Механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное или наоборот

Механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное или наоборот

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВОЗВРАТНОПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ВО ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ИЛИ НАОБОРОТ(73) Патентообладатель Малахов Евгений Леонидович(57) Механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное или наоборот,включающий стойку и зубчатое колесо, отличающийся тем, что он выполнен с двумя связанными кинематически между собой или каждый упруго со стойкой с возможностью возвратно-поступательного перемещения на величину основного шага зубчатого колеса и находящимися попеременно в зацеплении с ним толкателями, снабженными подвижными относительно них элементами, расположенными со стороны контакта толкателей с зубчатым колесом, выполненным в форме двух параллельных венцов с четным количеством зубьев, прореженных через один так, что оставшиеся на двух венцах зубья расположены один по отношению к другому в шахматном порядке. Фиг. 1 Заявляемый механизм предназначен для использования в различных областях техники, но преимущественно в поршневых машинах и транспортных средствах. 4754 1 Известны механизмы аналогичного назначения такие, как кривошипно-ползунный 1, с. 444, 445 зубчатый с рейкой 2, с. 45, 48, зубчато-рычажный 2, с. 212, фиг. 246 или рычажно-зубчатый 1, с. 634. Однако известным аналогам присущи недостатки. Так, в кривошипно-ползунном механизме с ведущим звеном ползуном, возвратно-поступательное движение которого преобразуется во вращательное движение кривошипа, или наоборот, с ведущим кривошипом, вращательное движение которого преобразуется в возвратнопоступательное движение ползуна, в течение цикла меняется угол давления, что приводит к дополнительным нагрузкам, износу звеньев и, в конечном итоге, к снижению КПД. Известные зубчатые механизмы с рейкой или зубчато-рычажный также не свободны от недостатков они могут передавать движение только в одном направлении. Так, механизмы, показанные в 2, с. 45 и 2, с. 212, фиг. 246, преобразуют вращательное движение зубчатых колес в возвратно-поступательное движение двухсторонней рейки или поршня, а механизм, показанный в 2, с. 48, наоборот, возвратно-поступательное движение двухсторонней рейки преобразует во вращательное движение храпового колеса посредством двух зубчатых колес с собачками. Наиболее близким к заявляемому устройству аналогом является рычажно-зубчатый механизм балансирной поршневой машины с рейкой 1, с. 634. В этом механизме при ведущем поршне, возвратнопоступательное движение которого посредством рейки, коромысла с зубчатым сектором и шатуна преобразуется во вращательное движение кривошипа, или наоборот, вращательное движение кривошипа преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня, имеется большое количество звеньев, трущихся пар, что усложняет конструкцию и снижает КПД механизма. В заявленном механизме поставлена задача устранить указанные недостатки известных аналогов. Эта задача решена следующим образом. Одно из звеньев выполнено в форме связанных кинематически между собой или упруго каждый со стойкой двух толкателей, находящихся попеременно в зацеплении с зубчатым колесом и выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения на заданную в плоскости зацепления величину так, что линия действия всегда совпадает с линией движения, т.е. угол давления равен нулю, что исключает дополнительные нагрузки на опоры. Для исключения заклинивания и поломок при пересопряжениях с зубьями зубчатого колеса толкатели снабжены подвижными относительно них элементами,расположенными со стороны контакта толкателей с зубчатым колесом, выполненным в форме двух параллельных венцов с четным количеством зубьев, прореженных через один так, что оставшиеся на двух венцах зубья расположены один по отношению к другому в шахматном порядке. На фиг. 1 и 2 схематически представлен один из возможных вариантов выполнения механизма соответственно для прямого или обратного преобразования движений, где изображено 1 а, 1 б — толкатели, расположенные в плоскостях двух параллельных венцов 2 а, 2 б зубчатого колеса 3 — стойка с направляющими 4 а, 4 б- подвижные относительно толкателей элементы, , ,- соответственно их скосы направляющие и резьбовые хвостовики 5 — пружины 6 — гайки для регулирования положений скосовотносительно вершин зубьев венцов зубчатого колеса 7 — винты с-с — линия действия, совпадающая с линией движения и линией зацепления. Кинематическая связь двух толкателей между собой или упругая связь каждого со стойкой на фиг. 1 и 2 условно не показана. При этом на фиг. 1 толкатель 1 а находится в начале рабочего хода, а толкатель 1 б — в начале холостого хода, а на фиг. 2, наоборот, толкатель 1 б находится в начале рабочего хода, а толкатель 1 а- в начале холостого хода. Механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное (фиг. 1) работает так. Толкателям 1 а и 1 б (ведущее звено) сообщается ходвеличиной, равной основному шагу зубчатого колеса. При движении вправо толкатель 1 а, совершая рабочий ход величиной , давит подвижным элементом 4 а на зуб венца 2 а, заставляя зубчатое колесо поворачиваться вокруг своей оси по часовой стрелке на один шаг. Одновременно толкатель 1 б благодаря кинематической или упругой связи движется влево, совершая холостой ход величиной . При этом подвижный элемент 4 б своим скосомкасается правого профиля вблизи вершины зуба венца 2 б и поднимается вверх в своих направляющих е, преодолевая сопротивление пружины 5 и пропуская зуб. Как только подвижный элемент 4 б сойдет с вершины зуба венца 2 б, он под действием пружины 5 возвратится в начальное положение, подобное показанному на фиг. 1 для толкателя 1 а. Аналогичное имеет место и для подвижного элемента 4 а при холостом ходе толкателя 1 а. Когда рабочий ход толкателя 1 а и холостой ход толкателя 1 б завершатся, толкатели поменяются ролями 1 а благодаря кинематической или упругой связи пойдет влево, совершая холостой ход величиной ,1 б — вправо, совершая рабочий ход величиной . При этом подвижный элемент 4 б давит на зуб венца 2 б, заставляя зубчатое колесо продолжать вращение вокруг своей оси по часовой стрелке еще на один шаг. Так как описанные циклы повторяются непрерывно, то и зубчатое колесо будет вращаться вокруг своей оси по часовой стрелке также непрерывно. Таким образом,2 4754 1 возвратно-поступательное движение двух толкателей преобразуется во вращательное движение зубчатого колеса. Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное необходимо 1) с помощью гаек 6, опирающихся на направляющие е, путем перемещения за резьбовые хвостикиустановить указанное на фиг. 2 положение подвижных элементов относительно вершин зубьев соответствующего венца зубчатого колеса, после чего гайки 6 застопорить винтами 7 2) толкатели и зубчатое колесо поменять ролями, сделав последнее ведущим звеном. С учетом ранее изложенного работа этого механизма понятна из фиг. 2 без пояснений. Источники информации 1. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. — Т. 2. — М. Наука, 1971. — С. 444, 445, 634. 2. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. — Т. 2. — М. Наука, 1971. — С. 45, фиг. 33 48,фиг. 39 212, фиг. 246. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.

