Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4847
.pdf
Дата проведения съезда (США): январь. 7, 1926. 2 ti4, 1 Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве);
дек. 20, 1926. № 32,243/26.
Завершено: 17 января 1929 г.
В соответствии с ПОЛНОЙ СПЕЦИФИКАЦИЕЙ.
Усовершенствования, касающиеся механических движений или связанные с ними.
Компания Bethlehem Steel Company, корпорация штата Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки,
расположенная в городе Бетлехем, штат Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки, правопреемники
Генри Уильяма Нибмана, гражданина Соединенных Штатов Америки, проживающего по адресу: Ист
Маркет-стрит, 47, Бетлехем, штат Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки, настоящим заявляют, что
характер данного изобретения и способ его осуществления будут подробно описаны и установлены в
следующем заявлении:
Настоящее изобретение относится к механическим движениям.
Целью изобретения является создание устройства, спроектированного и сконструированного таким образом,
чтобы обеспечить относительное перемещение двух или более элементов, передающих силу, когда
результирующая сил, действующих на эти элементы, представляет собой либо простую силу, действующую в
определенных пределах направления, либо пару сил, стремящихся вызвать вращение.
Еще одной целью изобретения является уменьшение или предотвращение люфта или обратного хода между
каждой из двух или более движущихся или прижимаемых частей и частью, предназначенной для
перемещения или прижима одной из указанных частей в одном направлении и другой из указанных частей в
другом направлении.
Согласно изобретению, механическое движение включает в себя подвижный элемент, предназначенный для
перемещения по фиксированной траектории относительно неподвижного или подвижного опорного элемента,
с которым подвижный элемент может взаимодействовать за счет трения, и множество элементов,
передающих усилие, которые могут индивидуально или одновременно воздействовать непосредственно на
подвижный элемент; индивидуальное или изолированное действие одного из элементов, передающих усилие,
создает зацепление подвижного и опорного элементов за счет трения без существенного относительного
перемещения между ними и без существенного относительного перемещения элементов, передающих
усилие, в то время как для создания существенного относительного перемещения указанных подвижного и
опорного элементов требуется одновременное действие элементов, передающих усилие, причем эти
элементы перемещаются относительно друг друга во время такого одновременного действия.
[. «Изобретение имеет множество применений в механике, и его принципы могут быть воплощены в большом
количестве альтернативных форм механических конструкций». В следующем описании раскрывается
конструкция и принцип работы значительного числа альтернативных форм 60 механизма, каждая из которых
воплощает принцип изобретения, но это будет! Следует понимать, что эти различные варианты
осуществления приводятся лишь в качестве примера, и что для соответствия конкретным условиям могут
быть разработаны дополнительные адаптации.
Чертежи различных вариантов осуществления носят преимущественно схематический характер, но, как
считается, иллюстрируют изобретение с необходимой полнотой. Каждая модификация, а также
иллюстрирующие её примеры, будут подробно описаны ниже. В дополнение к чертежам многочисленных
модифицированных вариантов изобретения № 75, представлена диаграмма сил (рис. 1) и показаны несколько
практических применений изобретения. На рисунках 2, 59, 62 и 63 показано применение изобретения для
предотвращения люфта или обратного хода.
Каждый вариант осуществления изобретения включает три элемента, которые имеют аналоги, с точки зрения
выполняемых функций, во всех остальных 85 вариантах осуществления. Таким образом, каждая форма
включает в себя элемент, имеющий форму опорного элемента, который может быть как неподвижным, так и
подвижным, множество элементов, оказывающих силу и связанных с этим элементом, а также подвижные
средства, на которые действуют элементы или которые могут действовать на элементы. На чертежах
показатель степени a применяется к каждому порядковому номеру, указанному выше для обозначения
опорного элемента 95, показатель степени b применяется к порядковым номерам, указанным выше для
обозначения «элементов», а показатель степени c применяется к каждому из порядковых номеров, указанных
выше для обозначения «средств».
На рисунке 1 схематически показана одна из форм механического движения, а действующие на нее силы
обозначены векторами t05, так что эти силы и действие механизма могут быть графически проанализированы.
(например, сопротивление скольжению) H +Â-l= Вертикально расположенный стержень S обозначен на 10b,
клиновидный блок скользит по нему на 10', и это элементы S для приложения противоположно направленных
сил на соответствующие наклонные поверхности, где tan X>, сумма двух равных сил, приложенных к
противоположным сторонам этих элементов, снабженных антифрикционными роликами, как показано на
рисунке. Пружина b101 catise скользит только с одной стороны, противодействуя движению вниз, то есть,
сопротивление трения устраняется.
Клиновидная форма.
клин. В качестве практического примера возьмем тангенс угла потерь. Предположим, что две силы P и P1
равны A a25, p=. c и S=10e.
Приложенная элементами, действующими на клин, силами 10 1o0b, причем обе силы действуют в
направлении центрального стержня 10&, и эти 10 сил обозначены векторами P и KH+I1 (две равные силы)=5 =
40$.
