RU2133832C1 - Method of movement conversion in link gear and link gear itself - Google Patents
Method of movement conversion in link gear and link gear itself Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133832C1 RU2133832C1 RU98109086A RU98109086A RU2133832C1 RU 2133832 C1 RU2133832 C1 RU 2133832C1 RU 98109086 A RU98109086 A RU 98109086A RU 98109086 A RU98109086 A RU 98109086A RU 2133832 C1 RU2133832 C1 RU 2133832C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rocker
- axis
- rotation
- sliders
- synchronizer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных машинах и механизмах, в частности в бесшатунных поршневых двигателях, компрессорах, а также в планетарных, в том числе дифференциальных, передачах различного назначения. The invention relates to mechanical engineering and can be used in various machines and mechanisms, in particular in rodless piston engines, compressors, as well as in planetary, including differential, gears for various purposes.
Известен способ преобразования движения в кулисном механизме, заключающийся в преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное (и обратно), когда осуществляется одновременное вращение двух звеньев, в данном случае кулисы и соединительного элемента, относительно собственных неподвижных осей, такое вращение называется биротационным (патент Великобритании N 2038984 A, 1979). There is a method of converting movement in the rocker mechanism, which consists in converting the reciprocating motion into rotational (and vice versa), when two links are rotated simultaneously, in this case the link and the connecting element, relative to their own fixed axes, this rotation is called birotational (UK patent N 2038984 A, 1979).
Известны устройства, в которых осуществляется бесшатунное преобразование возвратно-поступательного движения в планетарное вращательное (и наоборот). Такое устройство содержит неподвижный корпус с двумя или более непараллельными прямолинейными направляющими, одинарные передний и задний кривошипы, закрепленные концевыми шипами шарнирно в неподвижном корпусе, по меньшей мере два ползуна, каждый из которых размещен в направляющих, и соединительное звено, выполненное в виде двуплечего кривошипа, плечи которого шарнирно соединены с ползунами, а шипы - с одинарными кривошипами (Баландин С.С. "Бесшатунные поршневые двигатели внутреннего сгорания" М., Машиностроение, 1968 и Кожевников С. Н. и др. Механизмы. М., Машиностроение, 1976, с. 90, фиг. 2.117). Known devices in which the rodless conversion of the reciprocating motion into a planetary rotational (and vice versa) is carried out. Such a device comprises a fixed body with two or more non-parallel rectilinear guides, single front and rear cranks, fixed by end spikes pivotally in the fixed body, at least two sliders, each of which is placed in the guides, and a connecting link made in the form of a two-shouldered crank, whose shoulders are pivotally connected to the sliders, and the spikes - with single cranks (Balandin S.S. "Rodless piston internal combustion engines" M., Mechanical Engineering, 1968 and Kozhevnikov S.N. and others. Mechanisms (Moscow, Mechanical Engineering, 1976, p. 90, Fig. 2.117).
Недостатком известных способов преобразования движения в кулисном механизме является то, что в них возвратно-поступательное движение ползунов преобразуется либо в биротативное вращение кулисного и соединительного элементов относительно их собственных осей Ос и Ок, либо в планетарное движение из указанных элементов относительно оси другого неподвижного элемента. Наиболее близким техническим решением к предложенному способу является способ преобразования движения в кулисном механизме, содержащем кулисный элемент, имеющий не менее двух непараллельных установленных на оси направляющих со скользящими в них ползунами, и соединительный элемент, установленный на оси и шарнирно связанный с ползунами, заключающийся в обеспечении вращения по крайней мере одного из упомянутых элементов вокруг своей оси (Баландин С.С. "Бесшатунные поршневые двигатели внутреннего сгорания", М., Машиностроение, 1968).A disadvantage of the known methods for converting movement in the rocker mechanism is that the reciprocating movement of the sliders is converted either into the biotic movement of the rocker and connecting elements relative to their own axes O c and O k , or into planetary motion from these elements relative to the axis of another fixed element . The closest technical solution to the proposed method is a method of converting movement in a rocker mechanism comprising a rocker element having at least two non-parallel guides mounted on the axis with sliders sliding in them, and a connecting element mounted on the axis and pivotally connected to the sliders, which consists in providing rotation of at least one of the mentioned elements around its axis (Balandin S. S. "Rodless piston internal combustion engines", M., Mechanical Engineering, 1968).
В известном устройстве с одной независимой степенью свободы вращательного движения двуплечий кривошип шарнирно закреплен своими серединными шейками на коленах одинарных кривошипов и коленными шейками в штоках ползунов, двигающихся поступательно в направляющих неподвижного корпуса. In the known device with one independent degree of freedom of rotational motion, the two-arm crank is pivotally fixed with its middle necks to the knees of single cranks and knee-necks in the rods of sliders moving progressively in the guides of the fixed body.
Известный способ обладает недостаточной кинематической эффективностью преобразования движения, заключающейся только в преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно и получении при этом только одной независимой степени свободы однонаправленного вращательного движения выходного вала, выполненного из двух одинарных полукривошипов, что требует введения дополнительной механической связи, обеспечивающей синхронизацию вращения полукривошипов в условиях их не одинакового нагружения. The known method has insufficient kinematic efficiency of the motion conversion, which consists only in converting the reciprocating motion into rotational and vice versa, while obtaining only one independent degree of freedom of the unidirectional rotational motion of the output shaft, made of two single half-cranks, which requires the introduction of additional mechanical connection, providing synchronization of rotation of half-cranks in conditions of their not identical loading.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа преобразования движения в кулисном механизме, обеспечивающего высокую эффективность кинематического преобразования, обусловленную увеличенным механическим КПД, увеличенным до двух числом независимых степеней свободы, увеличенным количеством функциональных кинематических возможностей, в частности: возможность преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное одного знака и обратно; получение одновременно двух противоположно направленных вращательных движений, синхронизированных по углу поворота при преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное; инвертирование (изменение знака) направления вращения при преобразовании устройством вращательного движения во вращательное; "расщепление" вращения, т. е. преобразование одностороннего вращательного движения ведущего звена во вращательное контрроторное вращение (вращение двух ведомых соосных звеньев с одинаковой угловой скоростью, но в противоположных направлениях); редуцирование скорости вращения; обеспечение режимов работы устройства в качестве дифференциала контрроторной электрической, лопастной, объемной трохоидной или объемной поршневой бесшатунной машины, с уменьшенными потерями на трение скольжения. The problem to which the invention is directed is to develop a method for converting motion in the rocker mechanism, providing high kinematic conversion due to increased mechanical efficiency, increased to two by the number of independent degrees of freedom, increased number of functional kinematic capabilities, in particular: the possibility of reciprocating transformation rotational movement of one sign and vice versa; receiving simultaneously two oppositely directed rotational movements synchronized in the rotation angle when converting the reciprocating motion into rotational; inverting (changing the sign) the direction of rotation when the device converts rotational motion into rotational; “splitting” of rotation, that is, the conversion of one-way rotational motion of the driving link into rotational counter-rotary rotation (rotation of two driven coaxial links with the same angular velocity, but in opposite directions); reduction of rotation speed; providing the operating modes of the device as a differential of a counter-rotor electric, vane, volumetric trochoidal or volumetric piston rodless machine, with reduced sliding friction losses.
Для достижения технического результата, указанного выше, в известном способе преобразования движения в кулисном механизме, содержащем ползуны, кулисный элемент, установленный на оси и выполненный в виде по меньшей мере двух непараллельных направляющих со скользящими в них упомянутых ползунами, и соединительный элемент, установленный на оси и шарнирно связанный с ползунами, заключающийся в обеспечении вращения по крайней мере одного из упомянутых элементов вокруг своей оси, осуществляют одновременное вращение оси одного из элементов относительно введенной основной оси и оси другого элемента относительно оси первого элемента и вращение обоих элементов вокруг своих осей, при этом осуществляют синхронизацию угловых скоростей планетарного и вращательного движений. To achieve the technical result indicated above, in the known method of converting movement in a rocker mechanism comprising sliders, a rocker element mounted on an axis and made in the form of at least two non-parallel guides with the sliders sliding in them, and a connecting element mounted on an axis and pivotally connected with the sliders, which consists in ensuring the rotation of at least one of the mentioned elements around its axis, carry out the simultaneous rotation of the axis of one of the elements about relative to the introduced main axis and the axis of another element relative to the axis of the first element and the rotation of both elements around their axes, the angular velocities of the planetary and rotational movements are synchronized.
Кроме этого, при совмещении основной оси с осью вращения одного из элементов, или с осью шарниров ползунов, или с центром масс куличного механизма сообщают кулисному и соединительному элементам вращение с угловым скоростями, определяемыми из соотношения W0 + W2 - 2W1 = 0, где W1, W2 - угловые скорости вращения кулисного и соединительного элементов относительно своих осей, W0 - угловая скорость вращения оси одного элемента относительно оси другого элемента.In addition, when combining the main axis with the axis of rotation of one of the elements, or with the axis of the hinges of the sliders, or with the center of mass of the caster mechanism, the rocker and connecting elements are informed of the rotation with the angular velocities determined from the relation W 0 + W 2 - 2W 1 = 0, where W 1 , W 2 - the angular velocity of rotation of the rocker and connecting elements relative to its axes, W 0 - the angular velocity of rotation of the axis of one element relative to the axis of another element.
