устройство для преобразования колебательного движения во вращательное

Формула изобретения

Устройство для преобразования колебательного движения во вращательное, содержащее ведущее звено в виде постоянного магнита, связанного с источником механических колебаний, и ведомое звено в виде установленного в опорах тела вращения, снабженного магнитными элементами, образующими с постоянным магнитом воздушный зазор, отличающееся тем, что ведомое звено выполнено в виде кольцевой камеры, разделенной внутренними радиальными перегородками на отсеки, из которых два диаметрально противоположных отсека заполнены ферромагнитной жидкостью, при этом в радиальных перегородках камеры установлены гидравлические дроссели с шариковым клапаном и направлениями пропускания жидкости, совпадающими с направлением обхода камеры в одну из сторон, а постоянный магнит ведущего звена выполнен в виде пластины, расположенной в зоне нахождения отсеков с ферромагнитной жидкостью параллельно плоскости колебаний звена и основаниям камеры и имеющей ширину, не меньшую диаметра камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве бесконтактных преобразователей различных видов движения друг в друге.

Известны устройства для преобразования колебательного движения во вращательное, содержащие ведущее звено в виде штока, связанного с источником механических колебаний, ведомое звено в виде поворотного диска, установленного в опорах вращения, и механизм взаимодействия звеньев, состоящий из промежуточных дисков, упругих, фрикционных и предварительно деформированных элементов (см., например, а.с. СССР №1257337, кл. F 16 Н 21/48, 1984 [1]; а.с. СССР №1296764, кл. F 16 H 21/48, 1985 [2]; а.с. СССР №1484997, кл. F 16 Н 21/48, 1985 [3]).

Недостатками известных устройств являются непосредственное контактирование между ведущим и ведомым звеньями, и, как следствие - низкие КПД, надежность, ограниченные функциональные возможности.

Известно также устройство для преобразование движений, содержащее ротор с постоянными магнитами и взаимодействующее с ним звено также с постоянным магнитом, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения (см. а.с. СССР №667734, кл. F 16 Н 21/54, 1977 [4]).

Недостатком данного устройства являются предельно ограниченные кинематические возможности, сложность в сборке и регулировке.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для преобразования колебательного движения во вращательное, содержащее ведущее звено с постоянными магнитами, связанное с источником механических колебаний и выполненное в виде неполного витка спирали из постоянного магнита, намагниченного в направлении оси спирали, и установленное в опорах вращения, соединенного с синхронизирующим механизмом ведомое звено, также снабженное постоянными магнитами, установленными соосно ведущему звену и образующими с последним клиновидный воздушный зазор (см. а.с. СССР №1588953, кл. F 16 H 21/54, 1988 [5]), принятое за прототип.

Недостатками данного устройства-прототипа являются значительная сложность, ограниченные функциональные возможности. Это объясняется как сложностью самой конструкции устройства (профилированный магнит в виде витка спирали, клиновидный осевой зазор, кулачок и т.п.), так и жесткими требованиями, предъявляемыми к сборке устройства, регулировке, синхронизации с помощью специального механизма синхронизации и т.п., сложным режимом работы (наличие участков движения ведомого звена по инерции и т.д.), а также возможностью использования устройства только для преобразования колебаний с малыми амплитудами и строго заданными и стабильными направлениями действия.

Сущность изобретения заключается в создании бесконтактного устройства для преобразования колебательного движения во вращательное, обеспечивающего однонаправленное вращательное движение выходного органа за счет использования сил магнитного взаимодействия постоянного магнита и ферромагнитной жидкости и вентильного гидравлического эффекта, формирующих вращающие моменты в различные полупериоды колебаний.

Технический результат - упрощение конструкции устройства и расширение его функциональных возможностей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для преобразования колебательного движения во вращательное, содержащем ведущее звено в виде постоянного магнита, связанного с источником механических колебаний, и ведомое звено в виде установленного в опорах тела вращения, снабженного магнитными элементами, образующими с постоянными магнитами воздушный зазор, особенность заключается в том, что ведомое звено выполнено в виде кольцевой камеры, разделенной внутренними радиальными перегородками на отсеки, из которых два диаметрально противоположных отсека заполнены ферромагнитной жидкостью, при этом в радиальных перегородках камеры установлены гидравлические дроссели с шариковым клапаном и направлениями пропускания жидкости, совпадающими с направлением обхода камеры в одну из сторон, а постоянный магнит ведущего звена выполнен в виде пластины, расположенной в зоне нахождения отсеков с ферромагнитной жидкостью параллельно плоскости колебаний звена и основаниям камеры, и имеющий ширину, не меньшую диаметра камеры.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - вид сверху на фиг.1.