На рисунке 1, где P1, следует, что будут компоненты таких сил, перпендикулярные стержню 10b, который
можно представить как и т. д. Если H1 равно 151, то H будет равно 651.
Векторы H и Kl. В качестве дополнительного условия предположим, что Pl никогда не превышает P, и опять
же, что угол между подходящими конвекторами H и P (а также K1 и F') незначительно уменьшает силы,
необходимые для того, чтобы вызвать движение. Механизм с последней пропорцией может в определенных
случаях быть полностью P, и опять же, что угол между конвекторами H и P (и K1 и F') незначительно
уменьшает силы, необходимые для того, чтобы вызвать движение.
Тогда -=P cos X, и l1l=Pl cos. X. Пружина вот-вот вызовет несбалансированное давление, препятствующее
движению клина вверх, когда S = стержень 10i, перпендикулярный его оси, и это давление будет равно (H +
11) tan X + / (E[ - H1). Если две боковые силы равны, то появляется последний член, выражающий
сопротивление трению скольжения, и S =: +H1.
где j равно коэффициенту трения tan X. Математическое обоснование этой формы изобретения приведено в
(H--]l). Общее сопротивление движению клина на стержне будет достаточно подробным, поскольку принципы,
задействованные в этом процессе, будут f (H-]El) +S, где S равно модификациям. В более сложных типах
пружинного давления математический подход был бы очень сложным и, кроме того, малопрактичным,
поскольку желаемые части легко определить методом проб и ошибок. Вертикальные компоненты P и P',
всегда действующие вниз, соответственно, tan X и H1 tan X.
Следовательно, суммарная сила, стремящаяся вызвать скольжение клина вниз, будет (K + HI) tan X. Для
простоты описания других типов предполагается, что пропорции таковы, что скольжение из-за давления
только с одной стороны не произойдет, и эффект пружинного давления (- HI) + S = ( ( + H) tan X. Если
используется пружина, то это не конкретно клин, т.е. только силой P, как упоминалось ранее.
будет равно нулю, и последнее уравнение покажет, что, хотя движение клина может произойти, если
противодействующие силы не уравновешены, такое движение потребует гораздо большей силы, чем если бы
были приложены две уравновешенные силы.
быть отрицательной величиной, что противоположно предположениям, на которых основана формула
изобретения, клин будет представлять собой неподвижную опору, когда активен только один из элементов
o10b, так что сила передается на опору только с одной стороны, если / больше tan X. Следовательно,
скольжение не может возникнуть только с одной стороны, если / больше tan X. Если = tan X, H будет
бесконечным, то есть клин будет двигаться вниз, и никакая конечная сила не вызовет скольжения.
60. Если f < tan X, конечная сила H от одного практического применения механизма сама по себе будет Ibe в
точке, вызывающей аническое движение траверсы локомотива S, показанной на рисунке 2, опять же довольно
различно, где H = sldg, где = tan X - f грамматически. Поршневой шток 11' снабжен выступом 11a1 вблизи
свободного конца, 65. При условии KE=K1 (т.е., нет трения).
ri05 в нижней части клиновидного элемента 13, W-образный краевой элемент, телескопически соединяющий
опору.
Элементы 13b и 13bl, передающие усилие, шарнирно закреплены в точках 13b2 и 13bS соответственно, а на
их свободных концах действуют силы под углом 70 градусов в направлениях, указанных стрелками F и F'.
Таким образом, видно, что направление движения антифрикционных роликов не является прямой линией,
проходящей через их центры, как в варианте 75, показанном на рисунках 3 и 4. Поскольку давление,
оказываемое роликом на плоскую поверхность, всегда перпендикулярно поверхности, очевидно, что не имеет
значения, как направляются ролики или в каком направлении прикладываются силы элементами,
передающими усилие. Также возможно расположить пружину различными способами, при этом необходимо
лишь, чтобы пружина передавала движение клину в направлении, параллельном опоре. Аналогичным
образом, можно избежать использования пружины, применив другие средства для придания клину
возвратного движения, как в конструкции, показанной на рисунке 6 (см. рис. 90), так и в ранее описанных
конструкциях, а также в тех, которые будут описаны в следующих параграфах.
Например, клин может быть перевернут таким образом, чтобы после срабатывания под действием силы
тяжести он возвращался в исходное положение, или же клин может контактировать с какой-либо внешней
движущейся частью за счет трения. Для адаптации изобретения к различным условиям могут быть выбраны и
другие способы замены пружины.
В некоторых случаях желательно использовать клин, который будет двигаться только тогда, когда силы
противодействующих сил будут приблизительно равны.
На рисунке 7 клиновидная деталь 14 имеет лишь слегка сужающиеся наклонные поверхности '105.
Чем меньше угол, который наклонные поверхности образуют с осью опорного стержня 140, тем
чувствительнее будет действие устройства, то есть тем ближе i10 к силам 14b, которые обязательно должны
быть до начала скольжения.
На рисунках S и 9 показано, что клин 15' установлен на элементе 15Vl, вращательно поддерживаемом на оси
15 2. Клин 1i5 трется о сегмент 15e, имеющий прорезь для его установки.
