устройство для уравновешивания моментов в поворотных механизмах

Формула изобретения

Устройство для уравновешивания моментов в поворотных механизмах, содержащее корпус, в котором расположен выходной вал приводного механизма с размещенными на валу элементами уравновешивания, отличающееся тем, что на выходном валу жестко закреплено ведущее зубчатое колесо, а элементы уравновешивания выполнены в виде равномерно расположенных по цилиндрической поверхности ведущего колеса ведомых зубчатых колес, при этом на торцевых поверхностях каждого ведомого зубчатого колеса с двух сторон закреплены пружины растяжения таким образом, что один конец пружины закреплен на торцевой поверхности одного зубчатого ведомого колеса, а другой конец пружины закреплен на торцевой поверхности той же стороны соседнего ведомого зубчатого колеса, причем концы пружин закреплены с возможностью изменения расстояния точки крепления концов пружины и фиксации их относительно оси ведомого зубчатого колеса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для уравновешивания моментов в поворотных механизмах и может быть использовано в грузоподъемных устройствах, промышленных роботах и других механизмах с источниками вращательного движения в пределах одного оборота.

Известно устройство для уравновешивания моментов в поворотных механизмах (преимущественно поршневого двигателя), содержащее противовесы на концах вращающего вала, выполненные в виде подпружиненных грузов со штоками, расположенными в цилиндрических направляющих, размещенных в корпусах с эллиптическими внутренними поверхностями (А.С. СССР № 354201 по кл. F16F 15/10 от 9.10.1972 г.)

Недостатком данного устройства является ограниченная возможность вариантов настройки на различные изменения уравновешивающего момента, отсутствие замыкания силового потока при создании уравновешивающего момента.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для уравновешивания моментов в поворотных механизмах, используемое в поршневой машине, содержащее диски, оси которых совмещены с осью поворотного вала, на диске закреплены радиальные направляющие, в которых размещены противовесы в виде шариков с возможностью взаимодействия каждого из них с внутренней криволинейной поверхностью статора, расположенного соосно диску. (Патент РФ № 2011061 по кл. F16F 5/10 от 15.04.1994 г.).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, относительно низкие эксплуатационные возможности, вызванные ограниченным количеством законов изменения уравновешивающих моментов.

Задача, на которую направлено заявленное изобретение заключается в расширении возможности вариантов изменения уравновешивающих моментов, возможности создания больших уравновешивающих моментов при относительно небольших усилиях для компенсации моментов и упрощения конструкции устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для уравновешивания моментов в поворотных механизмах, содержащее корпус, в котором расположен выходной вал приводного механизма с размещенными на валу элементами уравновешивания, на выходном валу жестко закреплено ведущее зубчатое колесо, а элементы уравновешивания выполнены в виде равномерно расположенных по цилиндрической поверхности ведущего колеса ведомых зубчатых колес, при этом на торцевых поверхностях каждого ведомого зубчатого колеса с двух сторон закреплены пружины растяжения таким образом, что один конец пружины закреплен на торцевой поверхности одного зубчатого ведомого колеса, а другой конец пружины закреплен на торцевой поверхности той же стороны соседнего ведомого зубчатого колеса, причем концы пружин закреплены с возможностью изменения расстояния точки крепления концов пружины и фиксации их относительно оси ведомого зубчатого колеса.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для уравновешивания моментов в поворотных механизмах.

На фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1

На фиг.3 представлена иллюстрация работы устройства для уравновешивания моментов в поворотных механизмах.

Устройство содержит корпус 1 (условно показанный на фиг.1), в котором расположен выходной вал 2 приводного элемента 3. На валу выходного вала жестко закреплено зубчатое колесо 4, на наружной поверхности которого равномерно расположены ведомые зубчатые колеса 5, расположенные на осях 6, жестко закрепленных на корпусе 1. На торцевых поверхностях каждого ведомого зубчатого колеса с двух сторон закреплены пружины растяжения 7. Пружины закреплены таким образом, что один конец пружины закреплен на торцевой поверхности одного зубчатого ведомого колеса, а другой конец пружины закреплен на торцевой поверхности той же стороны соседнего ведомого зубчатого колеса.

Концы пружин закреплены с возможностью изменения расстояния точки крепления концов пружины и фиксации их относительно оси ведомого зубчатого колеса. Это достигается выполнением пазов 8 на торцевой поверхности зубчатых колес 5 и гаек

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы осуществляется настройка работы на требуемый закон изменения компенсирующего момента. Настройка может осуществляться одновременно или избирательно изменением положения точек крепления концов пружин относительно оси ведомого зубчатого колеса перемещением конца пружины в пазу 8 и фиксацией ее при помощи гайки (на чертеже условно не показана).

Настройка может осуществляться выбором передаточного числа зубчатых колес 4 и 5, выбором геометрической формы пружины 7 (например, фасонные пружины), а также при помощи цилиндрических пружин с межвитковым давлением при постоянном и одинаковом диаметре делительных окружностей зубчатых колес 4 и 5.

При повороте вала 2 на некоторый угол (в пределах одного оборота), вращение зубчатых колес 4 и 5 приводит к двухстороннему растяжению каждой из пружин 7 и возникновению двух уравновешивающих усилий F_уp1 и F_ур2 (фиг.3). Эти усилия на плечах h₁ и h₂ создают уравновешивающие моменты M_уp1 и М_ур2 от действия каждой пружины относительно осей зубчатых колес 5. Сумма уравновешивающих моментов всех пружин с учетом к.п.д. зубчатых передач равна моменту М_вн вредной нагрузки во всем диапазоне перемещения. От действия уравновешивающих моментов и момента M_вн на осях 6 возникают усилия, которые воспринимаются корпусом 1.

Таким образом, данное устройство для уравновешивания моментов в поворотных механизмах позволяет повысить его универсальность за счет возможности расширения вариантов изменения уравновешивающих моментов, возможности создания больших уравновешивающих моментов при относительно небольших усилиях для компенсации моментов и упростить конструкцию устройства.