RU2630627C2

RU2630627C2 - Rotary feeder

Info

Publication number: RU2630627C2
Application number: RU2014150940A
Authority: RU
Inventors: Александр Семенович Рыжков
Original assignee: Александр Семенович Рыжков
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2017-09-11
Also published as: RU2014150940A

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: rotary feeder consists of a body having through channels for balls passage, longitudinal grooves rigidly fixed to the working shaft and having the form of a cylinder located on the outer generatrix equally distributed along the circumference with a pitch providing sufficient thickness of the bridges between the grooves. The walls of the grooves form working chambers at the intersection with through channels. The body is made in the form of a hollow cylinder with rectangular protrusions arranged along the outer contour. Through channels for passing the balls are provided in side walls of the protrusions. The longitudinal grooves of the rotor wheel cylinder have ellipsoidal profile of a depth equal to half the of the balls diameter.

EFFECT: providing single-feed of balls for operation and removal of waste balls from inoperative chambers.

2 dwg

Description

По функциональности использования косвенными аналогами предлагаемого подавателя являются используемые в гидравлических приводах гидронасосы, создающие высокое давление рабочей жидкости, которая, воздействуя на рабочие органы исполнительных механизмов, совершает механическую работу [Башта Т.М. «Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем», М., «Машиностроение», 1974 г., с. 107, гл. V].According to the functionality of using indirect analogues of the proposed feeder, the hydraulic pumps used in hydraulic drives create high pressure of the working fluid, which, acting on the working bodies of the actuators, performs mechanical work [T. Bashta "Volumetric pumps and hydraulic motors of hydraulic systems", M., "Mechanical Engineering", 1974, p. 107, ch. V].

Известно, что применение жидкостей и масел в качестве рабочей среды требует высокую степень герметичности рабочих камер. Что достигается высокой степенью чистоты обработки рабочих поверхностей, деталей этих машин и механизмов и применением разного рода уплотнений и уплотнительных устройств, что существенно повышает стоимость их изготовления, обслуживания и ремонта. Необходимость фильтрации и охлаждения рабочей жидкости также сказывается на удорожании изготовления, эксплуатации, обслуживания и ремонта. Чувствительность к перепадам температуры окружающей среды отрицательно сказывается на работе гидравлических механизмов.It is known that the use of liquids and oils as a working medium requires a high degree of tightness of the working chambers. What is achieved by a high degree of purity of processing of work surfaces, parts of these machines and mechanisms and the use of various kinds of seals and sealing devices, which significantly increases the cost of their manufacture, maintenance and repair. The need for filtration and cooling of the working fluid also affects the cost of manufacture, operation, maintenance and repair. Sensitivity to changes in ambient temperature negatively affects the operation of hydraulic mechanisms.

Перед автором стояла задача создать механизм для поштучной подачи (по трубопроводным магистралям) шариков, обладающих механической энергией в рабочие камеры исполнительных механизмов, имеющих в своих корпусах и крышках большое количество впускных отверстий, для воздействия на их рабочие органы с целью передвижения (поворота) для совершения работы.The author was faced with the task of creating a mechanism for the piecewise supply (via pipelines) of balls having mechanical energy into the working chambers of the actuators, having a large number of inlets in their bodies and covers, for acting on their working bodies with the aim of moving (turning) to make work.

Из уровня техники известен механизм подъема и опускания автомобильного дверного стекла, включающий в себя установленное в корпусе роторное колесо, имеющее на своей внешней образующей рабочие камеры, имеющие вид сферических углублений (лунок) с диаметрами сфер, равными диаметрам применяемых шариков, трубчатые направляющие каналы и эластичный элемент, состоящий из плотно нанизанных на гибкий сердечник (проволоку) шариков (US 4656780 А, 14.04.1987, E05F 11/38).The mechanism of raising and lowering a car door glass is known from the prior art, including a rotor wheel mounted in the housing, having working chambers on its outer generatrix, having the form of spherical recesses (holes) with diameters of spheres equal to the diameters of the balls used, tubular guide channels and elastic an element consisting of balls tightly strung on a flexible core (wire) (US 4656780 A, 04/14/1987, E05F 11/38).