Давление любого из элементов 15b, передающих усилие, по отдельности приведет к тому, что клин будет
опираться на сегмент, и никакого перемещения не произойдет. Одновременное давление обоих элементов
15b уменьшит трение клина о сегмент и заставит его вращаться вокруг своей оси против часовой стрелки,
противодействуя действию пружины 15d.
В варианте исполнения, показанном на рисунках 10 и 11, клин 16 жестко закреплен на цилиндре 16l0,
вращательно поддерживаемом в подшипниках 16a.30, который служит подшипником для пальца шатуна и
также несет направленные в противоположные стороны шпильки 119.
Ботинки 11b скользят по направляющим, приводимые в движение шипами 11'2, концы которых входят в гнезда
этих ботинок. Каждая колодка имеет пару роликов, по одному на каждом конце, при этом противоположные
ролики соответствующих пар «опираются на клинья 11e slidablx, установленные на штоке поршня и обычно
прижимаемые наружу пружинами 11d. Действие пружин обеспечивает легкий скользящий контакт обуви с
соответствующими направляющими.
Если изначально все детали крестовины изготовлены точно, то равномерный износ каждой салазки будет
компенсироваться перемещениями клиньев, так что поршневой шток останется точно по центру. В то же
время клинья будут невосприимчивы к боковому давлению шатуна 1l, поскольку эти давления будут исходить
либо с одного, либо с другого направления, но никогда не с обоих направлений одновременно. Очевидно, что
для того, чтобы клин поддался, необходимо, чтобы ролики одновременно оказывали давление на один из
клиньев с противоположных сторон. Изображенная на рисунке крестовина специально разработана для
использования в двигателях с вертикально расположенными поршнями. В случаях, когда поршни
расположены горизонтально, необходимо учитывать вес деталей, что потребует незначительных изменений в
конструкции и изготовлении составных элементов крестовины, хотя это и не противоречит основным
принципам.
На рисунках 3 и 4 в проекции и плане, соответственно, показан вариант осуществления изобретения, по
существу идентичный изображенному на рисунке 1, подвижное «средство», включающее клин 12C, скользяще
установленный на стержне или опоре 12a и подвергающийся воздействию элементов 12b. Пружина 12d
служит для удержания клина в показанном положении, но допускает его перемещение вниз, когда оба
элемента 12b активируются одновременно. Очень похожий вариант осуществления изобретения показан на
рисунке 5, но здесь клин 12e жестко закреплен на стержне 121, который скользит в выровненных отверстиях в
элементе 12'. На рисунке показано, что элементы 121, передающие усилие, шарнирно закреплены в точке
120. Однако действие клина в точности такое же, как показано на рисунках 3 и 4.
Данная форма изобретения, изображенная на рисунке 6, функционирует практически так же, как и форма,
показанная на рисунках 3, 4 и 5. Однако пружина 13a частично находится внутри углубления в верхней части
опоры 13' и частично в углублении À 264,144 4 '-64,144. Проявление только одной из составляющих силы —
или не происходит, в соответствии с элементами связи 16b, вызовет сильное трение цилиндра о подшипники.
Если необходимо обеспечить скольжение таким образом, чтобы вращение не произошло. Вследствие
действия одного элемента и действия обеих сил, подающих энергию на стержень 20b, угол X между
указанными элементами 70 уменьшает это трение, так что, как известно, перпендикулярно стержню 20'
должно происходить вращение цилиндра. Величина, меньшая, чем угол скольжения, соответствующий
пружине 16d, служит для возвращения клина к коэффициенту трения. Однако, если в нормальном положении
силы приложены вдоль обоих элементов 1'0, то в варианте осуществления изобретения, показанном на
рисунке, трение будет преодолено или нейтрализовано в достаточной степени, чтобы обеспечить скольжение.
показано на рисунках 12 и 13. В этой конструкции пружина 20 может образовывать, однако, цилиндр 17C,
который является пружиной сжатия, если давление вращательно поддерживается в подшипниках 17%,
прикладывается вдоль элементов 20b, или же он может быть пружиной растяжения (или пружиной сжатия 80
клинового элемента, и к этому штифту прикладывается пружина, действующая в противоположном
направлении), если два элемента, передающих силу 17b, соединены шарнирно. Давление, оказываемое
элементами 20б. Кроме того, очевидно, что любой из элементов 17b сам по себе может привести к
заклиниванию пружины в подшипниках цилиндра, даже если желательно, чтобы устройство 85 оказывало
давление одновременно на оба таких элемента, обеспечивая двойное действие.
Сжатие позволит уменьшить это трение и вызвать вращение цилиндра. Ещё один вариант механического
воздействия. Пружинный механизм 17d показан на рисунках 18 и 9.
