RU2011072C1

RU2011072C1 - Eccentric mechanism

Info

Publication number: RU2011072C1
Authority: RU
Inventors: Константин Владимирович Староверов; Олег Кузьмич Зверев
Original assignee: Константин Владимирович Староверов; Олег Кузьмич Зверев
Priority date: 1992-08-13
Filing date: 1992-08-13
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: drive shaft supports two eccentrically mounted bearings. Housing accommodates two frames installed perpendicularly to each other for rotation and reciprocation. Secured on the frames are two other bearings connected by clamps with the first pair of bearings. Summary component of inertia forces of moving parts is counterbalanced by balancing mass mounted on drive shaft. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к эксцентриковым преобразователям вращательного движения в возвратно-поступательное, может найти применение в частности в конструкциях объемных нагнетателей - поршневых, сильфонных или мембранных насосах, компрессорах и вакуумных насосах. The invention relates to mechanical engineering, namely to eccentric converters of rotational motion into reciprocating, can find application in particular in the construction of volumetric blowers - piston, bellows or membrane pumps, compressors and vacuum pumps.

Известен эксцентриковый привод, содержащий корпус, установленный в нем с возможностью вращения приводной вал и ступень преобразования движения, состоящую из эксцентрично установленного на приводном валу подшипника и рамки, установленной в корпусе с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси приводного вала. A known eccentric drive, comprising a housing mounted rotatably in the drive shaft and a motion conversion step, consisting of a bearing eccentrically mounted on the drive shaft and a frame mounted in the housing with the ability to move in a direction perpendicular to the axis of the drive shaft.

Недостатком известного привода заключается в повышенном шуме, обусловленном обкатыванием внешнего кольца эксцентричного подшипника по рамке и неустранимой неуравновешенностью возвратно-поступательно движущихся масс, а также ограниченностью функциональных возможностей механизма, определяемой наличием только двух выходных элементов для подсоединения исполнительных органов. A disadvantage of the known drive is the increased noise due to the rolling of the outer ring of the eccentric bearing along the frame and the unrecoverable imbalance of the reciprocating moving masses, as well as the limited functionality of the mechanism, determined by the presence of only two output elements for connecting the actuators.

Цель изобретения - снижение шума путем устранения обкатывания подшипника по рамке и полного уравновешивания, а также расширение функциональных возможностей путем обеспечения большего числа подсоединяемых рабочих органов. The purpose of the invention is to reduce noise by eliminating the rolling of the bearing on the frame and complete balancing, as well as expanding the functionality by providing a larger number of connected working bodies.

Для достижения цели предлагается ступень преобразования движения известного эксцентрикового механизма снабдить дополнительным подшипником, одно из колец которого закреплено на рамке, а другое жестко соединено с внешним кольцом эксцентричного подшипника. To achieve the goal, it is proposed that the step of converting the movement of the known eccentric mechanism be provided with an additional bearing, one of the rings of which is fixed to the frame, and the other is rigidly connected to the outer ring of the eccentric bearing.

Кроме того, механизм снабжен балансировочной массой и дополнительной ступенью преобразования движения, ориентированной таким образом, что направление движения ее рамки перпендикулярно направлению движения рамки основной ступени. In addition, the mechanism is equipped with a balancing mass and an additional stage of motion conversion, oriented in such a way that the direction of movement of its frame is perpendicular to the direction of movement of the frame of the main stage.

Кроме того, приведенные массы обеих ступеней выполнены одинаковыми, эксцентричные подшипники размещены на общей оси, а балансировочная масса закреплена на приводном валу со смещением в сторону, противоположную эксцентриситету. In addition, the reduced masses of both stages are identical, the eccentric bearings are placed on a common axis, and the balancing mass is mounted on the drive shaft with an offset to the side opposite to the eccentricity.

На фиг. 1 показан эксцентриковый механизм; на фиг. 2 - диаграмма сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс. In FIG. 1 shows an eccentric mechanism; in FIG. 2 is a diagram of inertia forces of reciprocating moving masses.