В известном механизме эластичный элемент одним концом прикреплен к стеклу, а шарики эластичного элемента в месте сопряжения с роторным колесом находятся в его лунках. При вращении роторного колеса стенки его лунок, воздействуя на шарики в них находящиеся, сдвигают эластичный элемент и происходит подъем или опускание стекла.In the known mechanism, the elastic element is attached at one end to the glass, and the balls of the elastic element at the interface with the rotor wheel are in its holes. When the rotor wheel rotates, the walls of its holes, acting on the balls in them, move the elastic element and the glass rises or lowers.

Недостатком, с точки зрения решения поставленной задачи, является наличие эластичного элемента. Для успешного решения поставленной задачи необходимо наличие свободных шариков.The disadvantage from the point of view of solving the problem is the presence of an elastic element. For the successful solution of the problem, the presence of free balls is necessary.

Из уровня техники известен механизм механической передачи, использующий шарики в качестве рабочих тел. Механизм включает в себя корпус, внутри которого в одной плоскости на некотором расстоянии друг от друга установлены два одинаковых роторных колеса, имеющие на своей внешней образующей равномерно распределенные по всей окружности с шагом 1.5 диаметра применяемых шариков пазы полукруглого профиля с радиусом, равным радиусу применяемых шариков. Глубина пазов равна 1/2 диаметра применяемых шариков. Роторные колеса жестко посажены на валы, которые вставлены в отверстия корпуса. Один из них является приводным, и на нем установлено ведущее колесо. Полости корпуса, в которых располагаются роторные колеса, соединены двухрядным каналом в поперечном сечении, имеющем профиль в виде цифры 8 с взаимным пересечением нижней и верхней окружностей. Диаметры окружностей равны и соответствуют диаметру применяемых шариков. Канал имеет две параллельные ветви, находящиеся на разных сторонах роторных колес. Этот же канал охватывает снаружи оба роторных колеса. Причем в месте сопряжения с роторным колесом профиль в виде цифры 8 в нижнем ряду имеет паз шириной, соответствующей толщине роторного колеса. Роторное колесо входит внутрь канала на глубину 1/2 диаметра применяемых шариков. В канал в шахматном порядке, через один в каждый ряд, плотно уложены шарики. В местах сопряжения с роторными колесами шарики нижнего ряда находятся в пазах роторных колес. Двухрядное устройство канала для шариков призвано снизить потери на трение из-за возможности шариков прокатываться, а не скользить по поверхности канала (US 5488881 А, 06.02.1996, F16C 1/28, (fig 2)). Взято за прототип.The prior art mechanical transmission mechanism using balls as working bodies. The mechanism includes a case, inside which two identical rotor wheels are installed in the same plane at a certain distance from each other, having semicircular grooves with a radius equal to the radius of the used balls uniformly distributed over the entire circumference with a step of 1.5 diameters of the used balls. The depth of the grooves is 1/2 the diameter of the balls used. The rotor wheels are rigidly mounted on shafts that are inserted into the holes of the housing. One of them is driven, and a drive wheel is installed on it. The body cavities in which the rotor wheels are located are connected by a double-row channel in cross section having a profile in the form of the number 8 with the intersection of the lower and upper circles. The diameters of the circles are equal and correspond to the diameter of the balls used. The channel has two parallel branches located on opposite sides of the rotor wheels. The same channel covers both rotor wheels from the outside. Moreover, at the interface with the rotor wheel, the profile in the form of the number 8 in the bottom row has a groove width corresponding to the thickness of the rotor wheel. The rotor wheel enters the channel to a depth of 1/2 the diameter of the balls used. Balls are tightly stacked into the channel in a checkerboard pattern, through one in each row. At the interface with the rotor wheels, the balls of the lower row are located in the grooves of the rotor wheels. The double-row device of the channel for balls is designed to reduce friction losses due to the ability of the balls to roll rather than slide on the surface of the channel (US 5488881 A, 02/06/1996, F16C 1/28, (fig 2)). Taken as a prototype.

