РЫЧАЖНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ НА РАССТОЯНИЕ
LEVER SYSTEM FOR TRANSMITTING ROTARY MOTION TO DISTANCE

Предлагаемое изобретение относится к механическим передачам, преобразующим вращательное движение в движение поступательное, и может найти применение в ракето-, авиа-, судостроении и других отраслях производства.
Из научно-технической литературы известен механизм преобразования равномерного вращения в медленное равномерное и быстрое на каждом полуобороте ведомого вала, в котором находящееся на ведущем валу зубчатое колесо закреплено эксцентрично, а второе - концентрично, при этом один оборот эксцентрикового колеса в зацеплении с эллиптическим сектором соответствует одному полуобороту ведомого колеса (Кожевников С.Н., Есипенко Я.И., Раскин Я. М. «Механизмы». Справочник. Изд. 4-е, М., Машиностроение, 1976 г., стр. 515, рис. 8.60).
Представленный механизм преобразует равномерное вращение ведущего колеса в неравномерное вращение ведомого колеса, при этом оси ведущего и ведомого колес расположены в пространстве параллельно.
Этот же источник предлагает механизм неравномерного вращения ведомого колеса, ведущее колесо которого передает равномерное вращение свободно установленному на валу зубчатому колесу с прикрепленным к нему зубчатым сектором. На этом же валу закреплен неподвижно кривошип с пальцем, на котором установлены ролик и зубчатое колесо, находящееся в постоянном зацеплении с зубчатым сектором. При перекатывании ролика по участку профиля кулачка, соответствующего подъему, вал вращается ускоренно, а на участке, соответствующем опусканию - замедленно (Кожевников С.Н., Есипенко Я.И., Раскин Я.М. «Механизмы». Справочник. Изд. 4-е, М., Машиностроение, 1976 г., стр. 515, рис. 8.60).
Данный механизм преобразует равномерное вращение ведущего колеса в неравномерное вращение ведомого колеса, при этом оси ведущего и ведомого колес расположены в пространстве перпендикулярно.
Оба представленных выше механизма объединяет один общий недостаток: крутящий момент передается от ведущего колеса к колесу, ведомому через оси этих колес, которые, таким образом, испытывают периодические скручивающие напряжения и деформации, что неизбежно ведет к усталостному износу материала этих деталей.
На фигуре 1 показан механизм передачи вращательного движения на расстояние.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому механизму преобразования вращательного движения в поступательное можно считать многозвенную рычажную систему, в которой система рычагов связана с движущим колесом, которое установлено с возможностью вращения на центральной оси, размещенной в центральном цилиндрическом отверстии. Движущее колесо имеет также первое периферийное цилиндрическое отверстие и второе периферийное цилиндрическое отверстие. Во втором отверстии установлена поперечная ось первой муфты, в продольной части которой с возможностью осевого перемещения установлен свободный конец Г-образной штанги. Поперечная часть Г-образной штанги установлена с возможностью вращения в отверстии, расположенном на периферии первого ведомого колеса. В первом отверстии установлена коленообразная штанга, свободный конец которой имеет возможность осевого перемещения относительно продольной части второй муфты. Поперечная ось второй муфты установлена с возможностью вращения в отверстии, осевая линия которого расположена на периферии второго ведомого колеса. Вращательное движение колеса приводит в движение коленообразную и Г-образную штанги, которые приводят во вращение ведомые колеса, вращательное движение которых приводит в движение стержни (RU №2517400, F16Н 21/00).
Данный механизм преобразует равномерное вращение ведущего колеса в ускоренно-замедленное вращение ведомых колес, при этом ни одна из деталей механизма не работает на кручение. Недостатком данного механизма является то, что он не способен преобразовать вращательное движение в движение поступательное.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении ресурса работы рычажной системы при передаче вращательного движения на расстояние.
Поставленная задача решается тем, что в рычажной системе для передачи вращательного движения на расстояние, содержащей первое и второе колеса со смещенными в пространстве неподвижными осями вращения, каждое из которых имеет размещенную на периферии неподвижно закрепленную шаровую обойму с установленными в ней с возможностью вращения вокруг своего центра шаровую опору, при этом центры шаровых опор и соответствующих шаровых обойм расположены в плоскости, проходящей через осевые линии неподвижных осей вращения первого и второго колес, таким образом, что при вращении колес вокруг своих осей центры их периферийных шаровых опор находятся в одной плоскости, имеющей линию вращения, которая является осевой линией оси, на которой с возможностью вращения и угловой прецессии расположена третья центральная шаровая опора, ось вращения первого колеса неподвижно закреплена на одной стороне щеки, отделяющей первое и второе колеса, на другой стороне которой неподвижно закреплен один конец оси вращения второго колеса, другой конец которой неподвижно закреплен на щеке, отделяющей второе колесо и центральную шаровую опору, к другой стороне которой неподвижно прикреплена ось, на которой размещена центральная шаровая опора, которая с возможностью вращения вокруг своего центра установлена в шаровой полости центральной стенки неподвижного корпуса, при этом первое колесо с возможностью вращения установлено в полости левой стенки неподвижного корпуса, центры двух периферийных шаровых опор, расположенные на периферии первого и второго колес, находятся на прямой линии, которая проходит через центр центральной шаровой опоры, при этом линия, проходящая через центры всех трех шаровых опор, является осевой линией стержня, который одним концом неподвижно закреплен