может использоваться для возврата цилиндра в исходное положение после такого вращения, но от этой
пружины можно отказаться в случае, если кольцо или гнездо 21'.1. Катушка или тактовый генератор должны
быть двухстороннего действия. Очевидно, что пружина 211 действует как возвратная пружина, вращая
элемент 21 по часовой стрелке под натяжением, так что когда элементы 17b одновременно находятся под
действием натяжения, цилиндр после его приведения в действие. Сила трансформера 30 будет вращаться в
направлении, противоположном тому, в котором вращаются элементы 21b, шарнирно закрепленные на диске,
как показано на рисунке, при этом шарнир расположен под сжатием, и когда точки находятся на равном
расстоянии от центра, только один из элементов 17b находится на месте диска. Если сила прикладывается
под натяжением, цилиндр заклинит с помощью одного из элементов 21b, то есть подшипников. Это приведет к
вращению диска 21a в пределах 100°. На рисунках 14 и 15 показан трехсторонний клин 18', но такое движение
не произойдет, если трение между диском и гнездом не может быть преодолено крутящим моментом,
создаваемым приложенной силой, и для предотвращения вращения путем поворота элементов 21b
достаточно близко к центру диска. Это трение легко может быть достаточно сильным, чтобы обеспечить
скольжение. Механизм, показанный на рисунках 3 и 4, не отличается от клина 18', но действие здесь не
отличается от клина такой формы, показанного на рисунках 3 и 4, за исключением того, что это трение может
быть легко увеличено до 105° одновременно, чтобы обеспечить скольжение клина.
Однако, если 4 может быть выполнен в двойном действии, и силы воздействия прикладываются
одновременно через пружину, этого можно избежать, приняв конструкцию 21b, при которой давление i10
увеличивается. Это достигается за счет использования пружины, показанной на рисунке 16. Здесь видно, что
элемент 21c прилегает к стенкам гнезда, а клин 19C, предусмотренный элементом 21a, будет полностью или
частично противодействовать направляющим 19l для уравновешивания или нейтрализации
антифрикционного эффекта, а ролики изделия являются элементом, передающим усилие, и коэффициент
трения 19b. Одновременное движение внутрь элемента 210 по краям элементов iHa 19b приведет к
смещению гнезда вниз до такой степени, что это повлияет на работу клина. Одновременное выдвижение
наружу позволяет элементу 21 вращаться. Движение элементов 19b вызовет движение вверх. Очевидно, что
при такой конструкции происходит смещение клина в сторону. Действие пружины может быть вызвано
приложением ее давления только в одном направлении, в любом из которых. Вращение против часовой
стрелки, в случае поворота на 120 градусов, будет неэффективным для создания клина, в этом случае все
действие будет обращено вспять.
Натяжение в элементах 21b. Представленный вариант осуществления изобретения приведет к тому, что
подвижный элемент 210 на рисунке 17 будет действовать в принципе так же, как и элемент, вращающийся по
часовой стрелке против формы, изображенной на рисунках 3 и 4. Здесь давление пружины; тогда как
расслабление t25, однако, напряжение элементов, передающих силу в этих элементах, позволит 20b, которые
шарнирно соединены с втулочным элементом 200, пружина вращает элемент в направлении по часовой
стрелке, в этом случае элемент 21 будет вращаться, если либо приложить какое-либо давление или
натяжение, либо действовать с помощью рейки 24b и шестерни 24bl. Как и в предыдущих случаях, скользящий
элемент 20C будет вращаться, если приложить какое-либо давление или натяжение, воздействующее со
стороны рейки 24b и шестерни 24bl.
Как и в случае с формой, показанной на рисунках 18 и 19, диск 24 будет вращаться только тогда, когда и
зубчатая рейка, и шестерня работают в противоположных направлениях на шестерне. 70 Очевидно, что
устройство является двухсторонним, и также очевидно, что, заменив показанную зубчатую рейку второй
шестерней, вращающийся элемент может иметь неограниченное движение в любом направлении. 75
Устройство, показанное на рисунке 24, по принципу работы аналогично устройству, изображенному на рисунке
20, но вместо двух эвольвентных кромок вращающийся элемент 250 снабжен тремя такими кромками.
Благодаря правильному проектированию эвольвентных кромок элемента 25 относительно неподвижного
шарнира 25а, при любом заданном коэффициенте трения между этими двумя частями, элемент 250 может
быть сделан не подверженным деформации при воздействии любой пары элементов, передающих усилие, но
легко деформироваться под давлением, приложенным ко всем трем, или элемент 25 может быть
спроектирован таким образом, чтобы быть не подверженным деформации при воздействии одного из
элементов в одиночку, но деформироваться при воздействии любой пары или всех трех элементов
одновременно.
Эта форма изобретения, показанная на рисунках 25 и 26, очень похожа на форму, показанную на рисунках 3 и
95 4A. Однако вместо круглой опоры (в поперечном сечении), по которой скользит клин, предусмотрен
стержень 260 ромбовидной формы в поперечном сечении. При такой конструкции коэффициент трения 100
между клином 260 и стержнем 26 увеличивается, так что стороны элемента 26C могут иметь больший наклон
к оси стержня 260 без проскальзывания под действием одного из элементов 26b, передающих силу.
