Устройство для преобразования колебательного движения во вращательное

 

Использование: в области машиностроения, а именно в преобразователях движения, в устройствах для преобразования колебательного движения во вращательное, в частности в вакуумной технике. Сущность изобретения: устройство включает генератор механических колебаний, связанный с ведущим звеном в виде инерционного элемента и элемента фрикционного взаимодействия, введенного в контакт с ведомым звеном в виде поворотного диска, при этом инерционный элемент и элемент фрикционного взаимодействия выполнен в виде закрытого протяженного резервуара, ориентированного своей продольной осью вдоль направления колебаний, установленного плоской нижней частью на поверхности поворотного диска и заполненного наполовину жидкостью, нижняя, контактирующая с диском поверхность резервуара выполнена в виде двух участков с различными коэффициентами трения, граница раздела между которыми проходит посередине резервуара перпендикулярно его продольной оси. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к преобразователям движения, и может быть использовано в устройствах для преобразования колебательного движения во вращательное, в частности, в вакуумной технике.

Известны устройства для преобразования колебательного движения во вращательное, содержащие основания, размещенные на нем генератор механических колебаний, ведомое звено в виде поворотного диска и ведущее звено в виде штока, одним концом взаимодействующего с генератором, а на другом конце имеющего упругие элементы в виде предварительно закрученных стержней, пластин или пружин, взаимодействующих с торцевой поверхностью диска и расположенных к ней под углом, меньшим угла трения [1, 2, 3, 4] Однако данные устройства характеризуются сложностью конструкции и регулировки, малой надежностью и долговечностью вследствие постоянной работы предварительно закрученных упругих элементов в режимах с интенсивной нагрузкой.

Известно также устройство для преобразования колебательного движения во вращательное, содержащее генератор механических колебаний, связанный с ним одним концом ведущий вал, ведомый вал и упругий элемент в виде винтовой пружины, связанной одним концом со вторым концом ведущего вала, а вторым концом с ведомым валом по посадке с натягом [5] Однако данное устройство также характеризуется малой надежностью и долговечностью вследствие наличия пружины, постоянно работающей в режимах предельно интенсивных механических нагрузок, а также низкой эффективностью преобразования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является устройство для преобразования колебательного движения во вращательное, содержащее генератор механических колебаний, связанный с ведущим звеном в виде стержня, на одном конце которого установлен инерционный элемент, а другой конец введен во фрикционное взаимодействие с поджатием с ведомым звеном в виде поворотного диска [6] Недостатком данного устройства являются низкая надежность и долговечность вследствие наличия подвижных шарнирных соединений, упруго нагруженных и подпружиненных элементов, находящихся во фрикционном взаимодействии, сложность регулировки и сравнительно малая эффективность преобразования.

техническим результатом изобретения является повышение надежности и долговечности устройства.

Он достигается тем, что в устройстве для преобразования колебательного движения во вращательное, включающем генератор механических колебаний, связанный с ведущим звеном в виде инерционного элемента и элемента фрикционного взаимодействия, введенного в контакт с ведомым звеном в виде поворотного диска, инерционный элемент и элемент фрикционного взаимодействия выполнены в виде закрытого протяженного резервуара, ориентированного своей продольной осью вдоль направления колебаний, установленного плоской нижней частью на поверхности поворотного диска и заполненного наполовину жидкостью, при этом нижняя, контактирующая с диском поверхность резервуара выполнена в виде двух участков с различными коэффициентами трения, граница раздела между которыми проходит посередине резервуара перпендикулярно его продольной оси.

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид с поперечным разрезом; на фиг.2 устройство на виде сверху.