на центральной шаровой опоре, а другим концом с возможностью осевого перемещения установлен в сквозных отверстиях периферийных шаровых опор, при этом в точке поверхности центральной шаровой опоры, противолежащей точке закрепления первого стержня, закреплен второй стержень, являющийся продолжением первого и имеющий с ним общую осевую линию, на противоположной стороне от центральной шаровой опоры на расстояниях от ее центра, равных расстояниям расположения от центра центральной шаровой опоры второго и первого колес, расположены равные им по величине и форме, соответственно, третье и четвертое колеса, на периферии которых в неподвижных шаровых обоймах с возможностью вращения вокруг своего центра расположены периферийные шаровые опоры, которые установлены таким образом, что их центры расположены на осевой линии первого и второго стержней, при этом второй стержень своим свободным концом с возможностью осевого перемещения установлен в сквозных отверстиях шаровых опор, размещенных на периферии третьего и четвертого колес, второй конец оси, на которой с возможностью вращения и угловой прецессии установлена центральная шаровая опора, неподвижно закреплен на одной стороне щеки, отделяющей центральную шаровую опору и третье колесо и расположенной на расстоянии от центра центральной шаровой опоры, равном расстоянию расположения от этого центра щеки, отделяющей центральную шаровую опору, и второе колесо, на другой стороне щеки, отделяющей центральную шаровую опору, и третье колесо, неподвижно закреплен один конец оси вращения третьего колеса, другой конец этой оси неподвижно закреплен на одной стороне щеки, отделяющей третье и четвертое колеса, на другой стороне этой щеки неподвижно закреплена ось вращения четвертого колеса, которое с возможностью вращения установлено в полости правой стенки неподвижного корпуса, при этом левая, центральная и правая стенки неподвижного корпуса скреплены между собой верхней и нижней стенками неподвижного корпуса
На фигуре 1 изображена схема предлагаемой рычажной системы для передачи вращательного движения на расстояние
Механизм содержит два колеса 1 и 2, которые имеют смещенные в пространстве оси вращения 3 и 4, соответственно, на периферии колес 1 и 2 неподвижно закреплены шаровые обоймы 5 и 6, соответственно. В шаровых обоймах 5 и 6 размещены шаровые опоры 7 и 8, соответственно, имеющие возможность вращения вокруг своих центров. Оси 3 и 4 своими концами неподвижно закреплены на щеке 9, другой конец оси 4 неподвижно закреплен на щеке 10, на другой стороне которой неподвижно закреплен конец оси 11. На оси 11 с возможностью вращения и угловой прецессии установлена центральная шаровая опора 12. На центральной шаровой опоре 12 неподвижно закреплен стержень 13, свободный конец которого с возможностью осевого перемещения установлен в сквозных отверстиях шаровых опор 7 и 8. Осевая линия стержня 13 и сквозных отверстий шаровых опор 7 и 8 проходит через центры шаровых опор 7, 8 и 12.
На центральной шаровой опоре 12 в точке, противолежащей точке закрепления 13, неподвижно закреплен стержень 14, осевая линия которого является продолжением осевой линии стержня 13. Свободный конец стержня 14 с возможностью осевого перемещения установлен в сквозных отверстиях шаровых опор 15 и 16, центры которых расположены на осевой линии стержней 13 и 14. Шаровые опоры 15 и 16 с возможностью вращения установлены в шаровых обоймах 17 и 18, которые расположены на периферии колес 19 и 20, соответственно. Ось 21 колеса 19 одним концом неподвижно закреплена на щеке 22, на другой стороне которой неподвижно закреплена ось 11. Ось 23 колеса 20 неподвижно закреплена на щеке 24, на другой стороне которой неподвижно закреплен другой конец оси 21.
Колесо 1 с возможностью вращения вокруг оси 3 установлено в цилиндрической полости 25 левой стенки 26 корпуса. Центральная шаровая опора 12 с возможностью вращения вокруг своего центра установлена в шаровой полости 27 центральной стенки 28 корпуса. Колесо 20 с возможностью вращения вокруг оси 23 установлено в полости 29 правой стенки 30 корпуса. Левая 26, центральная 28 и правая 30 стенки корпуса соединены между собой верхней 31 и нижней 32 стенками корпуса.
Работа механизма осуществляется следующим образом. Вращение колеса 1 приводит в движение шаровую опору 7, которая приводит в действие установленный в сквозном отверстии этой шаровой опоры стержень 13, неподвижно закрепленный на шаровой опоре 12. Вращение стержня 13 вокруг центра центральной шаровой опоры 12 приводит во вращение вокруг своего центра в шаровой полости 27 саму шаровую опору 12. При этом приводится в движение шаровая опора 8, которая, вращаясь вокруг своего центра в полости шаровой обоймы 6, приводит в движение колесо 2. Ось 4 колеса 2 обеспечивает дополнительную точку опоры стержню 13. Шаровая опора 12, вращаясь вокруг оси 11 в шаровой полости 27, через стержень 14 приводит в движение шаровые опоры 15 и 16. Движение шаровой опоры 16 приводит во вращательное движение вокруг оси 23 колесо 20, которое вращается с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения колеса 1. При этом центр шаровой опоры 15, вращающийся на периферии колеса 19, является дополнительной точкой опоры для стержня 14. Таким образом, вращательное движение передается в пространстве от колеса 1 к колесу 20.
Достоинством предлагаемой рычажной системы является то, что при передаче вращательного движения в пространстве ни одна из деталей механизма не работает на кручение. Это значительно повышает ресурс работы механизма. Поскольку, при этом, рычаг, передающий вращательное движение на расстояние, имеет несколько точек опоры, то действующее на него изгибное усилие распределяется вдоль его оси, что сводит к минимуму деформацию изгиба рычага, состоящего, в данном случае, из двух стержней, закрепленных на центральной шаровой опоре.