— На рисунках 27 и 28 показано устройство, в целом аналогичное изображенному на рисунках 25 и 26, но
здесь стержень 270 имеет в целом круглое поперечное сечение с уплощенными поверхностями. В этом
случае трение сцепления предотвратит проскальзывание клина по стержню, когда активен только один из
элементов 27b, передающих усилие, причем сцепление происходит вдоль 115 краев 27'1, и это трение будет
существенно больше, чем если бы стержень имел круглое поперечное сечение без сплющенных
поверхностей.
Клин 28, показанный на рисунке 29, может вертикально скользить в подшипниковом элементе 280, и на его
наклонные поверхности действуют обычные элементы 28b, передающие силу. «Действие только одного
элемента 28b приведет к заклиниванию или сдавливанию клина 125 в его подшипнике, в то время как
действие обоих элементов одновременно будет прижимать клин вниз, преодолевая действие пружины 28d».
Несколько похожая конструкция показана на рисунке 309, но здесь подвижный элемент 2ib, проходящий через
него, не поддастся ни давлению, ни натяжению, приложенному к одному из элементов, ни давлению на один
элемент и натяжению, приложенному к другому. Таким образом, можно сказать, что устройство
приспособлено для двойного действия, и при его использовании пружину можно опустить.
На рисунке 20 показана конструкция, в которой элементы 22b, передающие силу, действуют не на клин или
диск, а на элемент 220, вращающийся вокруг оси 22a.
Периферия элемента 220 включает две эвольвентные кривые. Пружина 22d имеет тенденцию вращать
элемент 22? по часовой стрелке. Свойство эвольвенты заключается в том, что нормаль всегда касательна к
образующей окружности, которая в данном случае концентрична с точкой опоры 22 и, следовательно, всегда
проходит на одинаковом расстоянии от этого центра, независимо от того, насколько сильно элемент 229
повернут от показанного положения. Когда, следовательно, давление прикладывается одним из элементов
22b, давление будет направлено вдоль линии, перпендикулярной краю элемента 22q, и этот элемент будет
стремиться поворачиваться против часовой стрелки. Однако будет существовать определенное трение между
элементом 22 и элементом 229, и если шарнирный элемент достаточно велик по сравнению с образующей
окружностью, трение будет достаточно сильным, чтобы предотвратить вращение элемента 220 под
приложенным давлением.
Однако, если оба элемента 22b действуют одновременно, это давление снимается, и тангенциальные силы
вызывают вращение элемента 220 против часовой стрелки. Когда требуется устройство двойного действия
типа, показанного на рисунке 20, вместо гладких эвольвентных поверхностей предусматриваются
эвольвентные канавки, как показано на рисунке 21. «Здесь вращающийся элемент 23а снабжен
эвольвентными канавками 230i, внутри которых расположены антифрикционные ролики элемента 23b».
Действие элемента 23b, передающего усилие, не приведет к вращению элемента 23 на шарнире 238, но
одновременное действие обоих таких элементов, как по направлению друг к другу, так и от друг друга,
вызовет вращение этого элемента.
В вариантах изобретения, описанных в предыдущих параграфах, подвижный элемент всегда имел
ограниченный диапазон движения. Однако, модифицируя элементы, передающие усилие, и выбирая
вращающийся/подвижный элемент, можно создать устройство, в котором подвижный элемент будет иметь
увеличенную или неограниченную амплитуду движения. Подобная конструкция показана на рисунках 22 и 23.
Диск 240 вращательно установлен в цилиндрическом углублении или гнезде в опорном элементе 24, а
шестерня 24C жесткая и соосная с диском 29 снабжена клиновидным элементом 28d4,144 2264,144. Действие
только одного из элементов 29b вызовет сжатие клина на опорном стержне, тогда как одновременное
действие этих элементов на клин вызовет его опускание, преодолевая действие пружины 29d.
Широкий спектр сложных модификаций любой из вышеописанных конструкций может быть реализован с
целью обеспечения большего механического преимущества различных частей за счет рычагов и звеньев, не
выходя за рамки духа изобретения. Сложное устройство такого рода показано на рисунках 31 и 32. Здесь клин
состоит из двух частей 30e и 30, шарнирно соединенных с поперечной перекладиной 30C2. Выступы 303 и 304
на клиновидных секциях расположены таким образом, чтобы прижиматься к опорному стержню 30', по
которому скользит поперечная балка 302'. Элементы 30б, передающие усилие, предназначены для
воздействия на изогнутые поверхности клиновидных секций под углом -25 градусов. Если один из этих
элементов действует в одиночку, соответствующий выступ 3023 или 3004 будет прижиматься к стержню 30a,
притягивая противоположную грань поперечины 30'2 к стержню за счет рычажного действия -30, при этом
элемент 3002 будет удерживать стержень с помощью сильного трения. Если оба элемента 30b действуют
одновременно, клиновидные секции 30' и 30l прижимаются к противоположным сторонам распорного кольца
305, наружный диаметр которого достаточен лишь для того, чтобы удерживать выступы 303 и 304 вне
контакта со стержнем 30a.
Таким образом, трение о стержень отсутствует, и происходит движение клина вверх.
