устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ И НАОБОРОТ, содержащее корпус, размещенные в нем ползун цилиндрической формы с замкнутой винтовой канавкой, кинематически связанное с ползуном и фиксированное от перемещения вдоль своей оси вращения тело вращения, кинематическая связь между ползуном и телом вращения выполнена в виде по крайней мере двух поводков, предназначенных для взаимодействия одной стороной с телом вращения, а другой стороной для взаимодействия с соответствующей им замкнутой винтовой канавкой ползуна, и ограничитель ползуна от поворота, отличающееся тем, что замкнутая винтовая канавка выполнена на наружной боковой поверхности ползуна, тело вращения выполнено в виде маховика или зубчатого колеса или шкива, в ступице которого выполнено центральное отверстие, предназначенное для размещения в нем ползуна.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничитель ползуна от поворота выполнен в виде шлицевого соединения.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что на ползуне выполнена по крайней мере одна продольная канавка, в корпусе выполнен соответствующий ей паз, а устройство снабжено по крайней мере одним шариком, размещенным в пазу корпуса и предназначенным для взаимодействия с продольной канавкой ползуна.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в теле вращения выполнены радиальные пазы, в которых в шариковых опорах с возможностью вращения вокруг своей оси размещены поводки.

5. Устройство по пп.1 и 4, отличающееся тем, что поводки выполнены в виде шариков.

6. Устройство по пп.1 и 4, отличающееся тем, что поводки выполнены в виде цилиндров.

7. Устройство по пп. 1 и 6, отличающееся тем, что части поводков, обращенные к ползуну, выполнены в виде полусфер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к устройствам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, и может быть использовано, например, в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах, насосах.

Известно устройство для шаговых перемещений, содержащее корпус, размещенные в нем ползун, кинематически связанное с ползуном и фиксированное от перемещения вдоль своей оси вращения тело вращения, на наружной боковой поверхности тела вращения выполнена винтовая канавка, кинематическая связь между ползуном и телом вращения выполнена в виде цилиндрического поводка, один конец которого зафиксирован в теле ползуна, а другой его конец предназначен для взаимодействия с соответствующей ему винтовой канавкой тела вращения, ось, вдоль которой перемещается ползун, сдвинута относительно оси вращения тела вращения [1]

Это устройство работает следующим образом. К телу вращения прикладывается крутящий момент, под действием которого оно начинает вращаться. Вместе с телом вращения совершает вращательное движение винтовая канавка, взаимодействующая с поводком, закрепленным в ползуне. В результате этого взаимодействия ползун начинает совершать возвратно-поступательное перемещение вдоль своей оси.

Недостатком этого устройства являются большие габариты. Это объясняется тем, что поскольку винтовая канавка выполнена на боковой поверхности тела вращения, то ось, вдоль которой перемещается ползун, должна быть сдвинута относительно оси вращения тела вращения. При таком их взаимном расположении габариты ползуна суммируются с габаритами тела вращения, что и приводит к увеличению габаритов устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, содержащее корпус, размещенные в нем ползун цилиндрической формы с замкнутой винтовой канавкой, кинематически связанное с ползуном и фиксированное от перемещения вдоль своей оси вращения тело вращения с равномерно расположенными по окружности радиальными пазами, кинематическая связь между ползуном и телом вращения выполнена в виде установленных в соответствующих пазах тела вращения по крайней мере двух поводков, размещенных в шариковых опорах с возможностью вращения вокруг своей оси и предназначенных для взаимодействия с соответствующей им замкнутой винтовой канавкой ползуна, и ограничитель поворота ползуна. Ползун выполнен в виде стакана. Замкнутая винтовая канавка выполнена на внутренней боковой поверхности стакана. Тело вращения размещено концентрично в полости стакана [2]

Это устройство работает следующим образом. Вращают тело вращения. Поводок тела вращения, взаимодействуя с замкнутой винтовой канавкой ползуна, приводит его в состояние возвратно-поступательного движения.

Недостатком прототипа являются большие габариты. Это объясняется тем, что так как ползун выполнен в виде стакана, а замкнутая винтовая канавка выполнена на внутренней боковой поверхности стакана, тело вращения вынужденно размещают внутри полости стакана, что приводит к увеличению габаритов стакана, а следовательно, и к увеличению габаритов всего устройства. Кроме того, устройство сложно в изготовлении, так как изготовление рисунка замкнутой винтовой канавки на внутренней боковой поверхности стакана представляет большую технологическую сложность ввиду необходимости заводить инструмент, например фрезерную головку, внутрь стакана, что при небольших габаритах устройства может оказаться невозможным. Кроме того, из-за больших габаритов устройство имеет излишнюю массу.

