Механическая передача

Изобретение относится к машиностроению и служит для передачи вращательного движения с преобразованием частоты вращения и соответствующим изменением вращающего момента. Передача содержит корпус (1), ведущий трехугловой ротор (2), ведомый кривошип (6). Рабочая поверхность корпуса (I) выполнена в виде эпитрохоидального контура, внутри которого расположен трехугловой ротор (2) со штифтом (3) для совмещения с радиальной кулисой (4) водила (5). В теле ротора (2) размещен соосно кривошип (6), выполненный эксцентрично по отношению к единому с ним стакану (7), который имеет общую ось с центром контура и водилом (5). Радиусы стакана (7) и кривошипа (6) соотносятся как 2:3, а их эксцентриситет составляет половину радиуса стакана (7). Ротор (2) всеми тремя вершинами находится в беспрерывном контакте с эпитрохоидальным контуром. Контактная площадь силового воздействия ведущего ротора (2) на ведомый кривошип (6) неизменна и составляет половину цилиндрической поверхности кривошипа. Изобретение позволяет увеличить нагрузочную способность, долговечность и коэффициент полезного действия механической передачи. 1 ил.

 

Известны механические передачи, основанные на использовании зацепления /волновая, зубчатая, цепная, червячная, цевочная/ и трения /ременная, фрикционная/. Все они служат для передачи вращательного движения с преобразованием частоты вращения и соответствующим изменением вращающего момента (см., например, Политехнический словарь. М., Советская энциклопедия, 1977, стр.351). Наибольшее применение в промышленности, транспорте и наводном хозяйстве получила зубчатая передача. Однако такие показатели зубчатых механизмов, как нагрузочная /несущая/ способность и КПД, находящиеся соответственно в прямой и обратной зависимости от габаритов и массы передачи, вынуждают изыскивать новые способы взаимодействия звеньев и их конструктивное исполнение. Так, например, круговинтовое зацепление Новикова решает вопрос плавности хода и прочности зуба, но снижает его долговечность вследствие повышенного скольжения. Несущая же способность и КПД винтовых зубчатых механизмов очень низкие (см., например, А.И.Смелягин. Теория механизмов и машин. Учебное пособие. М., ИНФРА-М, Новосибирск, НГТУ, 2003, стр.182, 187).

Еще большую актуальность приобретают увеличение нагрузочной способности и КПД повышающих передач, когда передаточное отношение меньше I, т.е. число оборотов ведущего звена меньше числа оборотов ведомого звена, а усилия в зацеплении многократно возрастают в сравнения с усилиями в случае, когда передаточное отношение больше I. Причиной этого является рычажная сущность зубчатых механизмов.

Задачей заявляемого технического решения является изыскание механической передачи с увеличенными нагрузочной способностью, долговечностью и коэффициентом полезного действия, свободной от отмеченных противоречий и недостатков.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в механической передаче, включающей корпус, ведущее и ведомое звенья, рабочая поверхность корпуса выполнена в виде эпитрохоидального контура, очерченного вершинами ведущего трехуглового ротора с расположенным в нем соосно ведомым кривошипом, выполненным эксцентрично но отношении к единому с ним стакану, ось которого совпадает с центром эпитрохоидального контура, при этом радиусы стакана и кривошипа соотносятся как 2:3, эксцентриситет составляет половину радиуса стакана, а боковая поверхность ротора содержит штифт для совмещения с радиальной кулисой водила, соосного со стаканом.

Новизна изобретения усматривается в том, что принципиальная замена механизма взаимодействия ведущего и ведомого звеньев механизмом кривошипного вытеснения исключает известную рычажную сущность зубчатого зацепления и соответствующую утечку энергии, ранее бесполезно поглощаемую зубчатой передачей. Это - повышение КПД.

По данным патентной и научно-технической информации заявленная конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого решения.

Промышленная применимость обусловлена существенным повышением качества, надежности и экономичности переоборудованных механических систем.

На чертеже представлена принципиальная схема механической передачи, которая устроена следующим образом.

Рабочая поверхность корпуса 1 выполнена в виде энитрохоидельного контура, внутри которого расположен трехугловой ротор 2 со штифтом 3 для совмещения с радиальной кулисой 4 водила 5. В теле ротора 2 размещен соосно кривошип 6, выполненный эксцентрично по отношению к единому с ним стакану 7, имеющему общую ось с центром контура 1 и водилом 5. Радиусы стакана 7 и кривошипа 6 соотносятся как 2:3, а их эксцентриситет составляет половину радиуса стакана 7. Ротор 2 всеми тремя вершинами находится в беспрерывном контакте с эпитрохоидальным контуром 1. Контактная площадь силового воздействия ведущего звена /ротора/ 2 на ведомое эвене /кривошип/ 6 - неизменна и составляет половину цилиндрической поверхности кривошипа. Это многократное увеличение нагрузочной способности предлагаемой механической передачи в сравнении с зубчатой передачей. Подвижные соединения ротора 2 с корпусом 1 и кривошипом 6 могут быть выполнены посредством шариков, или роликов, что исключает трение скольжения в механической передаче вообще. Это существенное увеличение долговечности.

Работает механическая передача следующим образом. При вращении водила 5 в указанном направлении ротор 2 приходит во вращательно-переносное /планетарное/ движение. Поворачиваясь на 60 градусов, левая вершина ротора набегает на верхнюю ветвь контура 1, одновременно осаживая центр кривошипа 6 /ротора 2/ вниз по дуге в 180 градусов, опирающейся на диаметр окружности, равный двум эксцентриситетам. Правая же вершина ротора 2, оказавшись в нижнем положении, симметричном исходному верхнему относительно горизонтальной оси контура, в свою очередь, при дальнейшем повороте ротора на 60 градусов, набегает на нижнюю ветвь контура 1, тем самым вытесняя центр кривошипа 6 вверх, завершая полный его и стакана 7 оборот. Следовательно, повороту ротора 2 на 120 градусов соответствует один оборот стакана 7, а одному обороту ротора 2 соответствуют 3 оборота стакана 7 /нагрузочного вала/. Процесс повышения оборотов ведомого звена /стакана 7/ может быть обратимым, если ведущим эвеном будет стакан 7, а нагрузка будет преодолеваться водилом 5, с понижением оборотов при передаточном отношении, равном трем.

Для реализации изобретения необходимы следующие технологии и оборудование: литейное производство корпусных заготовок; штамповочное оборудование для производства заготовок ротора и кривошипа.

Станки: вертикально- и горизонтально-фрезерный станок с ЧПУ; токарный, сверлильный, протяжный, шлифовальный.

Механическая передача, включающая корпус, ведущее и ведомое звенья, отличающаяся тем, что рабочая поверхность корпуса выполнена в виде эпитрохоидального контура, очерченного вершинами ведущего трехуглового ротора с расположенным в нем соосно ведомым кривошипом, выполненным эксцентрично по отношению к единому с ним стакану, ось которого совпадает с центром эпитрохоидального контура, при этом радиусы стакана и кривошипа соотносятся как 2:3, эксцентриситет составляет половину радиуса стакана, а боковая поверхность ротора содержит штифт для совмещения с радиальной кулисой водила, соосного со стаканом.