Наиболее близким аналогом предполагаемого изобретения на устройство является кулисный механизм, принятый в качестве прототипа и содержащий корпус, в котором расположены кулисный элемент, имеющий не менее двух непараллельных установленных на оси направляющих со скользящими в них ползунами, и установленный на оси соединительный элемент, шарнирно связанный с ползунами (авт. св. СССР N 1052763, F 16 H 21/16, 1983). The closest analogue of the proposed invention to the device is a rocker mechanism adopted as a prototype and comprising a housing in which a rocker element is located having at least two non-parallel guides mounted on an axis with sliders sliding in them, and a connecting element mounted on an axis pivotally connected to sliders (ed. St. USSR N 1052763, F 16
Известное устройство обладает недостаточной кинематической эффективностью преобразования движения, обусловленной получением только одной независимой степени свободы - планетарного движения одного из основных звеньев кулисного механизма, в данном случае соединительного элемента. The known device has insufficient kinematic efficiency of motion conversion, due to obtaining only one independent degree of freedom - the planetary movement of one of the main links of the rocker mechanism, in this case, the connecting element.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка кулисного механизма с повышенным механическим КПД, обладающего двумя независимыми степенями свободы, широкими функциональными возможностями, в частности: возможностью преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное одного знака и обратно; получения одновременно двух противоположно направленных вращательных движений, синхронизированных по углу поворота при преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное; инвертирование (изменение знака) направления вращения при преобразовании устройством вращательного движения во вращательное; "расщепление" вращения, т.е. преобразование одностороннего вращательного движения ведущего звена во вращательное контрроторное вращение (вращение двух ведомых соосных звеньев с одинаковой угловой скоростью, но в противоположных направлениях); редуцирование скорости вращения; обеспечение режимов работы устройства в качестве: дифференциала, контрроторной электрической, лопастной, объемной трохоидной или объемной поршневой бесшатунной машины с уменьшенными потерями на трение скольжения. The problem to which the invention is directed is the development of a rocker mechanism with increased mechanical efficiency, which has two independent degrees of freedom, wide functional capabilities, in particular: the ability to convert reciprocating motion into rotational movement of the same sign and vice versa; receiving simultaneously two oppositely directed rotational movements synchronized by the angle of rotation when converting the reciprocating motion into rotational; inverting (changing the sign) the direction of rotation when the device converts rotational motion into rotational; "splitting" of rotation, i.e. conversion of one-way rotational movement of the driving link into rotational counter-rotational rotation (rotation of two driven coaxial links with the same angular velocity, but in opposite directions); reduction of rotation speed; ensuring the operation modes of the device as: differential, counter-rotor electric, vane, volumetric trochoidal or volumetric piston rodless machine with reduced sliding friction losses.
Указанный выше технический результат достигается тем, что известный кулисный механизм, содержащий корпус, ползуны, кулисный элемент, установленный на оси и выполненный в виде не менее двух непараллельных направляющих, на которых установлены ползуны, и соединительный элемент, установленный на оси и связанный посредством шарниров с ползунами, снабжен основным валом и синхронизатором, связанным с одной стороны с основным валом или корпусом, а с другой стороны - по крайней мере с ползуном, или кулисным элементом, или с соединительным элементом, или с двумя из них и по крайней мере один из упомянутых элементов или ползунов установлен шарнирно в синхронизаторе с возможностью обеспечения двух степеней свободы - вращения вокруг основного вала и обеспечения при этом дополнительного планетарного вращения любого одного элемента относительно основного вала и планетарного вращения второго элемента относительно оси первого элемента. The above technical result is achieved in that the known rocker mechanism comprising a housing, sliders, a rocker element mounted on the axis and made in the form of at least two non-parallel guides on which the sliders are mounted, and a connecting element mounted on the axis and connected by hinges to sliders, is equipped with a main shaft and a synchronizer connected on one side to the main shaft or housing, and on the other hand, at least with a slider, or rocker element, or with a connecting element m, or with two of them, and at least one of the mentioned elements or sliders is pivotally mounted in the synchronizer with the possibility of providing two degrees of freedom - rotation around the main shaft and providing additional planetary rotation of any one element relative to the main shaft and planetary rotation of the second element relative to the axis of the first element.
Кроме этого, ось основного вала может быть совмещена с осью кулисного элемента, или осью соединительного элемента, или осью шарнира одного из ползунов, или с центром масс кулисного механизма, синхронизатор выполнен в виде по меньшей мере одного звена, а угловые скорости дифференциальных вращений двух вышеупомянутых элементов вокруг своих осей и одного из звеньев синхронизатора определяются из соотношения k1W1 + k2W2 + W3 = 0, где W1, W2 - скорости вращения вышеупомянутых элементов вокруг своих осей, W3 - скорость вращения звена синхронизатора, k1, k2 - постоянные коэффициенты связи, при этом любые два из трех вышеупомянутых частей механизма - двух элементов и звена синхронизатора, установлены с возможностью независимого вращения друг от друга.In addition, the axis of the main shaft can be combined with the axis of the rocker element, or the axis of the connecting element, or the axis of the hinge of one of the sliders, or with the center of mass of the rocker mechanism, the synchronizer is made in the form of at least one link, and the angular velocities of the differential rotations of the two aforementioned elements around their axes and one of the links of the synchronizer are determined from the relation k 1 W 1 + k 2 W 2 + W 3 = 0, where W 1 , W 2 are the speeds of rotation of the above-mentioned elements around their axes, W 3 is the speed of rotation of the link of the synchronizer, k 1 , k 2 — constant coupling coefficients, while any two of the three above-mentioned parts of the mechanism — two elements and a synchronizer link — are installed with the possibility of independent rotation from each other.
Кроме этого, синхронизатор может иметь дополнительную кинематическую цепь, связанную с любыми двумя из следующих частей механизма - кулисным элементом, соединительным элементом, одним из звеньев синхронизатора, корпусом с возможностью уменьшения количества независимых степеней свободы кулисного механизма на единицу. In addition, the synchronizer may have an additional kinematic chain associated with any two of the following parts of the mechanism - the rocker element, the connecting element, one of the links of the synchronizer, the housing with the ability to reduce the number of independent degrees of freedom of the rocker mechanism by one.
Кроме этого, синхронизатор, или ползуны, или кулисный элемент, или соединительный элемент могут быть установлены в корпусе с возможностью вращения или заторможены относительно корпуса. In addition, the synchronizer, or sliders, or the rocker element, or the connecting element can be installed in the housing with the possibility of rotation or inhibited relative to the housing.
Кроме этого, синхронизатор может иметь механизм относительного кругового поступательного движения, связанный по крайней мере с кулисным элементом, или соединительным элементом, или одновременно с обоими этими элементами или с корпусом. In addition, the synchronizer may have a mechanism of relative circular translational motion associated with at least the rocker element or the connecting element, or simultaneously with both of these elements or with the housing.
Кроме этого, синхронизатор может иметь два инвертора направления вращения, входы которых через введенные дополнительные кривошипы связаны с соединительным элементом, или по крайней мере с ползунами, или кулисным элементом. In addition, the synchronizer can have two inverters of rotation direction, the inputs of which through the introduced additional cranks are connected to the connecting element, or at least to the sliders, or the rocker element.
Кроме этого, синхронизатор может быть снабжен опорной рамой, в которой установлен с возможностью вращения синхронизатор, или один из ползунов, или кулисный элемент, или соединительный элемент, при этом синхронизатор выполнен в виде механизма относительно кругового поступательного движения, связанного с рамой и с одним из оставшихся из упомянутых выше ползунов, или кулисного элемента, или соединительного элемента с возможностью обеспечения их относительного кругового поступательного движения. In addition, the synchronizer can be equipped with a support frame in which the synchronizer is mounted, or one of the sliders, or the rocker element, or the connecting element, the synchronizer is made in the form of a mechanism relative to the circular translational motion associated with the frame and with one of remaining from the above-mentioned sliders, or rocker element, or connecting element with the possibility of ensuring their relative circular translational motion.
Кроме этого, механизм может быть снабжен механизмами передачи вращения, связанными по крайней мере с ползунами, или с кулисным элементом, или соединительным элементом, или с синхронизатором, при этом одна из осей каждого из упомянутых механизмов расположена соосно оси основного вала. In addition, the mechanism can be equipped with rotation transmission mechanisms associated with at least sliders, or with a rocker element, or a connecting element, or with a synchronizer, while one of the axes of each of the mentioned mechanisms is aligned with the axis of the main shaft.
