ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ И НАОБОРОТ Российский патент 2003 года по МПК F16H21/22 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, и может быть использовано в насосах и компрессорах объемного типа, а также в двигателях внутреннего сгорания.

Известен механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот [(21) 5008184/28 (46) 30.09.94. Бюллетень 18].

Данный механизм содержит корпус с направляющей, установленный в ней с возможностью осевого перемещения шток, два кривошипа и механизм синхронизации их вращения в противоположных направлениях с равными угловыми скоростями, снабженный закрепленной на штоке кулисой с двумя пазами, при пересечении продольной оси которой с осями вращения кривошипов шипы последних расположены на противоположных концах кулисы и установлены в соответствующих ее пазах с возможностью осевого перемещения, а плоскости вращения кривошипов взаимно параллельны.

Из этого устройства заимствован механизм синхронизации в противоположных направлениях с равными угловыми скоростями, обеспечивающий привод возвратно-поступательно движущихся частей.

Недостатком данного механизма является несовершенная кинематическая схема, т. к. при преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот в механизмах с кривошипом, который совершает оборот на 360^o, происходит недостаточно полный отбор мощности, т.е. меньший кпд.

Известны эксцентриковые передачи, в том числе с упругими элементами, снижающими действие сил трения и увеличения кпд [(21) 2834605/25-28 (46) 25.09.81. Бюллетень 34], имеющие те же недостатки.

За прототип взят шестизвенный кулисный механизм [Попов С.А. Тимофеев Г. А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин. М: Высшая школа, 1998. -352 с. ] (страница 89), содержащий кривошип, ползун, кулису, шатун и второй ползун, движущийся в корпусе, шарнирно связанные друг с другом и приводимые в действие кривошипом, являющимся начальным звеном.

Недостатком, присущим данному механизму, является низкий кпд, т.к. мощность отбирается с привода недостаточно рационально из-за больших значений силы трения в близких к мертвым положениям графика скорости поршня, зависящего от угла поворота кривошипа.

Цель изобретения - повышение кпд.

Преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное и обратно (фиг. 1, фиг.2) содержит корпус 1 с зубчатыми колесами 2 и 3, выполняющими функцию механизма синхронизации вращения в противоположных направлениях с равными угловыми скоростями, посаженными на валах 4 заодно с колесами 5, на которых на выступах смонтированы рычаги с пружинами 6 и буферами 7. Валы 4 с колесами 5 упираются в двухрядный упорный подшипник 8 и радиально-упорные подшипники 9, которые смонтированы в муфте 10 с кольцевыми проточками, в которые вставлены рычаги-кривошипы 11, шарнирно связанные со штоками 12 и поршнями 13, движущимися в цилиндре 14, закрепленном на корпусе и преобразующем вращательное движение муфты 15 в возвратно-поступательное движение поршня 13 или наоборот за счет направляющей 16, прикрепленной к корпусу 1 и выполненной с пазами, изогнутыми в разные стороны.

При преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное крутящий момент от электродвигателя через муфту 15 передается на зубчатое колесо 2, которое вращает зубчатые колеса 3 в противоположных направлениях с равными угловыми скоростями. Колеса 3 вращаются вместе с колесами 5 и пружинами 6 с буферами 7, ударяющими по кривошипам 11, движущими возвратно-поступательно поршни и в тоже время движущимися по направляющим пазам в бронзовой направляющей 16. За один такт кривошип 11 проходит определенный угол (фиг. 3) и отклоняется в сторону, где его двигает такой же рычаг в другую сторону, совершая следующий такт.

На фиг. 1 и 2 изображены разрезы преобразователя вращательного движения в возвратно-поступательное в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а на фиг. 3 - кинематическая схема с направлениями действия сил и моментов.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ИЛИ ИНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

η=N/Mw
где η - кпд;
N - мощность на валу, Вт;
М - момент на валу, Н•м;
w - скорость вращения вала, 1/с^-1.

Момент, ограничиваемый прочностью материала, увеличивается в пределах допускаемых увеличение кпд (на 4-6%) за счет увеличения скорости движения поршня посредством неполноповоротного рычага, что уменьшает скорость вращения вала благодаря рациональному выбору размеров звеньев механизма.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, и может быть использовано в насосах и компрессорах объемного типа, а также в двигателях внутреннего сгорания. Преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот содержит корпус с механизмом синхронизации вращения в противоположных направлениях с равными угловыми скоростями, выполняющим также функцию редуктора и приводящим в действие (при преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное) кривошипы, движущиеся по прикрепленной к корпусу бронзовой направляющей с проточками, отклоняющими их за счет шарниров, связывающих поршни, движущиеся в цилиндрах, штоки и кривошипы, установленные на муфте, связывающей посредством системы подшипников (упорный и два радиальных) кривошипы с колесами механизма синхронизации, выполненными на валах заодно с колесами рычагов, приводящих в движение кривошипы. Рычаги выполнены с пружинными амортизаторами для уменьшения ударной нагрузки и рассчитаны таким образом, что максимальная сила сжатия пружины равна максимальной силе сжатия рабочей среды в цилиндре. Применение устройства в машиностроении и двигателестроении позволит повысить кпд привода благодаря улучшению кинематической схемы движения звеньев преобразователя вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот. 3 ил.

Преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, содержащий корпус с механизмом синхронизации вращения в противоположных направлениях с равными угловыми скоростями, выполняющим функцию редуктора, поршни, шарнирно связанные со штоками, и кривошипы, отличающийся тем, что кривошипам, движущимся по прикрепленной к корпусу бронзовой направляющей с отклоняющими их проточками, свободу движения обеспечивают шарниры, связывающие кривошипы со штоками, а штоки с поршнями, движущимися в цилиндре, и шарниры, крепящие кривошипы к самоустанавливающейся муфте и имеющие возможность осевого перемещения вдоль нее, при этом указанная муфта связывает через систему подшипников кривошипы с колесами механизма синхронизации, выполненными на валах заодно с колесами рычагов, приводящих в движение при преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное кривошипы, причем рычаги выполнены с пружинными амортизаторами для уменьшения ударной нагрузки, при этом максимальная сила сжатия пружины равна максимальной силе сжатия рабочей среды в цилиндре.