Способ перемещения тел в пространстве

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИЛЛИСТИЧЕСКИХРЕС 11 УБЛИК я)5 Г 160 1/ ОБРЕТЕ ВТОР У СВИДЕТЕЛЬСТВ реГОСУ 11 ЛРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ и ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН И(56) Авторское свидетельство СССР 1 ч. 1077120, кл, В 21 0 3/, 1982.(54) СПОСОБ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТЕЛ В ПРОСТРАНСТВЕЕ(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для перемещения одного или нескольких тел. Цельизобретения - расширение функциональных воэможностей способа и его автоматизации за счет перемещения одного или нескольких тел в различные пространственные положения или сообщения телам возвратно-поступательного движения вразличных пространственных положениях. Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к способам, позволяющим перемещать в пространстве одно или несколько тел, имеющих воэможность вращения, в какое-либо одно или несколько требуемых положений при условии возможности возврата тел в исходное положение,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и автоматизация способа,На фиг. 1-4 преставлены два тела, поджимаемые одно к другому; на фиг. 5-7 - несколько тел, поджимаемых к одному телу; на фиг, 8 и 9 - два тела, одно из которых имеет внутреннюю контактирующую поверхность; на фиг, 10 и 11 - несколько тел, часть из которых имеет внутреннюю контактируДля этого по крайней мере одно тело или его поверхность выполняют из вязкоупругого материала. Другое тело или несколько других - иэ более твердого материала, прижимают эти тела друг к другу с усилием, обеспечивающим пластические деформации первого тела /тел/ и приводят одно или несколько тел во вращение. При этом возможны следу)ощие дополнительные особенности, используемые совместно или в отдельности; выполнение поверхности одного или нескольких тел иэ вязкоупругого материала с переменной толщиной или частично из указанного материала, изменение величины усилия прижима и частоты вращения, выполнение контактирующей поверх 1 ности одного или нескольких тел внутри ф этого тела /тел/, выполнение указанной поверхности плоской. 6 э,п, ф-лы, 28 ил. ющую поверхность; на фиг. 12-15 - два тела, одно из которых имеет плоскую контактирующую поверхность; на фиг. 16 и 17 - несколько тел, поджимаемых с различными усилиями к одному телу; на фиг. 18-21 - два тела, одно из которых имеет поверхность иэ вяэкокрупного материала переменной толщины; на фиг. 22-23 - два тела, поверхность одного иэ которых частично выполнена из вязкоупругого материала; на фиг, 24 и 25 - два тела, выполненных из вязкоупругого материала; на фиг, 26-28 - два тела, вращаемых с различной частотой,Осуществление предлагаемого способаможет быть выполнено в нескольких вариантах.В наиболее простом случае используют два тела с криволинейными нарукными поверхностями, например, два вала 1 и 2 (фиг, 1). Один из валов выполнен из вязкоупругого материала - в данном случае вал 2. Этот же вал установлен на опорах 3 с возможностью вращения. Вал 1 также имеет воэможность вращения и, кроме этого, возможность пространственного переме 10 щения, Этот вал 1 контактирует своей поверхностыю с поверхностью вала 2 и прикимается к последнему с усилием Р, Скорость прилокения усилия Р, вызывающего пластические деформации вала 2, равна нулю, т.е. отсутствует вращение валов, При приведении вала 2 во вращение 20 стями(можно приводить во вращение вал 1 тогда и вал 2 будет вращаться). Вращение обоих валов вызовет изменение скорости приложения усилия Р к поверхности вала 2, деформируемой пластически, Скорость приложения усилия Р будет возрастать от нуля до какой-то величине по мере увеличения частоты вращения вала 2 от нулю до какого-то значения, По мере увеличения скорости прилокения усилия Р пластические деформации вала будет переходить в упругие деформации, стремящиеся приподнять вал 1, Когда частота вращения вала 2, а следовательно скорость приложения усилия Р достигнет такого значения, при кото 30 ром все пластические деформации вала 2 перейдут в упругие деформации,вал 2 восстановит свою цилиндрическую форму, а вал 1 поднимается и займет новое положение, изображенное на фиг. 2. Такой ке эффект будет наблюдаться при поджатии к валу 1 вала 2 (фиг. 3), В этом случае вал 1 установлен на опоре 3 с возможностью вращения, а к нему снизу поджат с усилием Р вал 2, выполненный из вязкоупругого материала,При проведении во вращение любого из валов будет иметь место их обоюдное вращение и, как следствие, перемещение вниз вала 2 по.