Задачка по механике
 

Представьте себе, есть ротор, с десятью лопатками. Необходимо сделать синхронное вращение лопаток вокруг своих осей крепления к ротору, но с понижающей передачей, чтобы на один поворот ротора, лопатки поворачивались на полоборота (равномерно). Возможно ступенчатое вращение (например на 18 градусов за раз), но при этом фиксация лопаток в промежуточных положениях должна быть жесткой.

Нужно найти наиболее простое решение с высоким КПД.

Вращение лопаток вокруг своих осей - непрерывное, или возвратно-поступательное?

офф: О, Надир проявился! :)

Есть мысль:

Внутрь ротора в центр вводишь вращающийся относительно самого ротора "червяк" (например неподвижный относительно станины червяк). Ось червяка совпадает с осью вращения ротора.
К лопатке на гибкой передаче (карданчике) закреплена шестерня которая прилегает к червяку.
В итоге имеем: Проворачивая ротор на один оборот шестерня провернётся на сколько-то градусов (в зависимости от шага червяка и количества зубьев на шестерне). Через карданчик на столько де провернётся и лопатка. Как соединить все лопатки и отрегулировать скорость вращения лопатки думаю понятно.

...как вариант, на концы лопаток посадить шестерёнки.
Так чтоб они катались по зубчатой рельсе проложенной по окружности вокруг этого механизма.
Ну или то же самое сделать, только у основания лопаток.
Те же шестерни, но чтоб бегали по неподвижному зубчатому диску, в центре которого проходит вал с этими лопатками.
Не обязательно шестерни, можно и что-то типа колеса со штырьками, если особая точность не требуется.

3-GrandKaa, лопаток-то 10 штук, как развести эти 10 шестерен вокруг одного червяка?

4-CK, диаметр каждой шестерни лопатки должен быть в два раз больше общего зубчатого колеса. Что-то топологически не могу себе представить такую укладку внутри ротора.

(6) Надир
...ах, ну да, слишком быстро будут крутится.
Я не учёл, что автору необходимо всего лишь пол оборота лопатки, на оборот ротора.
Предложение с шестернями снимается.
:-)
.
Но думаю можно что-то подобное придумать в виде каких либо выступов за которые будет цепляться лопатка и проворачиваться.

...например шестизубая шестерня на лопатке и штуки три торчащих в разных местах неподвижных штыря, за которые она будет цепляться и проворачиваться ненамного.
Вопрос в другом, как сделать фиксацию чтоб лопатка самопроизвольно не крутилась..
Уточнить бы автору, что эти лопатки делают.
И возможен ли реверс.

7-CK, мы осходили из того, что общее зубчатое колесо неподвижно относительно вращающегося ротора, вот тогда нужно было бы иметь соотнощение диаметров (шестерни лопаток) : (общее колесо) как 2:1, но если заставить это колесо вращаться с некоторой скоростью в направлении вращения ротора, или даже в противоположном, то тогда можно значительно понизить это соотношение. Тогда каждая лопатка будет иметь небольшую шестерню, оприрающуюся на общее зубчатое колесо диаметром сопоставимом ступице ротора.
Проблема, как привести это зубчатое колесо в движение...

Ну, что-то типа такого...
Есть ротор с лопатками. На конце каждой лопатки, под ободом ротора, шестерня небольшого диаметра, такого, что позволяет не мешать друг другу сразу десяти таким шестерням. У ротора есть вал привода. На этот вал надета труба, на конце которой большая зубчатая шестерня, прижимающаяся сразу к 10-ти малым шестерням лопаток. Если соотношение этой шестерни к малым шестерням будет, например 6:1, то достаточно связать эту трубу с валом ротора с ускореним её вращения в 12 раз, то лопатки будут проворачиваться как раз так, как нужно.

(9) Надир
...не совсем понял, про какой вариант неподвижного зубчатого колеса Вы говорите.
Которое контактирует с шестернями у основания лопаток или у их концов?
Я предлагал два варианта.
.
Если у основания лопаток, то можно это зубчатое колесо сделать вращающимся медленнее вала, по принципу вернерного механизма на подшипниках.
Но пока не известно, в какой среде это всё будет работать.

