Механизм для преобразования вращательного движения вала во вращательно-поступательное
MECHANISM FOR CONVERTING ROTATIONAL MOTION OF SHAFT INTO ROTATIONAL-TRANSLATIONAL ONE

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в частности в шнековых грануляторах для придание шнеку вращательного и возвратно-поступательного движения.
Известен механизм для преобразования вращательного движения вала во вращательно-поступательное содержащий корпус в котором размещены приводной и ведомый валы соединенные подвижной муфтой и опорные поверхности в виде зубчатых колес для подачи ведомого вала вперед и возврата назад (RU 2135858, 27.08.1999). Недостатком данного механизма является то, что при такой конструкции можно развить лишь небольшое толкающее усилие.
Наиболее близкой по своей технической сущности является конструкция механизма позволяющая осуществлять возвратно поступательное движения вращающегося вала, содержащая корпус в котором размещены приводной и ведомый валы соединенные подвижной муфтой, копир и опорная поверхность для подачи ведомого вала вперед (описанная в тексте патента RU 87386, 10.10.2009).
Недостатками данного технического решения является то, что копир возвратно-поступательного перемещения вынесен за пределы корпуса и контактирует непосредственно с объектом вращения, что приводит к износу шнекового вала в месте контакта и позволяет развивать небольшое толкающее усилие. Кроме того, при таком размещении копира возвратно поступательное перемещение вала за его оборот можно осуществить только один раз, при этом самопроизвольный возврат вала в заднее положение не всегда бывает полным.
Задачей, решаемой настоящим изобретением является создание надежного механизма возвратно-поступательного движения вращающегося вала развивающего высокие толкающие усилия порядка 100-120 т.
Техническая сущность настоящего изобретения заключается в возможности увеличения числа возвратно-поступательных движений вала за один его оборот, с высоким толкающим усилием.
По первому варианту настоящая задача решается тем что, в механизме для преобразования вращательного движения вала во вращательно-поступательное, содержащем корпус, в котором размещены приводной и ведомый валы, соединенные подвижной муфтой, копир с упором, копир жестко закреплен на ведомом валу и выполнен виде диска, с накладками с обеих сторон, имеющими на каждой по меньшей мере по одному диаметрально размещенному волнообразному утолщению, между копиром и торцевой стенкой корпуса установлен дополнительный упор, выполненный в виде двух вертикально размещенных друг над другом роликов, крепящихся на корпусе с верхней и нижней сторон ведомого вала, при этом основной упор копира выполнен в виде двух параллельно установленных с обеих сторон ведомого вала гладких колес. При одном волновом утолщении, волновые утолщения разных накладок размещены напротив друг друга. Корпус разделен на два отсека, в одном из отсеков размещена подвижная муфта, а во втором копир с упорами.
По второму варианту в механизме для преобразования вращательного движения вала во вращательно-поступательное, содержащем корпус, в котором размещены приводной и ведомый валы, соединенные подвижной муфтой, копир с упором, копир жестко закреплен на ведомом валу и выполнен виде диска, с накладками с обеих сторон, имеющими на каждой по меньшей мере по одному диаметрально размещенному волнообразному утолщению, между копиром и торцевой стенкой корпуса установлен дополнительный упор, выполненный в виде двух горизонтально размещенных крепящихся на корпусе с боковых сторон ведомого вала роликов, при этом основной упор копира выполнен в виде размещенным перед ним параллельно установленных с обеих сторон ведомого вала двух гладких колес. При одном волновом утолщении накладок, волновые утолщения разных накладок размещены перпендикулярно друг другу. Корпус разделен на два отсека, в одном из отсеков размещена подвижная муфта, а во втором копир с упорами.
На фиг. 1 схема предлагаемого механизма по первому варианту, вид сверху.
На фиг .2 схема предлагаемого механизма по первому варианту, вид
сбоку.
На фиг. 3 схема предлагаемого механизма по второму варианту вид сбоку.
На фиг. 4 схема предлагаемого механизма по второму варианту, вид сверху.
На фиг 5 вид накладки с одним волновым утолщением на поверхности (одинаковая для обеих сторон диска копира, поэтому обозначена двойными позициями).
На фиг. 6 копир с одним волновым диаметральным утолщением на обеих накладках в сборе, вид с торца.
На фиг. 7 схема размещения на копире накладок с двумя диаметральными волновыми утолщениями на каждой, вид спереди.