Эксцентриковый механизм содержит корпус 1, установленный в нем с возможностью вращения (ось О-О) приводной вал 2 и ступень преобразования движения, состоящую из эксцентрично (эксцентриент е₁) установленного на приводном валу 2 подшипника 3 и рамки 4, установленной в корпусе 1 с возможностью перемещения в направлении А-А, перпендикулярном оси О-О приводного вала 2. При этом ступень преобразования движения снабжена дополнительным подшипником 5, одно из колец 6 (внутреннее) которого закреплено на рамке 4, а другое кольцо 7 (наружное) жестко соединено хомутами 8 с внешним кольцом 9 подшипника 3.The eccentric mechanism comprises a housing 1, rotatably mounted therein (O-O axis), a drive shaft 2 and a motion conversion step, consisting of an eccentric (eccentric e ₁ ) bearing 3 mounted on the drive shaft 2 and a frame 4 mounted in the housing 1 s the ability to move in the direction AA, perpendicular to the axis O-O of the drive shaft 2. In this case, the motion conversion stage is equipped with an additional bearing 5, one of the rings 6 (inner) of which is fixed to the frame 4, and the other ring 7 (outer) is rigidly connected about the clamps 8 with the outer ring 9 of the bearing 3.

Кроме того, механизм может быть снабжен балансировочной массой 10 и дополнительной ступенью преобразования движения с эксцентричным подшипником 11 и рамкой 12. При этом дополнительная ступень ориентирована таким образом, что направление Б-Б движения ее рамки 12 перпендикулярно направлению А-А движения рамки 4 основной ступени. На рамке 12 закреплен подшипник 13, наружное кольцо которого жестко соединено с подшипником 11 хомутом 14. Кроме того, приведенные массы подвижных деталей (подшипники, рамка с рабочими органами и частично - хомуты) обеих ступеней выполнены одинаковыми, эксцентричные подшипники 3 и 11 размещены на общей оси, а балансировочная масса 10 закреплена на приводному валу 2 со смещением в сторону, противоположную е₁.In addition, the mechanism can be equipped with a balancing mass 10 and an additional stage of motion conversion with an eccentric bearing 11 and a frame 12. The additional stage is oriented in such a way that the direction BB of the movement of its frame 12 is perpendicular to the direction AA of the movement of the frame 4 of the main stage . A bearing 13 is mounted on the frame 12, the outer ring of which is rigidly connected to the bearing 11 by the clamp 14. In addition, the reduced masses of the moving parts (bearings, frame with working bodies and partly clamps) of both stages are identical, the eccentric bearings 3 and 11 are placed on a common axis, and the balancing mass 10 is mounted on the drive shaft 2 with an offset in the direction opposite to e ₁ .

Механизм работает следующим образом. The mechanism works as follows.

При вращении приводного вала 2 эксцентричные подшипники 3 и 11 совершают вращательное движение по окружности радиусом е₁. Через хомуты 8 и 14, надетые на их наружные кольца 9 и на наружные кольца 7 подшипников 5 и 13 вращательное движение вала 2 и колец 6 преобразуется в возвратно-поступательное движение рамок 4 и 12 в направляющих корпуса 1. Закрепленные на концах рамок 4 и 12 исполнительные органы (например поршни, диафрагмы, сильфоны) совершают полезную работу.When the drive shaft 2 is rotated, the eccentric bearings 3 and 11 rotate in a circle of radius e ₁ . Through the clamps 8 and 14, worn on their outer rings 9 and on the outer rings 7 of the bearings 5 and 13, the rotational movement of the shaft 2 and rings 6 is converted into a reciprocating movement of the frames 4 and 12 in the guides of the housing 1. Fixed on the ends of the frames 4 and 12 actuators (e.g. pistons, diaphragms, bellows) do useful work.

