Кривошипный механизм: КРИВОШИПНЫЙ МЕХАНИЗМ • Большая российская энциклопедия

Содержание

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Маятник Капицы » РобоВики

Данная статья является вводной теорией к занятию по робототехнике «Кривошипно-шатунный механизм из Lego EV3″

Первые КШМ

Первые упоминания об использовании кривошипно-шатунного механизма можно отнести ко временам Древнего Рима (примерно III век н.э.). Машина для распиливания каменных блоков передавала вращение от водяного колеса с помощью зубчатой передачи на кривошипно-шатунный механизм, который преобразовывал вращательное движение в возвратно-поступательное движение полотна пилы. Также такие устройства могли использоваться на древних лесопилках.

Схема водяного древнеримского распиловочного станка с КШМ

Большого распространения такие машины не получили – деревянные части из-за большого количества трущихся деталей быстро изнашивались и требовали частого ремонта, а рабский труд был намного дешевле и не требовал большой квалификации рабочих.

В XVI веке кривошипно-шатунный механизм появился на деревянных самопрялках. Самопрялка – это ручной станок для прядения нити из шерсти, состоящий из двух катушек. В самопрялке для скручивания нити использовался принцип ременной передачи. Раньше большую катушку приходилось раскручивать рукой. К самопрялке добавили педаль. Нажимая ногой на педаль, работник смог раскручивать катушку без использования рук. Этот механизм упростил работу и позволил за то же время производить больше пряжи. В данном устройстве возвратно-поступательное движение педали передавалось через деревянный шатун на кривошип и преобразовывалось во вращательное движение большой катушки (шкива).

Самопрялка с педалью и КШМ позволяла освободить руки и сделать работу более производительной

КШМ в паровых машинах

Начиная с начала XVIII века большую популярность среди изобретателей и ученых начинают получать паровые машины. Первый паровой двигатель для водяного насоса построил в 1705 году английский изобретатель Томас Ньюкомен для выкачивания воды из глубоких шахт.

Позднее устройство парового двигателя было усовершенствовано шотландским инженером и механиком Джеймсом Уаттом (1736-1819). Кстати, именно Джеймс Уатт ввел в оборот термин «лошадиная сила», а его именем назвали единицу мощности Ватт. Паровая машина Уатта получила сложную систему связанных тяг, а планетарная зубчатая передача преобразовывала возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение маховика (большого тяжелого колеса). Данная паровая машина стала универсальной, так как в отличие от машины Ньюкомена поршень имел рабочий ход в обе стороны. Машина Уатта получила широкое распространение на ткацких фабриках, в металлургии, при строительстве первых паровозов для железных дорог XVIII века.

Паровая машина Джеймса Уатта. Вместо кривошипа — сложная планетарная зубчатая передачаШотландский изобретатель Джеймс Уатт (James Watt)

Нужно сказать, что паровыми машинами занимались в те времена очень многие изобретатели. Так, в Российской Империи свою двухцилиндровую паровую машину изобрел инженер Иван Иванович Ползунов (1728-1766).

В XIX веке паровую машину Уатта упростили, заменив сложный планетарный механизм на кривошипно-шатунный механизм.

Паровая машина с кривошипно-шатунным механизмомСхема паровой машины с кривошипно-шатунным механизмом

Паровая машина с КШМ нашла широкое применение при строительстве первых автомобилей на паровой тяге и паровозов, перевозящих грузы по железной дороге.

Паровоз

КШМ в двигателях внутреннего сгорания

До этого мы рассматривали использование кривошипно-шатунного механизма в паровых двигателях. В паровом двигателе топливо сгорает в печи (вне цилиндра) и нагревает водяной котел, и уже водяной пар в цилиндре толкает поршень.

В двигателе внутреннего сгорания топливная смесь (воздух + газ, или воздух + бензин и т.д.) поджигается внутри цилиндра и продукты горения толкают поршень. Сокращенно такие двигатели называют ДВС.

Первый одноцилиндровый ДВС на газовом топливе построил в 1860 году в Париже французский изобретатель Жан Ленуар.

Двигатель внутреннего сгорания Жана Ленуара (внешне очень похож на паровую машину)

Однако широкое применение двигатели внутреннего сгорания нашли в конце XIX века после получения керосина и бензина из нефти. Появление жидкого топлива позволило создать экономичные двигатели небольшой массы, которые можно было использовать для привода транспортных машин.

В 1881-1885 гг. российский изобретатель Огнеслав Костович сконструировал и построил в России восьмицилиндровый двигатель мощностью 59 кВт.