В известном механизме ведущее роторное колесо, проворачиваясь от воздействия привода на вал, на который оно жестко установлено, выталкивает крайний шарик, находящийся в нижнем ряду канала в ее пазе в одну из параллельных ветвей двухрядного канала, который, воздействуя на находящийся перед ним шарик, передает импульс движения на ведомое колесо, заставляя его и вал, на котором оно жестко установлено, вращаться.In the known mechanism, the driving rotor wheel, turning from the action of the drive on the shaft on which it is rigidly mounted, pushes the extreme ball located in the lower row of the channel in its groove into one of the parallel branches of the double-row channel, which, acting on the ball in front of it, transfers an impulse of movement to the driven wheel, causing it and the shaft on which it is rigidly mounted to rotate.

Недостатками механизма являются низкая производительность, маленькая развиваемая мощность и низкий к.п.д.The disadvantages of the mechanism are low productivity, low developed power and low efficiency.

Предлагаемый подаватель предназначен для подачи шариков, придав им механическую энергию, в рабочие камеры исполнительных механизмов для совершения работы посредством воздействия на их рабочие органы и удаления отработавших шариков из нерабочих камер исполнительных механизмов и состоит из корпуса, имеющего сквозные каналы для прохода шариков, роторного колеса, жестко закрепленного на рабочем валу и имеющего вид цилиндра с расположенными на внешней образующей продольными канавками, равно распределенными по длине окружности, с шагом, обеспечивающим достаточную толщину перемычек между канавками, стенки которых образуют рабочие камеры в местах пересечения со сквозными каналами корпуса и при вращении колеса воздействуют на шарики, поступающие от одного конца сквозных каналов корпуса, и выталкивают шарики в трубопроводные магистрали, присоединенные к исполнительным механизмам, через другие концы каналов корпуса передав шарикам механическую энергию вращающегося роторного колеса, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде полого цилиндра с расположенными по внешнему контуру прямоугольными выступами, в боковых стенках которых выполнены сквозные каналы для прохода шариков, а продольные канавки цилиндра роторного колеса имеют эллипсоидный профиль глубиной, равной половине диаметра шариков.The proposed feeder is designed to feed the balls, giving them mechanical energy, into the working chambers of the actuators for performing work by acting on their working bodies and removing the spent balls from the inoperative chambers of the actuators and consists of a housing having through channels for passing the balls, a rotor wheel, rigidly fixed on the working shaft and having the form of a cylinder with longitudinal grooves located on the outer generatrix, equally distributed along the circumference, in increments of ensuring sufficient thickness of the jumpers between the grooves, the walls of which form the working chambers at the intersection with the through channels of the housing and when the wheels rotate, act on the balls coming from one end of the through channels of the housing and push the balls into the pipe lines connected to the actuators through other ends channels of the casing transferring to the balls the mechanical energy of the rotating rotor wheel, characterized in that the casing is made in the form of a hollow cylinder with external rectangular contour projections in the side walls of which are made through channels for the passage of the balls, and the longitudinal grooves of the cylinder of the rotary wheels are ellipsoidal profile depth equal to half the diameter of the balls.

На Фиг 1. показан продольный разрез подавателя. Подаватель состоит из четырех основных частей: корпуса 1, роторного колеса 2, вала 3, основания 4. Преимущественно корпус 1 жестко связан с основанием 4 с возможностью легкого демонтажа.In Fig 1. shows a longitudinal section of the feeder. The feeder consists of four main parts: the housing 1, the rotor wheel 2, the shaft 3, the base 4. Advantageously, the housing 1 is rigidly connected to the base 4 with the possibility of easy dismantling.