Механизм преобразования вращательного движения вала во вращательно-поступательное состоит из корпуса 1, в котором, в подшипниковых опорах, размещены приводной 2 и ведомый 3 валы, соединенные подвижной муфтой 4, копир 5 жестко закрепленный на ведомом валу 3, основной упор 6 передвижения ведомого вала вперед и дополнительный упор 7 для передвижения ведомого вала назад. Упор 6 выполнен в виде двух параллельно установленных гладких колес 8 и 9 размещенных с обеих боковых сторон ведомого вала 3, а дополнительный упор 7 для перемещения ведомого вала назад выполнен по первому варианту, в виде двух вертикально размещенных друг над другом роликов 10 и 11, установленных с верхней и нижней сторон ведомого вала 3 и размещенных между копиром 5 и торцевой стенкой 12 корпуса 1 и закреплен на ней. Дополнительный упор 7 по второму варианту выполнен в виде двух горизонтально размещенных, крепящихся на корпусе с боковых сторон ведомого вала, роликов 10 и 11. Копир 5, выполнен в виде диска 20, жестко закрепленного на ведомом валу 3, с размещенными по обеим его сторонам накладками 13 и 14 с волновыми утолщениями на их внешних сторонах. Утолщения 15 и 16 выполнены на накладках диаметрально расположенными. Таких утолщений на каждой из накладок может быть одно, два или три. Дальнейшее увеличение количества утолщений нецелесообразно, так как перемещение взад-вперед превращается в вибрацию с маленькой амплитудой колебаний. При одном утолщении на накладках с разных сторон диска 20, по первому варианту, они размещены друг против друга, а по второму варианту перпендикулярно друг другу. Корпус 1 механизма разделен на два отсека 17 и 18. В отсеке 17 размещена подвижная муфта 4, а в отсеке 18 копир возвратно-поступательного перемещения механизма и упоры для создания возможности перемещения ведомого вала вперед и назад при взаимодействии их с утолщениями 15 и 16. Гладкие колеса 8 и 9 размещены на валах, установленных в корпусе перпендикулярно ведомому валу и опираются на подшипники качения 19. В отсеки 17 и 18 корпуса 1 для смазки подвижной муфты 4, подшипников 19, колес 8 и 9, а также роликов 10 и 11 заливается определенный уровень масла (на фиг. не показано).
Механизм работает следующим образом. Привод (на фиг. не показан) передает крутящий момент на приводной вал 2 размещенный в отсеке 17 корпуса 1. Приводной вал через подвижную в осевом направлении муфту 4, размещенную в отсеке 17, передает вращательное движение на ведомый вал 3, на котором в отсеке 18 жестко закреплен копир 5 возвратно-поступательного перемещения, выполненный в виде диска, с обеих сторон которого закреплены волновые накладки 13 и 14 с утолщениями на их внешних сторонах.
Утолщение на накладке расположенное диаметрально, что позволяет ему набегать одновременно сразу на два основных или дополнительных упора. Диск 20 копира 5 одновременно набегает утолщением 15 на оба упора, какими являются колеса 8 и 9 размещенные на валах в подшипниках 19, и ведомый вал перемещается на величину утолщения волны вперед. При набегании утолщения 16 накладки 14 размещенной на противоположной стороне диска 20 на упор 7, выполненный в виде двух вертикально расположенных роликов 10 и 11, крепящихся к стенке 12 корпуса 1, происходит возврат ведомого вала в первоначальное положение. Равномерное чередование направления перемещения происходит потому, что по первому варианту пара упоров 10 и 11 сдвинуты относительно упоров 8 и 9 на угол в 90°, а по второму варианту на такой же угол сдвинуты волнообразные утолщения противоположных накладок. Таким образом за один оборот ведомого вала 3 (360°) происходит поступательное движение ведомого вала дважды вперед и дважды назад. Для более частого возвратно-поступательного движения вала увеличивают число диаметральных волновых утолщений пропорционально на каждой накладке. При этом во избежание одновременного набегания на ролики утолщений накладок разных сторон диска 20 гребни волновых утолщений сдвигают двигают относительно друг друга на угол определяемый по формуле:
α=180/2n
где n - суммарное число диаметральных волновых утолщений на каждом диске при их количестве на каждой из сторон больше одной.
Сцепление ведомого и ведущего валов друг с другом в данном случае обеспечивается подвижной муфтой 4 и ведомый вал кроме вращательного движения приобретает возвратно поступательное. В случае применения данного механизма например в шнеко-поршневых прессующих машинах при поступательном движении вращающегося вала возможно развить толкающие усилие шнека в точке его взаимодействия с прессующим материалом порядка 100-120 т.