Реверсивный механизм

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Цереня Анатолий Александрович Грибков Юрий Александрович Шапилевич Сергей Сергеевич Жаравин Сергей Васильевич Шорников Константин Федорович(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Реверсивный механизм, содержащий вал с установленной на нем центральной шестерней, находящиеся с ней в зацеплении шестерни, колесо реверса, выполненное в виде зубчатого колеса внутреннего зацепления, установленное на оси, отличающийся тем, что 9775 1 2007.10.30 дополнительно содержит шестерни, находящиеся в зацеплении с колесом реверса и соединенные шатунами с шестернями, находящимися в зацеплении с центральной шестерней, причем центральная шестерня соединена с маховиком, который через фрикционную муфту с электромагнитом включения соединен с электродвигателем, а электромагнит включения электрически связан с контактом датчика вращения, закрепленным на колесе реверса. Изобретение относится к общему машиностроению, а именно к устройствам, обеспечивающим возможность изменения направления выходного звена на противоположное. Его можно использовать в приводах сканирующих антенн, приводах рекламных стендов, системах подачи деталей на конвейер, роторных линиях, системах протирания стекол высотных зданий, системах приготовления различных растворов. Не исключена возможность применения изобретения и в устройствах робототехники. Известен реверсивный механизм, содержащий корпус, в котором размещена зубчатая передача, состоящая из ведущего, ведомого и промежуточных зубчатых колес. Оси зубчатых колес параллельны между собой. Двуплечий рычаг связан с ведущим зубчатым колесом. На рычаг оказывают воздействие профилированные упоры. Ведомое зубчатое колесо выполнено с наружными и внутренними зубьями. Двуплечий рычаг установлен с возможностью поворота на оси ведущего зубчатого колеса. Оси промежуточных зубчатых колес закреплены на концах двуплечего рычага, а промежуточные зубчатые колеса постоянно взаимодействуют с ведущим зубчатым колесом. Профилированные упоры закреплены на торце ведомого зубчатого колеса и поочередно воздействуют на двуплечий рычаг через промежуточные зубчатые колеса. Механизм снабжен сервопружиной. Концы ее закреплены на корпусе и на двуплечем рычаге. Один из профилированных упоров установлен с возможностью перемещения по торцу ведомого зубчатого колеса 1. Этот механизм не является компактным из-за несоосности ведущего и ведомого валов. Работа этого механизма не надежна, так как промежуточное зубчатое колесо поочередно входит и выходит из зацепления с ведомым зубчатым колесом, то есть зубчатое зацепление не постоянно является кинематической парой. Кроме того, в устройстве механизма отсутствует возможность экономии энергии. Для устранения выше перечисленных недостатков и служит предлагаемый реверсивный механизм. Энергосбережение в реверсивном механизме осуществляется за счет использования в нем общеизвестного рекуператора механической энергии 2, 3. Задача, на решение которой направлено изобретение, - достижение компактности устройства, равномерное распределение усилий на шестернях, экономия энергии при работе устройства. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - обеспечение более надежной работы устройства. Реверсивный механизм содержит вал с установленной на нем центральной шестерней. С ней в зацеплении находятся шестерни. Колесо реверса выполнено в виде зубчатого колеса внутреннего зацепления и установлено на оси. Реверсивный механизм также содержит шестерни, находящиеся в зацеплении с центральной шестерней, причем эти шестерни соединены шатунами с шестернями, находящимися в зацеплении с колесом реверса. Центральная шестерня соединена с маховиком, который через фрикционную муфту с электромагнитом включения соединен с электродвигателем. 2 9775 1 2007.10.30 Электромагнит включения электрически связан с контактом датчика вращения, который закреплен на колесе реверса. На. фиг. 1 показана схема реверсивного механизма. На фиг. 2 показана кинематика одного из трех приводом за один цикл. На фиг. 3 дана циклограмма вращения кривошипа зациклов. Устроен реверсивный механизм следующим образом (фиг. 1). Все шестерни установлены на осях, жестко закрепленных на платформе 1. Причем платформа 1 может быть установлена как вертикально, так и горизонтально. Она может перемещаться по любой плоскости. Дополнительные устройства для перемещения платформы в рамках данного изобретения не рассматриваются. Центральная шестерня 2 установлена в центре платформы 1. С центральной шестерней 