Кроме этого, механизм может быть снабжен водилом, установленным с возможностью соединения между собой с одной стороны корпуса или синхронизатора, а с другой стороны ползуна, или кулисного элемента, или соединительного элемента с возможностью обеспечения при этом планетарного движения соединяемых частей относительно друг друга. In addition, the mechanism can be equipped with a carrier installed with the possibility of connecting with each other on one side of the housing or synchronizer, and on the other hand a slider, or rocker element or connecting element with the possibility of ensuring planetary motion of the connected parts relative to each other.
Кроме этого, механизм может быть снабжен дополнительным ползуном и штоком, на котором оппозитно расположены ползуны, скользящие в направляющих, при этом дополнительный ползун установлен на штоке с возможностью скольжения между ползунами и шарнирно связан с соединительным элементом, или с одним из звеньев синхронизатора, или с основным валом. In addition, the mechanism can be equipped with an additional slider and a rod, on which the sliders are located opposite, sliding in the guides, while the additional slider is mounted on the rod with the possibility of sliding between the sliders and pivotally connected to the connecting element, or to one of the links of the synchronizer, or main shaft.
Кроме этого, связь соединительного или кулисного элемента с корпусом или основным валом может быть выполнена в виде инвертора направления приращения. In addition, the connection of the connecting or rocker element with the housing or the main shaft can be made in the form of an inverter of the increment direction.
Кроме этого, корпус установлен с возможностью вращения относительно основного вала, водило размещено в корпусе соосно с ним, при этом установленный на водиле с возможностью вращения кулисный элемент, или по меньшей мере один из ползунов, или соединительный элемент связан посредством синхронизатора с корпусом. In addition, the housing is rotatably mounted relative to the main shaft, the carrier is housed coaxially with the carrier, while the rocker element, or at least one of the sliders, or the connecting element is connected via a synchronizer to the housing, rotatably mounted on the carrier.
Кроме этого, любые два из следующих вращающихся частей механизма: ползуны, кулисный элемент, соединительный элемент, звено синхронизатора могут быть кинематически связаны с двумя вращающимися элементами внешних устройств. In addition, any two of the following rotating parts of the mechanism: sliders, rocker element, connecting element, synchronizer link can be kinematically connected with two rotating elements of external devices.
Кроме этого, ползуны могут быть связаны с поршнями или с цилиндрами объемной машины, а направляющие - с их цилиндрами или поршнями соответственно. In addition, the sliders can be connected with the pistons or with the cylinders of the volumetric machine, and the guides with their cylinders or pistons, respectively.
Сущность способа преобразования движения в кулисном механизме и его конструкция поясняются следующими чертежами. The essence of the method of converting movement in the rocker mechanism and its design are illustrated by the following drawings.
На фиг. 1 изображена схема, поясняющая сущность способа преобразования движения в кулисном механизме. In FIG. 1 is a diagram illustrating the essence of a method for converting motion in a rocker mechanism.
На фиг. 2 - кулисный механизм. In FIG. 2 - rocker mechanism.
На фиг. 3 - схема, поясняющая способ преобразования движения в кулисном механизме при совмещении основной оси с осью направляющих кулисного элемента при планетарном движении соединительного элемента. In FIG. 3 is a diagram explaining a method of converting movement in the rocker mechanism when combining the main axis with the axis of the guides of the rocker element during planetary movement of the connecting element.
На фиг. 4 - схема, поясняющая способ преобразования движения в кулисном механизме при совмещении основной оси с осью кулисного элемента при круговом поступательном движении соединительного элемента. In FIG. 4 is a diagram explaining a method of converting movement in the rocker mechanism when combining the main axis with the axis of the rocker element in a circular translational movement of the connecting element.
На фиг. 5 - вариант выполнения кулисного механизма в виде "расщепителя" вращения. In FIG. 5 is an embodiment of a rocker mechanism in the form of a “splitter” of rotation.
На фиг. 6 - схема, поясняющая способ преобразования движения в кулисном механизме при совмещении основной оси с осью шарнира неподвижного ползуна. In FIG. 6 is a diagram explaining a method for converting motion in a rocker mechanism when combining a main axis with an axis of a hinge of a fixed slider.
На фиг. 7 - схема, поясняющая способ преобразования движения в кулисном механизме при совмещении основной оси с осью ползуна, вращающегося совместно с кулисным элементом. In FIG. 7 is a diagram explaining a method of converting movement in the rocker mechanism when combining the main axis with the axis of the slider rotating together with the rocker element.
На фиг. 8 - диаграмма, поясняющая способ преобразования движения в кулисном механизме при совмещении основной оси с осью ползуна и круговым поступательным движением водила. In FIG. 8 is a diagram explaining a method for converting motion in a rocker mechanism when combining a main axis with a slide axis and a circular translational motion of a carrier.
На фиг. 9, фиг. 10 и фиг. 11 - схемы, поясняющая способ преобразования движения в кулисном механизме при совмещении основной оси с осью соединительного элемента при планетарном (фиг. 9, фиг. 10) и круговом поступательном (фиг. 11) движении кулисного элемента относительно основной оси. In FIG. 9, FIG. 10 and FIG. 11 is a diagram explaining a method of converting movement in the rocker mechanism when combining the main axis with the axis of the connecting element during planetary (Fig. 9, Fig. 10) and circular translational (Fig. 11) movement of the rocker element relative to the main axis.
На фиг. 12, фиг. 13 и фиг. 14 - схемы, поясняющие способ преобразования движения в дифференциальном кулисном механизме, при совмещении основной оси с осью направляющих кулисного элемента (фиг. 12), с осью ползуна (фиг. 13) и осью соединительного элемента (фиг. 14). In FIG. 12, FIG. 13 and FIG. 14 is a diagram explaining a method of converting motion in a differential rocker mechanism, when combining the main axis with the axis of the guides of the rocker element (Fig. 12), with the axis of the slider (Fig. 13) and the axis of the connecting element (Fig. 14).
На фиг. 15 схематично изображен вариант кулисного механизма, выполненного в виде объемной машины с двумя инверторами направления вращения. In FIG. 15 schematically shows a variant of the rocker mechanism, made in the form of a volumetric machine with two inverters of rotation direction.
На фиг. 16 - вариант выполнения кулисного механизма в виде объемной машины с опорной рамой и разгруженным ползуном. In FIG. 16 is an embodiment of a rocker mechanism in the form of a volumetric machine with a support frame and an unloaded slider.
На фиг. 17 - вариант выполнения кулисного механизма в виде объемной машины с опорной рамой и одним инвертором направления вращения. In FIG. 17 is an embodiment of a rocker mechanism in the form of a volumetric machine with a support frame and one inverter of the direction of rotation.
На фиг. 18 - вариант выполнения кулисного механизма в виде объемной машины с оппозитными поршнями и круговым поступательным движением кулисного элемента. In FIG. 18 is an embodiment of a rocker mechanism in the form of a volumetric machine with opposed pistons and a circular translational movement of the rocker element.
На фиг. 19 - вариант кулисного механизма, выполняющего функции инвертора направления вращения. In FIG. 19 is an embodiment of a rocker mechanism that functions as an inverter of a direction of rotation.
На фиг. 20 - вариант дифференциального кулисного механизма, выполняющего функции "расширителя" направления вращения. In FIG. 20 is a variant of a differential rocker mechanism that acts as an “expander" of direction of rotation.
На фиг. 21 - кинематическая схема замкнутой кулисно-зубчатой планетарной передачи. In FIG. 21 is a kinematic diagram of a closed rocker-gear planetary gear.
Изображенная на фиг. 1 схема поясняет способ преобразования движения в кулисном механизме. На ней показаны основные звенья кулисного механизма в двумя независимыми степенями свободы вращательного движения: кулисный элемент 1, включающий не менее двух непараллельных направляющих 2 и скользящими в них по направлениям осей X-X и Y-Y ползунами 3, и соединительный элемент 4 в виде кривошипа, шарнирно соединенного своими кривошипными шейками A и B с осями 5 ползунов 3. Оси собственного вращения кулисного элемента 1, соединительного элемента 4 и ползуна 3 проходят через их центры, обозначенные соответственно точками Oк, Oс и Oп. Центр масс кулисного механизма обозначен точкой "m". Угол между плечами соединительного элемента OсA и OсB равен θ = 2ψ, а расстояния OсA = OсB = OсOк, т.е. кулисный механизм является предельным.Depicted in FIG. Figure 1 illustrates a method for converting movement in a rocker mechanism. It shows the main links of the rocker mechanism in two independent degrees of freedom of rotational movement: the
В механизме имеется неподвижная основная ост вращения Oд-Oд, которая в общем случае расположена в пространстве произвольно, а в частных случаях может быть совмещена с осями собственного вращения основных звеньев кулисного механизма или с его центром масс.The mechanism has a fixed main rotation axis O d -O d , which in the general case is arbitrarily located in space, and in particular cases can be combined with the axes of proper rotation of the main links of the rocker mechanism or with its center of mass.
