LT5206B

LT5206B - Sukamojo judėjimo keitimo slenkamuoju ir atvirkščiai krumpliaratinis mechanizmas

Info

Publication number: LT5206B
Application number: LT2003068A
Authority: LT
Inventors: Valerijus Kupcovas; Linas Bronius Prapuolenis; Vytautas Jonikas; Stanislovas LYČKOVSKIS
Original assignee: Valerijus Kupcovas; Linas Bronius Prapuolenis; Vytautas Jonikas; Stanislovas LYČKOVSKIS
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2005-04-25
Also published as: LT2003068A; AU2003295245A1; WO2005005862A1; EP1651887A1

Abstract

Siūlomas sukamojo judėjimo keitimo tiesiniu slenkamuoju ir atvirkščiai krumpliaratinis mechanizmas yra iš bendrosios mašinų gamybos srities, susijęs su mašinų ir mechanizmų mazgais, užtikrinančiais normalų mašinų ir mechanizmų darbą ir eksploatacijąir skirtas pakeisti sukamąjį judėjimą tiesiniu slankiojamuoju ir atvirkščiai: tiesinį slankiojamąjį - sukamuoju tik besisukančių krumpliaračių pagalba. Išradimo tikslas - sukurti galimai paprastesnį krumpliaratinį mechanizmą, kuriuo būtų galima supaprastinti visus mechaninius įrenginius, mechanizmus, kuriuose slenkamajam judėjimui paversti sukamuoju judėjimu naudojami švaistikliniai mechanizmai ir įrengimai (pvz., vidaus degimo varikliai). Vienas iš konkretesnių išradimo tikslų yra iki minimo sumažinti ašines veleno įražas ir efektyviau išnaudoti gautą perdavimo rezultatą. Siūlomas mechanizmas savo ypatumu išsiskiria tuo, kad sukantis velenui (2) skriejikų (8 ir 9) laisvųjų galų judėjimo keliai gali būti skirtingi; skriejikų (8 ir 9) laisvųjų galų judėjimo krypties kampas tarpusavyje gali būti bet koks ir sudaryti nuo 00 iki 1800. Be to, skriejikų (8 ir 9) laisvųjų galų judėjimo kelias gali būti skirtingo ilgio, o veikiant skriejikų (8 ir 9) laisvuosius galus jėga, judančia tiesiaeigiu judėjimu, gaunamas sukimo momentas velenui (2), be to, vienoje plokštumoje gaunami dviejų taškų tiesiniai judėjimai arba ta pačia kryptimi, arba skirtingomis kryptimis, arba kampu vienas kitam. ą

Description

Siūlomas sukamojo judėjimo keitimo tiesiniu slenkamuoju ir atvirkščiai krumpliaratinis mechanizmas yra iš bendrosios mašinų gamybos srities, susijęs su mašinų ir mechanizmų mazgais, užtikrinančiais normalų mašinų ir mechanizmų darbą ir eksploataciją ir skirtas pakeisti sukamąjį judėjimą tiesiniu slankiojamuoju ir atvirkščiai: tiesinį slankiojamąjį - sukamuoju tik besisukančių krumpliaračių pagalba.

Mechanizmas gali būti panaudotas kosmonautikoje, aviacijoje, laivų statyboje, automobilių, motociklų gamybos, kalnakasybos, radioelektronikos, energetikos ir kitose pramonės šakose, medicinoje ir daugelyje kitų sričių. Siūlomas mechanizmas idealiai tinka naujo tipo vidaus degimo variklių, apdirbimo staklių, statybos, maisto gamybos įrengimų, tvirtinimo - sugriebimo mechanizmų, gamybai ir taip toliau.

Technikos lygiu žinomi įvairūs krumpliaratiniai mechanizmai: nuo pačių paprasčiausių vienpakopių pavarų iki daugiapakopių, sudarytų nuosekliu jungimu kelių vienpakopių pavarų, nuo mazgų, įstatomų į mechanizmus, prietaisus, mašinas, iki savarankiško agregato - reduktoriaus, pavarų dėžės, planetinės pavaros, diferencialinio mechanizmo.

