Механизм взаимного преобразования возвратно-поступательного и вращательного движений

 

Изобретение относится к механизмам, используемым в двигателе- и станкостроении. Механизм содержит корпус, в котором с возможностью вращения установлены водила, имеющие эксцентрично расположенные отверстия для шеек коленчатого вала. На средней шейке коленчатого вала через подшипники установлено возвратно-поступательное звено, линейно и циклически перемещающееся благодаря взаимодействию шестерен с зубчатыми колесами внутреннего зацепления, жестко связанных с корпусом. Шестерни жестко соединены с концами коленчатого вала. Изобретение направлено на повышение надежности конструкции вследствие равномерного распределения нагрузки. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение предназначено для применения в производстве поршневых двигателей, поршневых насосов, или в любых других случаях, когда необходимо преобразовать один вид движения в другой.

Известны эксцентриковые механизмы, содержащие корпус, в котором закреплены центральные зубчатые колеса внутреннего зацепления, водила, сателлиты и движущиеся возвратно-поступательно поршни со штоками. Недостатком этих механизмов является консольная установка водил с находящимися на них сателлитами. Это снижает жесткость механизма и увеличивает его габариты. Известно также изобретение "Эксцентриковый механизм" (а. с. N 412420, кл. F 16 H 21/18 от 1974 г.), направленное на повышение жесткости механизма и уменьшение его габаритов. Недостатком его является то, что расположенные на средней шейке водила сателлиты и эксцентрик увеличивают ее длину и добавляют неуравновешенные массы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является механизм по патенту США N 1761429, кл. F 16 H 21/16 от 1930 г., содержащий вращающееся в корпусе водило, коленчатый вал, одной шейкой связанный с возвратно-поступательным звеном, а другой шейкой вращающийся в водиле, зубчатое колесо внутреннего зацепления, жестко связанное с корпусом, и зацепленную с колесом шестерню, жестко связанную с концом коленвала. Недостатком последнего механизма является консольно расположенная штоковая шейка.

Предлагаемый вариант механизма преобразования свободен от перечисленных недостатков. Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности конструкции вследствие равномерного распределения нагрузки, действующей от штока поршня через коленчатый вал, выполненный в виде балки с опертыми концами и передающей нагрузку через максимально сближенные опоры - водила, на две другие, максимально сближенные опоры в корпусе, что дает конструкции наибольшую жесткость и компактность, а также вследствие максимального уменьшения неуравновешенных возвратно-поступательных нагрузок, а также вследствие уничтожения ударных нагрузок, вызываемых биениями в зазорах зубчатых пар, и упрощении конструкции вследствие отсутствия за ненадобностью вала, синхронизирующего вращение водил (эту роль выполняет достаточно жесткий коленчатый вал, позволяющий, к тому же, применить высокоскоростное и малошумное косозубое зацепление).

Указанная задача решается за счет того, что механизм преобразования, содержащий коленчатый вал, одной шейкой через подшипник связанный со штоком, а другой шейкой вращающийся в водиле, зубчатое колесо с внутренним зацеплением, жестко связанное с корпусом, и зацепленную с зубчатым колесом шестерню, жестко соединенную с одним концом, снабжен установленным в корпусе дополнительным водилом, коленчатый вал выполнен с дополнительной шейкой, вращающейся в дополнительном водиле, зубчатое колесо внутреннего зацепления жестко связано с корпусом, а дополнительная шестерня, жестко соединена с другим концом коленчатого вала. Кроме того, щеками коленчатого вала могут быть образованы дополнительные опоры для водил, зубчатое колесо или шестерня каждой зубчатой пары могут быть выполнены из двух частей, связанных между собой с возможностью смещения друг относительно друга по окружности и взаимной фиксации - для компенсации зазора в зубчатом зацеплении.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показано сечение А-А механизма в положении нижней мертвой точки, а на фиг. 2 - вид с торца корпуса.

Устройство содержит корпус 1, вращающиеся водила 2 и 3, коленчатый вал 4, зубчатые колеса внутреннего зацепления, каждое из которых может быть выполнено из двух частей 5, 10 и 6, 11, возвратно-поступательное звено (шток) 7, шестерни 8 и 9.

Работает устройство следующим образом. При использовании механизма в двигателе, т.е. для преобразования возвратно-поступательного движения звена 7, с одного или сразу с двух водил 2 и 3 снимается крутящий момент. Преобразование возвратно-поступательного движения происходит за счет относительного вращения коленчатого вала 4 и водил 2 и 3 в противоположные стороны, при обкатывании шестернями зубчатых колес внутреннего зацепления. Делительный диаметр зубчатых колес 5, 10 и 6, 11 в два раза превышает делительный диаметр шестерен 8 и 9, что обеспечивает линейное и циклическое перемещение точки Б делительной окружности шестерни 8, а значит линейное и циклическое перемещение штока 7.

Формула изобретения

1. Механизм взаимного преобразования возвратно-поступательного и вращательного движений, содержащий коленчатый вал, одной шейкой связанный с возвратно-поступательным звеном, а другой шейкой эксцентрично установленный во вращающемся в корпусе водиле, зубчатое колесо внутреннего зацепления, жестко связанное с корпусом, и зацепленную с зубчатым колесом шестерню, жестко соединенную с концом коленчатого вала со стороны его одной шейки, отличающийся тем, что снабжен установленным в корпусе дополнительным вращающимся водилом и дополнительными зацепленными между собой зубчатым колесом внутреннего зацепления и шестерней, коленчатый вал выполнен с дополнительной шейкой, эксцентрично установленной в дополнительном водиле, дополнительное зубочатое колесо внутреннего зацепления жестко связано с корпусом, а дополнительная шестерня жестко соединена с другим концом коленчатого вала со стороны его дополнительной шейки.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что щеками коленчатого вала образованы дополнительные опоры для водил.

3. Механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что зубчатое колесо или шестерня каждой зубчатой пары выполнены из двух частей.

4. Механизм по п.3, отличающийся тем, что указанные части связаны между собой с возможностью смещения относительно друг друга по окружности и с возможностью взаимной фиксации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2