Сущность способа изобретения движения в кулисном механизме по изобретению заключается в том, что осуществляют бипланетарное и биротативное движение элементов 1 и 4 кулисного механизма, для чего приводят в движение вокруг основной оси Oд-Oд хотя бы одну из осей кулисного или соединительного элементов (Oс-Oс или Oк-Oк), а другую ось приводят а круговое движение вокруг первой оси и в процессе движений одновременно осуществляют биротативное вращение обоих указанных элементов вокруг их собственных осей. При бипланетарном движении элементы кулисного механизма образуют два последовательно соединенных между собой планетарных механизма, один из которых вращается относительно другого.The essence of the inventive method of motion in the rocker mechanism according to the invention lies in that it is carried biplanetarnoe birotativnoe and movement of the
Согласно способу ползунам или направляющим кулисного элемента и соединительному элементу сообщают вращение с угловыми скоростями, определяемыми дифференциальной зависимостью W0 + W2 - 2W1 = 0, где W1, W2 - угловые скорости вращения ползуна или направляющих кулисного элемента и соединительного элемента относительно собственных осей, W0 - угловая скорость вращения собственных осей Oк-Ок кулисного и соединительного Oс-Oс элементов друг относительно друга.According to the method, the sliders or guides of the rocker element and the connecting element are informed of the rotation with angular velocities determined by the differential relationship W 0 + W 2 - 2W 1 = 0, where W 1 , W 2 are the angular speeds of rotation of the slide or guides of the rocker element and the connecting element relative to their own axes, W 0 - the angular velocity of rotation of the own axes O to -O to the rocker and connecting O with -O from the elements relative to each other.
Для получения двух независимых степеней свободы осуществляют вращение двух звеньев кулисного механизма из числа основных и одного, введенного дополнительно, с угловыми скоростями, определяемыми зависимостью K1W1 + K2W2 + K3W3 = 0, где K1, K2, K3 - коэффициенты передачи, W1, W2, W3 - угловые скорости вращения соответствующих звеньев кулисного механизма.To obtain two independent degrees of freedom, two links of the backstage mechanism are rotated from the main and one introduced additionally with angular velocities determined by the dependence K 1 W 1 + K 2 W 2 + K 3 W 3 = 0, where K 1 , K 2 , K 3 - transmission coefficients, W 1 , W 2 , W 3 - angular rotation speeds of the corresponding links of the rocker mechanism.
Такой способ преобразования движения в кулисном механизме расширяет его кинематические возможности и уменьшает угловую протяженность цикла изменения координаты поступательного движения ползунов от минимального до максимального значений, что позволяет повысить производительность объемных машин, построенных на базе предлагаемого кулисного механизма. This method of converting movement in the rocker mechanism expands its kinematic capabilities and reduces the angular extent of the cycle of changing the coordinates of the translational movement of the sliders from minimum to maximum values, which allows to increase the productivity of volumetric machines based on the proposed rocker mechanism.
На фиг. 2 схематично изображен реализующий изложенный способ кулисный механизм, содержащий основные звенья: кулисный элемент 1, включающий не менее двух непараллельных направляющих 2 и скользящими в них ползунами 3, кривошипный соединительный элемент 4, кривошипные шейки которого шарнирно соединены с осями 5 ползунов, корпус 6 и водило 7. Механизм снабжен центральным валом 8 и синхронизатором 9, звенья кулисного механизма кинематически связаны с синхронизатором 9 и корпусом 6 и одно из них установлено с возможностью бипланетарного, а другое - планетарного движения и каждое из них установлено с возможностью биротационного вращения относительно собственных осей. In FIG. 2 schematically depicts a rocker mechanism that implements the above method, comprising the main links:
В этом и нижеследующих вариантах выполнения кулисного механизма ось основного вала 8 является дополнительной осью Oд-Oд, упомянутой в изложенном способе. В данном случае эта ось совмещена с центром масс m кулисного механизма, расположенного на середине отрезка Oк- Oс (фиг. 1). Соединительный элемент 4, выполненный в виде двойного эксцентрика, шарнирно установлен на водиле 7, которое установлено с возможностью вращения в корпусе 6. В общем случае синхронизатор может быть выполнен в виде механизма, обеспечивающего относительное круговое поступательное движение звеньям, соединяемым посредством этого механизма. Синхронизатор может быть снабжен механизмами передачи вращения от одного из звеньев кулисного механизма на валы, соосные с осями вращения других звеньев кулисного механизма. В данном случае синхронизатор 9, обеспечивающий согласование угловых скоростей вращения кулисы 1 относительно оси Oк-Oк и соединительного элемента 4 относительно оси Oс-Ос, включает пару зубчатых колес внутреннего зацепления, одно 10 из которых соединено с кулисным элементом 1, а второе 11 - с корпусом.In this and the following embodiments of the rocker mechanism, the axis of the main shaft 8 is the additional axis O d —O d mentioned in the above method. In this case, this axis is aligned with the center of mass m of the rocker mechanism located in the middle of the segment O k - O s (Fig. 1). The connecting
Работа кулисного механизма, показанного на фиг. 2, происходит следующим образом. При вращении основного вала 8 совместно с водилом 7 соединительный элемент 4 совершает планетарное движение. При этом ползуны 3 скользят в направляющих 2 кулисного элемента 1, совершая в процессе вращения соединительного элемента 4 возвратно-поступательное движение относительно кулисного элемента 1, который в свою очередь посредством связанного с ним зубчатого колеса 10 синхронизатора 9 обкатывается по неподвижному зубчатому колесу 11 и совершает бипланетарное и биротативное движение относительно соединительного элемента и основного вала. Подобный кулисный механизм может быть использован как объемная машина в случае выполнения ползунов и направляющих в виде поршней и цилиндров объемной машины или как кулисно-зубчатый редуктор при съеме вращения с кулисного или соединительного элемента. The operation of the rocker mechanism shown in FIG. 2 occurs as follows. When the main shaft 8 rotates together with the
Такое выполнение кулисного механизма в виде объемной машины позволяет получить новый положительный эффект, заключающийся в том, что повышается производительность (мощность) машины за счет сокращения угловой протяженности цикла изменения объема рабочего тела от минимального до максимального (сжатие-расширение рабочего тела). Расширяются кинематические возможности кулисного механизма, поскольку в случае выполнения его в виде дифференциала или редуктора может быть реализован более широкий диапазон передаточных отношений и повышена нагрузочная способность механизма за счет параллельного использования кулисного и зубчатого зацеплений. This embodiment of the rocker mechanism in the form of a volumetric machine allows you to get a new positive effect, namely that it increases the productivity (power) of the machine by reducing the angular length of the cycle of changing the volume of the working fluid from minimum to maximum (compression-expansion of the working fluid). The kinematic possibilities of the rocker mechanism are expanding, since if it is implemented as a differential or gearbox, a wider range of gear ratios can be realized and the load capacity of the mechanism due to the parallel use of the rocker and gear gears.
На фиг. 3 и фиг. 4 показаны варианты, в которых основная часть ось Oд-Oд совмещена с осью Oк-Oк кулисного элемента.In FIG. 3 and FIG. 4 shows options in which the main part of the axis O d -O d combined with the axis O to -O to the rocker element.