Целью изобретения является снижение массогабаритных характеристик устройства, повышение его технологичности.

Цель достигается тем, что устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот содержит корпус, размещенные в нем ползун цилиндрической формы с замкнутой винтовой канавкой, кинематически связанное с ползуном и фиксированное от перемещения вдоль своей оси вращения тело вращения. Кинематическая связь между ползуном и телом вращения выполнена в виде по крайней мере двух поводков, предназначенных для взаимодействия одной стороной с телом вращения, а другой стороной для взаимодействия с соответствующей им замкнутой винтовой канавкой ползуна. Также выполнен ограничитель ползуна от поворота.

При этом замкнутая винтовая канавка выполнена на наружной боковой поверхности ползуна. Тело вращения выполнено в виде маховика или зубчатого колеса или шкива, в ступице которого выполнено центральное отверстие, предназначенное для размещения в нем ползуна. Благодаря тому что замкнутая винтовая канавка выполнена на наружной боковой поверхности ползуна, появилась возможность выполнить центральное отверстие в теле вращения и разместить в нем ползун. При этом поводок геометрически перемещается с периферии тела вращения, как это было в прототипе, к центру. При такой конструктивной компановке габариты ползуна не нарастают на габариты тела вращения, как это имеет место в прототипе, а вписываются в габариты тела вращения, что приводит к уменьшению габаритов и массы устройства. Кроме того, выполнение замкнутой винтовой канавки на наружной боковой поверхности тела вращения позволяет упростить технологию, так как ничто не препятствует подводу инструмента к боковой поверхности тела вращения.

Ограничитель ползуна от поворота выполнен в виде шлицевого соединения, что является вариантом выполнения ограничителя.

На ползуне выполнена по крайней мере одна продольная канавка, а в корпусе выполнен соответствующий ей паз, в котором размещен по крайней мере один шарик, предназначенный для взаимодействия с продольной канавкой ползуна, что является одним из вариантов выполнения шлицевого соединения между ползуном и корпусом.

В теле вращения выполнены радиальные пазы, в которых в шариковых опорах с возможностью вращения вокруг своей оси размещены поводки, что позволяет уменьшить трение поводков о винтовую замкнутую канавку ползуна.

Поводки могут быть выполнены в виде шариков.

Поводки могут быть выполнены в виде цилиндров.

Части поводков, обращенные к ползуну, выполнены в виде полусфер, что позволяет уменьшить величину контактных напряжений.

На чертеже схематично представлен вариант выполнения предлагаемого устройства.

Устройство содержит корпус 1, в котором установлен в подшипниках 2 маховик 3. В корпусе 1 также установлен цилиндрический ползун 4. Ось вращения маховика 3 совпадает с продольной осью ползуна 4. В маховике 3 выполнено центральное отверстие. На наружной боковой поверхности ползуна 4 выполнена замкнутая винтовая канавка 5. Для предотвращения разворота ползуна 4 на наружной боковой поверхности ползуна 4 выполнены продольные канавки 6, а в корпусе 1 выполнены соответствующие им пазы 7, в которых размещены шарики 8, которые контактируют с одной стороны с продольными канавками 6, а с другой стороны с пазами 7 в корпусе 1. Канавки 6 с шариками 8 в пазах 7 обеспечивают шлицевое соединение между корпусом 1 и ползуном 4. Маховик 3 кинематически связан с ползуном 4 при помощи двух поводков 9 цилиндрической формы, предназначенных для взаимодействия одной стороной с маховиком 3, а другой стороной с соответствующей им замкнутой винтовой канавкой 5 ползуна 4. Каждый поводок 9 установлен в подшипниковом узле 10. Части поводков 9, обращенные к ползуну 4, выполнены в виде полусфер.

Устройство работает следующим образом.

При приложении крутящего момента к маховику 3 он начинает разворачиваться относительно своей оси. Вследствие наклона канавки 5 к оси ползуна 4 поводки 9 начинают двигаться по канавке 5. В результате ползун 4 совершает возвратно-поступательное движение относительно собственной оси. При обратном преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное усилие прикладывают к ползуну 4. При этом канавка 5 ползуна 4 давит на поводки 9, через которые усилие от ползуна 4 передается на маховик 3, который приходит во вращение.