Редуктор нового типа. Механизмы

07.01.13.

Доупрощали свои игрушки мы уже вплоть до того, что в наших редукторах - типа SINnX - от прежних сепараторов осталась лишь единственная, но теперь более мощная спица, в виде всего лишь гладкого отрезка круглого прутка под довольно крупные шарики.

За следующими... упрощениями, облегчением и возможностями аналогичных устройств двинемся теперь в противоположном - как бы в парадоксальном - направлении мыслей.

Сделаем наоборот. Пусть сепаратором будет теперь уже массивная деталь в виде шайбы, т.е. в виде плоского, довольно толстого цилиндрического диска.

В нем выполним несколько глубоких сквозных отверстий, проходящих через его ось, - например, так, как показано на этом рисунке. Это - направляющие для плунжеров.

От шариков отрекаемся, чтобы, уменьшив так хотя бы небольшие потери на трение скольжения, повысить кпд передачи.

Прорежем в шайбе сквозные щели под оси траковых подшипников (не показанных на этом схематическом рисунке). Эти оси подшипников посажены в предназначенные для них поперечные отверстия в плунжерах.

Пара плунжеров связана таким образом в направляющий узел для ориентированных так подвижных осей под упомянутые подшипники. Стенки щели в прорезях не касаются каких штифтов, на концах которых будут сидеть эти подшипники, пока здесь не показанные.

Пары таких отверстий пересекаются с такими же парами, и они, - в отличие от направляющих спиц, имеющихся в предыдущих схемах механизмов SINnX, - позволяют промежуточным звеньям и пересекать ось редуктора, и продолжать двигаться вдоль щели от одной её крайней точки до другой такой же точки, противоположной по диаметру.

Должные пропорции размеров в деталях по этому рисунку позволяют разместить ещё две пары таких же отверстий с их плунжерами, - в направлениях по косому кресту. Четыре пары таких плунжеров со связывающими их штифтами (такими осями под подшипники) будут в этом механизме совершать возвратно поступательные движения, проходя через ось механизма, - не сталкиваясь друг с другом.

К примеру, не две, а четыре таких оси подшипников будут расположены по окружности, проходящей через ось такого редуктора.

Меньших по размерам плунжеров можно было бы разместить и больше упомянутых четырёх, - в конструкциях по аналогичной схеме. Однако нам много важнее не число плунжеров с такими осями под подшипники, а их максимально возможные размеры.

Поэтому число осей под подшипники желательно иметь минимальное, - например, два (как на этом рисунке) или три, если этого окажется достаточно для надёжной работы механизма.

Причина максимально возможного числа этих осей заключается в том, что реальная ширина канавок под подшипники в них, - на торцах ведущего и ведомого звеньев, - подрезает некоторые участки стенок по этим канавкам.

Принцип действия такого редуктора, пожалуй, понятнее на недавней моей картинке со скромным названием "Деревяшка. Механизмы Новой Эры Машин". (Нарисована игрушка производства фирмы GABI GEMES, JERUSALEM).

Оси подшипников расположены по меньшей окружности, катящейся внутри по окружности большей. Они обе чётко показаны на этих схематических рисунках.

Каждая точка меньшей окружности в таком движении её точек выписывает свою гипоциклоиду. В зависимости от расположения какой-либо точки на меньшей из двух таких колёс возможны разные формы гипоциклоиды. На некоторые из них мы ещё не раз обратим своё внимание.

В показанном варианте меньшая окружность проходит через центр большей окружности.

В таком случае гипоциклоида движения любой точки, принадлежащей меньшей окружности имеет важную для нас особенность.

Она имеет вид индивидуально своего отрезка  прямой, неподвижной относительно большей окружности и точно совпадающего с наибольшей хордой в ней, - по диаметру большей окружности.

Поэтому при любой скорости вращения ведущего звена (с эксцентричной окружностью, показанной на торце его) само то звено механизма, в котором движутся  промежуточные звенья в виде узлов, несущих подвижные оси подшипников, остаётся неподвижным.

Теперь взглянем на маленькую картинку, что внизу около картинки большей.

Там показана компановка деталей такого редуктора.
Справа от массивного сепаратора с промежуточными звеньями в нём такой передачи соосно ему расположена шайба такого же диаметра. Это - ведущее звено механизма.

В этой шайбе по её торцу находится свободно сидящая там меньшая шайба.

В ней имеется канавка, выполненная по окружности. Она предназначенная под качение по ней наших подшипников вот такого зацепления через них. Они сидят на обращённых к ней правых концах своих осей, подвижных вместе с несущими их плунжерами.

При вращении ведущего звена, свободно сидящая в нём малая шайба, находясь своей канавкой в зацеплении с подшипниками промежуточных звеньев, обращается по окружности относительно оси такого редуктора

При этом она вынуждена проворачиваться в противоположном направлении относительно своей оси, которая движется по окружности относительно оси редуктора.

Эта окружность и окружность расположения осей подшипников зацеаления равны по величине.

Плунжеры, несущие оси подшипников, при такой кинематике механизма вынуждены совершать возвратно поступательные движения по своим прямым.

Правые концы осей под подшипники, двигаясь по прямой, выписывают некий цветок по торцу левой шайбы вращающейся с некоторой угловой скоростью, много меньшей, чем частота вращения ведущего звена.
 
По кривым линиям витков выписанной так фигуры, похожей на некий цветок, - согласно математической формуле этой кривой - пальцевой фрезой в торце шайбы (заготовка под деталь ведомое звено), - вращающейся на поворотном столе фрезерного станка, прорезана канавка под качение по ней подшипников зацепления, сидящих на левых концах своих осей, несомых промежуточными звеньями этого механизма.

Чтобы прорезать такую канавку в детали лишь опытного образца, в принципе, нет  необходимости задействовать на станке ЧПУ (или, что то же самое, CNC) программу математического построения математических кривых. Но тогда надо организовать сложную систему движений заготовки относительно вращающейся фрезы.

Основной стол станка пусть движет заготовку по окружности относительно
фрезы, имитируя обращение осей подшипников зацепления относительно центра окружности, по которой они расположены в механизме модели.

А в это время поворотный стол на основном столе этого вертикально-фрезерного станка должен вращать нашу заготовку, имитируя так обращение оси малой шайбы относительно оси нашего редуктора, с той же угловой скоростью.



Сепаратор такого редуктора (например, если крупный, то литой из чугуна или алюминия) получился пока массивным, но,

- во-первых, хотя бы жестче, чем сепаратор в виде стержней,

- а, во-вторых (и это - главное!), такая схема открывает совсем другие принципиальные возможности для иных механизмов Новой Эры Машин, о чём я уже лишь провокативно чуть заикался, но ещё внятно не рассказывал и чего ещё, конечно же, пока не показывал.