На фиг. 3 кулисный элемент 1 совершает вращательное движение, а соединительный элемент 4 - планетарное движение, при этом угловая скорость вращения W1 кулисного элемента 1 и угловая скорость вращения W0 центра "C" соединительного элемента 4 относительно центра Oк могут быть различными или одинаковыми как по величине, так и по направлению вращения. Например, при W0 = -W1 угловая скорость вращения соединительного элемента W2 = 3W2. Соосно расположенные звенья 1 и 7 могут быть использованы для связи с подсоединяемыми внешними устройствами.In FIG. 3, the
При таком способе преобразования вращения цикл изменения координаты поступательного движения ползуна 3 от своего минимального значения до максимального (или изменение объема сжимаемого рабочего тела от минимального значения до максимального в объемных машинах) составляет 90o по углу поворота кулисы 1 относительно собственной оси. В прототипе, при неподвижной кулисе, такой цикл протекает за 180o угла поворота центра соединительного элемента.With this method of converting rotation, the cycle of changing the coordinates of the translational movement of the
В схемах, приведенных на фиг. 3, фиг. 7, фиг. 9 и фиг. 13, угловая протяженность рабочих циклов по углам поворота ведущего звена, соответственно водила 7, кулисного элемента 1, соединительного элемента 4 и ползуна 3 сокращается до 90o, что позволяет провести 4-тактный цикл, например, двигателя внутреннего сгорания за один оборот ведущего вала, в то время как в известных объемных машинах с кривошипно-шатунным или кулисным механизмом такой полный цикл проводится за два оборота ведущего вала.In the circuits of FIG. 3, FIG. 7, FIG. 9 and FIG. 13, the angular length of the working cycles at the angles of rotation of the driving link, respectively, of the
Частным случаем планетарно-биротативного движения является круговое поступательное движение одного из звеньев кулисного механизма. Это случаи, представленные на фиг. 4, фиг. 6, фиг. 8, фиг. 11, где круговое поступательное движение совершают соответственно соединительный элемент 4, ползун 3, водило 7, кулисный элемент 1. Во всех случаях круговое поступательное движение звена обеспечивается синхронизатором 9, выполненным, например, в виде механизма параллельных кривошипов или подобного ему механизма, именуемого в дальнейшем - механизмом W 12. В частных случаях синхронизатор 9, выполненный в виде механизма W, связывает одно из звеньев кулисного механизма с корпусом 17 синхронизатора или корпусом 6 механизма (фиг. 4, 8, 11). A special case of planetary-birotational movement is the circular translational movement of one of the links of the rocker mechanism. These are the cases shown in FIG. 4, FIG. 6, FIG. 8, FIG. 11, where the circular translational movement is performed respectively by the connecting
В варианте, показанном на фиг. 4, угловая скорость вращения водила 7 в два раза выше угловой скорости вращения кулисного элемента 1 относительно оси Oк-Oк. Возможны следующие режимы работы: режимы объемной машины, редуктора и обгонной муфты (при ведущем кулисном элементе 1 и ведомом водиле 7).In the embodiment shown in FIG. 4, the angular velocity of rotation of the
В кулисном механизме в ряде вариантов используется опорная рама, в которую устанавливается с возможностью вращения одно из звеньев кулисного механизма, и синхронизатор, выполняемый в виде механизма W, связывающего раму с другим звеном кулисного механизма и обеспечивающего их относительное круговое поступательное движение. In the rocker mechanism, in a number of variants, a support frame is used, into which one of the links of the rocker mechanism is mounted with the possibility of rotation, and a synchronizer, made in the form of a mechanism W, connecting the frame with another link of the rocker mechanism and providing their relative circular translational motion.
В частных случаях функции синхронизатора выполняет опорная рама 14, установленная с возможностью вращения на одном из звеньев кулисного механизма и посредством механизма W 12 связанная с другим подвижным звеном или с корпусом. Опорная рама 14 используется в схемах, показанных на фиг. 5, 6, 7, 16, 17, 19. In particular cases, the synchronizer functions are performed by the
На фиг. 5 представлен вариант выполнения кулисного механизма в виде "расщепителя" направления вращения, содержащего неподвижной кулисный элемент 1, соединительный элемент 4, выполненный в виде коленчатого вала, срединные шейки 13 которого установлены шарнирно в опорной раме 14, которая связана с неподвижным кулисным элементом 1 посредством механизма W 12 (механизма параллельных кривошипов), обеспечивающего круговое поступательное движения рамы 14 относительно оси Oк-Oк. Соединительный элемент 4 своими концами посредством синхронизаторов-механизмов W связан с двумя соосными, расположенными с противоположных концов соединительного элемента 4, выходными валами 15. Коаксиально им расположены дополнительные валы 16, соединенные с шипами центральных кривошипов 12, соосных с осью Oк-Oк.In FIG. 5 shows an embodiment of the rocker mechanism in the form of a “splitter” of the direction of rotation containing the fixed
Кулисный механизм обеспечивает преобразование возвратно-поступательного движения ползунов 3 во вращательное движение выходных валов 15 (и обратно). При прямом преобразовании возвратно-поступательное движение ползунов 3 приводит в планетарное движение вокруг своих срединных шеек 13 соединительной элемент 4, который своими срединными шейками связан с опорной рамой 14, совершающей круговое поступательное движение, которое посредством механизмов W вызывает вращение выходных валов 15. Аналогично осуществляется обратное преобразование. При вращении любого из валов 15 опорная рама 14, совершая круговое поступательное движение, приводит соединительный элемент 4 в планетарное движение, вызывающее возвратно-поступательное движение ползунов 3. К достоинствам такого выполнения механизма относится двухопорное крепление всех звеньев силового преобразователя (соединительный элемент 4 может иметь и большее число опор), отсутствие консольных элементов, выполнение всех подвижных звеньев цельными. The rocker mechanism converts the reciprocating movement of the
Кулисный механизм, выполненный по этой же схеме в виде объемной машины, может работать в режиме двигателя внутреннего сгорания. При выполнении кинематических пар ползун-кулиса в виде поршень-цилиндр энергия рабочей топливной смеси в рабочих камерах, образованными поршнями и цилиндрами, заставляет поршни 3 линейно перемещаться вдоль осей X-X, Y-Y направляющих 2 кулисного элемента 1. Возникающее при этом планетарное движение соединительного элемента приводит в конечном счете к вращению выходного вала 15. В рассмотренном варианте реализован способ преобразования движения, когда кулисный элемент 1 неподвижен, однако в общем случае он может вращаться относительно оси Oк.The rocker mechanism, made according to the same scheme in the form of a volumetric machine, can operate in the mode of an internal combustion engine. When performing the kinematic pairs of the slide-rod in the form of a piston-cylinder, the energy of the working fuel mixture in the working chambers formed by the pistons and cylinders causes the
Кулисный механизм, изображенный на фиг. 5, может работать как преобразователь возвратно-поступательного движения ползунов 3 в контрроторное вращение звеньев, расположенных коаксиально с двух сторон преобразователя (и обратно). При контрроторном преобразовании возвратно-поступательного движения ползунов 3, осуществляемом, например, в объемных машинах за счет энергии рабочей среды в замкнутых объемах рабочих камер, ползуны 3 возвратно-поступательно перемещаются в направляющих 2 корпуса 1, ось Oс-Oс соединительного элемента движется по окружности относительно оси Oк-Oк кулисного элемента. Соединительный элемент 4 совершает планетарное движение и приводит опорную раму 14 в круговое поступательное движение. При этом вращения кривошипов 12 и вала 15, являющегося выходным, происходят с одинаковыми угловыми скоростями, но в противоположных направлениях. Таким образом осуществляется контрроторное вращение коаксиально расположенных вала 15 и вала 16, соединенного с шипом среднего из кривошипов 12, выведенных по обе стороны устройства.The rocker mechanism shown in FIG. 5, can operate as a converter for reciprocating movement of
Возможно также взаимное преобразование вращательного движения валов 15 и 16, когда один из них будет ведущим, а другой ведомым, с полученным передаточного отношения между ними, равного - 1. It is also possible mutual transformation of the rotational movement of the
Введение механизма W и валов 15, являющихся выходными, придает устройству новые функциональные возможности, заключающиеся в возможности работы устройства в качестве бесшестеренного синхронизатора в контрроторных механизмах, инвертора направления вращения, "расщепителя" вращения, редуктора или дифференциала. Потери на трение в таком устройстве меньше, чем в известных кривошипно-шатунных или кулисных механизмах, что является его преимуществом. The introduction of the mechanism W and the
На фиг. 6, фиг. 7 и фиг. 8 показаны варианты, в которых основная ось Oд-Oд совмещена с осью 5 одного из ползунов 3.In FIG. 6, FIG. 7 and FIG. 8 shows variants in which the main axis O d —O d is aligned with the
В варианте выполнения кулисного механизма, показанном на фиг. 6, основная ось Oд-Oд совмещена с осью 5 неподвижного ползуна 3, закрепленного на корпусе 6. Соединительный элемент 4 вращается относительно оси 5. С центром Oс - срединной шейкой соединительного элемента 4 шарнирно соединена опорная рама 14, которая посредством механизма W 12 связана с кулисным элементом 1. Последний в данном случае установлен с возможностью возвратно-поступательного движения относительно закрепленного ползуна 3.In the embodiment of the rocker mechanism shown in FIG. 6, the main axis O d -O d is aligned with the
Кулисный механизм работает следующим образом. При перемещении другого, разгруженного ползуна 3 в направляющей 2 по оси X-X опорная рама 14, совершая круговое поступательное движение относительно оси Oд-Oд, приводит кулисный элемент 1 посредством кривошипного механизма W 12 в возвратно-поступательное перемещение вдоль оси Y-Y относительно неподвижного ползуна 3, а соединительный элемент 4 приводит во вращательное движение относительно оси Oд-Oд.The rocker mechanism works as follows. When you move another, unloaded
При обратной передаче движения вращение соединительного элемента 4 относительно оси Oд-Oд преобразуется в возвратно-поступательное движение разгруженного ползуна 3 вдоль оси X-X. Соединительный элемент 4 и кривошипы механизма W 12 при этом вращаются в противоположных направлениях.With the reverse transmission of motion, the rotation of the connecting
