Поршневая машина Завьялова Советский патент 1989 года по МПК F15B15/08 

1 27 V 77 .4, 12 П Э 18 6 Ю 7J 19 5

Л л:,„../ ////////

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве привода в системах автоматизации технологических процессов. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности работы машины. Поршни (П) 4,5 установлены в гильзе (Г) 1 с образованием рабочих полостей. Вращающаяся обойма 16 с винтовыми нарезками 15 правого и левого направлений связана с П 4,5 при помощи муфт (М) 17, 18, 19 сцепления. Последние установлены на направляющей и поочередно взаимодействуют с ведомыми полумуфтами 12, 13, винтовые зубья 14 которых размещены в нарезках 15. Обойма 16 установлена концентрично Г 1. М 17, 18, 19 выполнены электромагнитными. П 4,5 соединены между собой прокладками 6 из немагнитного материала. Кинематическая связь П 4,5 с М 17, 18, 19 выполнена в виде ползунов 7,8 с электромагнитами 9, 10. Ползуны 7,8 установлены между Г 1 и обоймой 16 с возможностью автономного магнитного взаимодействия с П 4,5 и М 17, 18, 19. Полумуфты 12, 13 шарнирно установлены на ползунах 7,8. Направляющая М 17, 18, 19 выполнена в виде шпонок 21, установленных вдоль оси на внешней поверхности Г 1 с возможностью взаимодействия с пазами М 17, 18, 19. Применяемые фрикционные М 17, 18, 19 дают возможность регулировать время разгона обоймы 16. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

со сд

СП 4

Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршневым машинам для- преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, и может быть использовано в качестве привода в роторных линиях и системах автоматизации технологических процессов различных отраслей промышленности.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности работы машины.

На фиг. 1 представлена поршневая машина, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Поршневая машина содержит гильзу 1, герметично закрытую с обеих сторон крышками с каналами 2 и 3 для подвода и отвода рабочего тела (газа). Внутри гильзы 1 установлены поршни 4 и 5, соединенные между собой дистанционирующей прокладкой 6, а на гильзе установлены с возможностью продольного перемещения два ползуна 7 и 8, внутри которых размещены электромагнитные катущки 9 и 10 постоянного тока. На ползунах 7 и 8 с помощью подщипников 11 закреплены ведомые полумуфты 12 и 13 с возможностью свободного вращения вокруг оси гильзы 1, винтовые зубья 14 которых соответственно правого и левого направления установлены в винтовых нарезках 15 общей обоймы 16, выполненной, например, в виде зубчатого колеса, соединенной с гильзой 1 через подшипники с возможностью свободного вращения вокруг своей оси. Муфты 17-19 сцепления установлены на гильзе 1 с возможностью продольного перемещения и с исключением вращения вокруг оси за счет взаимодействия пазами 20 с направляющими шпонками 21, укрепленными на гильзе 1 вдоль ее оси. Ползуны 7 и 8 жестко соединены между собой шпильками, на которых установлены пружины 22 для развода муфты 18 от ползунов 7 и 8, а муфты 17 и 19 соединены с ползунами 7 и 8 болтами с возможностью перемещения вдоль последних и разводятся меж собой соответствующими пружинами.

Все узлы и детали поршневой машины выполнены из немагнитного материала, например из нержавеющей стали, кроме ползунов 7 и 8, поршней 4, 5 и муфт 17-19, которые изготовлены из магнитно-мягкого материала, например технически чистого железа.

Поршневая машина работает следующим образом.

Включают питание катущки 9 от источника (не показан) постоянного тока, индуцируемое магнитное поле катушки усиливается ферромагнитным корпусом ползуна 7, намагничивает порщень 4 и жестко связывает его с ползуном 7 магнитными силами через немагнитную гильзу 1. Торцы ползуна 7 своим магнитным полем, преодолевая реакцию разводящих пружин, притягивают ферромагнитные муфты 17 и 18, которые представляют собой элементы конусной фрикционной муфты. Конусные поверхности муфт 17 и 18 производят под действием сил магнитного притяжения сцепление с соответствующими конусны.ми поверхностями ведомой полу муфты 12, т. е. происходит включение муфты. Подачей рабо0 чего тела (газа) под давлением в полость гильзы 1 через канал 3 перемещают поршни 4 и 5 влево, поршень 4 посредством магнитного силового поля увлекает за собой ползун 7, жестко связанный

5 шпильками с другим ползуном 8, и муфты 17-19. В результате взаимодействия пазов 20, выполненных в муфтах 17-19 и ползунах 7 и 8 с направляющими шпонками 21, вращение муфт 17-19 и ползунов 7 и 8 вокруг своей оси исключает0 ся. Жестко зажатая коническими поверхностями муфт 17 и 18 ведомая полумуфта 12 также перемещается без вращения влево вдоль гильзы 1 и в результате взаимодействия винтовых зубьев 14 с соот5 ветствующими винтовыми нарезками 15 обоймы 16 приводит последнюю во вращательное движение против часовой стрелки (фиг. 2). При этом полумуфта 13 поступательно перемещается влево, будучи соединена подшипником с ползуном 8, и в

0 результате взаимодействия своих винтовых зубьев с соответствующими винтовыми нарезками 15 обоймы совершает свободное вращение вокруг своей оси по часовой стрелке (фиг. 2).

