механизм для преобразования вращательного движения в винтовое

Формула изобретения

МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВИНТОВОЕ содержащий корпус с направляющей, ползун, один конец которого расположен в ней, кривошип, ось которого параллельна и эксцентрична оси ползуна, и ведущий элемент, отличающийся тем, что кривошип выполнен в виде полого стакана, дно которого обращено к направляющей корпуса, а его внутренняя поверхность - в виде усеченного конуса, один конец ползуна закреплен на наружной поверхности дна стакана, механизм снабжен пружиной сжатия, концы которой закреплены соответственно на обращенных одна к другой внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности дна стакана, и рычагом, установленным на ведущем элементе и кинематически связанным с внутренней поверхностью стакана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к механизмам преобразования движения и может быть использовано в механизмах приводов поршней насосов, например, плунжерных. Устройство может быть также использовано в ударных механизмах, например, в отбойных молотках, а также в машиностроении и робототехнике.

Известен механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, состоящий из ведущего вала с кривошипом, ведомого звена, совершающего возвратно-поступательное движение, и промежуточного звена - шатуна [1].

Недостатком известного механизма преобразования является наличие боковых сил, действующих на ведомое звено в процессе работы.

Известно также устройство для преобразования вращательного движения в винтовое, содержащее кривошипно-шатунный механизм с параллельным расположением оси вращения кривошипа и ползуна и корпус с направляющими для ползуна и кривошипа [2].

К недостатку прототипа можно отнести относительную сложность конструкции и низкую надежность и долговечность работы в связи с наличием шарнирно-рычажного соединения кривошипа с ползуном в виде промежуточного рычага, который в процессе работы, особенно при больших осевых нагрузках ползуна, испытывает сложнонапряженное состояние изгиба, кручения, а также растяжения и сжатия.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности и долговечности работы механизма.

Это достигается тем, что кривошип выполнен в виде полого стакана, дно которого обращено к направляющей корпуса, а его внутренняя поверхность - в виде усеченного конуса, один конец ползуна закреплен на наружной поверхности дна стакана, механизм снабжен пружиной сжатия, концы которой закреплены соответственно на обращенных одна к другой внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности дна стакана, и рычагом, установленным на ведущем элементе и кинематически связанным с внутренней поверхностью стакана.

На чертеже показана конструктивная схема механизма.

Механизм для преобразования вращательного движения в винтовое содержит корпус 1 с прямолинейной направляющей, например, в виде цилиндрического отверстия. Кривошип 2 выполнен в виде полого стакана, дно которого обращено к направляющей корпуса, а его внутренняя поверхность представляет собой усеченный конус. На ведущем элементе 3 жестко закреплен рычаг 4, свободный конец которого снабжен подшипником качения 5, контактирующим с внутренней конической поверхностью кривошипа 2.

Оси кривошипа 2 и ведущего элемента 3 могут быть соосны, но могут быть выполнены и под углом. На верхнем дне кривошипа 2 укреплен ползун 6, установленный в отверстии корпуса 1 с возможностью возвратно-поступательного движения. Между наружной поверхностью дна кривошипа и внутренней поверхностью корпуса на ползуне 6 находится пружина сжатия 7, один из торцев которой контактирует с упорным подшипником (на чертеже не показан) для уменьшения потерь на трение при работе. Пружина 7 предназначена для совершения холостого хода ползуна 6. Кривошип 2 перед монтажом динамически балансируется.

Механизм работает следующим образом.

При вращении ведущего элемента 3 рычаг 4 через подшипник 5 начнет проворачивать кривошип 2 по направлению ведущего элемента 3. В связи с тем, что ось вращения кривошипа эксцентрична оси закрепления его в корпусе 1 на величину а и внутренняя поверхность кривошипа выполнена в виде усеченного конуса, кривошип и закрепленный на нем ползун 6 начнут совершать, кроме вращательного движения вокруг оси ползуна, и возвратно-поступательное, т.е. суммарное движение ползуна будет винтовым и направлено вверх, при этом происходит сжатие пружины 7.

В момент окончания контакта подшипника 5 с конической поверхностью кривошипа за счет увеличения радиуса вращения последнего кривошип 2 и соответственно ползун 6 под действием пружины 7 начнут опускаться до нового момента соприкосновения подшипника 5 с конической поверхностью кривошипа. Затем процесс повторяется.

Поступательный ход ползуна 6 определяется зависимостью

L = (r - a) tg , где L - длина хода ползуна 6;

r - радиус верхнего основания внутреннего усеченного конуса кривошипа;

а - эксцентриситет между осями ползуна 6 и кривошипа 2;

- угол наклона образующей усеченного конуса кривошипа.

В зависимости от характера соединения ведомого ползуна 6 с рабочим органом (не показан) последний наряду с винтовым может также осуществлять только поступательное движение.