МЕХАНИЗМ С КАЧАЮЩЕЙСЯ ШАЙБОЙ ДЛЯ ПРИВОДА ПОРШНЕВЫХ МАШИН Российский патент 2004 года по МПК F16H21/18 F16H23/04 F01B3/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, и может быть использовано в многопоршневых пневмо- и гидромашинах.

Известен бесшатунный механизм с качающейся шайбой, содержащий корпус с цилиндрами, установленные в цилиндрах поршни со штоками, смонтированный в корпусе параллельно цилиндрам с возможностью вращения вал, установленную на валу с возможностью вращения наклонную шайбу, кинематически связанную со штоками, и закрепленный на шайбе опорный палец с осью, при этом механизм снабжен закрепленным на шайбе боковым пальцем и установленными в штоках с возможностью вращения опорной и с возможностью вращения и перемещения вдоль своей оси вращения боковой кулисами (RU 2085792 С1, МПК⁶ F 16 Н 23/04, 1997).

Технический недостаток известного бесшатунного механизма с качающейся шайбой: повышенная сложность конструкции, невозможность регулирования угла наклона шайбы и, следовательно, показателей поршневой машины, ограниченные функциональные возможности.

Известен также механизм с качающейся шайбой для привода поршневых машин, содержащий корпус, установленный в корпусе на опорах приводной вал, шарнирно связанную с валом качающуюся шайбу, жестко закрепленные в корпусе цилиндры, размещенные в цилиндрах поршни, шатуны, шарнирно связанные с качающейся шайбой и поршнями, и фиксирующее качающуюся шайбу от вращения устройство (SU 1153151 А, МПК⁴ F 16 Н 21/18, 1985).

Технический недостаток данного механизма: повышенная сложность конструкции, невозможность изменения угла наклона шайбы и, следовательно, показателей поршневой машины, недостаточно широкие эксплуатационно-технологические показатели.

Техническая задача - бесступенчатое регулирование производительности и загрузки, повышение эксплуатационно-технологических показателей поршневой машины.

Согласно изобретению фиксирующее устройство выполнено в виде наружного кольца, соединенного с шатунами и снабженного цапфами, смонтированными на опорах в корпусе, качающаяся шайба имеет внутреннее кольцо, связанное с валом с возможностью совместного вращения и изменения угла наклона, между внутренним и наружными кольцами помещены радиальный подшипник и промежуточное кольцо, соединенное с наружным кольцом посредством осей, перпендикулярных геометрической оси указанных цапф, при этом на валу предусмотрен шлицевой участок с фиксируемо установленным на нем ползуном, шарнирно соединенным посредством поводка с внутренним кольцом качающейся шайбы. Наряду с этим механизм снабжен оппозитно расположенными дополнительными цилиндрами с размещенными в них поршнями, шарнирно связанными посредством шатунов с противоположной стороной наружного кольца качающейся шайбы; на ползуне посредством радиально-упорного подшипника установлена обойма, фиксируемая относительно корпуса.

На чертежах на фиг.1 изображен механизм с качающейся шайбой для привода поршневых машин, вид сбоку, в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Механизм с качающейся шайбой для привода поршневых машин содержит корпус 1, установленный в корпусе на опорах приводной вал 2, шарнирно связанную с валом посредством оси 3 качающуюся шайбу 4. В корпусе 1 жестко закреплены цилиндры 5, в цилиндрах размещены поршни 6, которые посредством шатунов 7 шарнирно связаны с качающейся шайбой 4. Механизм включает также фиксирующее качающуюся шайбу от вращения устройство, которое выполнено в виде наружного кольца 8, соединенного с указанными шатунами 7 и снабженного цапфами 9, смонтированными на опорах в корпусе 1. Качающаяся шайба 4 имеет внутреннее кольцо 10, связанное с валом 2 с возможностью совместного вращения и изменения угла наклона θ (для этого предназначены указанная ось 3 и соответствующие скосы на внутреннем отверстии кольца 10). Между внутренним 10 и наружным 8 кольцами помещены радиальный подшипник 11 и промежуточное кольцо 12. Последнее соединено с наружным кольцом 8 посредством ступенчатых осей 13, перпендикулярных геометрической оси I-I указанных цапф 9. На приводном валу 2 предусмотрен шлицевой участок 14 с фиксируемо установленным на нем ползуном 15, шарнирно соединенным посредством поводка 16 с внутренним кольцом 10 качающейся шайбы. На ползуне 15 посредством радиально-упорного подшипника 17 установлена обойма 18, фиксируемая относительно корпуса 1 (не показано). Наряду с этим механизм с качающейся шайбой снабжен оппозитно расположенными дополнительными цилиндрами 19 с расположенными в них поршнями 20, которые посредством своих шатунов 21 шарнирно связаны с противоположной стороной наружного кольца 7 качающейся шайбы 4.

Механизм с качающейся шайбой для привода поршневых машин работает следующим образом.

