RU2531854C2

RU2531854C2 - Movement conversion mechanism

Info

Publication number: RU2531854C2
Application number: RU2013100688/11A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Георгиевич Сосин
Original assignee: Геннадий Георгиевич Сосин
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2014-10-27
Also published as: RU2013100688A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine-building industry, and namely to devices for conversion of non-uniform rotational movement to uniform, and vice versa. The mechanism includes housing (1), drive shaft (2) being a power take-off shaft, hollow shaft (3) installed coaxially to the drive one, and a movement conversion assembly. The movement conversion assembly is made in the form of disc (4) installed in the housing coaxially to the shafts and in the centre of which there is shaped roller path (5). Between shaft (2) and the roller path there arranged is even number of rollers, the half of which is rotated about its own axis, and both in pairs and cross-shaped are rigidly attached through brackets (10) and (11) to drive and hollow shafts. The rest rollers are freely located between roller path (5) and rigidly attached rollers.

EFFECT: improving reliability and increasing efficiency of the mechanism.

5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для преобразования неравномерного вращательного движения в равномерное вращательное движение, например колебательно-вращательного движения роторов лопаток в равномерное движение выходного вала, и наоборот.The invention relates to mechanical engineering, and in particular to devices for converting uneven rotational motion into uniform rotational motion, for example, the vibrational-rotational motion of the rotors of the blades in the uniform motion of the output shaft, and vice versa.

Известен механизм для преобразования движения, содержащий корпус, ведущий вал, кулачок, установленный на корпусе соосно ведущему валу, диск с направляющими, ромбический шарнирный четырехзвенник с пальцами, взаимодействующими с кулачком и направляющими, дополнительный ведущий вал, установленный соосно основному ведущему валу, рычаги и ведомый вал, ведущие валы шарнирно соединены рычагами с серединами противоположных сторон шарнирного четырехзвенника, а диск установлен с возможностью вращения и механически связан с ведомым валом (см. а.с. 724850 от 30.05.78 г.).A known mechanism for converting motion, comprising a housing, a drive shaft, a cam mounted on the housing coaxially to the drive shaft, a disk with guides, a rhombic articulated four link with fingers interacting with the cam and the guides, an additional drive shaft mounted coaxially with the main drive shaft, levers and a driven the shaft, drive shafts are pivotally connected by levers to the midpoints of opposite sides of the articulated four-link, and the disk is mounted for rotation and mechanically connected to the driven shaft (see. p. 724850 dated 05/30/78).

Недостатком данного устройства является отсутствие плавности преобразования движения.The disadvantage of this device is the lack of smooth conversion of motion.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является механизм для преобразования движения, содержащий корпус, основной ведущий вал, второй ведущий полый вал, установленный соосно основному ведущему валу, ведомый вал, являющийся валом отбора мощности, и узел преобразования движения, включающий профилированный кулачок, диск с направляющими на плоскости диска в форме прорезей, ромбический шарнирный четырехзвенник с пальцами, расположенными в его вершинах и взаимодействующими с кулачком и направляющими, ведущие валы шарнирно соединены рычагами с серединами противоположных сторон четырехзвенника, диск установлен с возможностью вращения и механически связан с ведомым валом, а профиль кулачка, описываемый зависимостью полярного радиуса от полярного угла α и длины стороны четырехзвенника, представляет эквидистанту, отстоящую на величину радиуса пальца внутрь от базовой замкнутой кривой (см. патент РФ 2374526 от 01.10.2007).Closest to the claimed combination of essential features and the achieved result is a mechanism for converting movement, comprising a housing, a main drive shaft, a second drive hollow shaft mounted coaxially with the drive drive shaft, a driven shaft, which is a power take-off shaft, and a motion conversion unit including a profiled a cam, a disk with guides on the plane of the disk in the form of slots, a rhombic articulated four-link with fingers located at its vertices and interacting with the cam m and guides, the drive shafts are pivotally connected with the midpoints of the opposite sides of the four-link, the disk is mounted rotatably and mechanically connected to the driven shaft, and the cam profile, described by the dependence of the polar radius on the polar angle α and the length of the four-link side, is equidistant, spaced by an amount the radius of the finger inward from the base closed curve (see RF patent 2374526 from 01.10.2007).

Известное устройство работает следующим образом. При приложении к ведущим валам переменных взаимно противоположных одинаковых вращающих моментов пальцы шарнирного четырехзвенника скользят по профилю кулачка и, двигаясь по направляющим, передают вращение диску. Он суммирует моменты ведущих валов и, передавая суммарный момент ведомому валу, приводит его во вращение.The known device operates as follows. When alternating opposite identical identical torques are applied to the drive shafts, the fingers of the articulated four-link slide along the cam profile and, moving along the guides, transmit rotation to the disk. It summarizes the moments of the drive shafts and, transmitting the total moment to the driven shaft, drives it into rotation.

