Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное

Изобретение относится к области преобразования движения одного вида в движение другого вида, а конкретнее, к устройствам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.

Известно устройство, использующее передачу винт-гайка для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (Д.Н. Решетов. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1974. - 400 с.).

Механический контакт пары винт-гайка обуславливает малый срок эксплуатации данного устройства

Известен механизм преобразования движения (RU 2568694, F16H 19/04, F16H 37/00, 20.11.2015), выбранный в качестве прототипа и содержащий корпус с направляющими, ползун с внутренней расточкой, имеющей двухстороннюю зубчатую рейку и вал с зубчатым колесом, входящим в зацепление с расточкой в ползуне. Часть зубчатого колеса имеет уменьшающийся радиус, а зубья расположены по всему периметру как зубчатого колеса, так и расточки в ползуне. Вал снабжен кулачком, а ползун снабжен упорами, образующими с кулачком кинематические пары.

Использование для получения возвратно-поступательного движения механической пары, состоящей из зубчатой рейки и зубчатого колеса, приводит к появлению трения и износа последней, что, в свою очередь, вызывает уменьшение срока эксплуатации прототипа.

Задача настоящего изобретения - увеличение срока службы устройства для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное за счет использования электромагнитных сил, возникающих в результате взаимодействия магнитного поля и вихревых токов, индуцированных им.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, содержащем корпус с направляющими, внутри которого расположен вал, а на направляющих корпуса расположен ползун, на нижнем торце ползуна жестко закреплен постоянный магнит, направляющие своими нижними концами упираются на фиксирующую пластину из немагнитного электропроводящего материала, а ниже направляющих на валу жестко закреплен цилиндр из немагнитного электропроводящего материала, на боковой поверхности которого выполнены продольные канавки.

Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное поясняется чертежом, на котором показан его общий вид.

Устройство состоит из корпуса 1, на внутренних стенках которого жестко закреплены направляющие 2, типа скольжения или типа качения (Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение. 1974. С. 632-641). На направляющих 2 расположен ползун 3 с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль направляющих 2, изготовленных из фторопласта или наполненного фторопласта с бронзовым наполнителем, или композиционного материала на основе эпоксидной смолы с присадками дисульфида молибдена, графита и неметаллических наполнителей. На нижней поверхности торца ползуна 2 жестко закреплен постоянный магнит 4, направление намагниченности которого совпадает с направлением возвратно-поступательного движения ползуна 2. Нижние концы направляющих 2 упираются в фиксирующую пластину 5, которая может осуществлять движение в направлении, перпендикулярном направлению возвратно-поступательного движения ползуна 3, например, с помощью управляемого электромагнита. Ниже корпуса 1 расположен вращающийся вал 6, на котором жестко закреплен цилиндр 7, выполненный из немагнитного электропроводящего материала, например, из меди или алюминия. На боковой поверхности цилиндра 7 выполнены продольные канавки 8.

Работа устройства происходит следующим образом. В начале работы фиксирующая пластина 5 перекрывает промежуток между нижними концами направляющих 2. Вал 6 и цилиндр 7 приводятся во вращение приводным двигателем, который на чертеже не показан. Когда частота вращения цилиндра 7 достигнет номинального значения, которое зависит от массы ползуна 3, диаметра цилиндра 7 и геометрических размеров канавок 8, фиксирующая пластина 5 отодвигается в поперечном направлении, освобождая промежуток между нижними концами направляющих 2. В результате этого магнитное поле постоянного магнита 4 начинает воздействовать на вращающийся цилиндр 7, индуцирует в нем вихревые токи. Когда продольная канавка 8 приближается к постоянному магниту 4, плотность вихревых токов на краях продольной канавки 8 становится больше, чем на участке цилиндра 7 между продольными канавками 8, что приводит к скачку электромагнитной силы, возникающей в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита 4 и вихревых токов, индуцированных во вращающимся цилиндре 7. Данная сила воздействует на постоянный магнит 4, который начинает двигаться вверх по направляющим 2. После выхода продольной канавки 8 и зоны действия магнитного поля постоянного магнита 4 плотность вихревых токов и электромагнитная сила, действующая на постоянный магнит 4, уменьшаются, и постоянный магнит 4 начинает двигаться в обратном направлении под действием силы тяжести.

Как можно видеть, процесс преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное происходит бесконтактно - без использования механической передачи, что обуславливает увеличение срока эксплуатации.