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.