Поверхности клиновидных элементов должны быть изогнуты, как показано на рисунке, поскольку в различных
точках перемещения скользящих частей вдоль стержня неподвижные элементы 30b действуют с различными
механическими преимуществами, что потребует изменения угла контакта элементов с поверхностями клина,
если характеристики устройства должны быть одинаковыми во всех точках его перемещения. Для возврата
устройства после срабатывания используется пружина -50 30d.
В варианте осуществления изобретения, показанном на рисунках 33 и 34, подвижный элемент 31 имеет
цилиндрическую форму и лишь частично входит в цилиндрическое углубление в элементе 31а, в котором он
вращательно закреплен. Когда действует только один из элементов 31b, передающих усилие, вращение
элемента 31 будет предотвращено не только из-за трения, как в случае устройства, показанного на рисунках
18 и 19, но и из-за наклона этого элемента с последующим заеданием в точках 310l и 311. В устройстве такого
характера элементы 31b, передающие усилие, могут быть шарнирно соединены с вращающимся элементом
310 на несколько большем расстоянии от центра последнего элемента, чем в случае, показанном на рисунках
18 и 19. 70 Если подвижный элемент представляет собой диск, его края могут быть скошены, как в случае
вращающегося диска 320, показанного на рисунках 31 и 36. Таким образом, коэффициент трения между
диском и опорным элементом 75 32 увеличивается.
На рисунках 37 и 38 показана модификация устройства, изображенного на рисунках 18 и 19. Здесь опорный
элемент 33% вместо круглого ограничивающего элемента 80 выполнен таким образом, что ограничивает
вращающийся элемент 33 только с противоположных сторон, как показано на рисунке. Сила, передаваемая
одним из элементов 33b при его самостоятельном действии, не только вызовет фрикционное зацепление
диска 85 с опорой, как в случае модификации, показанной на рисунках 18 и 19, но и усилит трение за счет
зацепления элемента 330 с кромками 33'l элемента 90 33.
Края вращающегося дискового элемента, изображенного на рисунках 37 и 38, могут быть скошены.
Подобное устройство показано на рисунках 39 и 40, где диск 340 имеет скошенные 95 кромок, причем кромки
противоположных частей опорного элемента 34а имеют подрезку, как показано на рисунке. При этом
коэффициент трения между диском и его опорой увеличивается, но действие в данном случае практически
такое же, как и в случае формы, показанной на рисунках 37 и 38.
Аналогичное устройство показано на рисунках 41 и 42, но здесь опорный элемент 350 полностью охватывает
вращающийся элемент 35 a05, а соприкасающиеся поверхности элементов 350 и 350 снабжены резьбовыми
соединениями, как показано на рисунке. Коэффициент трения между вращающимся и неподвижным 110
элементами значительно увеличивается за счет нарезания резьбы таким способом.
На рисунках 33–42 показаны механизмы, которые могут быть как двойного, так и одинарного действия. В
случае, если они имеют одностороннее действие, то есть действуют только в одном направлении, следует
предусмотреть пружину для возврата их в исходное положение.
Устройство, представляющее собой комбинацию устройств, изображенных на рисунках 33, 34 и 120, 37, 38,
показано на рисунках 43 и 44.
Здесь присутствует не только сопротивление трению, но и заедание или судороги.
Благодаря такой конструкции можно расположить точки опоры 125 элементов 36b, передающих усилие, на
значительном расстоянии от оси вращения элемента 360 без опасности проскальзывания, когда действует
только один из элементов 36b. 130 Однако, если к рычагу 40b одновременно с силой F приложить силу Fl,
трение элемента 400 об элемент 40a практически исчезнет, и элемент 400 будет двигаться вниз на 70
градусов против действия пружины 401. Конечно, пружину можно расположить над элементом 40, а не под
ним, в этом случае силы F и F' следует поменять местами, чтобы вызвать движение элемента 40. Если
устройство должно быть двойного действия, пружину можно вообще не устанавливать.
В тех вариантах изобретения, которые были описаны до настоящего момента, движение подвижного
элемента осуществляется за счет одновременного воздействия на этот элемент двух или более сил, равных
или практически равных по величине.
При определенных условиях может потребоваться, чтобы элемент перемещался, когда силы не равны по
величине, но находятся в некотором приблизительном соотношении друг с другом. Подобное устройство
показано на рисунках 51 и 52, где клин 410 скользит под углом 90 градусов и установлен на стержне 41', одна
сторона которого сплющена. В остальном механизм показан на рисунках 3 и 4. В результате, сильное
давление элемента 41bl, передающего усилие, может быть компенсировано относительно слабым давлением
элемента 41b, передающего усилие, чтобы вызвать движение клина, но для приложения большой силы через
элемент 41b необходимо приложить силу 00, почти такую же большую, прежде чем произойдет движение.