В известном устройстве увеличена надежность механизма преобразования движения за счет улучшения плавности преобразования путем обеспечения синусоидального изменения угла между рычагами при одновременном равномерном вращении диагоналей четырехзвенника по полярному углу. Однако при любом другом профиле кулачка, не относящемся к семейству эквидистант, а также другом размещении пальцев на четырехзвеннике и расположении направляющих на диске преобразование будет сопровождаться рывками и ударами (нарушение плавности). Безвариантное выполнение, довольно сложная конструкция, относительная сложность изготовления большого количества нестандартных деталей уменьшает преимущества известного устройства.In the known device, the reliability of the movement conversion mechanism is increased by improving the smoothness of the conversion by providing a sinusoidal change in the angle between the levers while simultaneously rotating the diagonals of the four link in the polar angle. However, with any other cam profile that does not belong to the equidistant family, as well as another placement of fingers on the four-link and the location of the guides on the disk, the transformation will be accompanied by jerks and bumps (violation of smoothness). Unmatched execution, a rather complex design, the relative complexity of manufacturing a large number of non-standard parts reduces the advantages of the known device.

Поставлена задача повышения надежности, кпд и технологичности изготовления заявляемого механизма.The task of increasing the reliability, efficiency and manufacturability of the manufacture of the claimed mechanism.

Технический результат по увеличению надежности и кпд достигается за счет упрощения механизма, уменьшения количества трущихся деталей. Технологичность повышена за счет использования в основном серийно изготовляемых деталей и в значительно меньшем количестве, чем в прототипе.The technical result of increasing reliability and efficiency is achieved by simplifying the mechanism, reducing the number of rubbing parts. The manufacturability is improved due to the use of mainly mass-produced parts and in much smaller quantities than in the prototype.

Поставленная задача достигается тем, что в механизме преобразования движения, содержащем корпус, ведущий вал, второй полый вал, установленный соосно ведущему валу, и узел преобразования движения, согласно изобретению, узел преобразования выполнен в виде установленного в корпусе соосно валам диска, в центре которого выполнена профилированная дорожка качения, между которой и полым валом размещены четное число роликов, половина из которых вращаются вокруг собственной оси и попарно и крестообразно жестко связаны через кронштейны с ведущим и вторым валами, а остальные свободно расположены между жестко связанными роликами и дорожкой качения, причем ведущий вал является валом отбора мощности.The problem is achieved in that in the movement conversion mechanism comprising a housing, a drive shaft, a second hollow shaft mounted coaxially to the drive shaft, and a motion conversion unit according to the invention, the conversion unit is made in the form of a disk mounted in the housing coaxially to the shafts, in the center of which profiled raceway, between which an even number of rollers are placed between the hollow shaft, half of which rotate around its own axis and are rigidly connected in pairs and crosswise through the brackets with the leading and second shafts, and the rest are freely located between the rigidly connected rollers and the raceway, and the drive shaft is a power take-off shaft.

Поставленная задача достигается также тем, что ролики выполнены полыми. Поставленная задача достигается также тем, что свободные ролики по диаметру больше жестко закрепленных на величину, исключающую касания жесткими роликами дорожки качения.The task is also achieved by the fact that the rollers are made hollow. The task is also achieved by the fact that the free rollers in diameter are larger than those rigidly fixed by an amount that excludes touching the raceway with hard rollers.

Поставленная задача достигается также тем, что при увеличении числа жестко связанных роликов с кратностью больше одного их располагают на своей оси вращения параллельно, причем свободные ролики смещены по этой оси, а ширина дорожки качения пропорционально увеличивается.The task is also achieved by the fact that with an increase in the number of rigidly connected rollers with a multiplicity of more than one, they are placed on their axis of rotation in parallel, and the free rollers are offset along this axis, and the width of the raceway increases proportionally.

Поставленная задача достигается также тем, что диск установлен в корпусе на упругих элементах.The task is also achieved by the fact that the disk is installed in the housing on the elastic elements.

На фиг.1 показан общий вид механизма с узлами, разделенными в аксиальном направлении.Figure 1 shows a General view of the mechanism with nodes separated in the axial direction.

На фиг.2 показано условно исходное положение роликов в профилированной дорожке качения диска с углом между осями пар жестко закрепленных роликов α=60 град.Figure 2 shows the conditionally initial position of the rollers in the profiled race of the disk with an angle between the axes of the pairs of rigidly fixed rollers α = 60 deg.