Предлагаемое устройство для преобразования колебательного движения во вращательное состоит из установленного на основании 1 генератора механических колебаний 2, связанного с помощью штока 3 и шарнира 4 с ведущим звеном 5 в виде совмещенного инерционного элемента и элемента фрикционного взаимодействия, установленного плоской нижней частью на торцевой поверхности ведомого звена в виде поворотного диска 6 сбоку от оси 7 вращения диска 6. Ведущее звено 5 выполнено в виде закрытого протяженного резервуара 8, ориентированного своей продольной осью вдоль направления колебаний и заполненного наполовину жидкостью 9, при этом нижняя, контактирующая с диском 6 поверхность резервуара 8 выполнена в виде двух участков 10, 11 с различными коэффициентами трения f₁ и f₂, граница раздела между которыми проходит посередине резервуара 8 перпендикулярно его продольной оси.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Считаем для определенности f₁ > f₂. При прямом ходе генератора 2, то есть движение его вправо (на фиг.1 показано положение элементов именно в этот полупериод движения) резервуар 8 движется естественно также вправо, жидкость 9 за счет сил инерции смещается относительно резервуара 8 влево, прижимаясь к его левой стенке. Между нижней поверхностью резервуара 8 и торцевой поверхностью диска 6 действует сила трения действующая на диск 6 вправо и равная f₁N₁ + f₂N₂ + f₁N_ж, где N₁, N₂ и N_ж нормальные реакции, вызванные весом участков (двух половин) резервуара 8 с коэффициентами трения f₁ f₂, и весом жидкости 9, расположенной в данном полупериоде на участке резервуара 8 с коэффициентом трения f₁. При обратном ходе генератора 2 резервуар 8 движется влево, жидкость 9 сместится относительно резервуара 8 вправо и сила трения, действующая на диск 6 влево, равна Так как f₁ > f₂, то очевидно, что и за период действия вибраций на диск 6 действует постоянная составляющая силы трения F (f₁ f₂)N_ж, направленная вправо и вызывающая вращение диска 6 при взгляде сверху (фиг.2) по часовой стрелке с угловой скоростью . Подбирая соответствующим образом вес жидкости и соотношение коэффициентов трения f₁ и f₂, можно добиться интенсивного поворота диска 6 в первый полупериод колебаний генератора 2 и практически проскальзывания нижней поверхности резервуара 8 по торцевой поверхности диска 6 во второй полупериод колебаний. Подбирая жидкость со значительным удельным весом и обеспечивая значительную разность коэффициентов трения f₁ и ₂, можно добиться высокой интенсивности преобразования движения, то есть значительных угловых скоростей w вращения диска 6 при сравнительно небольших амплитудах колебаний генератора механических колебаний 2. Для реверсирования вращения необходимо либо развернуть резервуар 8 на 180 градусов, перезакрепив его в шарнире 4, либо просто установить резервуар 8 по другую сторону от оси 7 диска 6. Цилиндрический шарнир 4 необходим для обеспечения равномерного контакта нижней поверхности резервуара 8 с торцевой поверхностью диска 6.

В изготовленном автором опытном образце устройства в качестве жидкости использовалась ртуть, правая половина нижней поверхности резервуара 8, выполненного из пластмассы, была оставлена без покрытия, а на левую половину нижней поверхности был нанесен тонкий слой резины.

Очевидно, что данное устройство предельно просто в изготовлении, практически не нуждается в настройке и регулировке, в отличие от устройства - прототипа (6), выполнено в виде замкнутого модуля, что облегчает возможность передачи движения в герметичный объем. Устройство характеризуется высокой надежностью и долговечностью, так как здесь практически нет элементов, работающих в условиях механических нагрузок, упругих взаимодействий и т.п.

Формула изобретения

Устройство для преобразования колебательного движения во вращательное, включающее генератор механических колебаний, связанный с ведущим звеном в виде инерционного элемента и элемента фрикционного взаимодействия, введенного в контакт с ведомым звеном в виде поворотного диска, отличающееся тем, что инерционный элемент и элемент фрикционного взаимодействия выполнены в виде закрытого протяженного резервуара, ориентированного своей продольной осью вдоль направления колебаний, установленного плоской нижней частью на поверхности поворотного диска и заполненного наполовину жидкостью, при этом нижняя, контактирующая с диском поверхность резервуара выполнена в виде двух участков с различными коэффициентами трения, граница раздела между которыми проходит посередине резервуара перпендикулярно к его продольной оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2