Двигатель внутреннего сгорания Огнеслава Костовича

В 1897 г. немецким инженером Рудольфом Дизелем был спроектирован и построен первый двигатель с воспламенением от сжатия. Это был компрессорный двигатель, работающий на керосине, впрыскиваемом в цилиндр при помощи сжатого воздуха.

Рудольф Дизель и его двигатель внутреннего сгорания

Все эти ДВС имели схожие черты и использовали кривошипно-шатунный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленвала.

Давайте посмотрим на схему устройства современного двигателя внутреннего сгорания.

Схема кривошипно-шатунного механизма в двигателе внутреннего сгорания

Общие определения:

Поршень совершает возвратно-поступательное движение вдоль цилиндра – он ходит вверх и вниз.

Шатун – деталь, связывающая кривошип и поршень.

Кривошип – условная деталь, которая связывает шатун с коленвалом.

Противовес снижает вибрации при вращении коленвала.  

Блок цилиндров – корпус, в котором находятся цилиндры двигателя.

Поршневой палец – цилиндрическая деталь, ось вращения шатуна относительно поршня.

Коленвал (коленчатый вал) – ось вращения ступенчатой формы.

Верхняя мертвая точка – крайнее верхнее положение поршня, где меняется направление его движения.

Нижняя мертвая точка — крайнее нижнее положение поршня, где меняется направление его движения.

Ход поршня — расстояние между крайними положениями поршня. Равно удвоенному радиусу кривошипа.

Блок цилиндров, поршень с шатуном и коленвал

Видео:

  1. Старинная русская прялка с кривошипно-шатунным механизмом 
  2. Паровая машина. Джеймс Уатт 
  3. Принцип работы противовесов

Литература:

  1. КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА КРИВОШИПНОШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 

Маятник Капицы

Обычный маятник, если перевернуть его кверху ногами, неустойчив. Для него крайне трудно найти верхнюю точку равновесия. Но если совершать быстрые вертикальные возвратно-поступательные колебания, то положение такого маятника становится устойчивым.

Петр Леонидович Капица

Советский академик и нобелевский лауреат по физике Петр Леонидович Капица (1894 — 1984) использовал модель маятника с вибрирующим подвесом для построения новой теории, которая описывала эффекты стабилизации тел или частиц. Работа Капицы по стабилизации маятника была опубликована в 1951 году, а сама модель получила название «маятник Капицы». Более того, было открыто новое направление в физике — вибрационная механика. Данная модель позволила наглядно показать возможности высокочастотной электромагнитной стабилизации пучка заряженных частиц в ускорителях.

Владимир Игоревич Арнольд

Другой советский математик и академик Владимир Игоревич Арнольд (1937-2010), который был заместителем Капицы, вспоминал его слова:

«Он (Капица — примечание) сказал: «Вот смотрите — когда придумывается какая-то физическая теория, то прежде всего надо сделать маленький какой-нибудь прибор, на котором его наглядно можно было-бы продемонстрировать кому угодно. Например, Будкер и Векслер хотят делать ускорители на очень сложной системе. Но я посмотрел, что уравнения, которые говорят об устойчивости этого пучка, означают, что если маятник перевернут кверху ногами, он обычно неустойчив, падает. Но если точка подвеса совершает быстрые вертикальные колебания, то он становится устойчивым. В то время как ускоритель стоит много миллионов, а этот маятник можно очень легко сделать. Я его сделал на базе швейной электрической машинки, он вот здесь стоит». Он нас отвел в соседнюю комнату и показал этот стоящий  вертикально маятник на базе швейной машинки».

Демонстрация динамической стабилизации перевернутого маятника с помощью электробритвы

У математика Арнольда не было своей швейной машинки, и он огорчился. Но у него была электробритва «Нева», из которой и был собран перевернутый маятник. К сожалению, в первой конструкции маятник падал. Тогда Арнольд вывел формулу и увидел, что длина маятника не должна быть больше 12 сантиметров. Известный математик укоротил подвес до 11 сантиметров и все получилось.

Давайте посмотрим, какие силы действуют на «маятник Капицы». После прохождения верхней мертвой точки подвес маятника начинает тянуть грузик вниз. После прохождения нижней мертвой точки подвес толкает грузик вверх. Так как углы вежду векторами сил в верхней и нижней точке разные, то сумма их векторов дает силу, направленную к оси вертикальных колебаний маятника. Если эта сила больше силы тяжести, то верхнее положение маятника становится устойчивым.

