устройство для преобразования вращательного движения в сложное

Формула изобретения

Устройство для преобразования вращательного движения в сложное, содержащее корпус, установленные в нем входной, выходной и промежуточный валы, зубчатую передачу, включающую коническую шестерню, установленную на выходном валу, и два сопряженных с ней зубчатых конических колеса, жестко закрепленных соответственно на входном и промежуточном валах, траверсу, установленную на выходном валу с возможностью вращения относительно оси последнего, два подшипника качения, установленные каждый на соответствующих концах траверсы, установленные соответственно на входном и промежуточном валах два некруглых колеса, внутренние поверхности внешних ободов которых обращены одна к другой, а подшипники качения предназначены для взаимодействия с последними, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным зубчатым коническим колесом, свободно установленным на выходном валу, управляемой муфтой, предназначенной для управления сцеплением дополнительного колеса с крайними колесами зубчатой передачи, шариковой винтовой направляющей, установленной в корпусе, а на выходном валу выполнены винтовые канавки, предназначенные для взаимодействия с шариками направляющей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах, где необходимо преобразование вращательного движения в сложное, состоящее по выбору из возвратно-поступательного и вращательного или из возвратно-поступательного и возвратно-вращательного. Преимущественная область использования горное машиностроение (например, в качестве рабочего органа добычных или проходческих машин).

Известно устройство для преобразования вращательного движения в винтовое, содержащее входной и промежуточные валы, механизм преобразования движения, включающий пару круглых конических колес с соединенными между собой ступицами, установленных на выходном валу, две пары некруглых конических колес, установленных на промежуточных валах и зацепляющихся с круглыми коническими колесами, управляемую муфту, одна полумуфта которой жестко соединена со ступицами круглых конических колес, а другая полумуфта с выходным валом, промежуточную зубчатую передачу и привод [1]

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для преобразования вращательного движения в сложное, содержащее входной, выходной и промежуточный валы, механизм преобразования движения, включающий пару некруглых колес, промежуточную трехзвенную зубчатую передачу, состоящую из средней конической шестерни и двух сопряженных с ней зубчатых конических колес, и привод, устройство снабжено траверсой, установленной на выходном валу с возможностью вращения относительно оси последнего, подшипниками качения на концах траверсы, установленной на выходном валу с возможностью осевого перемещения, колеса пары выполнены с внутренними цилиндрическими поверхностями для взаимодействия с подшипниками качения, одно из колес пары эксцентрично закреплено на входном валу, другое с тем же эксцентриситетом на промежуточном валу, а зубчатые конические колеса концентрично установлены на тех же валах [2]

Однако данное устройство не позволяет осуществлять простые движения, составляющие сложное движение, а точность и надежность его невысоки в виде того, что перемещение выходного вала в обратном направлении осуществляется упругим элементом в виде пружины.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для преобразования вращательного движения в сложное, содержащее корпус, установленные в нем входной, выходной с буртом и промежуточный валы, зубчатую передачу, состоящую из средней конической шестерни и двух сопряженных с ней зубчатых конических колес с первыми внутренними цилиндрическими поверхностями, жестко закрепленных одним зубчатым коническим колесом на выходном валу, а другим на промежуточном валу, траверсу, установленную на выходном валу с возможностью вращения относительно оси последнего, и подшипники качения, установленные на концах траверсы с возможностью взаимодействия с внутренними цилиндрическими поверхностями некруглых колес, устройство снабжено второй траверсой с подшипниками качения на ее концах, установленной на выходном валу диаметрально противоположно первой траверсе, выходной вал выполнен со вторым буртом, на зубчатых конических колесах выполнен выступ со вторыми внутренними цилиндрическими поверхностями, расположенными концентрично имеющимся, а подшипники качения траверсы расположены между цилиндрическими поверхностями [3]

Данное устройство обладает недостаточными кинематическими возможностями. В частности, оно не позволяет осуществлять простое возвратно-поступательное движение, а также сложное движение, состоящее из возвратно-поступательного и возвратно-вращательного движения. Техническим результатом изобретения является повышение кинематических возможностей устройства.

Этот результат достигается тем, что устройство для преобразования вращательного движения в сложное, содержащее корпус, установленные в нем входной, выходной и промежуточный валы, зубчатую передачу, включающую коническую шестерню, установленную на выходном валу, и два сопряженных с ней зубчатых конических колеса. Жестко установленных соответственно на входном и промежуточном валах, траверсу, установленную на выходном валу с возможностью вращения относительно оси последнего, два подшипника качения, установленные каждый на соответствующих концах траверсы, установленные соответственно на входном и промежуточном валах два некруглых колеса, внутренние поверхности внешних ободов которых обращены одна к другой, а подшипники качения предназначены для взаимодействия с последними, устройство снабжено дополнительным коническим зубчатым колесом, свободно установленным на выходном валу, управляемой муфтой, предназначенной для управления сцеплением дополнительного конического колеса с крайними колесами зубчатой передачи, шариковой винтовой направляющей, установленной в корпусе, а на выходном валу выполнены винтовые канавки, предназначенные для взаимодействия с шариками направляющей.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 узел соединения выходного вала с винтовой направляющей качения; на фиг. 3 узел соединения управляемой муфты с выходным валом.