мере восстановления его первоначальной формы (фиг. 4). Причины перемещения те ке, что и в случае, приведенном ниже при описании фиг. 1 и фиг,2,Возможна реализация способа при помощи трех и более тел, одно или несколько из которых выполнены из вязкоупругого материала. На фиг. 5 представлено пять тел, из которых четыре тела 2 выполнены из вязко- упругого материала и каждое из них поджа 55(фиг, 2) начнет вращаться и вал 1 вследствие,фрикционного контакта между их поверхното к телу 1 с усилием Р, На фиг, 6 наоборот, тело 4 выполнено иэ вяэкоупругого материала и к нему поджаты остальные четыре тела 5 и усилием Р.При приведении во вращение одного из тел 1, 2, 4, 5 придут во вращение все.тела, изобракенные на фиг, 5 и 6, Вследствие уменьшения скорости приложения усилий Р и перехода пластических деформаций в упругие, тела 2(5) переместятся в стороны от тел 1(4) и займут положение, изображенное на фиг, 7. Все вышеизложенное для фиг, 1-7 , будет справедливо также для случаев, когда вместо валов будут использованы шары или диски, или сочетания валов, шаров и дисков.При выполнении одного из тел с внутренней криволинейной поверхностью, с которой контактирует другое тело, реализация способа также возможна, На фиг. 8 изображен узел 6, внутри которого имеется контактирующая поверхность 7 иэ вязкоупругого материала. С этой поверхностью контактирует шар 8, установленный с возможностью вращения на неподвижно зафиксированной оси 9. Узел 6 кинематически связан с приводом вращения 10 таким образом, что узел может качаться в пространстве вокруг точки 11, Сила тякести Р узла 6 обеспечивает приким поверхности 7 к шару , и, как следствие, пластическую деформацию поверхности 7. При приведении узла 6 во вращение и соответствующем вращении шара 8 пластические деформации поверхности 7 вследствие изложенных выше причин начнут переходит в упругиедеформации. Это вызовет постепенный подьем узла 6 (по мере увеличения частоты его вращения) до полного перехода одних деформаций в другие, а следовательно, до положения, изображенного на фиг. 9,Возмокен вариант осуществления способа, когда несколько используемых в способе тел имеют внутренние контактирующие поверхности, выполненные из вязко- упругого материала, На фиг, 10 изображены пустотелые цилиндрические втулки 12, 13 и вал 14, кторые контактируют друг с другом. Внутренние поверхности втулок 12 и 13 выполнены иэ вязкоупругого материала (втулки изображены для наглядности в разрезе). К внутренней поверхности втулки 13 поджат вал 14 с усилием Р 1, а к наружной поверхности втулки 13 поджата своей внутренней поверхности втулка 12 с усилием Р 2, Втулка 13 зафиксирована в пространстве, но имеет возможность вращения, Втулка 12 и вал 14 имеют возможность как вращения, тэк и пространственного перемещения, УсилияР 1 и Р 2 вызывают пластическ 1 с деформации соответствующих поверхностей втулок 12 и 13.При приведении во вращение втулки 13 начинают вращаться втулка 12 и вал 14, Изменение скорости приложения усилий Р 1 и Р 2 вызывает переход пластических деформаций поверхностей втулок 12 и 13 в упругие деформации и, как следствие, перемещение втулки 12 от оси втулки 13, а вала 14 - к оси этой втулки (фиг. 11),В случае сочетания тел, одно или несколько из которых имеют криволинейные поверхности, а другие или несколько других - плоские поверхности контакта, предлагаемый способ также осуществим, На фиг, 12 изображены шар 15, выполненный иэ вязко- упругого материала, поджатый с усилием Р к плоскому участку бесконечной металлической ленты 16, установленной на роликах 17. Ролики 17 установлены с возможностью вращения.Шар 15 имеет воэможность вращения и перемещения в пространстве.При вращении роликов 17 лента 16 придет в движение, которое вызовет вращение шара 15 и его последующее перемещение вверх (фиг, 13),На фиг. 14 изображен еще один вариантсочетания тел с криволинейной и плоской поверхностями. Диск 18 имеет выполненную из вязкоупругого материала верхнюю поверхность, к которой с усилием Р поджат шар 19. Диск 18 имеет возможность вращения, а шар 19 - возможность вращения и перемещения в пространстве. При вращении диска 18 будет вращаться и шар 19, вследствие чего он поднимется вверх (фиг.15).На фиг, 16 и 17 представлен вариант осуществления способа, когда шары 20, имеющие возможность вращения и пространственного перемещения, поджаты с различными усилиями Р 1 Р 2 РЗ к валу 21,поверхность которого выполнена из вязко- упругого материала и который имеет возможность вращения. Вследствие разных величин усилий Р 1, Р 2 и Рз имеют место разные величины пластических деформаций вала 21 от шаров 20 (фиг, 16),Однако при вращении вала 21, когда частота его вращения будет достаточно велика, все пластические деформации перейдут в упругие и все шары 20 займут одинаковое поло 51015202530354045 50 55 жение относительно поверхности вала 21 (фиг. 17). Таким образом шары 20 переместятся на разные величины, зависящие от величин усилий их прижимов к валу 21.