2 находятся в зацеплении шестерни 3, 4, 5, которые соединены шатунами 6, 7, 8 с шестернями 9, 10, 11, находящимися в зацеплении в колесом реверса 12, также установленным наплатформе 1 шарнирно. Установка колеса реверса 12 на платформе 1 на фигурах не показана, так как в каждом конкретном случае применения механизма, из конструктивных соображений, соединение колеса реверса 12 с платформой 1 будет разным. Центральная шестерня 2 валом 13 соединена с маховой массой 14, которая через фрикционную муфту 15 и редуктор 16 соединяется или разъединяется с электродвигателем 17. Редуктор 16 может и отсутствовать, если характеристика электродвигателя 17 удовлетворяет требованиям реверсивного механизма. На колесе реверса 12 закреплен датчик вращения 18, кинематически связанный с замыкателем 19 контактом 20, электрически соединенным с обмоткой реле 21, связанной магнитной связью с контактом 22. Контакт 22 электрически соединен с электромагнитом включения 23 фрикционной муфты 15 (фиг. 1, 2). Включение-выключение муфты 15 можно выполнить и с помощью герконов. Точки 24-31 (фиг. 2) характеризуют положение шатунов и кривошипов (это, собственно, условные линии на шестернях 3, 4, 5, 9, 10, 11) в разных положениях механизма. Верхняя циклограмма (фиг. 3) показывает зависимость окружной скорости шестерни, зацепляющейся с колесом реверса, а нижняя - с центральной шестерней, от углов поворота . Закон этих зависимостей показан дляциклов, причемможет быть и дробным числом. Работает реверсивный механизм следующим образом. Инициируется работа реверсивного механизма замыкателем 19 контакта 20. Контакт 20 замыкает цепь обмотки реле 21, которая замыкает контакт 22. Электромагнит 23 замкнет фрикционную муфту 15. Механизм начнет свою работу. Причем замыкание фрикционной муфты 15 и включение электродвигателя 17 могут происходить одновременно. Центральная шестерня 2 передает импульс крутящего момента на шестерни 3, 4, 5. Шестерни 3, 4, 5, шатуны 6, 7, 8 и шестерни 9, 10, 11 являются рекуператорами механической энергии с соответственно присоединенными к ним инерционными массами, требования к параметрам которых рассмотрены ниже. а фиг. 1 показано положение, когда отношение частоты вращения центральной шестерни 2 к частоте вращения колеса реверса 12 равно нулю. То есть маховая масса 14, связанная с шестернями 3, 4, 5, останавливается, передав всю кинетическую энергию маховой массе, связанной с шестернями 9, 10, 11. Затем начинается обратный цикл. Когда шатуны 6, 7, 8 займут положение в одну линию с центрами шестерен 3, 4, 5, вышеприведенное передаточное отношение частоты вращения центральной шестерни к частоте вращения колеса реверса 12 становится равным бесконечности. Происходит перекачка кинетической энергии. 3 9775 1 2007.10.30 Когда колесо реверса 12 вращается по часовой стрелке, с помощью датчика 18, замыкателя 19, контакта 20, контакта 22, электродвигатель 17 соединяется через фрикционную муфту 15 с маховой массой 14, а далее и с центральной шестерней 2, т.е. происходит подпитка энергией на момент прохождения датчика вращения 18 около замыкателя 19. При ходе колеса реверса 12 против часовой стрелки замыкатель 19 удаляется от контакта 20. Угол реверсирования шестерен 9, 10, 11 вычисляется по формуле (см. фиг. 2)360 - 2(-)/,где- длина шатуна, обязательно 22, 2,3- радиус кривошипа- межосевое расстояние 2 . 2 Соответственно угол реверсирования колеса реверса 121/,где 1 - радиус начальной окружности шестерен 9, 10, 11- радиус начальной окружности колеса реверса 12. Остановку механизма осуществляют торможением колеса реверса 12, предварительно отведя замыкатель 19 от контакта 20. Реверсивный механизм в таком исполнении, даже если он будет установлен на подвижной платформе, из-за равномерного расположения рекуператоров на платформе, будет огражден от колебаний платформы, т.к. все силы образуют замкнутый многоугольник. Расчет значений моментов инерции деталей реверсивного механизма осуществляется по формуле 2 где 212 - числа зубьев шестерен и колеса реверса 214 - значения собственных моментов инерции соответствующих шестерен, колес и маховика. Смысл этой формулы заключается в том, что моменты инерции, приведенные к каждой из шестерен 3, 4, 5, 9, 10, 11, должны быть равны между собой. Источники информации 1. А.с СССР 581348. Реверсивный механизм // Бюл.43, 25.11.77. 2. Гулиа Н.В. Инерция. - . Наука, 1982, с ил., С. 79, 80. 3. Гулиа Н.В. Пружина, которой на самом деле нет // Изобретатель и рационализатор. 1980. -3. - С. 14, 15. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5