Корпус 1 имеет вид полого цилиндра с расположенными по внешнему контуру прямоугольными выступами с осями, находящимися под углом в 120° относительно друг друга. В боковых стенках выступов сделаны сквозные отверстия (каналы) для прохода шариков. Диаметр отверстий соответствует максимальному диаметру применяемых шариков. Отверстия выполнены таким образом, чтобы линия пересечения с внутренним отверстием корпуса располагалась преимущественно на середине диаметров отверстий. На обоих концах отверстий организованы места (резьбы, места для крепления патрубков и т.д.) для присоединения трубопроводных магистралей подвода и отвода шариков. Корпус также имеет организованные места для его установки на основание 4. В предлагаемой конструкции используется цельный корпус. В случае массового производства возможно целесообразней будет применять корпусы, состоящие из 2-х и более частей. Линии разъема этих частей могут располагаться как вдоль, так и поперек продольной оси роторного колеса.The housing 1 has the form of a hollow cylinder with rectangular protrusions located along the outer contour with axes at an angle of 120 ° relative to each other. Through-holes (channels) are made in the side walls of the protrusions for the passage of balls. The diameter of the holes corresponds to the maximum diameter of the balls used. The holes are made so that the line of intersection with the inner hole of the housing is located mainly in the middle of the diameters of the holes. At both ends of the holes, places are arranged (threads, places for fastening the nozzles, etc.) for connecting the pipelines for supplying and discharging balls. The case also has organized places for its installation on the base 4. The proposed design uses a one-piece case. In the case of mass production, it may be more appropriate to use enclosures consisting of 2 or more parts. The connector lines of these parts can be located both along and across the longitudinal axis of the rotor wheel.

Роторное колесо 2 имеет вид полого цилиндра с расположенными на внешней поверхности сплошными продольными канавками, имеющими эллипсоидный профиль глубиной, преимущественно равной половине максимального диаметра применяемых шариков. Стенки канавок образуют рабочие камеры в местах пересечения со сквозными каналами корпуса 1. Канавки располагаются равно распределенными по длине окружности с шагом, обеспечивающим достаточную толщину перемычек между канавками. На поверхности отверстия колеса организованы посадочные места (шпоночные пазы, шлицевые пазы) для установки колеса на вал 3. Роторное колесо может быть цельным (выполненным заодно с валом 3) и иметь вид цилиндра переменного диаметра.The rotor wheel 2 has the form of a hollow cylinder with continuous longitudinal grooves located on the outer surface, having an ellipsoidal profile with a depth of mainly equal to half the maximum diameter of the balls used. The walls of the grooves form the working chambers at the points of intersection with the through channels of the housing 1. The grooves are equally distributed along the circumference with a step that provides sufficient thickness of the jumpers between the grooves. On the surface of the wheel bore, seats (keyways, spline grooves) are arranged for mounting the wheel on the shaft 3. The rotor wheel can be solid (made integral with the shaft 3) and have the form of a cylinder of variable diameter.

Вал 3 имеет как минимум на одном из концов организованные посадочные места установки соединительных муфт для соединения с приводом (механическим, электромеханическим или др.), создающим крутящий момент. Вал устанавливается в подшипниковых узлах основания 4.The shaft 3 has at least one of the ends of the organized seats for the installation of couplings for connection with the drive (mechanical, electromechanical or other) that creates torque. The shaft is installed in the bearing units of the base 4.

Основание 4 имеет преимущественно П-образный вид. На концах стоек организованы места для установки подшипниковых узлов, в которые устанавливается вал 3. На основании также находятся опоры для установки на них корпуса 1.Base 4 has a predominantly U-shaped appearance. At the ends of the racks, there are organized places for installing bearing assemblies into which the shaft 3 is installed. On the base there are also supports for installing the housing 1 on them.

Корпус 1, роторное колесо 2, вал 3, основание 4 изготавливаются из прочных и износостойких материалов (различные стали, сплавы, металлы, композитные материалы и др.).Housing 1, rotor wheel 2, shaft 3, base 4 are made of durable and wear-resistant materials (various steels, alloys, metals, composite materials, etc.).

