УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ
ROTATION TO RECIPROCATION CONVERTER

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 F16H 25/12, опубл. 20.07.1998 г.), включающий имеющий возможность вращательного движения относительно неподвижного корпуса, например, цилиндрический кулачок, на боковой поверхности которого выполнены криволинейные пазы заданной конфигурации, в которые перпендикулярно оси кулачка помещены, например, конические ролики, соответствующие форме пазов и принадлежащие расположенному соосно с кулачком толкателю, имеющему возможность возвратно-поступательного движения относительно корпуса при перемещении роликов по пазам кулачка, при этом пазы на боковой поверхности кулачка выполнены разновеликими по глубине или ширине и смещены относительно друг друга на величину 2π/n, где n - число пазов.
Существенным недостатком является ограничение величины нагрузки на кулачок 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 кулачок, независящего от несущей способности оси ролика, увеличение надежности работы устройства.
Техническая задача решается устройством для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающим имеющий возможность вращательного движения относительно неподвижного корпуса цилиндрический кулачок, на боковой поверхности которого выполнены криволинейные пазы заданной конфигурации, в которые перпендикулярно оси кулачка помешены ролики, соответствующие форме пазов и принадлежащие расположенному соосно с кулачком толкателю, имеющему возможность возвратно-поступательного движения относительно корпуса при перемещении роликов по пазам кулачка, смещенным относительно друг друга на величину 2π/n, где n - число пазов.
Новым является то, что ролики выполнены в виде дисков с полуосями, установленных в опорах, которые размещены в радиальных цилиндрических выборках толкателя с возможностью их поворота для ориентации дисков относительно пазов кулачка, при этом цилиндрический кулачок выполнен с возможностью продольного перемещения относительно неподвижного корпуса, а упомянутые пазы - пазы обратного и рабочего хода кулачка могут быть выполнены с различным шагом.
На фиг.1 показано устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.2.
Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное содержит неподвижный корпус 1 (фиг.1), цилиндрический кулачок 2, снабженный криволинейными наклонными пазами рабочего хода 3 и обратного хода 4, в которые перпендикулярно оси 5 кулачка 2 помещены диски 6 с полуосями 7. Диски 6 с полуосями 7 (фиг.2, фиг.3) установлены в опорах 8 и размещены в радиальных цилиндрических выборках 9 толкателя 10. Опоры 8 имеют возможность поворота для ориентации дисков 6 с полуосями 7 относительно пазов 3 (фиг.1), 4, при этом диски 6 имеют такой наружный диаметр 11 (фиг.2), при котором он не выходит из взаимодействия с пазами 3 (фиг.1), 4, по которым перекатывается в месте пересечения пазов рабочего 3 и обратного хода 4. Криволинейные пазы рабочего хода 3 и обратного хода 4 могут быть выполнены с различным шагом для создания различных скоростей при возвратно-поступательном движении толкателя 10.
Устройство преобразует вращательное движение цилиндрического кулачка 2 относительно неподвижного корпуса 1 в поступательное движение вверх толкателя 10 за счет прокатывания дисков 6 с полуосями 7, ориентированных по наклонным пазам обратного хода 4 цилиндрического кулачка 2, при этом исключена возможность вращения толкателя 10 относительно корпуса 1 (например, соединением "шпонка - продольный паз" и т.п., на чертеже не показано). При достижении дисками 6 места пересечения 12 наклонных пазов рабочего хода 3 и обратного хода 4, то есть положения, когда толкатель 10 будет находится в крайнем верхнем положении, происходит ориентирование дисков 6 с полуосями 7 на пазы рабочего хода 3, за счет возможности поворота опор 8, размещенных в радиальных цилиндрических выборках 9 толкателя 10, который начинает движение вниз. Дальнейшее перемещение толкателя 10 вниз приведет его в первоначальное положение, при этом цилиндрический кулачок 2 имеет возможность дополнительного продольного перемещения относительно неподвижного корпуса 1 для смещения при необходимости участка возвратно-поступательного перемещения толкателя 10 в корпусе 1.
Предложенное устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное обеспечивает нагружение на кулачок, независящее от несущей способности полуосей диска, так как осевая нагрузка от кулачка на толкатель равномерно передается через диски, испытывающие напряжения среза. Повышение надежности работы устройства обеспечивается наружным диаметром диска, при котором он не выходит из взаимодействия с пазами, по которым перекатывается в месте пересечения пазов рабочего и обратного хода, а поворот опор в радиальных цилиндрических выборках обеспечивает необходимый угол для ориентирования дисков по пазам.