По заданию, лопатки должны делать полный оборот за два оборота ротора. Но, если они будут качаться туда-сюда, это тоже допустимо, если только это не будет крупный механизм с высокими оборотами, где момент инерции будет достаточно солидный. В принципе, возможно, чтобы часть лопаток крутились в одну сторону, а часть - в другую (например через одну), если это снизит потери энергии

На валы лопаток посадить маленькие конические шестерни, находящиеся в зацеплении с большим коническим зубчатым колесом, насаженным на вал, вращающийся независимо от вала ротора. Обеспечить вращение вала ротора с лопатками и вала с коническим зубчатым колесом с фиксированной разной скоростью, чтобы, с учетом передаточного отношения зубчатой передачи, обеспечивать эти пол-оборота на оборот. Это можно сделать либо приводом обеих валов от одного двигателя, но через редукторы с разным передаточным отношением, либо один вал приводится синхронным двигателем, а другой - частотно-регулируемым.

Надир
...пост (11) писал не видя (10).
Ясно что Вы про шестерню у ротора.
:-)

+13 волновой редуктор сюда просится

А вернерный механизм на подшипниках даст жесткую фиксацию лопаток и точность соответствия половины оборота каждой лопатки на оборот ротора?

На что конкретно может повлиять среда? Технически сопротивление лопаткам будет меняться в широких пределах. В одном положении ротора (когда лопатки поворачиваются перпендикулярно оси ротора) - давление высокое (но в переменном направлении), в другом положении ротора (когда лопатки повернуты параллельно оси ротора) - давление низкое (и чаще всего противоположное тому, которое было в обратной точке)

Волновой редуктор может не дать достаточной крутильной жесткости (да и износ будет очень высоким)

[quote=Bushroot;36328438] На валы лопаток посадить маленькие конические шестерни, находящиеся в зацеплении с большим коническим зубчатым колесом, насаженным на вал, вращающийся независимо от вала ротора. Обеспечить вращение вала ротора с лопатками и вала с коническим зубчатым колесом с фиксированной разной скоростью, чтобы, с учетом передаточного отношения зубчатой передачи, обеспечивать эти пол-оборота на оборот. Это можно сделать либо приводом обеих валов от одного двигателя, но через редукторы с разным передаточным отношением, либо один вал приводится синхронным двигателем, а другой - частотно-регулируемым. [/quote]

Да, это пожалуй наиболее контролируемое решение. Передать на второй вал понижение скорости в 20 раз, а уже с него конусами снимать с ускорением 10 раз.

[url]https://ru.wikipedia.org/wiki/Мальтийский_механизм[/url]
вот что-то подобное, наверное, спасёт отца русской демократии. Только переделанное на десять канавок

18-BTR > не совсем так. Разность скоростей вращения главных валов должна быть не очень большой - нужно просчитывать кинематическую схему - там вариантов может быть много

(19) Прерывистость не самый желательный фактор. Равномерное вращение дает меньшие потери

Хотя... В определенный момент было бы даже неплохо, чтобы угол поворота подряд идущих лопаток был одинаковым. Надо подумать над этим вариантом :)

к 19 поясню
вокруг лопаток или у их основания крепим неподвижный обод с пятью штырьками и специально проточенной поверхностью, препятствующей неконтролируемому вращению лопаток, на которых, в свою очередь, устанавливаем крестовины с десятью пропилами - пять раз за оборот ротора лопатки будут прокручиваться на желаемые 18 градусов.

5-Надир > Как раз не вижу проблем. Конусная шестерня на оси лопатки и промежуточная шестерня между лопатками. А если допускается вращение в разные стороны (см пост №12), то вообще по шестерне на оси лопаток, которые в зацеплении с соседними шестернями.

18-BTR > А чем мой вариант с червяком не устраивает? по-моему самое простое с точки зрения механики решение, и момент на лопатках хороший будет, и равномерность...

А для чего это всё??

Это для роторно-лопастного ДВС

(25) С червяком не понял схему пока. Не получается

С червяком я представляю так: на оси каждой лопатки внутри полого вала ротора по конической шестерне, с каждой шестернёй в зацеплении другая, поворачивающая ось вращения на 90 градусов (плоскость шестерён вдоль оси вала ротора). Внутри неподвижный червяк, в пазы которого входят зубья шестерён. Частота вращения определяется шагом червяка и передаточным отношением конической передачи.

(29) Ага, понял. А то я сначала подумал, что можно с червяка прямо на конусовидные шестерни передать и не смог такого представить :)

Механика не нужна. Находим свалку НГМД, вытаскиваем шаговые двигатели. Лепим к ним контроллеры и собираем нужное устройство.

[quote=BTR;36326900]Нужно найти наиболее простое решение с высоким КПД.[/quote]
А это ещё зачем?
Делаем чисто механическое. Берем сильно понижающий редуктор. Планетарный, волновой, циклоидальный НЯП. На выход лепим большое почти плоское коническое колесо сцепленное с колесиками, крутящими лопатки.
ЗЫ: прочие посты не читал, помидорами не кидать.