Поворотный пневмодвигатель

 

(19) ЯЦ (11) (51) S Г 153 1 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

СР

ЬЭ

49Э

4Р

Кемитет Рессийскей Федерации пе патентам и товарным знакам (21) 4950923/29 (22) 06.05.91 (48) 30.1093 Бюл. Йа 39-40 (75) Буткарев АИ.; Бояринцев АВ. (13) Товарищество с ограниченной ответственностью "Инженерная фирма "AS УниверсатГ (И) ПОВОРОТНЫЙ ПНЕВМОДВИГАТЕУЬ (57) Использование: в приводах дискретно движущихся механизмоа Сущность изобретения: механизм перемещения двухвенцовой зубчатой рейки содержит пневмоцилиндр (ПЦ) перемещения и ролики Основной ПЦ и ПЦ перемещения рейки выполнены сдвоенными. ПЦ перемещения рейки размещен внутри поршня основного ПЦ соосно с ним и снабжен штоком, в котором размещены две группы роликов. Два ролика каждой группы расположены в продольных пазах штока основного ПЦ, остальные — в профильных лазах рейки. Зубчатое колесо выходного вала снабжено двумя промежуточными вал-шестернями, установленными симметрично относительно оси поршня с возможностью поочередного взаимодействия с зубчатыми венцами рейки. 2 зл. ф-лы,3 ил.

2002130

15 .20

Изобретение относится к приводам, а именно к поворотным поршневым пневмодвиггтелям, и может быть использовано для привода дискретно движущихся механизмов, Известные поворотные пневмоприводы, например роторные и турбины, обладают малым крутящим. моментом и высокой ( частотой вращения, что, как правило, требует применения редукторов с большим передаточным отношением и специальных средств для снижения высокочастотных шумов, Кроме того, эти двигатели имеют значительное время разгона, что делает их практически неприемлемыми для привода дискретно движущихся механизмов.

Эти недостатки (применительно к тихоходным, дискретно движущимся механизмам) устранены в поворотных пневмоцилиндрах со сдвоенным поршнем и реечной передачей (А.Ф,Крайнев. Справочник). Однако эти конструкции имеют возвратно-вращател ьное движение выходного валя, что в механизмах с односторонним движением исполнительного органа требует применения специальных усгройств (например, муфт обратного хода), Кроме того, снижается КПД вследствие появления холостых ходов.

Известен также поворотный пневмод= вигатель (авт. св. N" 156448), обеспечивающий непрерывное одностороннее воэщение выходного вала, принятый за прототип.

Недоста ки этого пневмодвигателя: малая жесткость системы рейка — нажимной ролик вследствие того, что ось poIIMK3 находится BHB llllocKGGTN, проходящей через ось зубчатого колеса и полюс зацепления его с рейкой. Возникающий при этом момент, равный произведению распорной силы в зацеплении и расстояния между линиями действия сил (распорной и воспринимаемой роликом), нарушает работу зубчатого зацепления. ограничивает передаваемую мощность и воэможность применения, увеличивает износ передачи и штока силового пневмоцилиндра, который этот момент воспринимает, а также увеличивает метаппоемкость конструкции, что необходимо для достижения приемлемой жесткости; катящийся по рейке под нагрузкой радиального усилия в зацеплении ролик также ограничивает передаваемую мощность и возможность применения; наличие незащищенных. открытых трущихся элементов вызывает дополнительный износ и препятствует установке привода в неблагоприятных условиях.

Все это ограничивает функциональные возможности привода и увеличивает его износ.

Предложенный поворотный пневмодвигатель устраняет укаэанные недостатки, расширяя функциональные возможности и снижая износ пневмодвигателя, На фиг.1 покэзэносечение поворотного пневмодвигателя вдоль оси; на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1; на фиг.3 — схема пневмодвигателя.

Поворотный пневмодвигатель содержит пневмоцилиндр (основной) 1, поршень

2 которого снабжен штоком 3, соединенным подвижно с зубчатой рейкой 4 при помощи механизма ее радиального перемещения.

Зубчатая рейка 4 выполнена двухвенцовой и имеет возможность сцепления с вал-шестернями 5 и 6, расположенными симметрично относительно оси пневмоцилиндра 1, Вал-шестерни 5 и 6 находятся в зацеплении с зубчатым колесом 7 выходного вала 8, Механизм радиального- перемещения рейки 4 представляет собой пневмоцилиндр 9, поршень 10 которого выйолнен сдвоенным, расположен внутри поршня 2 основного пневмоцйлиндра, В продольных пазах 11 штока 3 расположены две группы роликов

12, два ролика из каждой группы установлены в пазах 11 штока 3, остальные — в профильных пазах 13 зубчатой рейки 4, Механизм радиального перемещения рейки

4 снабжен пружинами 14, также установленными в штоке 3 и центрирующими поршень

10. Подвод воздуха в пневмоципиндр 9 механизма радиально о перемещения рейки осуществляется по телескопическим трубам t5, проходящим через полости основного пневмоцилиндра 1, Ка наружных поверхностях труб, соединенных с поршнем 10, выполнены осевые пазы 16; Полости основного пневмоцилиндра 1 соединены с полостями телескопических труб 15 посредством воздухораспределителей 17, взаимодействующих при помощи толкателя 38 с кулачком 19, размещенным на штоке 3 основного пневмоцилиндра.