Обслуживание

Своевременное обслуживание любой техники в соответствии с рекомендациями ее производителя обеспечит ее нормальное функционирование, паспортную производительность и выработку планового ресурса.

Обслуживание разбивается на несколько видов

• текущее обслуживание;
• диагностика;
• планово-предупредительный ремонт;
• внеплановый ремонт;
• аварийный ремонт.

При условии проведения текущего обслуживания и планово-предупредительных ремонтов в соответствии с графиками удается значительно снизить риски выхода оборудования из строя.

Диагностика проводится с заданной периодичностью и призвана выявить негативные изменения в работе оборудования на ранней стадии и минимизировать потери времени и средств на внеплановые ремонты.

Задачи на вращательное движение

Дана материальная точка, которая движется прямолинейно соответственно уравнению s = t 4 + 2 t 2 + 5 . Вычислить мгновенную скорость и ускорение точки в конце второй секунды после начала движения, среднюю скорость и пройденный за этот промежуток времени путь.

Дано: s = t 4 + 2 t 2 + 5 , t = 2 с .

Найти: s ; υ ; υ ; α .

Решение

s = 2 4 + 2 · 2 2 + 5 = 29 м .

υ = d s d t = 4 t 3 + 4 t = 4 · 2 3 + 4 · 2 = 37 м / с .

υ = ∆ s ∆ t = 29 2 = 14 , 5 м / с .

a = d υ d t = 12 t 2 + 4 = 12 · 2 2 + 4 = 52 м / с 2 .

Ответ: s = 29 м ; υ = 37 м / с ; υ = 14 , 5 м / с ; α = 52 м / с 2

Задано тело, вращающееся вокруг неподвижной оси по уравнению φ = t 4 + 2 t 2 + 5 . Произвести вычисление мгновенной угловой скорости, углового ускорения тела в конце 2 секунды после начала движения, средней угловой скорости и угла поворота за данный промежуток времени.

Дано: φ = t 4 + 2 t 2 + 5 , t = 2 с .

Найти: φ ; ω ; ω ; ε .

Решение

φ = 2 4 + 2 · 2 2 + 5 = 29 р а д .

ω = d φ d t = 4 t 3 + 4 t = 4 · 2 3 + 4 · 2 = 37 р а д / с .

ω = ∆ φ ∆ t = 29 2 = 14 , 5 р а д / с .

ε = d ω d t = 12 2 + 4 = 12 · 2 2 + 4 = 52 р а д / с 2 .

Ответ: φ = 29 р а д ; ω = 37 р а д / с ; ω = 14 , 5 р а д / с ; ε = 52 р а д / с 2 .

Изготовление основных узлов самостоятельно

Перед тем как самому сделать электропривод на откатные ворота, выполняют чертеж или эскиз.

Самодельные приводы делают с применением подручных узлов, деталей автомобиля и бытовых приборов:

• редукторные электрические двигатели с усилием свыше 120 Н;
• подъемники стекол на машине;
• домкраты винтового действия;
• отрезки квадратной трубы;
• два актуатора (поступательных устройства) спутниковой антенны.