Устройство, показанное на рисунках 53 и 54, аналогично устройству, показанному на рисунке 48, за
исключением того, что рычаги 4401 и 44C2 не находятся на одинаковом расстоянии от вала 44"l и не равны по
длине. Для того чтобы произошло вращение втулки 44C, необходимо, чтобы направленная вниз сила на конце
рычага 44Cs уравновешивалась значительно большей направленной вверх силой на конце рычага 440l. В
этом устройстве, даже при одновременной работе, элементы, передающие усилие и действующие на концы
рычагов, будут перемещаться относительно друг друга.
На рисунке 55 показан клин, у которого одна грань параллельна опорному стержню 45', а другая наклонена к
стержню. В этом случае давление элемента 45b или 45m1 не вызовет никакого перемещения клина 450, тогда
как одновременное давление вызовет перемещение.
Однако это движение происходит не так, как в предыдущих случаях, поскольку во время движения клина
внутрь будет двигаться только один из 125 элементов 45b. Здесь отсутствует асимметрия приложенных сил,
но присутствует асимметрия движения элементов, передающих силу.
На рисунках 56 и 57 вращающийся диск 130. На рисунках 45 и 46 та же идея реализована с помощью трех
элементов передачи силы 37b, воздействующих на вращающийся элемент 370, вместо двух, как в описанной
выше форме. В последних двух вариантах осуществления изобретения, при необходимости, могут
использоваться возвратные пружины, но очевидно, что устройство является устройством двойного действия,
если такие пружины не используются.
На рисунке 47 показан вариант изобретения, в котором прямоугольный подвижный элемент 380 может
скользить между направляющими 38a. Рычаги 38b предназначены для передачи усилий на элементы 380, при
этом эти рычаги шарнирно закреплены в точке 38bl. Очевидно, что действие только одного рычага вызовет
сдавливание подвижного элемента внутри его направляющей и, следовательно, не приведет к перемещению
элемента 380 вниз. Однако одновременное действие рычагов подвески под воздействием сил, обозначенных
векторами F, приведет к перемещению элемента 38 вниз, противодействуя действию пружины 38d.
На рисунках 48 и 49 показан опорный вал 39" относительно большого размера, на котором вращательно
установлена втулка 39, имеющая противоположно направленные рычаги 39b и 39bl. Если давление
приложить только к концу одного из рычагов, стремящегося повернуть втулку 39, движения втулки не
произойдет, поскольку длина рычагов достаточно велика по отношению к длине втулки, чтобы вызвать
заклинивание втулки на валу. Если на концы рычагов 39b и 39bl одновременно воздействуют давления,
стремящиеся повернуть втулку 390 в одном направлении, она будет вращаться, при этом трение будет
компенсироваться уравновешиванием давлений таким образом. При одновременном воздействии элементы,
передающие силу на концы рычагов, будут перемещаться относительно друг друга.
Устройство, в некоторой степени аналогичное показанному на рисунке 47, изображено на рисунке 50. Здесь
подвижное "средство" или элемент обозначено цифрой 40, и этот элемент имеет центральную часть в виде
втулки, которая скользит по опорному стержню 40&. Рычаги 40b расположены таким образом, чтобы
прикладывать усилия к концам горизонтально расположенного подвижного элемента 40. При приложении
силы в точке 40bl в направлении стрелки F, элемент 40 будет слегка наклонен, но, поскольку элемент 40
спроектирован приблизительно так, как показано на рисунке, особенно в отношении длины его двух сторон и
вертикального размера центральной втулки, окружающей стержень 40l, почти вся сила осевого усилия будет
сосредоточена в точках 40l и 40l, а возникающее трение предотвратит скольжение элемента вниз по опоре.
Если элемент 460, как в некоторых ранее описанных вариантах устройства, установлен в цилиндрическом
углублении в опорном элементе 4Ca, пружина 46d обычно стремится удерживать диск в правильном
положении.
Однако видно, что один из элементов, передающих силу, 46b, закреплен на диске точно в его центре, в то
время как другой элемент 46bl закреплен на нем эксцентрично. Для вращения диска необходимо
одновременное приложение сил со стороны элементов, передающих силу, однако будет видно, что при таком
вращении элемент 46b останется неподвижным, тогда как элемент 46bl будет двигаться.
i5 Следовательно, наблюдается асимметрия движения.
В конструкции, изображенной на рисунке 58, также наблюдается диссимметрия движения элементов,
передающих силу. Здесь вращающийся элемент 470 имеет круглую кромку 4701 и кулачковообразную кромку
4702 (эвольвентную кривую). Элементы 47b и 47bl, передающие силу, действуют соответственно на эти
поверхности.
Давление любого из элементов по отдельности вызовет трение элемента 470 о поддерживающий шарнир 47,
и никакого движения не произойдет. Когда давление одновременно прикладывается обоими элементами, это
трение является «эмуотивным», и вращение элемента 47 следует за ним благодаря «тангенциальной» силе,
создаваемой давлением элемента 47b на эвольвентную поверхность.
Однако будет видно, что во время такого движения движется только элемент 47bl.