В варианте выполнения кулисного механизма, показанном на фиг. 7, опорная рама 14 также связана посредством механизма W 12 с кулисным элементом 1. Ползун 3, через ось 5 которого проходит ось Oд-Oд, установлен с возможностью вращения в корпусе 6. Этот ползун и соединительный элемент 4 вращаются относительно оси 5 в противоположных направлениях, а водило 7 и разгруженный второй ползун 3 совершают планетарное движение. При этом угловая скорость вращения водила 7 относительно оси Oс-Oс в три раза выше угловой скорости вращения ползуна 3 относительно оси Oд-Oд.In the embodiment of the rocker mechanism shown in FIG. 7, the
В варианте выполнения кулисного механизма, показанном на фиг. 8, водило 7 посредством механизма W 12 связано с корпусом 6. Здесь водило 7 совершает круговое поступательное движение относительно оси, совпадающей с осью 5 ползуна 3 и неподвижной осью Oд-Oд. Угловая скорость вращения соединительного элемента 4 в этом случае в два раза выше угловой скорости вращения ползуна 3 вокруг оси 5.In the embodiment of the rocker mechanism shown in FIG. 8,
На фиг. 9, фиг. 10 и фиг. 11 представлены варианты выполнения кулисного механизма, в которых основная ось Oд-Oд совмещена с неподвижной осью Oс-Oс соединительного элемента 4. Соединительный 4 и кулисный 1 элементы и водило 7 установлены с возможностью вращения относительно собственных осей. В вариантах фиг. 9 и фиг. 10 кулисный элемент 1 движется планетарно, в варианте фиг. 11 он посредством механизма W 12 связан с корпусом 6 и совершает круговое поступательное движение относительно оси Oд-Oд.In FIG. 9, FIG. 10 and FIG. 11 illustrates embodiments of a rocker mechanism in which the main axis O d —O d d is aligned with the fixed axis O c —O from the connecting element 4. The connecting 4 and
Варианты фиг. 9 и фиг. 10 отличаются только реализуемыми в них соотношениями угловых скоростей кулисного 1 и соединительного 4 элементов. Так, в первом случае W0 = -3W2, а во втором W2 = -3W0. Циклы изменения рабочих объемов в кулисных механизмах, выполненных по фиг. 9 и фиг. 10 в виде объемных машин, одинаковые, равные 90o, но с учетом отсчета углов поворота: на фиг. 10 - водила 7, а на фиг. 9 - соединительного элемента 4.The variations of FIG. 9 and FIG. 10 differ only in the ratios of the angular velocities of the
Кулисный механизм в варианте, показанном на фиг. 11, работает следующим образом. При возвратно-поступательном движении ползунов 3 в направляющих 2 кулисного элемента 1 соединительный элемент 4 и водило 7 вращаются в противоположных направлениях с одинаковой скоростью, а заторможенный от вращения кулисный элемент 1, связанный посредством механизма W с корпусом 6, совершает круговое поступательное движение относительно оси Oд-Oд. При обратном преобразовании движения вращения водила 7 приводит к возвратно-поступательному движению ползунов 3.The rocker mechanism in the embodiment shown in FIG. 11, operates as follows. With the reciprocating movement of the
На фиг. 12, фиг. 13 и фиг. 14 показаны варианты, соответствующие различным дифференциальным схемам кулисного механизма. Основными звеньями дифференциального кулисного механизма (с двумя независимыми степенями свободы вращательного движения) являются: кулисный элемент 1, соединительный элемент 4 и водило 7, - одно из которых связывают с корпусом 17, который устанавливают шарнирно в корпусе 6 с возможностью вращения относительно основной оси Oд-Oд. Одно из звеньев кулисного механизма, в том числе кулисный элемент, ползун соединительный элемент, водило или корпус, может быть установлено либо с возможностью вращения, либо заторможено.In FIG. 12, FIG. 13 and FIG. 14 shows options corresponding to various differential circuits of the rocker mechanism. The main links of the differential rocker mechanism (with two independent degrees of freedom of rotational motion) are:
В дифференциальных схемах водило выполнено в виде кривошипного вала, связывающего между собой два звена кулисного механизма и обеспечивающего планетарное движение одного из этих звеньев относительно другого. In differential circuits, the carrier is made in the form of a crank shaft, connecting two links of the link mechanism and providing planetary movement of one of these links relative to the other.
В частности, водило размещают в корпусе соосно с ним, а установленное на водиле с возможностью вращения звено - кулисный или соединительный элемент, связывают посредством синхронизатора с корпусом. In particular, the carrier is placed coaxially with it in the body, and the link mounted on the carrier with the possibility of rotation - the rocker or connecting element, is connected by means of a synchronizer to the body.
В варианте выполнения кулисного механизма, показанном на фиг. 12, основная ось Oд-Oд совмещена с осью Oк- Oк кулисного элемента 1, который жестко соединен с соосным с ним корпусом 17. Соединительный элемент 4, установленный на водиле 7, посредством механизма W 12 связан с валом 15, соосным с осью Oд-Oд.In the embodiment of the rocker mechanism shown in FIG. 12, the main axis O d —O d is aligned with the axis O k - O k of the rocker element 1, which is rigidly connected to the
В варианте выполнения кулисного механизма, показанном на фиг. 13, основная ось совмещена с осью 5 ползуна 3, жестко соединенного с корпусом 17. Водило 7 посредством механизма W 12 связано с валом 15, который так же, как соединительный элемент 4, установлен с возможностью вращения относительно оси Oд-Oд. В варианте выполнения кулисного механизма, показанном на фиг. 14, основная ось Oд-Oд совмещена с осью Oс-Oс соединительного элемента 4. Кулисный элемент 1 связан посредством механизма W 12 с корпусом 17, который так же, как соединительный элемент 4 и водило 7, установлен с возможностью вращения в корпусе 6 относительно основной оси. Внешними звеньями во всех вариантах дифференциалов являются: водило 7, соединительный элемент 4 и корпус 17.In the embodiment of the rocker mechanism shown in FIG. 13, the main axis is aligned with the
В состав синхронизатора может входить механизм передачи вращения с заданным передаточным отношением между соосно вращающимися звеньями кулисного механизма, например инвертор направления вращения, т.е. механизм с передаточным отношением i = -1, примеры приведены ниже. The synchronizer may include a rotation transmission mechanism with a given gear ratio between the coaxially rotating links of the rocker mechanism, for example, an inverter of the direction of rotation, i.e. mechanism with a gear ratio i = -1, examples are given below.
На фиг. 15 представлен вариант выполнения кулисного механизма в виде объемной роторной поршневой машины, в которой ползуны 3 выполнены в виде поршней, а направляющие 2 в виде цилиндров. Ползуны 3 в виде поршней имеют общие штоки, шарнирно установленные на выполненном в виде коленчатого вала соединительном элементе 4, оси цилиндров Y-Y и X-X расположены под углом, например, 90o в кулисном элементе 1, водило 7 выполнено в виде двух, установленных с возможностью вращения в корпусе 6 кривошипных валов 18 и 19, которые шарнирно соединены с противоположными по оси вращения концевыми срединными шейками соединительного элемента 4, а синхронизатор 9 выполнен в виде двух инверторов направления вращения 20 и 21, посредством которых кривошипные валы 18 и 19 связаны с кулисным элементом 4. Кулисный элемент 1 установлен шарнирно в корпусе 6 с возможностью вращения относительно оси Oд-Oд, совмещенной с осью Oк-Oк кулисного элемента. Коренные шейки каждого из кривошипных валов 18 и 19 связаны с входами инвертора и с валом 15, являющимся выходным. Выходы инверторов 20 и 21 с двух сторон связаны с кулисным элементом 1. В качестве инвертора может быть использован возвратный ряд, составленный из конических колес (Кожевников С.Н. и др. Механизмы. М., Машиностроение, 1976, с. 90, фиг. 2.117, стр. 172).In FIG. 15 shows an embodiment of the rocker mechanism in the form of a volumetric rotary piston machine, in which the
Работа объемной машины происходит следующим образом. При движении ползунов 3 в виде поршней в направляющих 2, выполненных в виде цилиндров, под действием горючих газов, образованных в замкнутых камерах, возникают силы, стремящиеся повернуть кривошипные валы 18 и 19 вокруг оси Oк-Oк. Т.к. эти кривошипы соединены через инверторы с кулисным элементом 1, то последний приводится во вращение в направлении, противоположном направлению вращения кривошипных валов 18, 19. Кинематические соотношения и цикл предельных изменений объема рабочего тела в цилиндрах соответствует варианту, показанному на фиг. 3 (цикл составляет 90o).The operation of the volumetric machine is as follows. When the
На фиг. 16 представлен вариант выполнения кулисного механизма применительно к оппозитной бесшатунной объемной машине, содержащей неподвижный корпус 17, выполняющий функцию корпуса 6, опорную раму 14, шарнирно связанную с срединными шейками соединительного элемента 4. В корпусе 17 выполнена направляющая 2 в виде цилиндрической расточки и соосная с ней дополнительная направляющая 22, кулисный элемент выполнен в виде штока 23 с парой оппозитных ползунов 3 в виде поршней, скользящих в цилиндрической расточке корпуса 17, и дополнительной направляющей 22 и скользящего в направляющих штока разгруженного ползуна 24, шарнирно связанного с коленной шейкой "A" соединительного элемента 4. Синхронизатор 9 выполнен в виде механизма параллельных кривошипов, связывающего опорную раму 14 со штоком 23. Вторая коленная шейка "B" соединительного элемента 4 соединена с основным валом 15, установленном с возможностью вращения в корпусе 6. In FIG. 16 shows an embodiment of the link mechanism with respect to the opposed rodless volumetric machine comprising a
Работа объемной машины в качестве двигателя внутреннего сгорания (или компрессора), использующей кулисный механизм, происходит следующим образом. Под действием энергии топливной рабочей смеси в камерах поршень-цилиндр оппозитные ползуны 3 в виде поршней и разгруженный ползун 24 перемещаются в направляющих и приводят во вращение соединительный элемент 4 и кривошипы синхронизатора 9, причем в противоположные стороны. Опорная рама 14 при этом совершает круговое поступательное движение, а вращение соединительного элемента 4 передается основному валу 15. The operation of a volumetric machine as an internal combustion engine (or compressor) using a rocker mechanism occurs as follows. Under the action of the energy of the fuel mixture in the piston-cylinder chambers, the opposing
На фиг. 17 представлен кулисный механизм применительно к объемной машине, который имеет те же основные звенья и выполнен так же, как механизм, показанный на фиг. 16. Отличие его заключается в том, что синхронизатор 9 выполнен в виде одного инвертора направления вращения 20, связывающего соединительный элемент 4 с корпусом 17 синхронизатора, который установлен в корпусе 6 с возможностью вращения относительно основной оси Oд-Oд и с которым соединен основной вал 15.In FIG. 17 illustrates a link mechanism in relation to a volumetric machine, which has the same main links and is made in the same way as the mechanism shown in FIG. 16. Its difference is that the
Работа объемной машины, выполненной с кулисным механизмом, происходит следующим образом. The work of a volumetric machine made with a rocker mechanism occurs as follows.