Žinomi mechanizmai, sprendžiantys tą patį uždavinį kaip ir siūlomas mechanizmas, t.y. vienos rūšies judėjimo keitimą kita rūšimi, pavyzdžiui, mechanizmas, aprašytas US patente Nr. 5 212 996. Konstrukciniu požiūriu tai gana sudėtingas mechanizmas, apimantis planetines krumpliaratinės pavaras.

Naujasis patentuojamas mechanizmas sukurtas remiantis slenkamojo judėjimo keitimo sukamuoju ir atvirkščiai krumpliaratiniu mechanizmu, aprašytu tų pačių autorių, kaip ir ši paraiška, paraiškoje LT 2001-102 (paskelbta Valstybinio patentų biuro 2003 metų biuletenyje Nr. 4) arba tarptautinėje publikacijoje WO 03/033945. Šiose publikacijose aprašytas mechanizmas apima vedantįjį veleną ant kurio galo pritvirtinta kūgine krumpliaračių pora. Simetriškai varančiojo veleno atžvilgiu abiejose jo pusėse išdėstytos skriėjikų ir šoninio ir vidinio sukabinimo krumpliaračių sistemos, tarpusavyje sujungtos per parazitinį krumpliaratį.

Minėtame mechanizme varantįjį veleną veikia didelės ašinės jėgos, be to, mechanizmo pritaikymas siaurėja dėl skirtingose mechanizmo pusėse išdėstytų darbinių skri ėjikų galų.

Išradimo tikslas - sukurti galimai paprastesnį krumpliaratinį mechanizmą kuriuo būtų galima supaprastinti visus mechaninius įrenginius, mechanizmus, kuriuose slenkamajam judėjimui paversti sukamuoju judėjimu naudojami švaistikliniai mechanizmai ir įrengimai (pvz., vidaus degimo varikliai). Vienas iš konkretesnių išradimo tikslų yra iki minimo sumažinti ašines veleno įražas ir efektyviau išnaudoti gautą perdavimo rezultatą.

Siūlomas sukamojo judėjimo keitimo slenkamuoju ir atvirkščiai krumpliaratinis mechanizmas apima per krumpliaratį su skriejikų ir ant jų uždėtų krumpliaračių sistema sujungtą vedantįjį veleną. Nauja mechanizme tai, kad ant vedančiojo veleno užtvirtintas krumpliaratis sukabintas su dviem simetriškai šio veleno atžvilgiu išdėstytais vienodo skersmens krumpliaračiais. Šių krumpliaračių ašyse nejudamai įtvirtinti skriejikai, kurių laisvuose galuose įrengti judantys skriejikai, ant pastarųjų nejudamai įrengti krumpliaračiai, sukabinti su vienodo skersmens vidinio ir išorinio sukabinimo krumpliaračiais, kurie tarpusavyje jungiasi išoriniu sukabinimu. Pastarieji krumpliaračiai atlieka balansavimo funkciją: pastumdami skriejiko ašį neleidžia laisviesiems skriejikų galams pasisukti į šonus, tokiu būdu skriejikų galai atlieka tiesinį slenkamąjį judesį. Be to, visų skriejikų ir ant jų užtvirtintų krumpliaračių spinduliai yra skirtingų dydžių, bet tarpusavyje susiję taip, kad vienoje veleno ašies pusėje išdėstyto skriejiko spindulys lygus kitoje veleno ašies pusėje esančio ant skriejiko užtvirtinto krumpliaračio spinduliui, o bendra skriejikų spindulių suma lygi vidinio sukabinimo krumpliaračio skersmeniui.