На Фиг. 2 изображен поперечный разрез подавателя.In FIG. 2 is a cross-sectional view of a feeder.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Для нормальной работы предлагаемый подаватель должен иметь реверсивный привод, создающий крутящий момент. Подводящие и отводящие магистрали присоединены к каналам корпуса 1, каждая строго со своей стороны прямоугольного выступа. Привод вращает вал 3, который передает вращение роторному колесу 2, жестко на нем установленному. Шарики, проходящие по каналам корпуса 1 в месте пересечения каналов с внутренним отверстием корпуса, попадают в канавки роторного колеса 2. Вращающееся роторное колесо задними стенками канавок воздействует на находящиеся в них шарики и выталкивает (придав механическую энергию) их в трубопроводные магистрали, присоединенные к соответствующему исполнительному механизму для совершения работы. Поскольку воздействие на шарики происходит по касательной линии, это приводит к значительному возрастанию передаваемого приводом усилия (эффект призматического клина) и передаваемой шарикам механической энергии. Шарики, находящиеся в каналах роторного колеса, одновременно воздействуют на рабочий орган исполнительного механизма, с которым подаватель соединен трубопроводными магистралями. Таким образом, общее количество механической энергии, одновременно передаваемой подавателем, складывается из механических энергий шариков, находящихся в каналах роторного колеса. Отвод шариков из нерабочих камер исполнительных механизмов происходит переключением привода подавателя в реверсивный режим.For normal operation, the proposed feeder must have a reversible drive that generates torque. The inlet and outlet lines are connected to the channels of the housing 1, each strictly on its side of a rectangular protrusion. The drive rotates the shaft 3, which transmits rotation to the rotor wheel 2, rigidly mounted on it. Balls passing through the channels of the housing 1 at the intersection of the channels with the inner hole of the housing fall into the grooves of the rotor wheel 2. The rotating rotor wheel by the rear walls of the grooves acts on the balls located in them and pushes them (giving mechanical energy) to the pipelines connected to the corresponding an actuator to do the job. Since the action on the balls occurs along a tangent line, this leads to a significant increase in the force transmitted by the drive (the effect of a prismatic wedge) and the mechanical energy transmitted to the balls. Balls located in the channels of the rotor wheel, simultaneously affect the working body of the actuator, with which the feeder is connected by pipelines. Thus, the total amount of mechanical energy simultaneously transmitted by the feeder is the sum of the mechanical energies of the balls located in the channels of the rotor wheel. The balls are removed from the inoperative chambers of the actuators by switching the feeder drive to the reverse mode.

Таким образом, обеспечивается технический результат применения данного изобретения, а именно:Thus, the technical result of the application of this invention is provided, namely:

- придание, используемым в качестве рабочих тел, шарикам механической энергии для воздействия на рабочие органы исполнительных механизмов с целью совершения работы;- giving, used as working bodies, balls of mechanical energy to act on the working bodies of the actuators in order to perform work;

- поштучная подача в рабочие камеры (по соединительным трубопроводным магистралям) исполнительных механизмов, шариков, обладающих механической энергией для совершения работы;- piece feed into the working chambers (along the connecting pipelines) of actuators, balls having mechanical energy to perform work;

- поштучный отвод отработавших шариков из нерабочих камер исполнительных механизмов, препятствующих нормальной работе этих механизмов.- piece removal of spent balls from inoperative chambers of actuators that impede the normal operation of these mechanisms.

Claims

A rotary feeder designed to supply balls, giving them mechanical energy, to the working chambers of the actuators to perform work by acting on their working bodies and removing spent balls from the inoperative chambers of the actuators and consisting of a housing having through channels for passage of the balls, the rotor wheel rigidly fixed to the working shaft and having the form of a cylinder with longitudinal grooves located on the outer generatrix equally distributed along the circumference in increments, providing a sufficient thickness of the jumpers between the grooves, the walls of which form the working chambers at the intersection with the through channels of the housing and when the wheels rotate, act on the balls coming from one end of the through channels of the housing and push the balls into the pipe lines connected to the actuators through other ends channels of the body, transferring to the balls the mechanical energy of the rotating rotor wheel, characterized in that the body is made in the form of a hollow cylinder with externally located mu contour of rectangular protrusions, in the side walls of which are made through channels for the passage of balls, and the longitudinal grooves of the cylinder of the rotor wheel have an ellipsoidal profile with a depth equal to half the diameter of the balls.