RU108532U1 - DEVICE FOR CONVERSION OF ROTARY MOTION TO RETURN-COMMUNICATIVE AND BACKWARD - Google Patents

Abstract

1. Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, содержащее корпус, маховик и ползун, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси вращения маховика, на боковой поверхности ползуна выполнена замкнутая винтовая канавка, между ползуном и маховиком размещен поводок, имеющий форму шара, проворот ползуна относительно корпуса ограничен шлицевым соединением, отличающееся тем, что в корпусе выполнена радиусная кольцевая канавка, поводок вставлен в паз в маховике и поверхностью, выходящей за пределы паза маховика, опирается на кольцевую канавку корпуса. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что замкнутая винтовая канавка выполнена с числом витков более одного, при этом количество поводков равно числу витков винтовой канавки, и они равномерно зафиксированы в маховике. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на ползуне выполнено несколько параллельных винтовых канавок, на корпусе - соответствующее количество кольцевых канавок, а в пазах маховика вставлено требуемое количество поводков. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что маховик выполнен в виде приводного или выходного вала. 1. A device for converting rotational motion into reciprocating and vice versa, comprising a housing, a flywheel and a slider mounted with the possibility of reciprocating movement along the axis of rotation of the flywheel, a closed helical groove is made on the side surface of the slide, a lead having a lead between the slider and the flywheel has the shape of the ball, the rotation of the slide relative to the housing is limited by a spline connection, characterized in that a radial annular groove is made in the housing, the leash is inserted into the groove in the flywheel and the surface extending beyond the groove of the flywheel rests on the annular groove of the housing. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the closed helical groove is made with the number of turns of more than one, while the number of leads is equal to the number of turns of the helical groove, and they are evenly fixed in the flywheel. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that several parallel helical grooves are made on the slider, an appropriate number of annular grooves are made on the housing, and the required number of leads are inserted in the grooves of the flywheel. ! 4. The device according to claim 1, characterized in that the flywheel is made in the form of a drive or output shaft.

Description

Заявляемое полезная модель относится к области машиностроения, а более конкретно - к устройствам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, и может быть использовано, например, в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах, насосах и др. устройствах, где необходимо преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот.The inventive utility model relates to the field of engineering, and more specifically to devices for converting rotational motion into reciprocating and vice versa, and can be used, for example, in internal combustion engines, compressors, pumps, and other devices where it is necessary to convert rotational motion to reciprocating and vice versa.

Известен аксиально-поршневой двигатель с противоположно движущимися поршнями, (заявка №2001105860 от 27.02.2003) содержащий корпус, вал, цилиндры, расположенные вокруг и параллельно оси вала, по два поршня с шатунами-поводками в каждом цилиндре, неподвижно закрепленные на валу две косые втулки и две качающиеся шайбы с радиальными цапфами, связанными шарнирно с шатунами-поводками, поршни имеют уплотнения с обоих торцов, а рабочие процессы двигателя совершаются как в объеме между поршнями с одной стороны, так и между торцевыми крышками цилиндров и поршнями с другой.Known axial piston engine with oppositely moving pistons (application No. 2001105860 from 02.27.2003) comprising a housing, a shaft, cylinders located around and parallel to the axis of the shaft, two pistons with connecting rods in each cylinder, two oblique fixed to the shaft bushings and two swinging washers with radial trunnions pivotally connected to connecting rods, leads, pistons have seals at both ends, and engine working processes are performed both in the volume between the pistons on one side and between the end caps of the cylinders and rshnyami other.

Недостатками аналога являются: большие габариты вследствие наличия несовпадения оси приводного вала и оси цилиндров, повышенных габаритов механизма возвратно-поступательного движения поршней, а также снижение КПД механизма и его долговечности из-за давления поршней на стенки цилиндров и возникновения в нем неуравновешенных сил инерции.The disadvantages of the analogue are: large dimensions due to the mismatch of the axis of the drive shaft and the axis of the cylinders, increased dimensions of the reciprocating mechanism of the pistons, as well as a decrease in the efficiency of the mechanism and its durability due to the pressure of the pistons on the cylinder walls and the occurrence of unbalanced inertia forces in it.

Прототипом заявляемого изобретения является устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, патент RU №2059133 С1, содержащее корпус, размещенный в нем ползун цилиндрической формы с замкнутой винтовой канавкой, кинематически связанное с ползуном и фиксированное от перемещения вдоль своей оси вращения тело вращения в виде маховика, кинематическая связь между ползуном и телом вращения выполнена в виде поводков, зафиксированных в маховике, предназначенных для взаимодействия одной стороной с телом вращения, а другой стороной - для взаимодействия с боковой поверхностью замкнутой винтовой канавки. Проворот ползуна относительно корпуса ограничен шлицевым соединением.The prototype of the claimed invention is a device for converting rotary motion into reciprocating and vice versa, patent RU No. 2059133 C1, comprising a housing, a cylindrical slider placed therein with a closed helical groove, kinematically connected with the slider and fixed to rotation along its axis of rotation in in the form of a flywheel, the kinematic connection between the slider and the body of revolution is made in the form of leashes fixed in the flywheel, designed to interact with one side of the body scheniya and the other side - to interact with the lateral surface of the closed helical groove. The rotation of the slide relative to the housing is limited by a spline connection.

