эксцентриковый механизм свободного хода

Формула изобретения

Эксцентриковый механизм свободного хода, содержащий обойму, двусторонний эксцентрик, эксцентриковые кольца, фиксатор, отличающийся тем, что на внутренней полости обоймы выполнены цилиндрические пазы и отверстия, ориентированные параллельно оси вала и соосно друг другу, в отверстиях установлены и зафиксированы, например, с помощью шплинтов облицованные высокомолекулярным материалом штифты, причем штифты установлены с зазором по отношению к цилиндрическим пазам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводах ускоренного перемещения, например, суппорта в металлообрабатывающих станках.

Известна клиновая обгонная муфта по а. с. 333327, МКИ F 16 D 41/06, опубл. 1971 г., БИ 11. Механизм содержит ведущую звездочку с эксцентриковым рабочим профилем, диски, снабженные пазами и размещенные на торцовых проточках звездочки с обеих сторон, обойму и заклинивающие элементы в виде нескольких сегментов клиновой формы; сегменты с кольцами соединены в подвижную систему через штифты.

Вышеописанный механизм сложен в изготовлении, а повышенные ударные нагрузки ведут к ускоренному износу рабочих частей.

Известен эксцентриковый механизм свободного хода по а.с. 1530867, МКИ F 16 D 41/06, опубл. 1989 г., БИ 47. Эксцентриковый механизм свободного хода состоит из двустороннего эксцентрика с кулачками в средней части, обоймы с рабочими поверхностями, образованными полуокружностями радиуса R и диаметрально расположенными прямолинейными участками, и эксцентриковых втулок с рабочими поверхностями с вырезом вдоль оси, образующих выступы.

Данный механизм имеет недостаточную долговечность.

В качестве прототипа выбран эксцентриковый механизм свободного хода по а. с. 339696, МКИ F 16 D 41/06, опубл. 1972 г., БИ 17, состоящий из обоймы цельного двустороннего эксцентрика, эксцентриковых колец, связанных между собой подвижно в одном направлении фиксатором, что обеспечивает точность и одновременность заклинивания эксцентриковых колец. При этом подтормаживающее устройство в виде ролика, прижима и пружины устанавливается на одной эксцентриковой втулке для снижения потерь на трение при свободном ходе.

Вышеописанный механизм подвержен ударным нагрузкам при заклинивании, что ведет к быстрому износу рабочих поверхностей, а также снижению долговечности.

Основной задачей предлагаемого изобретения является устранение удара при заклинивании, что повышает ресурс долговечности механизма свободного хода.

Для решения поставленной задачи предлагается применить упругие элементы, которые при заклинивании рассеивают энергию воспринимаемых ударных нагрузок. Как известно, процесс заклинивания эксцентрикового механизма свободного хода при больших относительных угловых скоростях рабочих частей происходит с ударом за счет наличия зазора между обоймой и эксцентриковыми кольцами. Явление удара вызывает колебание всей системы механизма, что приводит к некоторому скольжению колец по поверхности обоймы и к снижению коэффициентов трения скольжения в месте контакта. Кроме того, энергия удара, действующая на небольшую площадь сопрягаемых поверхностей, в несколько раз превышает энергию нормальных сил. Это является причиной быстрого износа рабочих частей механизма свободного хода.

Удар - явление очень распространенное, и применение упругих элементов для его смягчения хорошо зарекомендовало себя, например, в буферах вагонов, стрелковом оружии. Упругие элементы позволяют за счет увеличения времени соударения рассеять и равномерно распределить энергию ударных нагрузок на сопрягаемые рабочие элементы механизма свободного хода.

По аналогии эксцентриковый механизм свободного хода можно сравнить с кулачковыми механизмами, имеющими также эксцентриковые рабочие профили. Увеличение ресурса долговечности достигается в них путем введения промежуточного звена - ролика.

Назначение, принцип работы и расчетные схемы этих механизмов различны, и только наличие эксцентриковых поверхностей определяет некоторое сходство.

