Перетворювач іржі

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема, до черв'ячно-важільних механізмів з одностороннім самогальмуванням. Він може бути використаний у верстатобудуванні, автотракторобудуванні, редукторобудуванні та інших галузях, зокрема, у пристроях, що забезпечують вільний рух вхідної ланки в одному напрямку і її самогальмування – при русі в зворотному напрямку.

Відомий зубчато-важільний механізм з одностороннім самогальмуванням, який має у своєму складі корпус, центральне зубчате колесо з несиметричними профілями, водило з встановленим на ньому елементом, взаємодіючим з зубцями центрального зубчатого колеса [1].

Вказаний зубчато-важільний механізм забезпечує дискретний односторонній вільний хід вхідної ланки. Але його суттєвим недоліком є низькі функціональні можливості, пов'язані з нереалізованістю безступеневого самогальмування механізму внаслідок дискретної дії взаємодіючих (стопорних) елементів.

Відомий також черв'ячно-важільний механізм з одностороннім самогальмуванням, який має у своєму складі корпус, центральне черв'ячне зубчате колесо, водило, на периферійній частині площини якого закріплені дві опори з спільною віссю і встановленим на них черв'яком [2].

Цей черв'ячно-важільний механізм порівняно з попереднім має більш розширені функціональні можливості внаслідок безступеневого самогальмування.

Але його суттєвим недоліком є недостатньо широкі функціональні та експлуатаційні можливості внаслідок наявності досить вузького діапазону геометричних параметрів ортогональної черв'ячної передачі, при яких можливе самогальмування з одночасним забезпеченням вищого коефіцієнту корисної дії при вільному ході.

Мета винаходу - розширення функціональних можливостей механізму за рахунок забезпечення розширеного діапазону геометричних параметрів черв'ячної передачі при яких можливе самогальмування з одночасним забезпеченням вищого коефіцієнту корисної дії при вільному ході.

Винахідницький замисел полягає в тому, щоб добудувати структуру механізму, змінивши в ньому частину елементів і зв'язків між ними, для досягнення мети винаходу.

Досягнення мети забезпечується тим, що на водилі між периферійною частиною площини і опорами зі спільною віссю закріплені взаємно опозитно (протинаправлено) спрямовані додаткові проміжні елементи, спільна вісь опор нахилена до площини периферійної частини водила під гострим кутом, зовнішні поверхні черв'яка і черв'ячного колеса виконані глобоїдальними, а поздовжні лінії зубців черв'ячного колеса у центральному перетині мають різні кути нахилу, які відрізняються один від одного на подвоєну величину гострого кута нахилу спільної вісі опор до площини периферійної частини водила.

При цьому черв'як може бути виконаний багатозахідним, а гострий кут між напрямком спільної осі опор черв'яка і площиною периферійної частини водила може бути меншим, ніж кут підйому витків черв'яка на ділильній поверхні.

Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показана загальна схема механізму, на фіг. 2 - вид по напрямку А (зверху) на цю схему.

Черв'ячно-важільний механізм з одностороннім самогальмуванням має у своєму складі корпус 1, центральне зубчате колесо 2, яке виконане черв'ячним з несиметричними у повздовжньому напрямку профілями зубців, при тому кути нахилу поздовжніх ліній зубців черв'ячного колеса (які вимірюються у центральному торцевому перетині (площині) колеса, відрізняються один від одного на величину подвоєного гострого кута у нахилу спільної вісі опор до площини периферійної частини водила.

До нього входять також водило 3, яке має периферійну частину 4 з опорами 5 зі спільною віссю.

На водилі 3 між периферійною частиною 4 його площини і опорами 5 виконані взаємно опозитно (протинаправлено) спрямовані додаткові проміжні елементи 6. Ці елементи несуть опори 5 вісі черв'яка 7. Зовнішні поверхні черв'яка 7 та черв'ячного колеса 2 виконані глобоїдальними для забезпечення спряження елементів черв'ячної передачі, яка не є ортогональною.