При достижении поршнями 4 и 5 своего

5 крайнего левого положения отключают питание катущки 9, магнитное поле исчезает, а вместе с ним и магнитная связь ползуна 7 с порщнем 4. Пружины, находящиеся между муфтами 17 и 18 и пол,, зуном 7,- силой своей реакции разводят указанные муфты от ползуна и освобождают от фрикционного сцепления ведомую полумуфту 12.

Затем включают питание обматки катущки 10 от источника постоянного тока, ее

5 магнитное поле усиливается ферромагнитным корпусом ползуна 8, происходит жесткое сцепление магнитнььми сила.ми ползуна 8 и порщня 5, муфты 18 и 19 притягиваются торцами ползуна 8 и производят фрикционное сцепление с ведомой

0 полумуфтой 13. Рабочее тело под избыточным давлением подается в полость гильзы 1 через канал 2, что приводит к перемещению поршней 4 и 5 вправо, поршень 5 пере.мешает магнитным полем ползун 8, жестко связанный с ним пол5 зун 7 и муфты, 17-19. Силы трения, создаваемые на конических поверхностях контакта сцепляющихся муфт 17-19, заставляют перемещаться полумуфту 13 вдоль гильзы 1 без вращения, в результате чего она взаимодействует винтовыми зубьями 14 с соответствующими винтовыми нарезками 15 обоймы 16, что приводит обойму во вращательное движение против часовой стрелки (фиг. 2). При этом полумуфта 12 соверщает поступательное движение вправо за счет соединения с ползуном 7 посредством подщипника с вращением по часовой стрелке в результате взаимодействия винтовых зубьев 14 с соответствующими винтовыми нарезками 15 обоймы 16.

После отключения всех источников питания порщни 4 и 5 прекращают свое движение, муфты 18 и 19 разводятся пружинами 22 от ползуна 8, и порщне- вая мащина приходит в исходное состояние (фиг. 1) с освобождением обоймы 16 от динамической нагрузки.

Для осуществления вращения обоймы 16 в противоположном направлении нужно при включенной катущке 9 подавать избыточное давление в гильзу 1 через канал 2, а при включении катущки 10 - через канал 3. Это позволяет использовать предлагаемую мащину в качестве реверсивного привода вращения.

Во избежание заклинивания конусных поверхностей полумуфт 12 и 13, муфт 17-19 и для облегчения их развода пружинами принимают обычно а 12-15°, где а - величина угла наклона образующей конуса.

Путем регулирования силы тока, проходящего через обмотки катушек 9 и 10 возбуждения, т. е. изменением силы прижатия трущихся поверхностей полумуфт 12, 13 и муфт 17-19 можно регулировать силу трения и осуществлять плавное сцепление (пуск мащины) при любой угловой скорости ведомых полумуфт 12 и 13. Плавное их включение позволяет избежать больщих динамических нагрузок н щума при пуске мащины.

Применяемые фрикционные муфты дают возможность регулировать время разгона г обоймы 16 и наибольший крутящий момент, передаваемый муфтой.

Формула изобретения

. Порщневая машина, содержащая пор0 щень, установленные в гильзе с образованием рабочих полостей вращающуюся обойму с винтовыми нарезками правого и левого направления, связанную с поршнем при помощи муфт сцепления, уста5 новленных на направляющей и поочередно взаимодействующих с ведомыми полумуфтами, винтовые зубья которых размещены в винтовых нарезках обоймы, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, обой0 ма установлена концентрично гильзе, муфты сцепления выполнены электромагнитными, поршень выполнен составным из по меньшей мере двух частей, соединенных между собой прокладками из немагнитного ма5 териала, кинематическая связь поршня с му( тами сцепления выполнена в виде по меньшей мере, двух ползунов с электромагнитами, установленных между гильзой и обоймой с возможностью автономного магнитного взаимодействия с соответствую0 щими частями порщня и муфтами сцепления, при этом каждая ведомая полумуфта шарнирно установлена на соответствующем ползуне.

5 выполнена в виде шпонок, установленных вдоль оси на внешней поверхности гильзы с возможностью взаимодействия с пазами муфт.

17