Прототип работает следующим образом. При приложении крутящего момента к маховику он начинает разворачиваться относительно своей оси, а зафиксированный в нем поводок начинает давить на боковую поверхность винтовой канавки, вследствие ограничения возможности проворота ползуна шлицевым соединением его с корпусом ползун начинает поступательное движение. После достижения ползуном крайнего положения происходит переход поводка в реверсивную ветвь винтовой канавки, (ветвь, имеющую обратное направление) и ползун, таким образом, меняет направление движения на противоположное. Цикл повторяется, вследствие чего вращательное движение преобразуется в возвратно-поступательное. При обратном преобразовании движения возвратно-поступательного во вращательное усилие прикладывается к ползуну. При этом ползун боковой поверхностью винтовой канавки воздействует на поводок, закрепленный в маховике, что вызывает вращение маховика. При достижении ползуном крайнего положения за счет силы инерции вращательного движения маховика происходит переход поводка в реверсивную ветвь винтовой канавки, и при изменении направления прикладываемой нагрузки на противоположное вращательное движение маховика продолжается в том же направлении.The prototype works as follows. When a torque is applied to the flywheel, it starts to turn around its axis, and the leash fixed in it starts to put pressure on the side surface of the screw groove, due to the limited possibility of turning the slider with a splined connection to the body, the slider starts translating. After the slider reaches its extreme position, the leash transitions to the reversible branch of the helical groove (the branch having the opposite direction) and the slider, thus, reverses the direction of movement. The cycle repeats, as a result of which the rotational motion is converted into reciprocating. In the inverse transformation of the reciprocating motion into a rotational force is applied to the slider. In this case, the slider on the lateral surface of the helical groove acts on the leash fixed in the flywheel, which causes the rotation of the flywheel. When the slider reaches its extreme position due to the inertia of the rotational movement of the flywheel, the leash transitions to the reverse branch of the helical groove, and when the direction of the applied load changes to the opposite rotational motion of the flywheel, it continues in the same direction.

Недостатком прототипа является пониженный ресурс его работы и КПД, особенно при больших скоростях вращательного и возвратно-поступательного движений, вследствие возникновения трения скольжения в узле фиксации поводков в маховике, между поводками и поверхностью винтовой канавки, что ограничивает скоростные, силовые характеристики механизма, а также область его применения.The disadvantage of the prototype is the reduced resource of its work and efficiency, especially at high speeds of rotational and reciprocating movements, due to the occurrence of sliding friction in the fixing unit of the leads in the flywheel, between the leads and the surface of the helical groove, which limits the speed, power characteristics of the mechanism, as well as the region its application.

Технической задачей заявляемой полезной модели является: исключение трения скольжения в узле фиксации поводков в корпусе, а также между поводками и поверхностью винтовой канавки.The technical task of the claimed utility model is: the exclusion of sliding friction in the fixing unit of the leads in the housing, as well as between the leads and the surface of the helical groove.

Технический результат - повышение надежности и долговечности устройства преобразования движения, а также обеспечение возможности работы устройства при больших скоростях вращательного и возвратно-поступательного движений и силовых нагрузках.The technical result is to increase the reliability and durability of the motion conversion device, as well as providing the device with the ability to operate at high speeds of rotational and reciprocating movements and power loads.

Поставленная задача решается тем, что заявляемое устройство содержит корпус, маховик и ползун, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси вращения маховика, на боковой поверхности ползуна выполнена замкнутая винтовая канавка, между ползуном и маховиком размещен поводок, имеющий форму шара, проворот ползуна относительно корпуса ограничен шлицевым соединением, в котором, в отличие от прототипа, в корпусе выполнена радиусная кольцевая канавка, поводок вставлен в паз в маховике и поверхностью, выходящей за пределы паза маховика, опирается на кольцевую канавку корпуса. Замкнутая винтовая канавка может быть выполнена с числом витков более одного, при этом количество поводков равно числу витков винтовой канавки, и они равномерно зафиксированы в маховике. На ползуне может быть выполнено несколько параллельных винтовых канавок, на корпусе - соответствующее количество кольцевых канавок, а в пазах маховика вставлено требуемое количество поводков. Маховик может быть выполнен в виде приводного или выходного вала.The problem is solved in that the claimed device contains a housing, a flywheel and a slider installed with the possibility of reciprocating movement along the axis of rotation of the flywheel, a closed helical groove is made on the side surface of the slide, a leash having the shape of a ball is placed between the slide and the flywheel, the slide is turned relative to the housing is limited by a spline connection, in which, unlike the prototype, a radial annular groove is made in the housing, the lead is inserted into the groove in the flywheel and the surface exiting and the limits of the flywheel groove, rests on the annular groove of the housing. A closed helical groove can be made with the number of turns of more than one, while the number of leads is equal to the number of turns of the helical groove, and they are evenly fixed in the flywheel. Several parallel helical grooves can be made on the slider, the corresponding number of annular grooves on the body, and the required number of leads are inserted in the grooves of the flywheel. The flywheel can be made in the form of a drive or output shaft.

