УСТРОЙСТВО ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С РЕГУЛИРУЕМОЙ СКОРОСТЬЮ ОБРАТНОГО ХОДА Российский патент 1998 года по МПК F16H19/02 

Изобретение относится к области машиностроения, к преобразователям вращательного движения в возвратно-поступательное, возможно применение в виде машин и механизмов, в качестве кузнечно-прессового оборудования, в виде строительных молотов, трамбовок, бутобоев, в виде отбойных молотков, в вибрационной технике, в металлургии, а также в виде мощных приводов различного промышленного назначения.

Известно устройство [1] , применяемое в металлургическом производстве. Устройство содержит основание, установленную в нем с возможностью перемещения штангу, контактирующую с фрикционными секторами. Сектора - выступающие части круга - обеспечивают прямой и обратный ход штанги и устанавливаются на дисках-колесах, вращающихся соответственно в противоположные стороны. Штанга или ударная часть представляет собой продолговатое звено с прямоугольным сечением. Поверхности секторов, действующие вверх и вниз, периодически контактируют со штангой. Перемещение штанги осуществляется за счет трения качения в периоды прижатия секторов к штанге. Периодичность движения обеспечивает секторный привод, синхронизация движения обеспечивается жесткими кинематическими связями между секторами прямого и обратного хода и штангой или подвижной частью.

Известно устройство [2], принятое в качестве прототипа, содержащее основание, установленную на нем с возможностью перемещения штангу, имеющую две рабочие поверхности и установленные с возможностью вращения в противоположные стороны приводные диски прямого и обратного хода.

Сектора на дисках представляют собой упругие элементы в виде воздушных баллонов. Устройство снабжено муфтой свободного хода, установленной на наружной обойме диска обратного хода. С противоположной стороны штанги на высоте сектора (диска) обратного хода установлено ускоряющее колесо, представляющее также упругий фрикционный элемент (пневмоколесо). Это колесо обеспечивает увеличение скорости движения штанги при обратном ходе после прижатия сектором обратного хода штанги к ускоряющему колесу. Муфта свободного хода обеспечивает свободу движения штанги в период зацепления при условии того, что скорость вращения ускоряющего колеса и, следовательно, штанги больше скорости обратного хода. Штанга имеет выточки со стороны сектора обратного хода, что обеспечивает беспрепятственное движение штанги в прямом ходе при том, что сектор прямого хода имеет скорость меньшую, чем скорость сектора обратного хода.

Недостатки устройства следующие:
1. Устройство имеет постоянную кинематическую связь между секторами прямого и обратного хода, а также между секторами и штангой с выточкой. При большой величине скорости сектора обратного хода по сравнению со скоростью прямого хода необходима большая длина выточки. Длина же выточки ограничена небольшой величиной перемещения штанги за счет действия сектора прямого хода. Это ограничивает динамические характеристики - скорость обратного хода штанги (энергию удара).

2. Наличие постоянных кинематических связей ограничивает время и высоту подъема штанги и не позволяет управлять моментом начала зацепления сектора и ударной части независимо от вращения приводных секторов, так как сектора жестко связаны с дисками и синхронизированы между собой. Все это определяет ограничение динамических характеристик.

3. Постоянные кинематические связи обеспечиваются введением зубчатых зацеплений между дисками и колесами, введением муфты свободного хода, а также выполнением выточки на ударной части. Все это усложняет устройство и затрудняет управление включением зацепления.

Целью изобретения является повышение динамических и кинематических свойств, скорости движения, управляемости и упрощение устройства.

Эта цель достигается тем, что устройство воэвратно-поступательного движения с регулируемой скоростью обратного хода снабжено механизмом, включающим фрикционный элемент, предназначенный для периодического зацепления со штангой и ускоряющим колесом, держатель фрикционного элемента, фрикционный элемент, привод фрикционного элемента и управляющие элементы для привода в движение держателя фрикционного элемента, а ускоряющее колесо выполнено в виде пневмоколеса.

Отмеченный механизм может быть снабжен деталями, а также управляющими элементами с возможностью привода держателя фрикционного элемента от движущихся частей устройства (ускоряющего колеса или штанги) и с возможностью автоматического управления от движущихся частей или управлением приводом от движущихся частей с помощью автономного элемента, например включением кинематических связей элементов вручную с помощью электрической муфты. Управляющие элементы могут быть установлены на подвижных частях устройства либо вне устройства.