Применение устройства к механизму показано на рисунке 59. Здесь поддерживающий шток 48a является
неотъемлемой частью элемента 48, который может приводить в действие клапан или выполнять другую
полезную работу, а клин 48 обычно прижимается вниз к штоку 48a пружиной 48d, чтобы упираться в два
ролика на разнесенных верхних концах рычагов 48b. À - На отметке L обозначен рычаг с ручным управлением
для приведения в действие рычагов 48b, который соединен с рычагами 48b соответствующими звеньями 48e.
Перемещение рычага L в одном направлении, очевидно, приведет к тому, что один из рычагов 48b,
воздействуя на клин, переместит элемент 48l в противоположном направлении, при этом проскальзывания
клина не произойдет. «Если в какой-либо момент в системе возникнет такое заедание или затягивание, при
котором оба рычага 48b одновременно будут давить на клин, клин переместится вверх, чтобы снять
напряжение. Если же, с другой стороны, из-за износа шарниров рычажного механизма ролики рычагов 48b
еще больше расходятся, клин автоматически перемещается вниз, чтобы компенсировать потерянное
движение.
Однако такое движение клина вниз будет происходить только тогда, когда механизм не используется.
В показанном механизме, предполагая, что шарниры по всей тяге изнашиваются равномерно,
регулировочные средства будут равномерно распределять регулировку между ними и поддерживать
неизменное соотношение между рычагом L и элементом 481. Поскольку пружина 48d должна быть очень
легкой, на шарниры не будет оказываться сильного давления, за исключением случаев, когда фактически
передается большая мощность. Ввиду того, что между клином 48' и стержнем 80 48 в любой момент времени
происходит лишь очень незначительное движение, существенного износа между этими деталями не будет. На
рисунках ГО60 и 61 показан механизм обеспечения равномерной нагрузки на платформу, который воплощает
в себе принципы работы — воплощения изобретения, показанного на рисунках 22 и 23. Здесь вращающийся
дисковый элемент 49 установлен в цилиндрическом углублении в опорном элементе 49' 90 и имеет
коническую зубчатую передачу 49T1, соосную и интегрированную с ним. Каждый из вращающихся валов 49b
снабжен конической шестерней 49bl, которая входит в зацепление с конической шестерней 490, и эти валы
также снабжены барабанами 49b2, на которые намотаны канаты или тросы 49bl, нижние концы которых
закреплены на платформе 49b4.
Если на платформу поместить груз, очевидно, что она не сможет опуститься, если натяжение в отдельных
тросах не будет приблизительно одинаковым.
Другими словами, конические шестерни 49bl должны одновременно оказывать практически равное
воздействие на коническую шестерню 4901, прежде чем валы 49b смогут вращаться, чтобы размотать тросы.
Дальнейшее применение механизма показано на рисунках 62 и 63. Силовой вал 50 вращается внутри трех
подшипниковых опор S0b, которые удерживаются от вращения 110, хотя и могут свободно перемещаться
радиально относительно вала, с помощью неподвижных упоров 50el. Каждая колодка имеет ролик 50bl,
который прижимается к внутренней поверхности кулачка кольца 50, которое поддерживается направляющими
50a и приводится в движение пружинами 50d для вращения по часовой стрелке. Давление одного из роликов
на соответствующую поверхность кулачка кольца 50 стремится вызвать вращение кольца против часовой
стрелки из-за наклона поверхности кулачка, но такое вращение предотвращается за счет трения кольца о тот
направляющий элемент, который находится рядом с роликом, оказывающим давление. Давление любых двух
роликов одинаково предотвращает вращение, поскольку заедание между двумя направляющими теперь
прекращается. Однако, если все три ролика давят одновременно с одинаковой или почти одинаковой силой,
заедание между кольцом и направляющими снимается или почти снимается, так что вращение кольца против
часовой стрелки происходит до тех пор, пока не будет снято хотя бы одно из давлений.
Если же, наоборот, давление на все три ролика на мгновение ослабевает, пружины вызывают вращение по
часовой стрелке до тех пор, пока одна или обе башмачки не прижмутся к валу, после чего возникшее
давление останавливает движение.
Заедание, при котором все три ролика одновременно прижимались бы к кольцу, автоматически устраняется, и
наоборот, потеря хода компенсируется, когда все три башмачка ослаблены и их ролики не прижимаются к
кольцу. Чтобы избежать вибрации всей опоры вала, кольцо 50c должно точно прилегать к направляющим 50',
но эта точность, однажды достигнутая, является постоянной, поэтому незначительное перемещение между
кольцом и изнашивающимися направляющими пренебрежимо мало.
Представленные выше многочисленные варианты осуществления изобретений, несомненно, подскажут
специалистам в данной области еще больше способов внедрения изобретения в той или иной форме во
многие типы машин и инструментов.
Под «одновременным действием элементов, передающих силу» понимается одновременное действие этих
элементов в направлении, создающем движение, то есть элементы одновременно находятся в состоянии
сжатия или растяжения. В вариантах изобретения с двойным действием один элемент может оказывать
тяговое воздействие на подвижный элемент, а другой — толкающее; оба элемента будут активны, но
движение элемента не произойдет. Действия элементов в данном случае не будут "одновременными".
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_264145.txt ===
Соседние файлы в папке патенты