При движении ползунов 3 в виде поршней и штока под действием горючих газов, образованных в рабочих камерах машины, возникают силы, которые вызывают вращение соединительного элемента 4. От него вращение передается на вал 15 и через инвертор 20 - на корпус 17. When the
Такое выполнение кулисного механизма способствует его полному статическому и динамическому уравновешиванию и уменьшению потерь на трение скольжения в паре разгруженный ползун 24 - шток 23 и в цилиндро-поршневой группе, а также сокращает угловой цикл предельного изменения объема рабочего тела на 90o.This embodiment of the rocker mechanism contributes to its full static and dynamic balancing and to the reduction of friction losses in a pair of unloaded slider 24 -
На фиг. 18 представлен вариант выполнения кулисного механизма в виде бесшатунной роторной поршневой объемной машины по схеме, показанной на фиг. 11. Механизм содержит ползуны 3, выполненные в виде цилиндрических поршней с общими штоками 23, шарнирно установленными на соединительном элементе 4, который выполнен в виде коленчатого вала; кулисный элемент 1, связанный с корпусом 6 посредством механизмом W 12, выполненного в виде механизма параллельных кривошипов. Основным валом 15, выведенным по обе стороны механизма, служат концевые срединные шейки соединительного элемента 4. In FIG. 18 shows an embodiment of the link mechanism in the form of a rodless rotary piston volumetric machine according to the circuit shown in FIG. 11. The mechanism comprises
Подобная роторно-поршневая объемная машина работает следующим образом (в режиме двигателя). Под действием энергии рабочей топливной смеси в рабочих камерах поршни-цилиндры ползуны 3 со штоками 23 перемещаются в направляющих 2 и приводят во вращение соединительный элемент 4 и связанный с ним вал 15. При этом кулисный элемент 1, благодаря механизму W, совершает круговое поступательное движение. Such a rotary piston volumetric machine operates as follows (in engine mode). Under the action of the energy of the working fuel mixture in the working chambers, the piston-cylinders of the
На фиг. 19 представлен вариант выполнения кулисного механизма, содержащего все основные элементы схемы фиг. 11, а также дополнительно корпус 17 и кривошипный вал 18, выполняющий функции дополнительного центрального кривошипа механизма W 12 (механизма параллельных кривошипов), связывающего кулисный элемент 1 с корпусом 17, закрепленном на корпусе 6. Кривошипный вал 18 является дополнительным выходным валом, расположенным противоположно основному валу 15 и соосно с ним. In FIG. 19 shows an embodiment of a rocker mechanism comprising all the basic elements of the circuit of FIG. 11, as well as additionally the
Кулисный механизм работает аналогично преобразователю по фиг. 11, но имеет дополнительный выходной вал 18, вращающийся с такой же скоростью, как и основной вал 15, но в противоположном направлении. В этом случае кулисный механизм является инвертором направления вращения. Этот же механизм может работать в качестве дифференциала, если корпус 17 установить в корпусе 6 с возможностью вращения. В этом случае при ведущем корпусе 17 валы 15 и 18 будут вращаться с одинаковыми скоростями в одном направлении. The rocker mechanism operates similarly to the converter of FIG. 11, but has an
На фиг. 20 представлен вариант выполнения кулисного механизма по фиг. 11, в котором кулисный элемент 1 установлен в водиле 7 на игольчатом подшипнике 25 и посредством механизма W 12 связан с корпусом 17. Соединительный элемент 4 выполнен в виде коленчатого вала с двумя концевыми участками 15, на которых установлены с возможностью вращения корпус 17 и водило 7. Механизм представляет собой дифференциал с тремя внешними звеньями: вал 15, корпус 17 и водило 7. In FIG. 20 shows an embodiment of the rocker mechanism of FIG. 11, in which the
В предлагаемых кулисных механизмах два вращающихся звена или два соединенных с ними соосно вращающихся вала могут быть соединены с двумя соосно вращающимися элементами другого внешнего устройства или механизма, при этом передача вращающихся моментов может осуществляться как от кулисного механизма к внешним устройствам, так и в обратном направлении. In the proposed rocker mechanisms, two rotating links or two coaxially rotating shafts connected to them can be connected to two coaxially rotating elements of another external device or mechanism, while the transmission of torque can be carried out both from the rocker mechanism to external devices and in the opposite direction.
Например, два вращающиеся в противоположных направлениях звена кулисного механизма, осуществляющихся контрроторное вращение, могут быть соединены с двумя вращающимися элементами электродвигателя, например со статорами и роторами электродвигателя. При этом ведущими могут быть как кулисный механизм, так и электрическая машина, работающая на своих обычных режимах. For example, two counter-rotational links of the rocker mechanism that rotate in opposite directions and can be connected to two rotating elements of the electric motor, for example, stators and rotors of the electric motor. At the same time, both the rocker mechanism and the electric machine operating in its usual modes can be leading.
Возможно использование кулисного механизма в качестве инвертора направления вращения в его связи с контрроторным механизмом, выполненным с трохоидным зацеплением, например механизмом, содержащем корпус с внутренней поверхностью, имеющей трохоидный профиль в поперечном сечении, взаимодействующий с ним ротор, установленный на водиле, выполненном в виде кривошипа. Валы кулисного механизма соединены соответственно с водилом и корпусом механизма с трохоидным зацеплением. Число циклов предельных изменения объема рабочего тела за один оборот эксцентрикового вала в данном случае будет в два раза больше, чем в известной объемной трохоидной машине с таким же профилем ротора. It is possible to use the rocker mechanism as an inverter of the direction of rotation in connection with the counter-rotor mechanism made with trochoid gearing, for example, a mechanism containing a body with an inner surface having a trochoid profile in cross section, a rotor interacting with it mounted on a carrier made in the form of a crank . The shafts of the rocker mechanism are connected respectively with the carrier and the body of the mechanism with trochoid gearing. The number of cycles of limiting changes in the volume of the working fluid per revolution of the eccentric shaft in this case will be twice as large as in the known volumetric trochoidal machine with the same rotor profile.
Возможен вариант использования кулисного механизма в составе системы соосных контрроторных машин и механизмов. Например, звенья кулисного механизма могут быть соединены: одно - с внутренней подвижной системой вращения, в которую включены внутренние роторы электрического, лопастного, винтового или трохоидного контрроторных механизмов, а другое - с внешней подвижной системой вращения, в которую включены соответствующие наружные роторы этих же контрроторных механизмов. В данном случае контрроторное вращение звеньев кулисного механизма синхронизирует вращение звеньев указанных последовательно соединенных контрроторных механизмов. The option of using the rocker mechanism as part of a system of coaxial counter-rotor machines and mechanisms is possible. For example, the links of the rocker mechanism can be connected: one with the internal movable rotation system, which includes the internal rotors of the electric, blade, screw or trochoid counter-rotor mechanisms, and the other with the external movable rotation system, which includes the corresponding external rotors of the same counter-rotor mechanisms. In this case, the counter-rotational rotation of the links of the rocker mechanism synchronizes the rotation of the links of these serially connected counter-rotor mechanisms.