Фиг, 18 и 19 иллюстрируют способ, когда одно из тел имеет поверхность из вязкоупругого материала переменной голщины. На фиг, 18 изображен вал 20, поджатый с усилием Р к конической поверхности тела 21, выполненной из вяэкоупругого материа ла. Вал 20 поджат к телу 21 вдоль образующей конуса. Вследствие разной толщины поверхности пластические деформации тела 21 также будут различными вдоль контактирующего с ней вала 20, Укаэанный вал имеет воэмох.ность вращения и пространственного перемещения, а тело 21 - только возможногть вращения. При сообщении телу 21 (а следовательно, к валу 20) вращения его пластические деформации будут преобразовываться в упругие, Это вызовет перемещение вращающегося вала 20 в соответствии с величинами деформаций, левый конец вала 20 переместится меньше, а правый - больше (фиг, 19).На фиг, 20 и 21 представлены тела, осуществляющие данный способ и выполненные в виду кулачка 22 и ролика 23 (фиг. 20), Поверхность кулачка 22 имеет переменную толщину и выполнена иэ вязкоупругого материала, Кулачок 22 имеет возможность только вращения, а ролик 23 может вращаться и перемещаться возвратно-поступательно в пространстве. Он поджат к кулачку 22 с усилием Р 1, вызывающим пластическую деформацию последнего.Указанное выполнение кулачка 22 позволяет осуществлять возвратно-поступательное перемещение ролика 23 в разных положениях; ближе к кулачку 23 (вращение кулачка невелико и пластическое деформации не полностью перешли в упругие) и дальше от кулачка 22 (вращение кулачка велико и все пластические деформации перешли в упругие). Последнее положение представлено на фиг, 21.На фиг, 22 и 23 представлен вариант осуществления способа при помощи двух тел, имеющих цилиндрическую форму, но позволяющих осуществить возвратно-поступательное движение одного из них,Тело 24 выполнено в виде ролика, поверхность которого частично образована иэ вязкоупругого материала. Тело 25 выполнено также в виде ролика и поджато с усилием Р к телу 24 до появления на соответствующем участке его поверхности пластических деформаций (фиг. 22).Тело 24 имеет воэможность вращения, а тело 25 - вращения и пространственного перемещения, При вращении любого из тел будут вращаться и другое тело, Это приведет при какой-то невысокой частоте вращения к неполному переходу пластических деформаций в упругие и тело 25 будет совершать периодические возвратно-поступа 1775568тельное движение: при обкатывании им поверхнссги тела 24 из вяэкоупругого материала тело 25 будет находиться блике к оси тела 25, а при обкатывании его остальной части поверхности - дальше от этой оси. Если частоту вращения увеличить до достаточно большой, обеспечивающей полный переход пластических - дальше от этой оси, Если частоту вращения увеличить до достаточно большой, обеспечивающей полный переход пластических деформаций соответствующего участка поверхности тела 24 в упругие деформации, то тело 25 займет при вращении одно определенное положение (фиг, 23). Таким образом, в этом варианте способа мохно получить как возвратно-поступательное движение перемещаемого тела (при какой-то малой частоте вращания), так и посгоянное конечное положение перемещения тела (при достаточно большой частоте вращения).Если оба тела 26 и 27 выполнять из вязкоупругого материала (фиг. 24) и подкать их друг к другу с усилием Р, вызывающим пластические деформации у обоих тел, что можно увеличить диапазон перемещения соответствующего тела по сравнению с вариантом, когда только одно из тел выполнено иэ вязкоупругого материала и когда, благодаря усилию прижима, зто тело сдеформировано плагтически на такую же величину, что и одно из двух выше указанных тел. При вращении тела 27 другое тело 26 переместится на суммарную величину пластических деформаций обоих тел вследствие перехода в обоих телах 6 и 27 пластических деформаций в упругие (фиг. 10 15 20 25 30 35 40 На фиг, 26-28 представлены иллюстрации способа при изменении задаваемой частоты вращения Тело 28 (фиг, 26) имеет возмокность вращения, тело 29, выполненное из вяэкоупругого материала, имеет возмокность вращения и пространственного перемещения. Оно поджато к телу 28 с усилием Р, обеспечивающим его пластические деформации, При приведении тела 29 во вращение с какой-то малой частотой лалая часть его пластических деформаций перейдет в упругие деформации, вследствие чего тело 29 несколько переместится вверх от тела 28 (фиг. 27), При увеличении частоты вращения тела 29 до величины, обеспечивающей