А эта формула описывает взаимосвязь частоты вибраций подвеса, амплитуды колебаний и длины жесткого подвеса.

Видео:

  1. GetAClass. Маятник Капицы 
  2. Маятник Капицы: диалог академика Арнольда и Капицы, вывод формулы

Шатунно-кривошипный механизм — Справочник химика 21

    Главный компрессор — шатунно-кривошипный механизм и поршни [c.44]

    Действительная мощность на валу насоса Л/ д превышает величину Л/ д вследствие потерь энергии на. а) гидравлические потери внутри насосного цилиндра б) непроизводительные утечки жидкости внутри насоса в) трение в подшипниках, шатунно-кривошипном механизме, сальниках и т. п. Эти потери энергии выражаются соответственно гидравлическим (т] ), объемным (т1 ) и механическим (т) ) коэффициентами полезного действия. Таким образом, полный расход энергии [c.114]


    Чем выше скорость сгорания, тем большую мощность будет развивать двигатель при одинаковом расходе топлива. Это происходит потому, что при увеличении скорости сгорания рабочий цикл двигателя приближается к теоретическому, в котором предполагается мгновенное сгорание всего заряда в в. м. т. Чем ближе к в. м. т. сгорает топливо, тем более полно происходит последующее расширение продуктов сгорания и, следовательно, меньше тепла отводится с отработавшими газами. Однако при очень быстром протекании процесса сгорания возникают большие ударные нагрузки на детали шатунно-кривошипного механизма, характеризуемые жесткой работой двигателя [16]. 
[c.63]

    Условия для образования пены возникают при работе масла в двигателе в результате перемешивания масла с воздухом в основном вращающимися деталями шатунно-кривошипного механизма. Пенообразованию способствует также присутствие в масле воды и продуктов окисления масла. При повышении температуры масла интенсивность пенообразования уменьшается. [c.29]

    Введение упругих муфт между деталями, воспринимающими циклический вращающий момент, снижает амплитуду цикла напряжений. Замена подшипников качения подшипниками скольжения в шатунно-кривошипном механизме приводит к снижению пиковых нагрузок, благодаря амортизирующему действию масляного слоя. 

[c.28]

    Подвижная поперечина 12 шарнирно соединена с упорной поперечиной 6. Вместе с подвижной поперечиной и формой она опускается при закрывании и поднимается при открывании вулканизатора при помощи тяг и шатунно-кривошипного механизма, приводимых в действие от реверсивного электромотора 7 через редуктор 8. Шатун кривошипного механизма связан с боковыми тягами 10. Эти тяги установлены на валу 1 и верхней своей частью шарнирно соединены с упорной поперечиной. [c.464]

    Устройство поршневого жидкостно-воздушного насоса показано на фиг. VII. 18. Насос состоит из цилиндра 1, поршня 2, клапанной коробки с двумя всасывающими клапанами 4 и двумя нагнетательными клапанами 3, штока 5 и шатунно-кривошипного механизма 7, 8, масленки 6. [c.256]

    Вращающееся сито регенерируется паром и соком, впрыскиваемым соплами на подводящих трубах, и специальной щеткой, совершающей возвратно-поступательное движение от шатунно-кривошипного механизма 33. На корпусе аппарата установлены люки 11, смотровые окна 9 и термометры. 

[c.968]


    В процессе эксплуатации на автомобильных и тракторных двигателях центробежных маслоочистителей было установлено, что, с одной стороны, эффективность очистки в них масла от общих загрязнений значительно уступает обеспечиваемой фильтрами тонкой очистки со сменными фильтрующими элементами, но, с другой стороны, износ основных деталей шатунно-кривошипного механизма меньше, чем при работе двигателей, оборудованных сменными фильтрующими элементами. Так, концентрация суммарных примесей в масле при центрифугировании в 2,5—3,5 раза выше, чем при фильтрации сменными фильтрующими элементами, а износ деталей двигателей ниже — по цилиндрам в 1.5—4,5 раза, по коренным шейкам в 1,8—3,0 раза и по шатунным шейкам в 1,5—2,5 раза. Объясняется это тем, что при центрифугировании более крупные частицы загрязнений абразивного характера удаляются из работающего масла во много раз быстрее, а органические продукты, составляющие основную массу загрязнений (80—95 /о) и находящиеся в тонкодисперсном состоянии, не увеличивают износа. 
[c.220]