В нейтральном положении, когда приводной вал 2 совершает вращение, а качающаяся шайба 4 располагается перпендикулярно валу (θ=0), шатуны 7 и 21 остаются неподвижными, а поршни 6 и 20 не совершают возвратно-поступательных перемещений (поршневая машина не задействована). Воздействуя на обойму 18, ползун 15 посредством радиально-упорного подшипника 17 перемещается в сторону качающейся шайбы 4 - по шлицевому участку 14 приводного вала 2. Вследствие этого поводок 16 отклоняет от вертикального положения внутреннее кольцо 10, а вместе с ним и всю качающуюся шайбу 4. Эту операцию можно производить как при неподвижном, так и при вращающемся приводном вале 2. В последнем случае ползун 15 вращается вместе с валом, а за счет радиально-упорного подшипника 17 и фиксации относительно корпуса 1 обойма 18 остается неподвижной и позволяет перемещать ее на определенное расстояние. При плавном перемещении обоймы 18, когда угол θ колебания шайбы 4 изменяется от нуля до заданного значения, происходит плавное и бесступенчатое нарастание производительности (запуск) поршневой машины, и амплитуда перемещений шатунов 7, 21 и поршней 6, 20 также плавно, без динамических перегрузок, возрастает. При перемещении обоймы 18 (вместе с ползуном 15) поводок увлекает за собой качающуюся шайбу 4, которая может занять вертикальное (относительно вала 2) положение (θ=0), т.е. плавно, без перегрузок, отключить поршневую машину при вращающемся вале 2. Очевидно, что, варьируя значением угла θ в диапазоне 0...30^o, изменяют длину перемещений шатунов 7, 21 и поршней 6, 20 и, следовательно, производительность и загрузку поршневой машины при постоянной частоте вращения приводного вала 2.

При вращении вала 2 и отклонении качающейся шайбы 4 от вертикали (θ≠0) внутреннее кольцо 10 шайбы, увлекаемое валом посредством оси 3, совершает вращательное (вместе с валом 2) и качательное движения. Промежуточное кольцо 12 качающейся шайбы, будучи "привязанным" с помощью осей 13 к наружному кольцу 8, совершает сложное движение: поворот на радиальном подшипнике 11 относительно внутреннего кольца 10, качательное движение, поворот на осях 13 относительно наружного кольца 8. Последнее совершает только качательное движение на угол ±θ на цапфах 9 в опорах корпуса 1, при этом промежуточное кольцо 12 и подшипник 11 "компенсируют" разноименные движения внутреннего 10 и наружного 8 колец. Качающаяся шайба 4 - с ее названными кольцами и подшипником - является передаточным звеном между приводным валом 2 и ведомым элементом механизма - наружным кольцом 8 с цапфами 9. Амплитуда колебательных движений наружного кольца 8, связанного с шатунами 7 и 21, зависит от угла θ отклонения качающейся шайбы. Чем меньше θ, тем меньше амплитуда перемещений кольца 8 и скорость перемещения шатунов и связанных с ними поршней 6 и 20.

Таким образом, при изменении передаточной функции - угла θ отклонения качающейся шайбы 4 обеспечивается бесступенчатое регулирование производительности и загрузки поршневой машины, причем этот процесс возможно осуществлять при вращающемся приводном вале 2. Поршневая машина снабжена дополнительными оппозитно расположенными и связанными с противоположной стороной наружного кольца 8 шатунами с поршнями. Благодаря этому механизм с качающейся шайбой становится уравновешенным и энергоемким. Все это способствует повышению эксплуатационно-технологических показателей и механизма, и поршневой машины.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, и может быть использовано в многопоршневых пневмо- и гидромашинах. Механизм содержит корпус, приводной вал, шарнирно связанную с валом качающуюся шайбу, цилиндры, размещенные в цилиндрах поршни с шатунами. Фиксирующее от вращения качающуюся шайбу устройство выполнено в виде наружного кольца, соединенного с шатунами и снабженного цапфами, которые смонтированы на опорах в корпусе. Качающаяся шайба имеет внутреннее кольцо, связанное с валом с возможностью совместного вращения и изменения угла наклона. Между внутренним и наружным кольцами помещены радиальный подшипник и промежуточное кольцо, соединенное с наружным кольцом посредством осей, перпендикулярных геометрической оси указанных цапф. На валу предусмотрен шлицевой участок с фиксируемо установленным на нем ползуном, шарнирно соединенным посредством поводка с внутренним кольцом качающейся шайбы для изменения угла наклона. Технический результат заключается в бесступенчатом регулировании производительности и загрузки, в повышении эксплуатационно-технологических показателей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Механизм с качающейся шайбой для привода поршневых машин, содержащий корпус, установленный в корпусе на опорах приводной вал, шарнирно связанную с валом качающуюся шайбу, жестко закрепленные в корпусе цилиндры, размещенные в цилиндрах поршни, шатуны, связанные с качающейся шайбой и поршнями, и фиксирующее качающуюся шайбу от вращения устройство, отличающийся тем, что фиксирующее устройство выполнено в виде наружного кольца, соединенного с шатунами и снабженного цапфами, смонтированными на опорах в корпусе, качающаяся шайба имеет внутреннее кольцо, связанное с валом с возможностью совместного вращения и изменения угла наклона, между внутренним и наружным кольцами помещены радиальный подшипник и промежуточное кольцо, соединенное с наружным кольцом посредством осей, перпендикулярных геометрической оси указанных цапф, при этом на валу предусмотрен шлицевой участок с фиксируемо установленным на нем ползуном, шарнирно соединенным посредством поводка с внутренним кольцом качающейся шайбы.2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что он снабжен оппозитно расположенными дополнительными цилиндрами с размещенными в них поршнями, шарнирно связанными посредством шатунов с противоположной стороной наружного кольца качающейся шайбы.3. Механизм по п.1, отличающийся тем, что на ползуне посредством радиально-упорного подшипника установлена обойма, фиксируемая относительно корпуса.