Конструкция держателя обеспечивает периодическое перемещение фрикционного элемента вокруг оси ускоряющего колеса. Возможна также конструкция держателя, которая обеспечивает периодическое введение фрикционного элемента по другим траекториям, например перпендикулярно оси ускоряющего колеса и параллельно плоскости контакта штанги и фрикционного элемента. Кинематическая связь держателя и подвижных частей включает амортизатор.

Фрикционный элемент может быть гибким, например, выполненным из резинокорда, либо жестким, например, в виде последовательно подвижно соединенных жестких фрикционных ячеек.

Элементы механизма, содержащего фрикционный элемент, выполнены с возможностью периодического сцепления фрикционного элемента со штангой и ускоряющим колесом, при этом фрикционный элемент не скреплен жесткой связью с управляющим колесом.

Основные функции механизма состоят в периодическом подводе фрикционного элемента между штангой и ускоряющим колесом, в обеспечении сопровождения фрикционного элемента в процессе принудительного движения при зацеплении и в установке фрикционного элемента в исходное положение после окончания зацепления. Механизм обеспечивает зацепление между ударной частью и ускоряющим колесом.

Функция управляющих элементов состоит в том, что они путем взаимодействия приводят в движение держатель фрикционного элемента и вводят фрикционный элемент в зацепление между штангой и ускоряющим колесом.

В описанном далее примере управляющие элементы представлены в виде штыря, расположенного на подвижной штанге, и рычага, расположенного на держателе. Эти элементы при взаимодействии обеспечивают приведение в движение держателя с фрикционным элементом. В этом случае держатель выполнен в виде колеса, свободно вращающегося вокруг оси ускоряющего колеса, а ускоряющее колесо представляет собой упругое пневмоколесо.

Механизм может быть снабжен элементами для привода его от штанги, что соответствует тому, что фрикционный элемент приводится в положение между штангой и управляющим колесом, т.е. в зацепление, за счет движения штанги.

Механизм может быть снабжен элементами для привода его от ускоряющего колеса, что означает, что функцию приведения фрикционного элемента в зацепление осуществляет ускоряющее колесо.

Устройство может быть снабжено автономным подвижным элементом и элементами для его привода от автономного подвижного элемента, что соответствует, например, помещению фрикционного элемента между подвижными частями оператором, вручную.

Управление, осуществляемое от штанги, соответствует такому положению, что штанга включает держатель фрикционного элемента, после чего фрикционный элемент перемещается для входа в зацепление.

Управление от внешнего источника может осуществляться, например, путем подачи сигнала на некоторую фрикционную муфту, сцепляющую фрикционный элемент с ускоряющим колесом. При этом ускоряющее колесо приводит фрикционный элемент в зацепление.

Возможны различные комбинации привода и управления и различные реализации предлагаемого устройства.

Сущность изобретения состоит в том, что фрикционный элемент приводится с помощью специального механизма и не имеет постоянных жестких связей с колесом в виде сектора. Это позволяет избежать необходимости синхронизационных связей. Кроме того, можно обойтись без создания сектора. Улучшенная управляемость позволяет выбирать выгодные режимы работы. Отсутствие синхронизации позволяет увеличить скорость работы и, следовательно, энергию, например энергию удара, если это молот. Выбор момента включения механизма зацепления позволяет регулировать скорость обратного хода.

Схема конструкции устройства и элементы устройства изображены на чертеже.

Устройство содержит штангу 1, сектор прямого хода 2, опорные ролики 3, корпус 4, держатель 5 фрикционного элемента, фрикционный элемент 6, крепежные болты с амортизатором 7, штырь 8, рычаг 9, ограничитель 10 рычага, амортизатор 11 рычага, кронштейн 12, выступ держателя 13, фиксатор с пружиной 14, ускоряющее колесо 15, ограничитель 16.

Привод сектора 2 и привод ускоряющего колеса 15, не показанные на схеме, могут быть раздельными либо соединены зубчатым зацеплением, причем скорость ускоряющего колеса большая, чем скорость сектора.

Опорные ролики 3 закреплены на корпусе 4. Фиксатор с пружиной 14 крепится к кронштейну 12 с внутренней стороны (показан пунктиром), соответственно расположен и выступ держателя 13. Конструкция держателя 5 обеспечивает его свободное вращение вокруг оси ускоряющего колеса 15. Рычаг 9 и выступ 13 крепятся на держателе 5 и расположены так, что рычаг имеет возможность взаимодействовать с фиксатором 14. Штырь 8 может быть переставлен вдоль штанги 1, от этого зависит величина обратного хода штанги. При снятии штыря скорость обратного хода минимальная.