Пневмодвигатель работает следующим образом..

Сжатый воздух поочередно подается в одну из полостей пневмоцилиндра 1, при этом иэ противоположной полости производится выхлоп в атмосферу. В крайнем положении поршня 2 полости основного пнеемоцилиндра 1 перекрыты. Полости основного пневмоципиндра 1 и пневмоцилиндра 9 механизма радиального перемещения рейки сообщаются только через дроссели

20. При подаче воздуха в пневмоцилиндр 9 (например, правую по фиг.1 полость) по те2002130 лескопической трубе 15 в первую очередь перемещается поршень 10 (влево), смещая рейку 4 и переключая зубчатое зацепление при помощи механизма ее радиального перемещения через группы роликов 12 в радиальном нап равлении от одной вал-шестерни к другой. Поршень 2 основного пневмоцилиндра 1 при этом не смещается, т.к. воздух в его полости поступает и стравливается через дроссели 20. После переключения рейки 4 и окончания хода поршня 10 на телескопической трубе 15 открывается осевой паз 16, по которому воздух подается в полость основного пневмоцилиндра 1, со стороны выхлопа такого открытия не происходит. За счет разницы давлений в полостях основного пневмоцилиндра 1 поршень 2 начинает перемещаться (влево), сжимая воздух в противоположной выхлопной полости (стравливание через дроссель практического значения не имеет). После некоторого смещения поршня при взаимодействии толкателя 18 с кулачком 19 происходит переключение воздухораспределителей 17 и сообщение пневмоцилиндров 1 и 9, при этом ликвидируется противодавление и поршень 2 перемещается, вращая через рейку 4 вал-шестерню 6, зубчатое колесо 7. выходной вал 8. В конце хода поршня 2 закрываются воздухораспределители 17 и в полости выхлопа появляется противодавлеФормула изобретения

1. ПОВОРОТНЫЙ ПНЕВМОДВИГАТЕЛЬ, содержащий основной пневмоцилиндр, двухвенцовую зубчатую рейку, зубчатое колесо выходного вала и механизм перемещения рейки, включающий пневмо-. цилиндр перемещения и ролики, отличающийся тем, что, .с целью расширения функциональных возможностей пневмодвигателя и снижения износа, основной пневмоцилиндр и пневмоцилиндр перемещения рейки выполнены сдвоенными, пневмоцилиндр перемещения рейки размещен в поршне основного пневмоцилиндра соосно и снабжен штоком, в котором размещены две группы роликов, причем два ролика каждой группы расположены в продольных пазах штока основного пневмоцилиндра, остальные - в профильных пазах рейки, а зубчатое колесо выходного вала снабжено двумя промежуточными вал-шестернями, установленными симметрично относительно оси поршня с возможностью поочередного взаимодействия с ние. обеспечивая плавное торможение. При подаче давления в другую полость цикл повторяется, при этом работает другой венец рейки и другая вал-шестерня. Динамиче5 ские параметры системы определяются настройкой дросселей и моментом срабатывания воздухораспределителей. В случае падения давления воздуха, остановки пневмодвигателя за счет центрирующих

10 пружин 14 и радиального усилия в зацеплении рейки она приводится в среднее положение. сцепляясь одновременно с обеими вал-шестернями, чем обеспечивается стопореяие выходного вала. Если зто происхо15 дит в среднем положении поршня (воздухораспределители открыты); то для запуска двигателя необходимо на короткое время закрыть воздухораспределители, что может быть сделано за счет механического

20 дублера или специальной схемы автоматики (не показаны).

Использование предлагаемого изобретения позволит обеспечить постоянное направление вращения выходного вала

25 поворотного пневмодвигателя, исключить холостые ходы и повысить КПД. Кроме того, увеличивается число рабочих циклов в единицу времени и снижается износ пневмоцилиндров.

30 (56) Авторское свидетельство СССР

t+ 1569448, кл. F t5 В 15/06, 1988. зубчатыми венцами рейки.

2, Г3невмодвигатель по п.1, отличающийся тем. что, с целью обеспечения торможения в конце хода, линия подвода воздуха в пневмоцилиндр механизма перемещения рейки выполнена в виде телеско40 пических труб, проходящих через полости .основного пневмоцилиндра, причем на наружных поверхностях труб, соединенных с поршнем пневмоцилиндра перемещения рейки, выполнены осевые пазы, а полости

45 основного пневмоцилиндра и телескопических труб соединены между собой посредством воздухораспределителей, взаимодействующих с кулачком, размещенным на штОке основного пневмоци50 линдра.

3, Пневмодвигатель по п.1, отличаю. щийся тем, что, с целью обеспечения стопорения выходного вала при падении

55 давления воздуха в питающей пневмосети путем обеспечения одновременного взаимодействия рейки с вал-шестернями, пневмоцилиндр перемещения рейки снабжен . центрирующими пружинами.

Ci ill I 3U

М-А

2002130

4/Я :

Составитель А. Буткарев

Редактор М. Стрельникова Техред M.Моргентал . Корректор .А. Козориз

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Заказ .3165

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101