Устройство для преобразования колебательного движения во вращательное содержит ведущее звено в виде постоянного магнита 1, имеющее возможность возвратно-поступательного движения в опорах 2 и связанное с источником механических колебаний (на чертеже не показан), ведомое звено в виде установленной на валу 3 в опорах вращения 4 с образованием с магнитом 1 воздушного зазора 5 кольцевой камеры 6, разделенной внутренними сплошными радиальными перегородками 7 на отсеки 8 в форме секторов, из которых два диаметрально противоположных отсека 8 (обозначены буквами А и В на фиг.2) заполнены ферромагнитной жидкостью 9, при этом в радиальных перегородках 7 камеры 6 установлены гидравлические дроссели 10 с шариковым клапаном и направлениями пропускания жидкости 9, совпадающими с направлением обхода камеры 6 в одну из сторон, а постоянный магнит 1 ведущего звена выполнен в виде пластины, расположенной в зоне нахождения отсеков 8 с ферромагнитной жидкостью 9 параллельно плоскости колебаний ведущего звена и основаниям камеры 6, и имеющей ширину, не меньшую диаметра камеры 6. Дроссели 10 выполнены в виде стального шарика, жестко вставленного с фиксацией пайкой в меньшее основание витой конической пружины с возможностью перекрытия шариком отверстия в радиальной перегородке 7 камеры 6 при соответствующем направлении движения ферромагнитной жидкости 9, и открытия этого отверстия при противоположном направлении движения жидкости 9. В данном конкретном случае дроссели 10 (см. фиг.2) установлены с направлением обхода камеры 6 по ходу часовой стрелки.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Для облегчения пояснения принципа работы обозначим отсеки камеры 6 в исходном состоянии буквами A, B, C, D, E, F, G. Таким образом, в исходном состоянии ферромагнитная жидкость 9 находится в отсеках А и В, в зоне этих отсеков находится и постоянный магнит 1 (его исходное положение показано сплошными линиями на фиг.2). Пусть, например, в первый полупериод колебаний ведущего звена магнит 1 идет вверх на фиг.2 (показано стрелками) и занимает положение, показанное пунктиром в зоне отсеков С и D. При этом с левой стороны ферромагнитная жидкость 9 из отсека А, устремляясь за магнитом 1 через открытый дроссель 10, переходит в отсек С, камера 6 при этом остается неподвижной. Одновременно с этим с правой стороны ферромагнитная жидкость 9 вслед за магнитом 1 не может пройти из отсека B в отсек D, так как дроссель 10 между этими отсеками закрыт, и под действием жидкости на перегородку между отсеками камера 6 поворачивается против часовой стрелки на шаг, то есть примерно на ширину отсека 8, при этом отсек В с ферромагнитной жидкостью 9 занимает место отсека D под магнитом 1 (пунктирное положение), отсек F - положение отсека B, отсек E - положение отсека С также под магнитом 1 (пунктирное положение), причем ферромагнитная жидкость 9 переходит из отсека С в отсек E через открытый дроссель 10. Во второй полупериод колебаний ведущего звена магнит 1 идет обратно вниз на фиг.2 из положения, показанного пунктиром, в положение, показанное сплошной линией, с правой стороны ферромагнитная жидкость 9 через открытый дроссель 10 свободно проходит из отсека В (в исходном положении это был отсек D) в отсек F (он был В) и располагается опять под магнитом 1, камера 6 при этом неподвижна, одновременно с левой стороны жидкость 9 из отсека E (бывший С) через закрытый дроссель не может пройти в отсек С (бывший А) вслед за магнитом 1, в результате давит на перегородку и опять поворачивает камеру 6 на шаг против часовой стрелки, теперь уже первоначальный отсек E занимает положение первоначального отсека А под магнитом 1, а первоначальный отсек G, в который проходит жидкость из отсека F - первоначальное положение отсека В. В результате за полный период колебаний ведущего звена магнит 1 опять оказался в исходном положении в зоне отсеков 8, заполненных ферромагнитной жидкостью 9. Однако за этот период ведомое звено (камера 6) повернулось на два шага против часовой стрелки (по шагу в каждый полупериод), в результате чего отсек E (в исходном положении) занял положение исходного отсека А, а отсек G - положение отсека В. То есть, при колебаниях ведущего звена (магнита 1) происходит интенсивное однонаправленное вращение ведомого звена (камеры 6) в направлении против хода часовой стрелки. Подбором магнитных характеристик постоянного магнита 1 и ферромагнитной жидкости 9, вязкости жидкости 9, диаметра отверстий дросселей 10 (в случае необходимости - выполнением нескольких дросселей 10 в одной перегородке 7) можно обеспечить режим преобразования колебаний заданной частоты. Подгонка устройства под требуемую амплитуду колебаний ведущего звена достигается вариациями соотношений геометрических размеров магнита 1, отсеков 8, камеры 6 и т.п.

Предлагаемое устройство просто в сборке, регулировке, эксплуатации, практически не критично к вариациям различных конструктивно-технологических параметров и характеризуется широкими функциональными возможностями. Последнее объясняется работоспособностью устройства при различных параметрах колебаний, возможностью работы при нарушении (смещении) взаимной ориентации направлений колебаний ведущего звена и оси вращения ведомого звена, исключением необходимости применения различных механизмов синхронизации и т.п.