Работа устройства происходит следующим образом.

При вращении фрикционного сектора 2 происходит его сцепление со штангой 1, которая, опираясь на опорные ролики 3, поднимается вверх. При этом штырь 8 зацепляет рычаг 9 и рычаг отклоняется вверх, не препятствуя движению штанги, после чего рычаг переходит в первоначальное положение под действием пружины 11. После того как штанга 1, выйдя из зацепления с сектором 2, остановится и начнет обратное движение под действием силы тяжести, штырь 8 соприкоснется с рычагом 9, пружина 11 самортизирует контакт и рычаг дойдет до ограничителя 10, начнет поворачиваться держатель 5 фрикционного элемента и подведет фрикционный элемент 6 между штангой 1 и ускоряющим колесом 15. Прижимаясь к ускоряющему колесу 15, фрикционный элемент 6 сдвигается по болтам с амортизаторами 7.

Так как скорость ускоряющего колеса больше, чем скорость штанги, последняя получает ускорение. После выхода из зацепления штанги 1 с фрикционным элементом 6 последний, двигаясь по болтам с амортизаторами 7, придет в первоначальное положение относительно держателя 5 и будет вращаться вместе с держателем до момента, пока выступ держателя 13 и, следовательно, держатель 5 не остановится при контакте с фиксатором с пружиной 14. Последний расположен на кронштейне 12, а кронштейн крепится к корпусу 4. Штанга дойдет до ограничителя 16 (ударится об ограничитель) и остановится. После этого фрикционный сектор 2 вновь войдет в зацепление со штангой 1 и цикл повторится.

В данном случае штырь 8 и рычаг 9 выполняют функцию автоматического управления зацеплением фрикционного элемента 6, а привод фрикционного элемента 6 с держателем 5 осуществляется от штанги.

Возможность управления моментом зацепления позволяет выбирать наиболее эффективный режим работы, обходиться без жесткой синхронизации вращения секторов подъема штанги и сектора, движущегося в обратную сторону (что имеет место у прототипа). Ввиду этого конструкция упрощается и стоимость производства снижается. При этом можно обеспечить большую скорость воздействия фрикционного элемента на движение штанги, что обеспечивает повышение энергии штанги, что важно, в частности, в молотах.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных машинах и механизмах для преобразования движения, например, в качестве кузнечно-прессового оборудования, строительных молотов и т.п. Устройство содержит корпус, установленную на нем с возможностью перемещения штангу, предназначенный для сцепления с последней фрикционный сектор прямого хода, выполненный из упругого воздушного баллона, и ускоряющее колесо обратного хода. Оно снабжено механизмом, включающим фрикционный элемент, предназначенный для периодического зацепления со штангой и ускоряющим колесом, держатель фрикционного элемента, привод фрикционного элемента и управляющие элементы для привода в движение держателя фрикционного элемента. Ускоряющее колесо обратного хода выполнено в виде пневмоколеса. Изобретение направлено на повышение динамических и кинематических свойств, управляемости, а также на упрощение устройства. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство возвратно-поступательного движения с регулируемой скоростью обратного хода, содержащее корпус, установленную на нем с возможностью перемещения штангу, предназначенный для сцепления с последней фикционный сектор прямого хода, выполненный из упругого воздушного баллона, и ускоряющее колесо обратного хода, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом, включающим фрикционный элемент, предназначенный для периодического зацепления со штангой и ускоряющим колесом, держатель фрикционного элемента, привод фрикционного элемента и управляющие элементы для привода в движение держателя фрикционного элемента, а ускоряющее колесо обратного хода выполнено в виде пневмоколеса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм снабжен элементами для его привода от штанги. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм снабжен элементами для его привода от ускоряющего колеса. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено автономным элементом, а механизм снабжен элементами для его привода от автономного элемента. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляющие элементы установлены на подвижных частях устройства. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляющие элементы установлены вне устройства. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что держатель фрикционного элемента кинематически связан со штангой посредством амортизатора. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фрикционный элемент выполнен из гибкого материала. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в качестве гибкого материала применен резинокорд. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фрикционный элемент выполнен из последовательно соединенных звеньев жестких фрикционных ячеек.