Несиметричність поздовжніх профілів зубців черв'ячного колеса виконують таким чином, щоб профіль з меншим кутом нахилу мав властивості самогальмування, а профіль з більшим кутом нахилу - не мав властивостей самогальмування, а, навпаки, забезпечував кращий коефіцієнт корисної дії механізму.

Виконання умови самогальмування досягається, крім вибору кута нахилу гвинтової лінії зубців на ділильній поверхні черв'ячного колеса, матеріалу черв'яка та черв'ячного колеса і кількості заходів черв'яка.

Черв'ячне зубчате колесо 2 і черв'як можуть бути також виконані з несиметричними у поперечному розтині профілями зубців, які здатні до взаємообкату, утворюючи попарно самогальмівні та несамогальмівні зачеплення. Зокрема, самогальмівні зачеплення утворюються зубцем і витком з профілем, що забезпечує менший кут зачеплення.

Це додатковий чинник розширення функціональних можливостей механізму.

Зубці черв'ячного зубчатого колеса і витки черв'яка можуть бути виконанні у вигляді відповідних елементів циліндричної чи глобоїдної зубчатої передачі.

Черв'ячно-важільний механізм з одностороннім самогальмуванням працює наступним чином.

При русі водила 3, наприклад, у напрямку проти руху годинникової стрілки забезпечується взаємодія лівих профілів витків черв'яка 7 з правими профілями зубців черв'ячного зубчатого колеса 2. При умові, що гострий кут перехрещення осей не перевищує кута підйому гвинтової лінії витка черв'яка на ділильній поверхні, який вибраний в межах кута тертя, відбувається самогальмування передачі.

Мінімальні кути профілів зубців (зачеплення) черв'ячного колеса і витків черв'яка будуть сприяти цьому.

Оскільки черв'ячна передача є механізмом з постійним зачепленням, в межах зміни кутового положення водила 3 відносно корпусу протягом повного оберту, самогальмування буде забезпечене при будь-якому кутовому положенні водила 3 по відношенню до черв'ячного колеса 2. Тобто буде забезпечуватись безперервність самогальмування механізму при спробі руху водила у вказаному напрямку. При русі водила 3 у зворотному напрямку (в прикладі, що розглядається - за рухом годинникової стрілки) умови самогальмування не будуть виконані внаслідок несиметричності елементів черв'яка і черв'ячного колеса, які знаходяться у зачеплені. Механізм буде мати вільних хід.

Цьому буде сприяти збільшений кут зачеплення і кут підйому лінії витків черв'яка та зубців черв'ячного колеса відповідно.

Внаслідок того, що при русі водила 3 виникає у один бік самогальмування, а у другий - вільне переміщення, утворюється механізм з одностороннім самогальмуванням та одностороннім вільним ходом. Максимальний коефіцієнт корисної дії забезпечується внаслідок гранично високого кута нахилу зубців передачі при вільному ході механізму.

Останнє забезпечується внаслідок можливості підбору значення кута j (фіг. 1) та параметрів передачі, які в найбільшій мірі цьому відповідають.

При виконанні черв'ячної передачі як циліндричної спрощується технологія її виготовлення.

При виконанні черв'яка і черв'ячного колеса у вигляді відповідних елементів глобоїдної передачі буде забезпечене посилення навантажувальної здатності передачі (тобто здатності витримувати без поломки крутний момент при закріпленні черв'ячного колеса і русі водила у напрямку, який забезпечує самогальмування).

Наявність вказаних властивостей у черв'ячно-важільному механізмі з одностороннім самогальмуванням дозволяє застосовувати його у багатьох механічних системах, наприклад, у механізмах для безступеневого регулювання швидкості кутового руху.

Джерела інформації:

1. Производство зубчатых колес. Под ред. Б.А. Тайца. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1975 - стр. 280 (рис. VII.5).

2. Дмитрук І.А, Копійченко Ю.В., Котляров Б.С., Зубчато-важільний механізм з одностороннім самогальмуванням/ Заявка на видачу патенту України від 28.03.2005р. № 2005 02774.