Разместив штифты по периметру наружной обоймы и снабдив их упругими элементами, можно достигнуть увеличения ресурса долговечности эксцентрикового механизма свободного хода, устранения удара, не снижая тех качеств, которые присущи уже известным эксцентриковым механизмам свободного хода. Замена трения первого рода трением второго рода также повышает кпд эксцентрикового механизма свободного хода, а совмещение этого качества с применением упругих элементов при заклинивании позволяет повысить износостойкость сопрягаемых поверхностей. Кроме того, наличие элементов трения второго рода предполагает существенное уменьшение зазоров именно за счет качения штифтов при периодическом соприкосновении во время свободного хода. Таким образом, при заклинивании весь механизм работает по принципу подобному торможению автомобильных шин.

В предлагаемой конструкции штифты облицованы высокомолекулярными синтетическими материалами (резина, полимеры), которые могут из-за малого модуля упругости аккумулировать большое количество ударной энергии на единицу массы.

Для лучшего сцепления рекомендуется рабочие поверхности эксцентриковых колец облицевать металлокерамикой, что увеличит коэффициент трения при заклинивании.

Предлагаемый эксцентриковый механизм свободного хода может иметь от 6 до 24 облицованных высокомолекулярными материалами штифтов, установленных в обойме и закрепленных в ней, например, при помощи шплинтов. Количество штифтов будет зависеть от геометрических параметров конструкции и от характера воспринимаемых нагрузок.

Данная конструкция доступна в обслуживании, а простота крепления штифтов делает ее ремонтопригодной по сравнению с другими эксцентриковыми механизмами свободного хода.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан эксцентриковый механизм свободного хода в период свободного хода; на фиг.2 - сечение по А-А; на фиг.3 - сечение по Б-Б; на фиг.4 показана работа эксцентрикового механизма свободного хода в период свободного хода по В; на фиг.5 - работа эксцентрикового механизма свободного хода при заклинивании по В.

На представленных графических материалах приняты следующие обозначения:

1 - двусторонний эксцентрик;

2 - обойма;

3, 4 - эксцентриковые кольца;

5 - фиксатор;

6 - высокоэластичный синтетический материал;

7 - штифт;

8 - шплинт;

9 - цилиндрический паз;

10 - посадочное место входного вала;

11 - посадочное место выходного вала;

12 - отверстие.

Эксцентриковый механизм свободного хода состоит из обоймы 2, двустороннего эксцентрика 1, эксцентриковых колец 3 и 4, связанных между собой подвижно фиксатором 5, обеспечивающим точность и одновременность заклинивания эксцентриковых колец 3, 4. Во внутренней полости обоймы 2 установлены штифты 7 с помощью отверстий 12. Каждый штифт облицован высокоэластичным синтетическим материалом 6. Закрепление штифта 7 обеспечивается шплинтом 8. Для обеспечения свободного вращения штифта 8 каждое посадочное место во внутренней полости обоймы 2 имеет цилиндрический паз 9, обеспечивающий зазор со штифтом 7. Эксцентриковый механизм свободного хода имеет посадочные места входного 10 и выходного 11 валов.

Эксцентриковый механизм свободного хода работает следующим образом. При повороте эксцентрика 1 относительно обоймы по часовой стрелке происходит поворот обойм. При этом на поверхностях контакта эксцентрика 1 - эксцентриковых колец 3, 4 и штифтов 7 - эксцентриковых колец 3, 4 появляются силы трения, обеспечивающие заклинивание механизма свободного хода при полном силовом замыкании. При этом энергия удара рассеивается за счет упругости высокоэластичных материалов 6, которыми облицованы штифты 7.

Контакт сопрягаемых рабочих частей происходит по малой поверхности небольшого количества штифтов 7 с двух сторон, что обеспечивает наряду с упругостью звеньев равномерность распределения динамических нагрузок.

Кроме того, при выборе высокомолекулярного материала следует иметь ввиду, что при заклинивании механизма упругость первого должна обеспечивать бесконтактность обоймы с эксцентриковыми кольцами.

При относительном движении обоймы 2 и эксцентрика 1 в противоположном направлении эксцентриковые кольца 3 поворачиваются на эксцентрике 1 до упора, и происходит расклинивание.

Предлагаемый эксцентриковый механизм свободного хода по сравнению с известными обладает устранением удара при заклинивании, снижением шума, меньшим контактным напряжением, конструкция доступна в обслуживании и ремонтопригодна.