устройство для преобразования колебательного движения в реверсивное поступательное

Формула изобретения

Устройство для преобразования колебательного движения в реверсивное поступательное, содержащее генератор механических колебаний, связанное с ним ведущее звено в виде протяженного немагнитного полого корпуса, ориентированного своей длиной вдоль направления колебаний, и ведомое звено в виде пластины, установленной вне корпуса с возможностью поступательного перемещения, отличающееся тем, что в него введены ферромагнитный элемент, размещенный внутри корпуса с возможностью перемещения вдоль него и упруго соединенный с одним из внутренних торцев корпуса, и постоянный магнит, установленный на внешней боковой поверхности корпуса у одного из его торцов со стороны, противоположной размещению пластины, с возможностью фиксированного смещения вдоль корпуса, а пластина выполнена из ферромагнита и установлена вдоль корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразователям колебательного движения в поступательное и может найти применение в приборостроении и вакуумной технике.

Известны устройства для преобразования колебательного движения в реверсивное поступательное, содержащее генератор механических колебаний, связанный с ведущим звеном, установленным с натягом в ведомом звене, имеющих возможность относительного смещения вследствие возникновения переменных сил фрикционного взаимодействия звеньев при изменении геометрических поперечных размеров ведущего звена за счет деформации упругих элементов [1, 2].

Однако данные устройства характеризуются сравнительно низким КПД, надежность и малой долговечностью вследствие постоянного упругого взаимодействия ведущего и ведомого звеньев, конструктивной и технологической сложностью, возможностью накопления значительных пластических деформаций при работе упругих элементов в режимах постоянных интенсивных механических нагрузок. Кроме того, при использовании данного устройства, например, в области вакуумной техники с необходимостью передачи поступательного перемещения в герметизированный объем сам принцип контактного взаимодействия ведущего и ведомого звеньев предельно усложняет конструкцию устройства.

Наличие контактного взаимодействия ведущего и ведомого звеньев обуславливает указанные выше недостатки данного устройства: низкие КПД, надежность и малая долговечность, сложность при необходимости использования в вакуумной технике, возможность интенсивного износа введенного в контакт с предварительным натягом упругого элемента.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является устройство для преобразования колебательного движения в реверсивное поступательное, содержащее корпус, связанный с корпусом генератор механических колебаний и взаимодействующее с ним одним концом ведущее звено, размещенное с натягом в ведомом звене и выполненное в виде совокупности упругих элементов, обеспечивающих фрикционное взаимодействие с ведомым звеном с переменными силами трения [3].

Недостатками данного устройства являются низкие КПД, надежность и малая долговечность, что обусловлено контактным взаимодействием ведущего и ведомого звеньев, сложность конструкции, нестабильность работы вследствие возможности пластического деформирования и износа упругих элементов.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД, надежности и долговечности устройства за счет обеспечения бесконтактного взаимодействия ведущего и ведомого звеньев.

