УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ВО ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ И НАОБОРОТ
CONVERSION DEVICE OF BACK-AND-FORTH MOVEMENT TO ROTATIONAL MOVEMENT AND VICE VERSA

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к механизмам для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот.
Известен механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, содержащий корпус, цилиндрический ползун, расположенный в корпусе и имеющий замкнутую кулачковую канавку на цилиндрической поверхности, вал, установленный в корпусе с возможностью вращения и кинематически связанный с ползуном, и расположенный в корпусе упор для взаимодействия с кулачковой канавкой ползуна, выполненный в виде закрепленного на корпусе седла со сферической рабочей поверхностью и размещенного в седле шарика, а кулачковая канавка выполнена с дугообразным профилем, соответствующим образующей шарика. Механизм снабжен дополнительными упорами, установленными на корпусе симметрично относительно оси ползуна [А.с. 1753112 от 11.13.1989. Механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот. Бюллетень №29 от 07.08.92].
Недостатком известного механизма является его ненадежность, возникающая в связи с очень высоким требованием к точности изготовления основных деталей. Нерешенность ключевых моментов в конструкции механизма делает проблематичным получение замкнутого (одностороннего, полнооборотного, непрерывного) вращательного движения. Справедливости ради отмечу, что подобными недостатками обладает большинство подобных механизмов.
Повышение надежности в работе механизма и получение полноценного преобразования поступательного движения во вращательное движение и наоборот является основной изобретательской идеей и целью.
В предлагаемом устройстве, как и в описанном прототипе, также есть корпус, кулачковая дугообразная канавка, вал. Но в отличие от решений, предложенных в рассмотренном выше механизме, корпус закрыт неподвижными фланцами, вал ограничен от вращательного движения фланцами, но вал сделан подвижным поступательно, на валу установлена ось, которая входит в кулачковую дугообразную канавку обоймы, канавка сделана из двух половинок, соединенных неподвижно. Такое исполнение устройства неочевидно, но достаточно, чтобы устройство преобразовывало поступательное движения во вращательное движение и наоборот. Для получения полного оборота вращательного движения половинки, из которых сделана канавка, необходимо расположить с небольшим смещением относительно друг друга, чтобы углубление, расположенное в кулачковой канавке, было смещено от оси выступа другой половинки на конечном участке поступательного движения.
Для более четкого разъяснения конструкции и работы устройства на рис.1 изображено само предлагаемое устройство для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот; на рис.2 - сечение по А-А; на рис.3 - развертка профиля полумуфт с взаимным расположением.
Устройство состоит из корпуса 1 с неподвижными фланцами 2, вала 3, ограниченного от вращательного движения фланцами со шлицевым соединением. На валу установлена ось 4, которая входит в кулачковую дугообразную канавку, сделанную из двух половинок 5, соединенных неподвижно, образуя вместе обойму 6 с канавкой и шестеренкой.
Устройство работает следующим образом.
При возвратно-поступательном перемещении вала 3 ось давит по дугообразной канавке полумуфт 5, заставляя вращаться обойму 6. Нагрузка снимается с шестеренки обоймы. На развертке профилей обоих половинок канавки обоймы толстой линией показана поверхность, куда прикладывается усилие поступательного движения, передаваемое от вала через ось. В конце хода вала направление прикладываемого усилия меняется с изменением направления поступательного движения. Этому способствует небольшое смещение взаимного расположения половинок канавки обоймы.
При вращении обоймы вал движется поступательно, то есть устройство обладает обратимостью движений.
Отмечу также одну особенность. Если первоначальное положение оси находится не в конечной точке последовательного движения, при приложении первоначального усилия в обратном направлении обойма начинает вращаться в обратном направлении. После поворота на угол меньше 90° и подхода к конечному участку вращение начинается в правильном направлении. В некоторых случаях это может быть весьма полезным. При необходимости эта особенность устраняется стандартными, известными способами и здесь подробно не обсуждается.
Изменяя профиль канавки, можно получать движения с разными зависимостями преобразования движения.
Возможности промышленного применения данного устройства вытекают из его назначения. Например, это устройство - полноценная замена кривошипного механизма в двигателях внутреннего сгорания. В компрессорах может использоваться его обратимость - возможность преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение.