Механізм для перетворення обертального руху в обертально-поступальний

1. Механізм для перетворення обертального руху в обертально-поступальний, що має корпус зі встановленим в ньому з можливістю обертання і осьового переміщення робочим гвинтом, гайку, зв'язану по різьбі з гвинтом і встановлену в корпусі з можливістю обертання, кінематичний ланцюг, що зв'язує гвинт з гайкою за допомогою вала і двох зубчати х передач з різними передаточними відношеннями, який відрізняється тим, що введена додаткова зубчата передача з вала на гайку, а обидва зубчаті колеса на гайці виконані у вигляді C2 2 (19) 1 3 84317 Відомий механізм по [а.с. №257969 СРСР, МКИ F16Н, Двухвинтовой механізм / А.П. Коренева], що має корпус, установлені в ньому два вали з жорстко закріпленими на них зубчастими колесами, причому один з валів виконаний у вигляді гвинта, взаємодіючу з останнім гайку, установлену в корпусі з можливістю обертання й пов'язану із гвинтом додатково через другий вал за допомогою зубчастої передачі й упорів, розміщених на гвинті. Однак цей пристрій має недоліки, оскільки для здійснення взаємозалежного обертального й зворотно-поступального регульованого руху даний механізм не придатний. Для зміни напрямку поступального руху робочого валу необхідно здійснювати його реверсивний обертальний рух, що приведе до зворотно-гвинтового руху на ви ході. Найбільш близьким пропонованому по своїй технічній сутності є механізм по [а.с. №362164 СРСР, МКИ F16Н 25/20, Механизм для преобразования вращательного движения во вращательно-поступательное/В.М. Беднягин], що має корпус, робочий вал, виконаний у вигляді гвинта й гайку, установлену в опорах і пов'язану з робочим валом додатковим кінематичним ланцюгом. Однак і цей пристрій має недоліки, оскільки, для визначення реверсивного лінійного переміщення веденої ланки, необхідно в строгій періодичності змінювати напрямок обертання ведучої ланки. В основу цього винаходу покладено завдання розширення кінематичних можливостей механізму за рахунок забезпечення періодичного зворотного руху гвинта при незмінному напрямку обертання ведучого валу. Рішення поставленого завдання забезпечується тим, що в механізмі, що містить корпус зі встановленим в ньому з можливістю обертання і осьового переміщення робочим гвинтом, гайку, зв'язану по різьбленню з гвинтом і встановлену в корпусі з можливістю обертання, кінематичний ланцюг, що пов'язує гвинт з гайкою за допомогою валу і дво х зубчатих передач з різними передавальними відносинами, введена додаткова зубчата передача з валу на гайку. При цьому, обидва зубчаті колеса на гайці виконані у вигляді зубча тих напівмуфт і встановлені з можливістю обертання відносно а. На гайці, рухомо, за допомогою Тобразних шпонок, з можливістю осьового переміщення щодо гайки, співісно встановлені дві втулки і, з можливістю поперемінного входу в зачеплення із зубчатими колесами на гайці, дві зубчаті напівмуфти. Втулки і напівмуфти, попарно натягнуті і пружно взаємозв'язані між собою за допомогою радіально встановлених, з опорою своїми кінцями на ці напівмуфти і втулки, рухомих штирів, стягнутих пружинами розтягування, кінцям яких визначено вільне ковзання уздовж штирів. На гвинті, з протилежних від гайки з втулками торцях, встановлено два упори, у вигляді регульованих по положенню уздовж осі гвинта гайок, з можливістю поперемінного механічного контакту кожного з своєю втулкою при переміщенні гвинта. При цьому, передавальне відношення зубчатої передачі між валом і гвинтом вибране проміжним по величині в 4 порівнянні s величинами передавальних відносин двох з убчати х передач з валу на гайку. Упори призначені для періодичного зміни напряму переміщення гвинта у заданому інтервалі значень завдяки почергової взаємодії із двома півмуфтами зчеплення і їх періодичного переключення, що визначає почерговий зв'язок гвинта iз гайкою через обидва кінематичні ланцюги зубчатих передач. Передатні відношення двох кінематичних ланцюгів вибрані таким чином, щоб при переключеннях муфти періодично то кутова швидкість гайка перевищувала кутову швидкість гвинта, то навпаки-кутова швидкість гвинта перевищувала кутову швидкість гайки. Пропозиція в порівнянні із прототипом здобуває властивості перетворювача вхідного обертального руху у обертально-зворотно-поступальний, причому вихідний складний рух відносно просто можна регулювати по амплітуді переміщення відповідною установкою упорів, що дозволяє застосовува ти його при створенні пристроїв, що розкладають (у текстильних машинах), об'ємних плунжерних (поршневих) насосів, хонінгувальних, притиральних, довбальних, що перемішують, що прошивають й інших пристроїв. Пропонований механізм відрізняється високими редукційними властивостями, простотою у виго товленні, зборці й відносно малими розмірами. У результаті цього, розширились кінематичні можливості механізму за рахунок забезпечення зворотного руху гвинта в заданому діапазоні значень при незмінному напрямку обертання ведучого вала. Відпала необхідність застосування реверсного первинного привода. За рахунок проведених нововведень, спростилася конструкція пропонованого механізму із приводом, у порівнянні з аналогами, призначених для виконання подібних функцій. На Фіг.1 зображений головний вид механізму в розрізі, а на Фіг.2 - розріз А-А й Б-Б на Фіг.1. Ме ханізм складається з нерухомого корпуса 1, у якому встановлені з можливістю обертання привідний вал 2, робочий вал 3, виконаний у вигляді гвинта й гайка 4, взаємозв'язана з робочим валом 3, що утворює з ним гвинтову пару. На валу 2 жорстко закріплені шестірні 5, 6, 7. На гвинтовій поверхні валу 3, по обидва боки від гайки встановлені регульовані упори 8 й 9, виконані у вигляді гайок з можливістю їхнього фіксованого кріплення на гвинтовій поверхні робочого вала 3, а також жорстко закріплене зубчасте колесо 10. На гайці 4 установлені з можливістю обертання щодо неї два зубчасті колеса - кулачкові напівмуфти 11, 12 і пристрій почергового жорсткого кінематичного зв'язку цих зубчастих коліс із гайкою 4, що включає в себе дві напівмуфти 13, 14 і дві втулки 15, 16, що установлені на гайці за допомогою Т-подібних шпонок 17, 18 з можливістю осьового переміщення щодо неї. На торцях напівмуфт 13, 14 і втулок 15, 16 виконано по три радіальних паза в які своїми кінцями встановлені штирі 19, попарно навантажені за допомогою пружин розтягнення 20. Пружини 20 взаємозв'язані своїми кінцями зі штирями 19 з можли 5 84317 вістю переміщення з ковзанням цих кінців пружин уздовж штирів 19. Завдяки цьому відбувається взаємне силове замикання напівмуфт 13, 14 і втулок 15, 16 через затиснуті між ними Т-подібні шпонки 17 й 18 відповідно. При цьому напівмуфта 13 і втулка 16 займають свої крайні положення з упором на гайку 6, а пружина 20 займає стійке положення по малій діагоналі чотирикутного зчленування штирів 19 з напівмуфтами 13, 14 і втулками 15, 16. Шестірні 5, 6, 7 відповідно попарно взаємозв'язані із зубчастими колесами 10, 11, 12. Діаметральні розміри всіх зубчастих коліс виконані такими, що, при правому різьбленні гвинтової пари й напрямку обертання приводного вала 2 проти годинникової стрілки по ходу руху потоку потужності, дотримується умова: i6 -11 ñ i5- 10 ñ i7-12, а у випадку лівого різьблення й зворотному напрямку обертання приводного вала необхідно, щоб i6 -11 á i5- 10 á i7-12, де i5-10 , i6 -11 , i7-12 - передатні відношення між шестірнями 5, 6, 7 і відповідно зубчастими колісьми 10, 11, 12. Ме ханізм працює в такий спосіб. При обертанні приводного валу 2 через зубчасті колеса 5, 10 рух передається робочому валу 3, а через шестірні 6, 7 - зубчастим колесам 11 й 12 відповідно, причому колесо 11 буде вільно обертатися на гайці 4. Від зубчастого колеса - напівмуфти 12, через напівмуфту 13, шпонки 17, обертання передається на гайку 4. При цьому, обертання гвинта й гайки будуть відбуватися в одному напрямку. Виходячи із прийнятих розмірів зубчастих коліс, частота обертання гайки 4 буде перевершувати відповідну частоту гвинта 3, що, при правому напрямку різьблення в парі, приведе до переміщення гвинта вправо. У міру цього переміщення гвинта 3, упор 8 наблизиться до втулки 15, увійде з нею в контакт і почне пересувати її, а відповідно й пов'язані з нею шпонку 18 і втулку 16 уздовж осі гвинта 3 вправо щодо гайки 6. Із втулками 15 й 16 будуть переміщатися й притиснені до них своїми кінцями штирі 19, що приведе до спільної синхронної зміни їхніх кутових положень відносно осі гвинта й гайки, а це приведе до розтягання пружин 20 і підвищенню їхньої потенційної енергії. При незначному переході штирів 19 через вертикальне положення, пружини 20 будуть прагнути зайняти нове стійке положення. Кінці пружин зісковзнуть уздовж штирів: правий нагору, лівий униз, що приведе до перерозподілу точок прикладення пружних сил від пружин 20. У результаті, взаємозалежні через шпонку 17 напівмуфти 13 й 14 і через шпонку 18, втулки 15 й 16 різко перемістяться в протилежних напрямках до упору в гайку 4: перші вліво, другі вправо. Це приведе до переключенню механізму: розмиканню зв'язку зубчасте колесо-напівмуфта 12 - напівмуф 6 та 13 і замиканню гайки 4 через шпонку 17, напівмуфту 14 на зубчасте колесо-напівмуфту 11. У результаті гайка 4 одержить обертання від зубчастого колеса 11 із частотою обертання меншої частоти ніж частота обертання гвинта 3. Це приведе до того, що гвинт о обертальному русі буде обганяти гайку, а, отже, почне пересуватися уздовж своєї осі уліво. Надалі, упор 9 на гвинті 3 наблизиться до втулки 16 й, пересуваючи її, виконає переключення механізму в початкове положення, аналогічно попередньо описаному, але у зворотному порядку. Далі, при обертанні вала 2, всі періодичні зворотно-поступальні рухи гвинта 3 уздовж своєї осі будуть повторюватися знову і знову. Таким чином, при постійному напрямку обертання приводного валу 2, будуть відбуватися обертання й зворотно-поступальний рух вихідного елемента - гвинта 3. Амплітуда цього періодичного переміщення визначається попереднім настроюванням положення упорів 8 й 9 на гвинті 3. При цьому: nг = nпр / і5 -10; n12 = nпр / і7 -12; n11 = nпр / і6 -11; Vп = t × (n12 - nг ) = nпр × t × æ i7- 12- 1 - i5- 10-1ö ; ç ÷ è ø Vл = t × (nг - n11) = nпр × t × æ i5 -10-1 - i6- 11-1ö, ç ÷ è ø де, nпр , nг , n11, n12 - частоти обертання приводного вала 2, гвинта 3, зубчастих коліс 11 й 12 відповідно; Vп , Vл - лінійні швидкості періодичного руху уздовж своєї осі гвинта 3 вправо й уліво відповідно; t - крок різьблення. Чим менше будуть відрізнятися по величині друг від друга передатні відносини i5-10 , i6 -11 i i7-12 тим, при однаковому кроці гвинта (t) і частоті обертання приводного валу (nпр ), значення зворотних по напрямку швидкостей переміщення гвинта 3 Vп , Vл по абсолютній величині будуть менше. Таким чином, за рахунок запропонуванню, розширились кінематичні можливості механізму, з'явилася можливість забезпечення зворотного руху гвинта в заданому діапазоні значень при незмінному напрямку обертання привідного валу. Пропозиція може бути використана при створенні механізмів розкладки, наприклад, ниток на пристроях, що намотують текстильних машин, поршневих та плунжерних насосів, хонінгувальних, притиральних, довбальних, що перемішують, що прошивають й інших пристроїв. Досягнення поставленого завдання підтверджено теоретичними дослідженнями, виконаними по даній темі й випробуваннями макетного зразка розробленого механізму в лабораторних умовах кафедри «Обладнання підприємств легкої промисловості та побутового обслуговування» Херсонського національного технічного університету, які підтвердили теоретичні обґрунтування. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84317 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601