RU2011073C1

RU2011073C1 - Eccentric drive

Info

Publication number: RU2011073C1
Authority: RU
Inventors: Константин Владимирович Староверов
Original assignee: Константин Владимирович Староверов
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: drive has shaft 2 incorporated in housing 1 rotatably about axis A-A, drive bearing 4 secured on shaft 2 with eccentricity e, two frames 5 and 6 provided with rods 7 and mounted for reciprocation in mutually perpendicular directions X-X and Y-Y perpendicular to axis A-A, two additional bearings 8 and 9, driven races 10 and 11 of which are fastened on frames 5 and 6 respectively, and auxiliary shaft 15. The latter is rigidly coupled with drive races 12 and 13 of bearings 8 and 9 and driven races 14 of bearing 4. Bearings 8 and 9 are mounted on shaft 15 with oppositely directed eccentricities e. When shaft 2 is rotated by external motor about axis A-A, axis B-B of shaft 15 moves round circumference with radius e. This rotation is converted by bearings 8 and 9 into reciprocating movement of frames 5 and 6 along axes X-X and Y-Y. Complete absence of loaded plain bearings simplifies drive manufacture and excludes need in complicated lubrication system. EFFECT: enlarged performance characteristics of drive due to regular relative rotation of bearing races, simplified design, decreased dimensions and increased admissible rod forces. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное рабочих органов мембранных или поршневых насосов (компрессоров, вакуум-насосов) или наоборот (пневмо- или гидродвигатели, ДВС). The invention relates to mechanical engineering and can be used to convert rotational motion to reciprocating working bodies of diaphragm or piston pumps (compressors, vacuum pumps) or vice versa (pneumatic or hydraulic motors, ICE).

Известен эксцентриковый привод, содержащий установленный в корпусе с возможностью вращения вокруг оси А-А вал и закрепленный на нем своим ведущим кольцом с эксцентриситетом относительно оси А-А приводной подшипник, две рамки с штоками, установленные в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения во взаимно перпендикулярных направлениях Х-Х и Y-Y, перпендикулярных оси А-А, два дополнительных подшипника, ведомые кольца каждого из которых соединены с соответствующими рамками, а ведущие - с ведомым кольцом приводного подшипника. A known eccentric drive, comprising a shaft mounted in the housing with the possibility of rotation around the axis AA and mounted on it with its drive ring with an eccentricity relative to the axis AA, the drive bearing, two frames with rods mounted in the housing with the possibility of reciprocating motion perpendicular to the directions X-X and YY, perpendicular to the axis A-A, two additional bearings, the driven rings of each of which are connected with the corresponding frames, and the leading ones with the driven ring of the drive bearing .

Недостатки известного привода заключаются в том, что его технические характеристики, например скорость вращения, ограничены тем, что кольца вспомогательных подшипников в относительном движении совершают колебательное движение, изменяя направление вращения два раза за каждый цикл работы (это приводит к проскальзыванию и повышенному износу опор). Сложность конструкции известного привода определяется большим (минимум пять) количеством дополнительных подшипников. В реальных размерах они должны быть существенно меньше приводного подшипника, что снижает допустимые усилия на штоках привода. Определенное усложнение конструкции обуславливается также и необходимостью точной сборки при получении гарантированного натяга пары "дополнительные подшипники - опоры рамки". The disadvantages of the known drive are that its technical characteristics, for example, rotation speed, are limited by the fact that the auxiliary bearing rings in relative motion oscillate, changing the direction of rotation twice during each operation cycle (this leads to slippage and increased wear of the bearings). The design complexity of the known drive is determined by a large (minimum five) number of additional bearings. In real sizes, they should be significantly smaller than the drive bearing, which reduces the allowable forces on the actuator rods. A certain complication of the design is also caused by the need for precise assembly when obtaining a guaranteed interference fit of the pair “additional bearings - frame supports”.

Цель изобретения - расширение технических характеристик привода путем обеспечения равномерного относительного вращения колец дополнительных подшипников, а также упрощение конструкции и снижение габаритов привода и повышение допустимых усилий на штоки. The purpose of the invention is the expansion of the technical characteristics of the drive by ensuring uniform relative rotation of the rings of the additional bearings, as well as simplifying the design and reducing the dimensions of the drive and increasing the permissible forces on the rods.