Он достигается тем, что в известном устройстве для преобразования колебательного движения в реверсивное поступательное, содержащем ведущее звено в виде протяженного немагнитного полого корпуса, связанного с генератором механических колебаний и ориентированного своей продольной осью вдоль направления колебаний, и ведомое звено в виде ферромагнитной пластины, установленной с возможностью поступательного перемещения с зазором относительно корпуса вдоль его продольной оси, внутри корпуса размещен контактирующий с его внутренней боковой поверхностью ферромагнитный элемент, имеющий возможность свободного осевого перемещения относительно корпуса и упруго соединенный с одним из внутренних торцов последнего, а на внешней боковой поверхности корпуса с противоположной от ферромагнитной пластины стороны вблизи одного из торцов жестко установлен постоянный магнит, имеющий возможность фиксированного осевого смещения вдоль корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для преобразования колебательного движения в реверсивное поступательное содержит генератор механических колебаний 1, связанный штоком 2 с ведущим звеном в виде протяженного немагнитного полого корпуса 3, ориентированного своей продольной осью вдоль направления колебаний, и ведомое звено в виде ферромагнитной пластины 4, установленной в направляющих 5 с возможностью поступательного перемещения с зазором 6 относительно корпуса 3 вдоль его продольной оси. Внутри корпуса 3 размещен контактирующий с его внутренней боковой поверхностью ферромагнитный элемент 7, имеющий возможность свободного осевого перемещения относительно корпуса 3 и упруго соединенный цилиндрической пружиной 8 с одним из внутренних торцов корпуса 8. На внешней боковой поверхности корпуса 3 с противоположной от ферромагнитной пластины 4 стороны вблизи одного из торцов корпуса 3 жестко установлен постоянный магнит 9, имеющий возможность осевого смещения вдоль корпуса 3 в направляющих 10 с фиксацией в крайних положениях. На фиг. 1 и 2 показано, что корпус 2 и размещенный внутри корпуса (вписанный в сечение корпуса) ферромагнитный элемент 7 выполнены с прямоугольным поперечным сечением, хотя данный факт принципиальной роли не играет. Направляющие 5 поступательного осевого движения ферромагнитной пластины 4 предотвращают возможность ее бокового и радиального смещения (притяжения к корпусу 3).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Пусть постоянный магнит 9 зафиксирован в направляющих 10 в крайнем левом положении (см. фиг. 1). В исходном состоянии при отсутствии возмущений пружина 8 недеформирована и ферромагнитный элемент 7 расположен в средней части корпуса 3. При прямом ходе генератора 1 - движении вправо (на фиг. 1 показано устройство именно в данном цикле движения) за счет сил инерции ферромагнитный элемент 7 смещается относительно корпуса 3 влево до упора в левый торец корпуса 3. При этом ферромагнитный элемент 7 расположен прямо под постоянным магнитом 9, магнитное сопротивление цепи магнит 9 - элемент 7 - пластина 4 минимально, поэтому магнит 9 взаимодействует с подвижной пластиной 4 и двигает ее вместе с корпусом 3 вправо. При обратном ходе генератора 1 - движении влево силы инерции, суммируясь с силой упругости растянутой пружины 8, вытаскивают ферромагнитный элемент 7 из зоны магнита 9 и прижимают к правому торцу корпуса 3. Теперь между магнитом 9 и ферромагнитной пластиной 4 образуется значительный воздушный зазор, равный высоте корпуса 3, магнит 9 с пластиной 4 на этом этапе цикла практически не взаимодействуют и пластина 4 остается на месте. Далее опять повторяется прямой ход генератора 1, силы инерции элемента 7 и сила упругости сжатой пружины 8 опять вталкивают ферромагнитный элемент 7 в зону постоянного магнита 9 и процесс повторяется. Таким образом, в течение каждой половины периода колебаний пластина 4 смещается вправо, а в течение второй половины периода пластина 4 неподвижны, за счет чего и происходит интенсивное поступательное перемещение пластины 4 в направляющих 5.

Для обеспечения реверсирования устройства магнит 9 смещают в направляющих 10 вправо и фиксируют в крайнем правом положении (механизм фиксации не показан). В этом случае за счет сил инерции ферромагнитный элемент 7 разместится под магнитом 9 при обратном ходе генератора 1 (движении влево) и пластина 4 будет также смещаться влево в процессе данного полупериода, а в другой полупериод пластина 4 будет оставаться в покое.

Очевидно, что в отличие от известных устройств данное устройство очень эффективно и имеет предельно простую конструкцию. Главное же здесь в принципиальном отсутствии элементов, работающих в жестких режимах контактного фрикционного взаимодействия с натягом и т.п., что естественно резко повышает КПД, надежность и долговечность устройства. Следует отметить, что даже полное исключение из предлагаемого устройства пружины 8 не делает устройство неработоспособным, просто уменьшается плавность работы и увеличиваются габариты ферромагнитного элемента 7 (для выталкивания элемента 7 из зоны магнита 9 только одними силами инерции). Особенно важно бесконтактное взаимодействие корпуса 3 с пластиной 4 через зазор 6, что позволяет легко поместить пластину 4 в герметизированный объем и т.п. При этом увеличение величины зазора 6 не делает устройство неработоспособным, а просто несколько снижает интенсивность поступательного перемещения, восстановить которую можно, например, увеличением эффективности массы постоянного магнита 9 и т.д.