1), толкатель 2, снабженный криволинейными пересекающимися пазами прямого хода 3 и обратного хода 4, в которые установлены диски 5. Диски 5 (фиг.2) имеют такой наружный диаметр 6, при котором они не выходят из взаимодействия с пазами 3, (фиг.1) и 4, по которым перекатываются в месте пересечения пазов прямого 3 и обратного хода 4. Диаметр 7 (фиг.2) оси 8, расположенной в углублениях 9 вала 10, меньше диаметра отверстия 11 диска 5 на величину, необходимую для ориентирования диска 5 на оси 8 по пазам 3 (фиг.1) и 4.
Устройство преобразует заданное в одном направлении вращательное движение вала 10 относительно корпуса 1 в поступательное движение вверх толкателя 2 при отсутствии углового перемещения толкателя 2 за счет прокатывания дисков 5, ориентированных по наклонным пазам обратного хода 4 толкателя 2. При достижении дисками 5 места перехода 12 криволинейных пазов прямого хода 3 и обратного хода 4, то есть положения, когда толкатель 2 будет находиться в крайнем верхнем положении, происходит ориентирование дисков 5 за счет возможности поворота относительно оси 8 на пазы прямого хода 3 и толкатель 2 начинает движение вниз. Дальнейшее перемещение толкателя 2 вниз приведет его в первоначальное положение. Постоянное вращение вала 10 в одном направлении вращения приводит к возвратно-поступательному движению толкателя 2 на величину его хода. От величины радиуса нарезания 13, угла подъема пазов 3, 4, а также числа оборотов вала 10 зависит скорость продольного перемещения толкателя 2.
Предложенное устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное обеспечивает нагружение на вал, не зависящее от несущей способности оси диска, так как осевая нагрузка от вала на толкатель равномерно передается через диски, испытывающие напряжения среза, а линия среза увеличивается при увеличении наружного диаметра диска. Повышение надежности работы устройства обеспечивается увеличенным наружным диаметром диска, при котором он не выходит из взаимодействия с пазами, по которым перекатывается в месте пересечения пазов прямого и обратного хода. Разница диаметров оси диска и отверстия в диске обеспечивает необходимый угол поворота для ориентирования диска по пазам.