Šis išradimas gali įvykdyti didelius pokyčius mašinų - mechanizmų teorijoje ir gamyboje, tuo pačiu šis mechanizmas leidžia racionaliausiu būdu panaudoti sukimo arba slinkimo judėjimo metu gaunamą ir perduodamą jėgą užtikrinti ilgalaikį tokių mechanizmų darbą išgauti tikslius tolygius tiesiaeigius bei sudėtingus ciklinius judesius. Be to, siūlomas mechanizmas slenkamąjį judėjimą paverčia sukamuoju ir atvirkščiai, panaudojant tik nesudėtingas krumpliaratinių pavarų sistemas. Prie naujo mechanizmo privalumų reikia priskirti galimybę sudaryti skriejikų laisvų galų judėjimo formulę, galimybę sudaryti skriejikų laisvų galų judėjimą skirtingais kelio ilgiais, galimybę sudaryti skriejikų laisvų galų judėjimą įvairiais kampais, tarp jų ir lygiais 0° ir 180°.

Išradimas paaiškinamas brėžiniais, kur Fig. 1 pateikta mechanizmo principinė schema, Fig. 2 - mechanizmo schemos pjūvis, Fig. 3 ir 4 - atitinkamai mechanizmo kairiosios ir dešiniosios pusių judėjimo kinematinės diagramos.

Siūlomą perdavimo mechanizmą sudaro korpusas 1 su jame įstatytu varančiuoju velenu 2, kuris per krumpliaratį 3, sukabintą su dviem vienodo skersmens krumpliaračiais 4 ir 5 ir su jais nejudamai sujungtais skriejikais 6 ir 7, kurių galuose įrengti judantys skriejikai 8 ir 9 su ant jų nejudamai įrengtais krumpliaračiais 10 ir 11, sujungtais su vienodo skersmens krumpliaračiais 12 ir 13, turinčiais vidinius ir išorinius sukabinimus. Išorinis sukabinimas tarp savęs suka pastaruosius į skirtingas puses, tuo tarpu laisvieji judančiųjų skriejikų 8 ir 9 galai krumpliaračių 10 ir 11 vidinio sukabinimo su krumpliaračiais 12 ir 13 pagalba juda tiesiniu slenkamuoju judesiu.

Vienoje mechanizmo pusėje veleno 2 ašies atžvilgiu esančių skriejikų 7 ir 9 spinduliai rj lygūs, ir kitoje veleno 2 pusėje esančių skriejikų 6 ir 8 spinduliai r₂ taip pat tarpusavyje lygūs, tuo tarpu visų skriejikų spindulių suma lygi vidinio sukabinimo krumpliaračio 12 arba 13 skersmeniui 2r₃.

Siūlomas mechanizmas savo ypatumu išsiskiria tuo, kad sukantis velenui 2:

1. Skriejikų 8 ir 9 laisvųjų galų judėjimo keliai gali būti skirtingi;

2. Skriejikų 8 ir 9 laisvųjų galų judėjimo krypties kampas tarpusavyje gali būti bet koks ir sudaryti nuo 0° iki 180°.

3. Skriejikų 8 ir 9 laisvųjų galų judėjimo kelias gali būti skirtingo ilgio;

4. Veikiant skriejikų 8 ir 9 laisvuosius galus jėga, judančia tiesiaeigiu judėjimu, gaunamas sukimo momentas velenui 2.

5. Vienoje plokštumoje gaunami dviejų taškų tiesiniai judėjimai arba ta pačia kryptimi, arba skirtingomis kryptimis, arba kampu vienas kitam.