На фиг.3 показано положение роликов в дорожке качения при повороте ведущего вала на 60 градусов, при этом угол α=90 град.Figure 3 shows the position of the rollers in the raceway when the drive shaft is rotated 60 degrees, while the angle α = 90 degrees.

На фиг.4 изображен разрез по А-А на фиг.3.Figure 4 shows a section along aa in figure 3.

На фиг.5 показана схема размещения удвоенного количества жестких роликов по своей оси вращения со смещением свободных роликов по этой оси. В этом случае ширина диска пропорционально увеличена.Figure 5 shows the layout of the doubled number of hard rollers on its axis of rotation with the displacement of free rollers on this axis. In this case, the disk width is proportionally increased.

Наилучший вариант выполнения заявляемого механизма для преобразования движения по фиг.1-5 содержит корпус 1, ведущий вал 2, который является валом отбора мощности, второй полый вал 3, который установлен соосно ведущему валу 2, и узел преобразования движения, включающий расположенный соосно валам 2, 3 диск 4, в центре которого выполнена профилированная дорожка качения 5, между которой и валом 2 размещены восемь полых роликов, четыре из которых 6-6' и 7-7' вращаются вокруг собственной оси и попарно и крестообразно жестко связаны с ведущим 2 и вторым 3 валами через кронштейны 10 и 11 соответственно, остальные четыре ролика 8-8' и 9-9' свободно расположены между жестко связанными роликами 6-6' и 7-7' и дорожкой качения 5. Например, при использовании заявляемого механизма преобразования движения в роторно-лопастном двигателе внутреннего сгорания (РЛДВС) ролики 6-6' через кронштейн 10, ведущий вал 2 будут соединены с лопастями первого ротора, а ролики 7-7' через кронштейн 11, вал 3 будут соединены с лопастями второго ротора. Ролики на фиг.1-5 выполнены цилиндрическими, но могут быть бочкообразной, шаровой и другой формы.The best embodiment of the inventive mechanism for converting the movement of FIGS. 1-5 comprises a housing 1, a drive shaft 2, which is a power take-off shaft, a second hollow shaft 3, which is installed coaxially with the drive shaft 2, and a motion conversion unit, including a shaft located coaxially , 3 a disk 4, in the center of which a profiled raceway 5 is made, between which and a shaft 2 eight hollow rollers are placed, four of which 6-6 'and 7-7' rotate around their own axis and are paired and crosswise rigidly connected to the leading 2 and second 3 in lamellas through brackets 10 and 11, respectively, the remaining four rollers 8-8 'and 9-9' are freely located between the rigidly connected rollers 6-6 'and 7-7' and the raceway 5. For example, when using the inventive mechanism for converting movement into rotor -blade internal combustion engine (RLDVS) rollers 6-6 'through the bracket 10, the drive shaft 2 will be connected to the blades of the first rotor, and the rollers 7-7' through the bracket 11, the shaft 3 will be connected to the blades of the second rotor. The rollers in figure 1-5 are made cylindrical, but can be barrel-shaped, spherical and other shapes.

Работу заявляемого механизма рассмотрим на примере его работы в составе с РЛДВС. При запуске РЛДВС начинает вращаться первый ротор и, следовательно, ведущий вал 2 и ролики 6-6'. При этом ролики 6-6' давят на ролики 8-8', перемещая их. Последние, в свою очередь, давят на ролики 7-7', которые перемещают ролики 9-9'. Все ролики катятся внутри дорожки 5, причем жестко закрепленные ролики 6-6' и 7-7', вращаясь вокруг собственной оси, не касаются дорожки качения 5, так как выполнены с меньшим диаметром, чем свободно расположенные ролики 8-8' и 9-9'. Вал 2, а следовательно, и лопасти первого ротора, за счет разности инерции с валом 3 вращаются с постоянной угловой скоростью, а вал 3 с лопастями второго ротора совершают колебательные движения. За один оборот жестко соединенных роликов внутри профиля дорожки качения 5 проходит полный цикл работы четырехтактного РЛДВС. Ударные нагрузки, возникающие в РЛДВС, а следовательно, и в валах, скомпенсированы за счет упругих элементов в виде полых роликов, а диск 4 с профилированной дорожкой качения 5 установлен в корпусе на упругих элементах (на фиг.1-5 не показаны). Механизм может работать и с жестко установленным диском в корпусе 1, но с меньшей эффективностью. Для уменьшения силы трения скольжения роликов между собой используется вариант выполнения по фиг.5 с удвоенным количеством жестко связанных роликов 6-6' и 7-7'. Профиль дорожки качения 5 рассчитывается обычным проектированием, исходя из угла α между роликами 6-6' и 7-7' (угол схождения и расхождения роликов 6-6' и 7-7').The work of the proposed mechanism will consider the example of its work as part of the radar. When starting the radar, the first rotor begins to rotate and, consequently, the drive shaft 2 and the rollers 6-6 '. In this case, the rollers 6-6 'press on the rollers 8-8', moving them. The latter, in turn, press on the rollers 7-7 ', which move the rollers 9-9'. All the rollers roll inside the track 5, and the rigidly fixed rollers 6-6 'and 7-7', rotating around their own axis, do not touch the raceway 5, as they are made with a smaller diameter than the freely located rollers 8-8 'and 9- 9'. The shaft 2, and therefore the blades of the first rotor, due to the difference of inertia with the shaft 3 rotate at a constant angular speed, and the shaft 3 with the blades of the second rotor oscillate. For one revolution of the rigidly connected rollers inside the profile of raceway 5, the full cycle of the four-stroke radar is completed. The shock loads that occur in the radar and, consequently, in the shafts, are compensated by elastic elements in the form of hollow rollers, and a disk 4 with a profiled raceway 5 is installed in the housing on elastic elements (not shown in Figs. 1-5). The mechanism can also work with a hard disk in case 1, but with less efficiency. To reduce the sliding friction force of the rollers between themselves, the embodiment of FIG. 5 is used with twice the number of rigidly connected rollers 6-6 'and 7-7'. The profile of raceway 5 is calculated by conventional design, based on the angle α between the rollers 6-6 'and 7-7' (the angle of convergence and divergence of the rollers 6-6 'and 7-7').