Устройство содержит входной вал 1, выходной 2 и промежуточный 3 валы, корпус 4, механизм преобразования движения, включающий пару некруглых колес 5 и 6, зубчатую передачу, включающую коническую шестерню 7, установленную на выходном валу 2, и сопряженные с ней конические колеса 8 и 9, жестко закрепленные соответственно на входном 1 и промежуточном 3 валах. На выходном валу 2 установлена с возможностью вращения относительно оси последнего траверса 10, на соответствующих концах которой установлены два подшипника 11 и 12 качения.

Устройство снабжено дополнительным коническим зубчатым колесом 13, свободно установленным на выходном валу 2, управляемой муфтой 14, установленной на выходном валу 2 и предназначенной для управления сцеплением дополнительного конического колеса 13 с крайними колесами 8 и 9 зубчатой конической передачи, и шариковой винтовой направляющей передачей, установленной в корпусе 4. На выходном валу 2 выполнены винтовые канавки, предназначенные для взаимодействия с шариками (не показаны) направляющей.

Шестерни 7 и 13 установлены на выходном валу 2 с возможностью осевого перемещения, при этом шестерня 7 связана с валом 2 шлицевым соединением.

Колесо 5 закреплено на входном валу 1 эксцентрично, а колесо 6 с тем же эксцентриситетом на промежуточном валу 3.

Зубчатые колеса 8 и 9 установлены концентрично на входном 1 и промежуточном 3 валах соответственно. Подшипники 11 и 12 качения расположены в кольцевых пазах, образованных ободами 15 и 16 колес 5 и 6 и контактируют с цилиндрическими поверхностями этих ободов.

Устройство снабжено механизмом преобразования движения, включающим пару колес 5 и 6, зубчатую передачу 7, 8, 9, 13, управляемую муфту 14 и шариковую винтовую направляющую 17, установленную с возможностью продольного перемещения в корпусе 4.

Устройство позволяет осуществлять три вида движения: сложное движение, состоящее из возвратно-поступательного и вращательного; сложное движение, состоящее из возвратно-поступательного и возвратно-вращательного, и простое возвратно-поступательное.

Устройство работает следующим образом.

Возвратно-поступательное движение.

Включают управляемую муфту 14, в результате чего ее якорь 18, жестко связанный с шестерней 7, расцепляет ее с шестернями 8 и 9. При включении привода (не показан) вращение от входного вала 1 передается колесу 5 и от него через шестерни 8 и 9 колесу 6. Колеса 5 и 6 при этом вращаются в противоположные стороны. При повороте на угол 0-180^oC колеса 5 и 6 перемещают траверсу 10 и связанный с ней выходной вал 2 в крайнее нижнее положение на величину, равную эксцентриситету колес 5 и 6. Вращательное движение на выходной вал 2 при этом не передается, поскольку шестерня 7 расцеплена с ведущей конической шестерней 9. При дальнейшем повороте колес 5 и 6 на угол 180-360^o они перемещают траверсу 10 и связанный с ней выходной вал 2 в обратном направлении, в крайнее верхнее положение и т.д. Таким образом, выходной вал 2 получает возвратно-поступательное движение. При движении траверсы 10 вместе с выходным валом 2 вниз толкающее усилие осуществляют внешние ободы 15, а при движении вверх внутренние ободы 16.

Сложное движение, состоящее из возвратно-поступательного и вращательного движений.

Для перехода от простого возвратно-поступательного движения к сложному, состоящему из возвратно-поступательного и вращательного движений, отключают управляемую муфту 14. При этом якорь 18 под действием пружины 19 отбрасывается в исходное положение, в результате чего шестерня 7 входит в зацепление с шестернями 8 т 9, и на выходной вал 2 от входного вала 1 передается вращательное движение с соответствующим передаточным отношением. В итоге к имеющемуся возвратно-поступательному движению добавляется вращательное движение.

Сложное движение, состоящее из возвратно-поступательного и возвратно-вращательного движений

Для реализации этого движения поступают следующим образом. При включенной управляемой муфте 14 надвигают винтовую направляющую 17 на выходной вал 2 таким образом, чтобы шарики направляющей вошли в винтовые канавки выходного вала 2, после чего винтовая направляющая 17 закрепляется известными способами от продольного перемещения. При вращении входного вала 1, как описано выше, колеса 5 и 6 сообщают выходному валу 2 возвратно-поступательное движение. При этом в виду связи выходного вала 2 с помощью шариков с винтовой направляющей 17 вал 2 получает вращение в определенную сторону (в зависимости от направления нарезки винтовых канавок). В результате выходной вал 2 получает сложное движение, состоящее из возвратно-поступательного и возвратно-вращательного движений. Число оборотов выходного вала 2 за один ход определяется шагом винтовых канавок и величиной эксцентриситета колес 5 и 6. Переход от одного сложного движения к другому сложному движению осуществляют двухступенчато: сначала переходят к простому возвратно-поступательному движению, а от него к сложному. При условии неполного надвигания винтовой направляющей на конец выходного вала 2, последний будет осуществлять винтовое движение только на части хода, а на остальной части простое возвратно-поступательное движение. Устанавливая винтовую направляющую 17 на различную глубину, можно осуществлять регулирование соотношения этих движений.

Положительный эффект изобретения состоит в возможности селективного выбора вида движения.