полный переход всех гластических в упругие, тело 29 лаксимально переместится вверх и займет положение согласно фиг. 28, Таким образом, меняя частоту задаваемого вращения, можно изменять положение перемещаемого тела в пространстве. По сравнению со способом - прототипом предлагаемый способ характеризуется следующей технико-экономической зффективностью,Перемещение соответствующего тела (тел) осуществляется при наличии усилия прижима, величина которого меньше усилия, которое могло бы вызвать перемещение невращающегося тела (тел),Величина перемещения может задаваться различной, путем раздельного или совместного изменения величины усилияприжима, толщины поверхности тела из вязкоупругого материала ц частоты задаваемого вращения.Имеет место автоматический возврат перемещаемого тела в исходное полокение после прекращения вращения.Возможно получение как поступательного, так и возвратно поступательного перемещения тела (тел) при выполнении по крайней мере у одного тела контактирующей поверхности переменной толщины, при выполнении по крайней мере у одного тела этой поверхности частично иэ вяэкоупругого материала, при изменении величины частоты вращения, при изменении величины усилия прижима тела друг к другу,Способ осуществим при количестве участвующих в нем тел, как равным двум, так иболее двух, как для тел с наружными, так и с внутренними контактирующими поверхностями, как для тел только с криволинейными, так и с криволинейными и плоскими контактирующими поверхностями.Для упрощения описания предложенного способа слож ый процесс деФормация вязкоупругого тела представлен схематично и сведен к двум видам деформирования-упругому (т.е, такому изменению формы тела под действием приложенной нагрузки, которое пропорционально величине нагрузкии не зависит от скорости ее приложения, причем исходная форма тела восстанавливается одновременно с прекращением действия нагрузки) и пластическому (т,е. изменению формы тела, не пропорциональному приложенной нагрузке, зависящему от времени и скорости нагружения, причем восстановление исходной формы тела не происходит одновременно с прекращениемдействия нагрузки),Правомерны и иные схематизации процесса, Например, можно считать, что при всех условиях имеет место упругое деформирование, но модуль упругости зависит от скорости нагружения, а именно: при статическом (очень медленном) наг,ужении модуль упругости существенно меньше. чем при высоких скоростях нагружения При та.ком представлении процесса предложенный способ реализуется следующим образом, Когда система тел находится в неподвижном состоянии, тело (тела) из вязкоупругого материала имеет деформацию определенной величины. Приведение во воащение взаимодействующие тела приведет к возрастанию скорости приложения нагрузки к вязкоупругому телу и увеличению модуля упругости, Следствием этого явления будет уменьшение величины деформации вязкоупругого тела и перемещение соответствующего тела (тел) в пространстве,Формула изобретения 1. Способ перемещения тел в пространстве, включающий выполнение по меньшей мере одного тела с криволинейной поверхностью, приведение во вращение по меньшей мере, одного тела, выполнение менее твердым по меньшей мере одного тела, поджатие тел с разной твердостью одно к другому до появления по меньше мере у одного, менее твердого тела пластической деформации и перемещение по меньшей мере одного тела в направлении, обратном направлению силы сжатия, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что, с цепью расширения функциональных во:можностей и автоматизации, по меньшей мере одно. менее твердое тало выполняют из вязкоупругого материала, под 5 вергают его пластической деформации,после чего одно из тел приводят во вращение,2. Способ по п,1, отличающийся10 тем, что по меньшей мере одно, менее твердое тело выполняют полностью из вязкоупругого материала,3, Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что из вязкоупругого материала выпол 15 няют поверхность контакта по меньшей мере одного менее твердого тела.4, Способ по пп, 1-3, о т л и ч а ю щи йс я тем, что перемещение по меньшей мереодного тела определяют величиной усилия20 поджатия взаимодействующих тел,5. Способ по и, 3, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что поверхность контакта выполняютпеременной толщины,6. Способ по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ и й 25 с я тем, что вращение по меньшей мереодного тела осуществляют с переменной частотой,1775568 дактор А,Сокол изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 аказ 4027 ВНИИПИ Гасу оставитель А,Шведовсхред М, Моргентал, Корректор Л.Лука Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5