Благодаря новой совокупности существенных признаков заявляемого изобретения получаем увеличение надежности и долговечности устройства преобразования движения при одновременном увеличении скоростных и силовых нагрузок. Это объясняется тем, что вследствие опирания шарового поводка на кольцевую канавку, выполненную в корпусе устройства, и возможности свободного качения поводка по этой канавке обеспечивается отсутствие трения скольжения между поводком и боковой поверхностью винтовой канавки, вызывающего износ поводков и канавки. При этом осевые усилия, действующие в устройстве, воспринимаются непосредственно корпусом и не действуют на опоры маховика. Увеличение количества поводков и одновременно воспринимающих нагрузку винтовых и опорных кольцевых канавок обеспечивает возможность преобразовывать вращательное движение в возвратно-поступательное и наоборот при наличии больших механических усилий.Thanks to the new set of essential features of the claimed invention, we obtain an increase in the reliability and durability of the motion conversion device while increasing the speed and power loads. This is due to the fact that due to the support of the ball leash on the annular groove made in the device body and the possibility of free rolling of the leash along this groove, there is no sliding friction between the leash and the side surface of the helical groove causing wear of the leashes and grooves. In this case, the axial forces acting in the device are perceived directly by the housing and do not act on the flywheel bearings. An increase in the number of leads and at the same time load bearing helical and supporting annular grooves makes it possible to convert rotational motion into reciprocating and vice versa in the presence of large mechanical forces.

На фигуре 1 схематично представлен вариант выполнения заявляемого устройства.The figure 1 schematically shows an embodiment of the inventive device.

Заявляемое устройство содержит корпус I, в котором установлен маховик 2. В корпусе 1 также установлен цилиндрический ползун 3, имеющий возможность перемещения вдоль оси маховика 2. При этом ось вращения маховика 2 совпадает с продольной осью ползуна 3. Проворот ползуна 3 относительно корпуса 1 ограничен шлицевыми соединениями, представляющими собой продольные пазы 7 в ползуне 3 и корпусе 1, в которых утоплены шарики 8. На цилиндрической поверхности ползуна 3 выполнена замкнутая винтовая канавка 5, в которой наполовину утоплены шаровидные поводки 4, вторая половина поводков, выходящая за пределы ползуна, вставлена в пазы в маховике 2 и опирается на радиусную кольцевую канавку 6, выполненную в корпусе 1.The inventive device comprises a housing I, in which a flywheel 2 is installed. A cylindrical slider 3 is also installed in the housing 1, which can be moved along the axis of the flywheel 2. The axis of rotation of the flywheel 2 coincides with the longitudinal axis of the slider 3. The rotation of the slider 3 relative to the housing 1 is limited by splined connections representing longitudinal grooves 7 in the slider 3 and the housing 1, in which the balls are recessed 8. On the cylindrical surface of the slider 3, a closed helical groove 5 is made in which the spherical leash is half recessed 4, the second half of the guide rod that extends beyond the slider is inserted into the grooves in the flywheel 2 and rests on a radiused annular groove 6 formed in the housing 1.

Устройство работает следующим образом. При приложении крутящего момента к маховику 2 он начинает вращение относительно своей оси, а зафиксированные в его пазах поводки 4 начинают катиться по кольцевой канавке 6 и давить на боковую поверхность винтовой канавки 5, вследствие ограничения возможности проворота ползуна 3 шлицевым соединением 8, 9 его с корпусом 1 ползун начинает поступательное движение. После достижения ползуном 3 крайнего положения происходит переход поводков 4 в реверсивную ветвь винтовой канавки 5 (ветвь, имеющую обратное направление), и ползун 3, таким образом, меняет направление движения на противоположное. Цикл повторяется, вследствие чего вращательное движение преобразуется в возвратно-поступательное.The device operates as follows. When torque is applied to the flywheel 2, it begins to rotate about its axis, and the leashes 4 fixed in its grooves begin to roll along the annular groove 6 and press on the side surface of the screw groove 5, due to the restriction of the possibility of turning the slide 3 with a splined connection 8, 9 of it with the body 1 slider starts translational movement. After the slider 3 reaches its extreme position, the leashes 4 transition to the reverse branch of the helical groove 5 (the branch having the opposite direction), and the slider 3, thus, reverses the direction of movement. The cycle repeats, as a result of which the rotational motion is converted into reciprocating.

При преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное усилие прикладывается к ползуну 3. При этом ползун 3 боковой поверхностью винтовой канавки 5 воздействует на поводки 4, которые, прокатываясь по кольцевой канавке 6, вызывают вращение маховика 2. При достижении ползуном 3 крайнего положения за счет силы инерции вращательного движения маховика 2 происходит переход поводка в реверсивную ветвь винтовой канавки 5, и при изменении направления прикладываемой нагрузки на противоположное вращательное движение маховика 2 продолжается в том же направлении.When converting the reciprocating motion into a rotational force, it is applied to the slider 3. In this case, the slider 3 acts on the leads 4 by the lateral surface of the screw groove 5, which, when rolled along the annular groove 6, cause the rotation of the flywheel 2. When the slider 3 reaches the extreme position due to the force the inertia of the rotational movement of the flywheel 2, the leash transitions to the reverse branch of the helical groove 5, and when the direction of the applied load changes to the opposite rotational motion of the flywheel 2, the longitudinal leans in the same direction.

Возникающее при преобразовании вращательного движения маховика 2 в возвратно-поступательное движение ползуна 3 осевое усилие, либо усилие, действующее на ползун 3, при обратном преобразовании движения через поводки 4 передается непосредственно на корпус 1. Качение поводков 4 по поверхностям винтовой канавки 5 и кольцевой канавке 6 корпуса 1 обеспечивает минимальные потери энергии на трение в устройстве, а также повышение работоспособности устройства при одновременном увеличении скоростных и силовых нагрузок, действующих на устройство.The axial force that arises when converting the rotational movement of the flywheel 2 to the reciprocating motion of the slider 3, or the force acting on the slider 3, is transferred directly to the housing 1 when the motion is reversed through the leashes 4. The levers 4 roll along the surfaces of the helical groove 5 and the annular groove 6 case 1 provides minimal energy loss due to friction in the device, as well as increasing the efficiency of the device while increasing the speed and power loads acting on the device.

Радиусная кольцевая канавка, выполненная на корпусе, ограничивает радиальное перемещение поводков и обеспечивает максимальную длину линии контакта поводков и корпуса, что позволяет увеличить силовую нагруженность устройства и его работоспособность.A radial annular groove made on the housing limits the radial movement of the leads and provides the maximum length of the contact line of the leads and the housing, which allows to increase the power load of the device and its performance.

Таким образом, за счет введения новой совокупности существенных признаков можно решить поставленную техническую задачу, вытекающую из современного уровня техники.Thus, by introducing a new set of essential features, it is possible to solve the technical problem posed by the current state of the art.

Claims (4)

1. Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, содержащее корпус, маховик и ползун, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси вращения маховика, на боковой поверхности ползуна выполнена замкнутая винтовая канавка, между ползуном и маховиком размещен поводок, имеющий форму шара, проворот ползуна относительно корпуса ограничен шлицевым соединением, отличающееся тем, что в корпусе выполнена радиусная кольцевая канавка, поводок вставлен в паз в маховике и поверхностью, выходящей за пределы паза маховика, опирается на кольцевую канавку корпуса.1. A device for converting rotational motion into reciprocating and vice versa, comprising a housing, a flywheel and a slider mounted with the possibility of reciprocating movement along the axis of rotation of the flywheel, a closed helical groove is made on the side surface of the slide, a lead having a lead between the slider and the flywheel has the shape of the ball, the rotation of the slide relative to the housing is limited by a spline connection, characterized in that a radial annular groove is made in the housing, the leash is inserted into the groove in the flywheel and the surface extending beyond the groove of the flywheel rests on the annular groove of the housing. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что замкнутая винтовая канавка выполнена с числом витков более одного, при этом количество поводков равно числу витков винтовой канавки, и они равномерно зафиксированы в маховике.2. The device according to claim 1, characterized in that the closed helical groove is made with the number of turns of more than one, while the number of leads is equal to the number of turns of the helical groove, and they are evenly fixed in the flywheel. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на ползуне выполнено несколько параллельных винтовых канавок, на корпусе - соответствующее количество кольцевых канавок, а в пазах маховика вставлено требуемое количество поводков.3. The device according to claim 1, characterized in that several parallel helical grooves are made on the slider, an appropriate number of annular grooves are made on the housing, and the required number of leads are inserted in the grooves of the flywheel. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что маховик выполнен в виде приводного или выходного вала.

4. The device according to claim 1, characterized in that the flywheel is made in the form of a drive or output shaft.