Для достижения поставленной цели предлагается эксцентриковый привод, содержащий установленный в корпусе с возможностью вращения вокруг оси А-А вал и закрепленный на нем своим ведущим кольцом с эксцентриситетом е относительно оси А-А приводной подшипник, две рамки с штоками, установленные в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения во взаимно перпендикулярных направлениях Х-Х и Y-Y, перпендикулярных оси А-А, два дополнительных подшипника, ведомые кольца каждого из которых соединены с соответствующими рамками, а ведущие - с ведомым кольцом приводного подшипника, согласно предлагаемому техническому решению снабдить вспомогательным валом, жестко соединенным с ведомым кольцом приводного подшипника, а ведущие кольца дополнительных подшипников установлены на вспомогательном валу с одинаковым по величине и противоположным по направлению эксцентриситетом е. To achieve this goal, an eccentric drive is proposed, comprising a drive bearing mounted in the housing rotatably around the axis AA and mounted on it with its drive ring with an eccentricity e relative to the axis AA, a drive bearing, two frames with rods mounted in the housing with the possibility of return - translational motion in mutually perpendicular directions Х-Х and YY, perpendicular to axis А-А, two additional bearings, driven rings of each of which are connected to the corresponding frames, and the leading ones - slave drive ring bearing according to the proposed technical solution to provide the auxiliary shaft, is rigidly connected to the driven ring of the drive bearing and the drive ring further bearing mounted on the auxiliary shaft with the same in magnitude and opposite in direction of eccentricity e.

На фиг. 1 показан предлагаемый привод, продольный разрез; на фиг. 2 - кинематическая схема привода. In FIG. 1 shows the proposed drive, a longitudinal section; in FIG. 2 - kinematic diagram of the drive.

Эксцентриковый привод содержит установленный в корпусе 1 с возможностью вращения вокруг оси А-А вал 2 и закрепленный на нем своим ведущим кольцом 3 с эксцентриситетом е относительно оси А-А приводной подшипник 4 (на фиг. 1 - сдвоенный), две рамки 5 и 6 штоками 7, установленные в корпусе 1 с возможностью возвратно-поступательного движения во взаимно перпендикулярных направлениях Х-Х и Y-Y, перпендикулярных оси А-А. Два дополнительных подшипника 8 и 9, ведомые кольца 10 и 11 каждого из которых соединены соответственно с рамками 5 и 6, а ведущие кольца 12 и 13 - с ведомым кольцом 14. При этом привод снабжен вспомогательным валом 15 с осью вращения Б-Б, жестко соединенным с ведомым кольцом 14 приводного подшипника 4, а ведущие кольца 12 и 13 дополнительных подшипников 8 и 9 установлены на вспомогательном валу 15 с одинаковым по величине и противоположным по направлению эксцентриситетом е. The eccentric drive contains a shaft 2 mounted in the housing 1 with the possibility of rotation around the axis AA, and mounted on it with its drive ring 3 with an eccentricity e relative to the axis AA, the drive bearing 4 (dual in FIG. 1), two frames 5 and 6 rods 7 installed in the housing 1 with the possibility of reciprocating motion in mutually perpendicular directions X-X and YY, perpendicular to the axis AA. Two additional bearings 8 and 9, the driven rings 10 and 11 of each of which are connected respectively to the frames 5 and 6, and the drive rings 12 and 13 to the driven ring 14. The drive is equipped with an auxiliary shaft 15 with the axis of rotation BB, rigidly connected to the driven ring 14 of the drive bearing 4, and the drive rings 12 and 13 of the additional bearings 8 and 9 are mounted on the auxiliary shaft 15 with the same size and opposite direction eccentricity e.

Эксцентриситеты е приводного подшипника 4 относительно вала 2 и дополнительных подшипников 8 и 9 относительно вспомогательного вала 15 в конструкции, показанной на фиг. 1, достигается установкой подшипников 4 и 8, 9 на валы 2 и 15 с помощью эксцентриков 16, 17 и 18 соответственно. При этом эксцентрики 17 и 18 развернуты на валу 15 друг относительно друга на 180^о.The eccentricities e of the drive bearing 4 relative to the shaft 2 and the additional bearings 8 and 9 relative to the auxiliary shaft 15 in the structure shown in FIG. 1, is achieved by installing bearings 4 and 8, 9 on the shafts 2 and 15 using eccentrics 16, 17 and 18, respectively. In this case, the eccentrics 17 and 18 are deployed on the shaft 15 relative to each other by 180 ^about .

При преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное работа привода осуществляется следующим образом. When converting rotational motion into reciprocating operation of the drive is as follows.

От внешнего двигателя приводится во вращение относительно корпуса 1 вокруг оси А-А вал 2. Через эксцентрик 16 с закрепленным на нем ведущим кольцом 3 подшипника 4 движение передается на ведомое кольцо 14 и закрепленный на нем вспомогательный вал 15. Ось Б-Б последнего совершает вращательное движение по окружности радиусом R= e₁= e (окружность О₁ - см. фиг. 2). Вместе с валом 15 в этом же движении по окружности радиусом R= e участвуют закрепленные на нем эксцентрики 17 и 18, от которых через дополнительные подшипники 8 и 9 движение преобразуется в возвратно-поступательное перемещение рамок 5 и 6 с штоками 7 в опорах корпуса 1 с амплитудой ± 2е. Последнее преобразование аналогично имеющему место в кривошипно-шатунном механизме в случае, когда эксцентриситет равен длине шатуна.Shaft 2 is rotated from an external motor relative to the housing 1 about the axis A-A. Through an eccentric 16 with a drive ring 3 mounted on it 4, the movement is transmitted to the driven ring 14 and the auxiliary shaft 15 mounted on it. The axis B-B of the latter rotates circular motion of radius R = e ₁ = e (circle O ₁ - see Fig. 2). Together with the shaft 15, in the same movement around a circle of radius R = e, eccentrics 17 and 18 attached to it participate, from which, through additional bearings 8 and 9, the movement is converted into reciprocating movement of the frames 5 and 6 with rods 7 in the bearings of the housing 1 s amplitude ± 2e. The latter transformation is similar to that occurring in the crank mechanism in the case where the eccentricity is equal to the length of the connecting rod.

Как видно из фиг. 2 для прохождения мертвых точек без заклиниваний необходимо, чтобы погрешность выполнения эксцентриситетов Ie₁-e₂ I и I e₁-e₃ I не превышала допускаемых радиальных биений штоков 7. Естественное стремление в общем случае к минимизации этих биений (например, при использовании данного механизма для привода поршней компрессора с лабиринтными уплотнениями) накладывает жесткие требования на допуски эксцентриситетов e₁, e₂ и е₃. В конструкции на фиг. 1 эта задача решена использованием одинаковых эксцентриков 16, 17 и 18, которые могут быть обработаны совместно.As can be seen from FIG. 2 for blind spots to pass without jamming, it is necessary that the error in the fulfillment of the eccentricities Ie ₁ -e ₂ I and I e ₁ -e ₃ I does not exceed the permissible radial beats of the rods 7. Natural tendency in the general case to minimize these beats (for example, when using this mechanism for driving compressor pistons with labyrinth seals) imposes strict requirements on the tolerances of eccentricities e ₁ , e ₂ and e ₃ . In the construction of FIG. 1 this problem is solved using the same eccentrics 16, 17 and 18, which can be processed together.

В отличие от известных эксцентриковых приводов, равно как и шатунных, ведомые кольца 12 и 13 подшипников 8 и 9 совершают относительно ведущих колец 10 и 11 соответственно не качательное, а равномерное вращательное движение. In contrast to the known eccentric drives, as well as the connecting rod ones, the driven rings 12 and 13 of the bearings 8 and 9 perform relative to the driving rings 10 and 11, respectively, not rocking, but uniform rotational movement.

Полное отсутствие опор скольжения существенно упрощает изготовление, отпадает необходимость в сложной системе смазки. The complete absence of sliding bearings significantly simplifies manufacturing, eliminating the need for a complex lubrication system.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1629651, кл. F 16 H 21/18, 1989. (56) Copyright certificate of the USSR N 1629651, cl. F 16 H 21/18, 1989.

Claims

Eccentric drive, comprising a shaft mounted in the housing rotatably around its axis, mounted on it by its drive ring with an eccentricity relative to the axis of the shaft of the drive bearing, two frames with rods mounted in the housing with the possibility of reciprocating motion in mutually perpendicular directions, perpendicular to the shaft axis, two additional bearings, the driven rings of each of which are connected to the corresponding frames, and the leading ones with the driven ring of the drive bearing, schiysya in that it is provided with an auxiliary shaft, rigidly connected to the driven ring of the drive bearing and the drive ring further bearing mounted on the auxiliary shaft with the same in magnitude and opposite in direction of eccentricity.