Основным достоинством заявляемого механизма по сравнению с прототипом является простота и технологичность изготовления, так как резко уменьшено количество деталей, большинство из которых, за исключением диска с профилированной дорожкой качения, серийного производства. Использование ведущего вала в качестве вала отбора мощности устранило необходимость использования дополнительного третьего вала для отбора мощности. За счет уменьшения числа деталей, а также количества трущихся деталей уменьшилась осевая нагрузка на валы, а следовательно, увеличилась надежность, кпд механизма и долговечность эксплуатации. Таким образом, имеем большой выигрыш и в качестве, и в цене.The main advantage of the claimed mechanism compared to the prototype is the simplicity and manufacturability, as the number of parts has been drastically reduced, most of which, with the exception of the disk with a profiled raceway, are of serial production. Using the drive shaft as a power take-off shaft eliminated the need to use an additional third shaft for power take-off. By reducing the number of parts, as well as the number of rubbing parts, the axial load on the shafts decreased, and consequently, the reliability, efficiency of the mechanism and the durability of operation increased. Thus, we have a big gain in both quality and price.

Claims

1. Механизм для преобразования движения, содержащий корпус, ведущий вал, второй полый вал, установленный соосно ведущему валу, и узел преобразования движения, отличающийся тем, что узел преобразования выполнен в виде установленного в корпусе соосно валам диска, в центре которого выполнена профилированная дорожка качения, между которой и вторым валом размещено четное число роликов, половина из которых вращаются вокруг собственной оси и попарно и крестообразно жестко связаны через кронштейны с ведущим и вторым валами, а остальные свободно расположены между жестко связанными роликами и дорожкой качения, причем ведущий вал является валом отбора мощности.1. The mechanism for converting movement, comprising a housing, a drive shaft, a second hollow shaft mounted coaxially to the drive shaft, and a motion conversion unit, characterized in that the conversion unit is made in the form of a disk installed in the housing coaxially to the shafts, in the center of which a profiled raceway is made between which and the second shaft there is an even number of rollers, half of which rotate around its own axis and are rigidly connected in pairs and crosswise through brackets to the drive and second shafts, and the rest are free located between the rigidly connected rollers and the raceway, and the drive shaft is a power take-off shaft.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что ролики выполнены полыми.2. The mechanism according to claim 1, characterized in that the rollers are hollow.

3. Механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что свободные ролики по диаметру больше жестко связанных на величину, исключающую касание жестко связанными роликами дорожки качения.3. The mechanism according to claim 1 or 2, characterized in that the free rollers are larger in diameter by more than rigidly connected by an amount excluding the contact of the rigidly connected rollers of the raceway.

4. Механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что при увеличении числа жестко связанных роликов с кратностью больше одного их располагают на своей оси вращения параллельно, причем свободно расположенные ролики смещены по этой оси, а ширина дорожки качения пропорционально увеличивается.4. The mechanism according to claim 1 or 2, characterized in that when the number of rigidly connected rollers with a ratio of more than one increases, they are placed on their axis of rotation in parallel, and the freely located rollers are shifted along this axis, and the width of the raceway increases proportionally.

5. Механизм по п.1, отличающийся тем, что диск установлен в корпусе на упругих элементах. 5. The mechanism according to claim 1, characterized in that the disk is mounted in the housing on elastic elements.