Дистанционное управление организовывают с помощью простой автосигнализации, при этом используют реле 12В для подключения мотора. Помимо этого, нужна сигнальная лампа, провода, торцевые включатели.

Тип механизма определяют по расстоянию от полотна до внешней кромки опоры:

• больше 15 см — рычажный;
• до 15 см — линейный.

С домкрата убирают крышку, шестерни и ручку. Болгаркой срезают платформу подъемника. Разбирают стеклоподъемник, вынимают мотор и редуктор. Из трубы-квадрата (20 х 20 мм) делают муфту, присоединяют к винту домкрата.

Применяют шуруповерт для сверления отверстий в прутке 18 х 18 см, где затем нарезают винтовую резьбу для редукторного вала. Ответную часть муфты устанавливают на двигатель стеклоподъемника. По углам делают отверстия, соответствующие тем, что на корпусе. Винтовую часть и мотор соединяют шпильками с гайками.

Как устроен кривошипно-шатунный механизм

Механизм состоит из деталей, как подвижных, так и неподвижных.

Детали подвижного типа:

• поршень;
• маслосъемное кольцо (1);
• компрессионные кольца (2);
• поршневой палец (3);
• стопорное кольцо (4);
• шатун;
• крышка шатуна (5);
• крепежный болт (6);
• вкладыши (7);
• втулка (8);
• коленчатый вал;
• шатунная шейка (9);
• противовес (10);
• коренная шейка (11);
• маховик

Детали неподвижного типа:

• блок и головка цилиндров;

Подвижные и неподвижные части КШМ

Составные части КШМ условно делят на подвижные и неподвижные компоненты. К подвижным частям относятся:

• поршни и поршневые кольца;
• шатуны;
• поршневые пальцы;
• коленчатый вал;
• маховик.

Неподвижные части КШМ выполняют функцию основы, крепежей и направляющих. К ним относятся:

• блок цилиндров;
• головка блока цилиндров;
• картер;
• поддон картера;
• крепежные детали и подшипники.

Картер и поддон картера двигателя

Картер – это нижняя часть двигателя, где располагаются опоры и каналы смазочной системы для коленчатого вала. В картере происходит движение шатунов и вращение коленвала. Поддон картера представляет собой резервуар с моторным маслом.

Основа картера в работе подвергается постоянным тепловым и силовым нагрузкам. Поэтому для этой детали предъявляются особые требования по прочности и жесткости. Для его изготовления используют алюминиевые сплавы или чугун.

Картер двигателя крепится к блоку цилиндров. Вместе они составляют остов двигателя, основную часть его корпуса. В блоке располагаются непосредственно сами цилиндры. Сверху крепится головка блока ДВС. Вокруг цилиндров имеются полости для жидкостного охлаждения.

Расположение и число цилиндров

На сегодняшний день существуют следующие наиболее популярные схемы:

• рядное четырех- или шестицилиндровое положение;
• V-образное шестицилиндровое положение под углом 90°;
• VR-образное положение под меньшим углом;
• оппозитное положение (поршни двигаются навстречу друг другу с разных сторон);
• W-образное положение с 12 цилиндрами.

В простом рядном расположении цилиндры и поршни расположены в ряд перпендикулярно коленчатому валу. Такая схема наиболее простая и надежная.

Головка блока цилиндров

К блоку с помощью шпилек или болтов крепится головка блока цилиндров. Она накрывает цилиндры с поршнями сверху, образуя герметичную полость – камеру сгорания. Между блоком и головкой предусмотрена прокладка. Также в ГБЦ располагаются клапанный механизм и свечи зажигания.

Цилиндры

В цилиндрах двигателя непосредственно происходит движение поршней. От хода поршня и его длины зависит их размер. Цилиндры работают в условиях меняющегося давления и высоких температур. Во время работы стенки подвергаются непрерывному трению и температурам до 2500°C. К материалам и обработке цилиндров также предъявляются особые требования. Они изготавливаются из легированного чугуна, стали или алюминиевых сплавов. Поверхность деталей должна быть не только прочной, но и легко подвергаться обработке.

Внешнюю рабочую поверхность называют зеркалом. Ее покрывают хромом и полируют до зеркальной поверхности, чтобы максимально снизить трение в условиях ограниченной смазки. Цилиндры отливаются вместе с блоком (цельные) или изготавливаются в виде съемных гильз.

Область использования

Привод рассматриваемого типа встречаются в разных областях. При этом:

1. Очень часто привод монтируется в станке, который предназначен для металлобработки и дерева.
2. Некоторые инструмента также базируются на преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное. Примером можно назвать дрель с ударным механизмом или перфораторы, которые сегодня популярны.
3. В промышленности можно повстречать транспортеры, конструкции для подъема и опускания разного продукта.

Единственным, но существенным плохим качеством можно назвать довольно внушительные размеры устройства. По мимо этого, необходимо гарантировать хорошую смазку, так как трение оказывается основой нагрева и износа.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.