Mechanizmas veikia tokiu principu:

Vedantysis velenas 2, sumontuotas korpuse 1, suka krumpliaratį 3, sukabintą su dviem vienodo skersmens krumpliaračiais 4 ir 5, išdėstytais simetriškai priešingose krumpliaračio 3 arba veleno 2 pusėse. Krumpliaračių 4 ir 5 ašyse nejudamai sumontuoti skriejikai 6 ir 7. Šių skriejikų laisvuose galuose įrengti judantys skriejikai 8 ir 9, o ant jų nejudamai įrengti krumpliaračiai 10 ir 11, vidiniu sukabinimu sujungti su vienodo skersmens vidinio ir išorinio sukabinimo krumpliaračiais 12 ir 13. Šie krumpliaračiai yra pastoviai sujungti išoriniu sukabinimu ir sukasi į priešingas puses, jų paskirtis subalansuoti skriejikų 8 ir 9 laisvų galų judėjimą, pastumdami skriejiko ašį neleidžia laisviesiems skriejikų galams pasisukti į šonus, tokiu būdu skriejikų 8 ir 9 laisvieji galai, sukdamiesi apie savo ašį, juda tiesiniu slenkamuoju judėjimu.

Vienoje mechanizmo pusėje veleno 2 ašies atžvilgiu esančių skriejikų 7 ir 9 spinduliai r; lygūs, ir kitoje veleno 2 pusėje esančių skriejikų 6 ir 8 spinduliai r₂ taip pat tarpusavyje lygūs, tuo tarpu visų skriejikų spindulių suma lygi vidinio sukabinimo krumpliaračio 12 arba 13 skersmeniui 2r₃.

Išnagrinėsime mechanizmo veikimą.

Kadangi:

2r_} + 2r₂ = 2r₃, kur rj + r₂ = r₃, tai krumpliaračio 11 spindulys Ru lygus:

Ru = r₂.

Krumpliaračio 10 spindulys Rio lygus:

Rio ⁼ f].

Aukščiau nurodytų krumpliaračių 11 ir 10 spindulių suma yra lygi vidinio sukabinimo krumpliaračio spinduliui Ri₂:

Rj₂ = Rio + Ru - rj + r₂ = r₃.

Krumpliaračių 10 ir 11 spinduliai R_J0 ir Ru tarpusavyje nėra lygūs ir skiriasi nuo dydžio r₃ /2 tokiu pat dydžiu:

Rio - Ru ⁼ r₃ - 2r₂ = 2rj - r₃.

Todėl krumpliaračiai 10 ir 11, turintys:

Rio = ri ir Ru = r₂, - per vieną krumpliaračių 4, 5 apsisukimą padarys: 2 mr₃ + 2 ?i(2ri-r₃) 2 πτ₃ + 4 πτι - 2 nr₃

-------------------- - ----------------------------- = 2 n (apsisukimus)-,

7tri 2 πι·₃ - 2 π(r₃- 2 r₂) nr₂ πι·₃-2 πτ₃ + 4 nr₂

............................. = 2 n (apsisukimus).

Jtr₂

Kadangi krumpliaračiai 12 ir 13 sukasi į skirtingas puses, tai krumpliaračio 11, kurio spindulys Ru = r₂, kelias pailgėja dydžiu lu, kuris lygus:

lu = 2 π(2ν₂ - r₃).

Krumpliaračiui 10, kurio spindulys Rjo = rj , kelias sutrumpėja dydžiu l₁₀, kuris lygus:

ho = 2 π(τ₃ - 2rj).

Skriejikų 8 ir 9 laisvų galų išvedimas iš mirties taškų vyksta krumpliaračių susikabinimo pagalba, todėl kampas tarp vedančiųjų skriejikų gali būti bet koks, o taip pat lygus 0° ir 180° .

Skriejikų 8 ir 9 laisvųjų galų judėjimo lygtys.

Išnagrinėsime mechanizmo kairiąją ir dešiniąją puses kartu (Fig. 3 ir Fig. 4).

Skriejikui OA pasisukus kampu a (Fig. 3), taškas B pasislinks į tašką Bj, krumpliaračio 11, kurio spindulys Rjj = r₂ , centro taškas A pasislinks į tašką Aj, krumpliaratis 13, kurio spindulys Rj₃ = r₃ , suksis į priešingą pusę nei skriejikas OA.