Возможна комбинация последовательно соединенных контрроторных машин: винтового воздушного вентилятора, центростремительного лопастного компрессора, трохоидной объемной машины и центробежной лопастной турбины, установленных в общей системе вращения и синхронизируемых кулисным механизмом. Такая комбинация машин обеспечивает режим компаундного двигателя внутреннего сгорания, в котором первая секция компаунда работает в режиме контрроторного компрессорного наддува, вторая секция связки - в режиме двигателя внутреннего сгорания, а третья секция - в режиме контрроторной лопастной турбины. A combination of serially connected counter-rotor machines is possible: a screw air fan, a centripetal vane compressor, a trochoid volumetric machine and a centrifugal vane turbine installed in a common rotation system and synchronized by a rocker mechanism. Such a combination of machines provides a compound internal combustion engine mode in which the first section of the compound operates in the counter-rotor compressor pressurization mode, the second section of the ligament operates in the internal combustion engine mode, and the third section in the counter-rotor vane turbine mode.
В частных случаях синхронизатор включает один или более механизмов передачи вращения от одного из подвижных звеньев кулисного механизма на вал, соосный с другим звеном кулисного механизма. Такими механизмами передачи могут быть: шарнир равных углов скоростей, механизм W или другие подобные им механизмы, частично представленные ниже. In particular cases, the synchronizer includes one or more mechanisms for transmitting rotation from one of the movable links of the rocker mechanism to a shaft coaxial with the other link of the rocker mechanism. Such transmission mechanisms may be: a joint of equal angles of speeds, a mechanism W or other similar mechanisms, partially presented below.
Предлагаемый кулисный механизм, являясь планетарным механизмом, может образовывать с другими планетарными механизмами замкнутые планетарные передачи. Три любых вращающихся звена кулисного механизма, например кулисный элемент 1, соединительный элемент 4, водило 7 или ползун 3 (фиг. 12 - фиг. 14) могут быть соединены в произвольных сочетаниях с соответствующими звеньями любого планетарного механизма, в том числе простого планетарного или дифференциального, образуя кулисно-зубчатые планетарные механизмы, обладающие новыми положительными свойствами. The proposed link mechanism, being a planetary mechanism, can form closed planetary gears with other planetary mechanisms. Any three rotating links of the rocker mechanism, for example, the
На фиг. 21 представлен пример замкнутой кулисно-зубчатой планетарной передачи, относящейся (по классификации В.Н. Кудрявцева) к передачам cI. В состав передачи входит кулисный механизм по схеме фиг. 14 (центральная ось совмещена с осью Oс-Oс соединительного элемента 4), звенья которого: кулисный элемент 1, соединительный элемент 4, водило 7 и механизм W 12 связаны со звеньями зубчатой планетарной передачи K-H-V, содержащей водило 26, являющееся продолжением водила 7, установленное на нем зубчатое колесо-сателлит 27, находящееся в постоянном зацеплении с центральным колесом 28. Колесо 28 жестко соединено с соединительным элементом 4. Сателлит 27 посредством механизма W 12 (обозначен MN-PQ) связан с кулисным элементом 1, а центральное колесо 28 соединено с соосным с ним соединительным элементом 4.In FIG. 21 presents an example of a closed rocker-gear planetary gear relating (according to the classification of V.N. Kudryavtsev) to cI gears. The transmission includes a rocker mechanism according to the scheme of FIG. 14 (the central axis is aligned with the axis O with -O from the connecting element 4), the links of which are: the
Замкнутая передача работает следующим образом. Вращение, подводимое к ведущему соединительному элементу 4, передается непосредственно центральному колесу 28 и через кулисный элемент 1 и механизм W 12 сателлиту 27. Оба эти вращения, в соответствии с внутренним передаточным отношением зубчатой планетарной передачи, суммируются на ведомом водиле 26. Closed gear works as follows. The rotation supplied to the
При вращении соединительного элемента 4 в случае Z45/Z46 = 2 водило 26 остается неподвижным, соединительный элемент 4 и кулисный элемент 1 совершают биротативное вращение вокруг неподвижных осей водила, ползуны 3 совершают планетарное движение, а колеса 27, 28 совершают биротативное вращение вокруг неподвижных осей. При Z45/Z46 ≠ 2 водило 26 начинает вращаться вокруг основной оси C (срединная шейка соединительного элемента 4) с редукцией по отношению к вращению элемента 4.During the rotation of the connecting
Преимущества предлагаемого способа преобразования движения в кулисном механизме и кулисного механизма заключается в том, что в нем реализуется в том числе бесшестеренное, многофункциональное устройство соосное, способствующее полному уравновешиванию звеньев, позволяющее передавать большие вращающие моменты при малых габаритах и способное работать как однонаправленный или контрроторный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно; синхронизатор вращения в контрроторных машинах; инвертор направления вращения; "расщепитель" однонаправленного вращательного движения; дифференциал, редуктор или мультипликатор; объемная поршневая бесшатунная машина; контрроторная электрическая, лопастная или трохоидная машина. Расширенные кинематические возможности кулисного механизма позволяют использовать его для решения различных практических задач. The advantages of the proposed method for converting movement in the rocker mechanism and the rocker mechanism is that it implements, among other things, a gearless, multifunctional coaxial device that facilitates complete balancing of the links, which allows transmitting large torques with small dimensions and able to work as a unidirectional or counter-rotor mechanism for conversion of reciprocating motion into rotational and vice versa; rotation synchronizer in counter-rotary machines; rotation direction inverter; "splitter" of unidirectional rotational motion; differential, gear or multiplier; volumetric piston rodless machine; counter-rotor electric, paddle or trochoidal machine. The advanced kinematic capabilities of the rocker mechanism allow it to be used to solve various practical problems.
Изобретение соответствует условию охраноспособности "промышленная применимость", поскольку осуществимо с использованием известных средств производства и существующих технологий. The invention meets the eligibility condition "industrial applicability", since it is feasible using known means of production and existing technologies.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98109086A RU2133832C1 (en) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | Method of movement conversion in link gear and link gear itself |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98109086A RU2133832C1 (en) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | Method of movement conversion in link gear and link gear itself |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2133832C1 true RU2133832C1 (en) | 1999-07-27 |
Family
ID=20205922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98109086A RU2133832C1 (en) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | Method of movement conversion in link gear and link gear itself |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2133832C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723657C1 (en) * | 2016-05-30 | 2020-06-17 | Денис Викторович Вяткин | Torque reduction lever gear |
-
1998
- 1998-05-13 RU RU98109086A patent/RU2133832C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Баландин С.С. Бесшатунные поршневые двигатели внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1968, с.5-27. 2. * |
| 4. Кожевников С.Н. и др. Механизмы. - М.: Машиностроение, 1976, с.90, фиг.2.117, с.172. 5. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723657C1 (en) * | 2016-05-30 | 2020-06-17 | Денис Викторович Вяткин | Torque reduction lever gear |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2233691B1 (en) | Volume expansion rotary piston machine | |
| US3396632A (en) | Volumetric maching suitable for operation as pump, engine, or motor pump | |
| US7553138B2 (en) | Rotary screw machine of volume type and method of transforming a motion in a volume screw machine | |
| EP2138740A1 (en) | Drive mechanism for an oscillating piston rotor | |
| US6006619A (en) | Internal combustion engine with improved orbital crankshaft motion converter | |
| US9528585B2 (en) | Piston engine | |
| GB2226612A (en) | Rotating and reciprocating piston machine or engine | |
| RU2133832C1 (en) | Method of movement conversion in link gear and link gear itself | |
| RU2140018C1 (en) | Method of conversion of motion in positive-displacement machine and positive-displacement machine for realization of this method | |
| EA003724B1 (en) | Conversion of rectilinear reciprocating motion into rotational motion | |
| RU2134795C1 (en) | Method of and volumetric expansion (displacement) machine for conversion of motion | |
| RU2107204C1 (en) | Axial mechanism for converting reciprocating motion into rotary motion of piston machine | |
| RU2804743C1 (en) | Multi-piston engine | |
| JPH0972275A (en) | Low vibration positive displacement machine | |
| RU2257475C2 (en) | Rotary positive-displacement machine | |
| RU2100653C1 (en) | Rotary-vane machine | |
| RU2026499C1 (en) | Heat engine | |
| RU2090791C1 (en) | Revers differential cam mechanism for converting reciprocation into rotation | |
| RU2093684C1 (en) | Piston machine | |
| RU2132497C1 (en) | Hypocycloid mechanism for converting reciprocating motion into rotation | |
| RU2136925C1 (en) | Piston machine | |
| WO2014106824A2 (en) | Workspace with rotary piston | |
| RU2030596C1 (en) | Piston machine | |
| RU2605863C2 (en) | Rotary-vane internal combustion engine blades non-uniform rotational movement conversion mechanism into shaft uniform rotation | |
| RU2076934C1 (en) | Rotary piston engine |