С достаточной степенью точности можно считать зависимость линейного перемещения рамок 4 и 12 от угла поворота приводного вала 2 синусоидальной. With a sufficient degree of accuracy, we can consider the dependence of the linear displacement of the frames 4 and 12 on the rotation angle of the drive shaft 2 as sinusoidal.

X_A= e₁ sin α_A= e₁ sinω t;
X_Б= e₁ sin α_Б.X _A = e ₁ sin α _A = e ₁ sinω t;
X _B = e ₁ sin α _B.

Поскольку оси А-А и Б-Б взаимно перпендикулярны, то α_Б= α_A-90^о,
Х_Б= е₁ sin( α_A-90^o)= e₁ cos α_A= e₁ cos ω t.Since the axes A-A and B-B are mutually perpendicular, then α _B = α _A -90 ^about ,
X _B = e ₁ sin (α _A -90 ^o ) = e ₁ cos α _A = e ₁ cos ω t.

Тогда выражения для сил инерции
F_A= m_A e₁ ω² sinω t;
F_Б= m_Б e₁ ω² cos ω t, при равенстве приведенных масс mA= m_Б= m
F_A= F sin ωt
F_Б= F cos ωt.Then the expressions for the forces of inertia
F _A = m _A e ₁ ω ² sinω t;
F _B = m _B e ₁ ω ² cos ω t, when the reduced masses are equal, mA = m _B = m
F _A = F sin ωt
F _B = F cos ωt.

Очевидно, что такие же проекции силы энерции имеет постоянная масса m, вращающаяся по радиусу е₁ с угловой скоростью , т. о. наличие балансировочной массы 10 со стороны, противоположной эксцентритету е₁, позволяет уравновесить суммирующую сил инерции, действующих по осям А и Б.Obviously, the same projection of the energy force has a constant mass m, rotating along a radius e ₁ with an angular velocity, i.e. the presence of the balancing mass 10 from the side opposite the eccentricity e ₁ allows you to balance the summing inertia forces acting on the axes A and B.

Таким образом, исключая обкатывание подшипников по рамке и уравновешивая механизм, можно добиться существенного снижения шума и вибрации. Thus, excluding the rolling of bearings around the frame and balancing the mechanism, it is possible to achieve a significant reduction in noise and vibration.

Предложенная конструкция эксцентрикового механизма реализована в опытных образцах диафрагменных вакуумных насосов. Практически достигнутое улучшение шумовых и вибрационных характеристик позволило удовлетворить высокие требования, предъявляемые к насосам в медицинской технике. The proposed design of the eccentric mechanism is implemented in prototypes of diaphragm vacuum pumps. The practically achieved improvement in noise and vibration characteristics made it possible to satisfy the high requirements for pumps in medical equipment.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1397653, кл. F 16 H 21/18, 1988. (56) Copyright certificate of the USSR N 1397653, cl. F 16 H 21/18, 1988.

Claims

1. ECCENTRIC MECHANISM, comprising a housing mounted therein with a rotatable drive shaft and a motion conversion step, consisting of an eccentric bearing mounted on the drive shaft and a frame mounted in the housing with the ability to move in a direction perpendicular to the axis of the drive shaft, characterized in that it is equipped with a first additional bearing, one of the rings of which is fixed to the frame, and the other is rigidly connected to the outer ring of the eccentric bearing.

2. The mechanism according to p. 1, characterized in that it is equipped with a balancing mass fixed on the shaft, an additional stage of motion conversion, located so that the direction of movement of its frame is perpendicular to the direction of motion of the frame of the stage of motion conversion, a second additional bearing, one of the rings of which fixed to the frame of the additional stage of motion conversion, and the other is rigidly connected to the outer ring of the eccentric bearing of the additional stage of motion conversion.

3. The mechanism according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the reduced masses of the moving parts of both stages of the motion conversion are identical, the eccentric bearings are placed on a common axis, and the balancing mass is fixed opposite to the eccentricity.