Taško B nueitas kelias S_y bus lygus:

Sy — OB — OB] = BB] į

Pagal lygiašonį trikampį OAjBj;

OAj = AjB];

OC = CBj = OAj cos a = AjBj cos a; tada, OBj = OAj cos a + AjBj cos a = rj cos a + rj cos a = 2 rj cos a.

S_y = 2 r j - 2 r j cos a = 2rj(l - cos a) ;

Kadangi:

n = r₃ - r₂ , tai:

S_y = 2(r₃ - r₂)(l - cos a); y_max = 2 (r₃ - r₂), kai a = 0°; y_mi„ = - 2(r₃ - r₂), kai a = 18(f;

S_max = 4 (r₃ - r₂) .

Pasisukus skriejikui OjAj kampu a (Fig. 4), taškas Bj pasislinks į tašką B₂, krumpliaračio 10, kurio spindulys Rg = rj , centro taškas Aj pasislinks į tašką A₂, o krumpliaratis 12 spinduliu Rj₂ = r₃ suksis skriejiko OjAj kryptimi.

Taško Bj nueitas atstumas S_y bus lygus:

S_y - OjBj - O1B2;

Pagal trikampį O1A2B2

O1A2 - a₂b₂.

OjCi = C1B2 = O1A2COS a = A2B2COS a, tada:

OjB2 = O1A2 cos a + A2B2 cos a = r2 cos a + ų cos a = 2 r2 cos a.

S_y = 2 r₂ - 2r₂ cos a = 2r? (1 - cos a);

kadangi:

r2 = r3 - rj, tai:

Sy = 2 (r 3 - r j )(1 - cos a).

y,nax = - C), kai kampas a = 180°, y,„i„ = - 2 (r3 - ri), kai kampas a - 0°.

S_max = 4(r₃ - r,).

Siūlomą mechanizmą lyginant su žinomais sukamojo judėjimo keitimo tiesiniu slenkamuoju ir atvirkščiai mechanizmais išryškėja tokie privalumai: visų pirma, paprastesnė konstrukcija, ir dirbantys laisvieji skriejikų galai išdėstyti vienoje mechanizmo pusėje; antra, išbalansuotos įražos, panaikinta statmenoji jėga į veleno išilginę ašį. Be to, siūlomo mechanizmo gamyba palyginti nebrangi dėl detalių paprastos konstrukcijos.

Išradimo apibrėžtis

Claims

Išradimo apibrėžtis

Sukamojo judėjimo keitimo slenkamuoju ir atvirkščiai krumpliaratinis mechanizmas, apimantis per krumpliaratį su skriėjikų ir ant jų uždėtų krumpliaračių sistema sujungtą vedantįjį veleną besiskiriantis tuo, kad ant vedančiojo veleno (2) užtvirtintas krumpliaratis (3), sukabintas su dviem simetriškai veleno (2) atžvilgiu išdėstytais vienodo skersmens krumpliaračiais (4, 5), šių krumpliaračių (4, 5) ašyse nejudamai įtvirtinti skriejikai (6, 7), kurių laisvuose galuose įrengti judantys skriejikai (8, 9), ant pastarųjų skriejikų (8, 9) nejudamai įrengti krumpliaračiai (10, 11), sukabinti su vienodo skersmens vidinio ir išorinio sukabinimo krumpliaračiais (12, 13), kurie tarpusavyje jungiasi išoriniu sukabinimu, be to, skriejikų (6, 7 ir 8, 9) ir ant jų užtvirtintų krumpliaračių (10, 11) spinduliai yra skirtingų dydžią bet tarpusavyje susiję taip, kad vienoje veleno (2) ašies pusėje išdėstyto skrięjiko spindulys lygus kitoje veleno ašies pusėje esančio ant skrięjiko užtvirtinto krumpliaračio spinduliui, o bendra skriejikų spindulių suma lygi vidinio sukabinimo krumpliaračio skersmeniui.