    При определении температуры начала кристаллизации нефте продуктов необходимо их постоянное и равномерное, перемешивание. Так как охлаждение до определяемой температуры идет медленно, почти в течение 1 ч, то ручное перемешивание утомительно и не дает желаемой равномерности. Для перемешивания в данном случае можно использовать мешалку, устройство которой показано на рис. 5. Перемешивание проводится проволочной кольцевой мешалкой, опущенной в продукт через отверстие в пробке. Мешалка совершает колебательные движения от шатунно-кривошипного механизма, работающего от электромотора ДШС-200. Амплитуду колебаний можно изменять, передвигая упорный винт шатуна но кривошипу вправо или влево. Число колебаний регулируется и изменением числа оборотов электромотора через ЛАТР-1. Мотор, шатуНно-кривошипный механизм и зажим для крепления прибора устанавливаются на одном щите. Для подачи сосуда с охлаждающим агентом используется подъемный столик. Описанная мешалка может быть использована также при определении молекулярного веса нефтепродуктов. 

[c.182]

    При переходе от идеального цикла Стирлинга к рабочему циклу ГХМ необходимо подчеркнуть следующее обстоятельство. Прерывистое движение поршней А п В технически осуществить трудно, поэтому целесообразно использовать схему с гармоническим движением поршней, приводимых от шатунно-кривошипного механизма. В этом случае движение поршней следует сместить по фазе на угол ф с опережением по объему расширения Ур. Прн такой схеме несколько нарушается изотермический характер процессов расширения и сжатия и изохорический теплообмен, а р—У-диаграмма становится плавной непрерывной кривой без резкого перехода между отдельными процессами. Рассмотрим зависимость объемов Ус и Уе, полного объема У и давления р от угла поворота коленчатого вала (рис. 29). Анализ такой схемы показывает, что гармоническое движение поршней не ухудшает качества цикла. 

[c.73]

    Второй аспект — борьба с детонацией в двигателях. Процесс детонации сродни процессу горения, но скорость его слишком велика… В двигателях внутреннего сгорания он возникает из-за распада молекул еще не сгоревших углеводородов под влиянием растущих давления и температуры. Распадаясь, эти молекулы присоединяют кислород и образуют перекиси, устойчивые лишь в очень узком интервале температур. Они-то и вызывают детонацию,- и топливо воспламеняется раньше, чем достигнуто необходимое сжатие смеси в цилиндре. В результате мотор начинает барахлить , перегреваться, появляется черный выхлоп (признак неполного сгорания), ускоряется выгорание поршней, сильнее изнашивается шатунно-кривошипный механизм, теряется мощность… [c.266]

    Экстрактор с вибрирующей насадкой представляет собой колонный аппарат, разделенный на секции дисками насадки. Диски насадки жестко укреплены на обшей штанге (может быть несколько штанг), которые с помощью шатунно-кривошипного механизма вместе с насадкой приводятся в возвратно-поступательное движение [5].  

[c.86]

    Нарушение в нормальном развитии процесса горения в дизелях связано с возникновением неуправляемого быстрого горения в начальной стадии процесса горения. В результате резкого перехода от предпламенных процессов окисления к массовому горению резко возрастает скорость нарастания давления по углу поворота коленчатого вала и возникает жесткая работа двигателя. При этом, повышаются ударные нагрузки на шатунно-кривошипный механизм, возникает опасность механических повреждений — разрушения подшипников, деформации поршневых колец и пальцев. [c.170]

    Каждый тип камеры имеет свои преимущества и недостатки. Наилучшими в отношении эффективности смесеобразования и напряженности шатунно-кривошипного механизма являются двигатели предкамерой и наихудшими — двигатели с нераздельной камерой. Однако по экономичности и легкости запуска двигатели 

[c.410]

    Подача этих насосов такая же, как и обычных поршневых насосов одностороннего действия с шатунно-кривошипным механизмом. Для выравнивания подачи применяются насосы многопоршневые с числом цилиндров z = 3 1 1 в одном [c.704]


    Станины 1 жесткой коробчатой формы с внутренними поперечными стенками, в которых расположены коренные подшипники коленчатого вала. Внутренняя полость рамы служит резервуаром для масла, смазывающего шатунно-кривошипный механизм. В станине предусмотрено отверстие 25 для слива масла. [c.274]

    Если появится стук в шатунно-кривошипном механизме, клапанах или цилиндре, компрессор должен быть немедленно остановлен, а причина, вызвавшая стук, выявлена и устранена. 

[c.199]

    Ввиду того, что движение поршня передается при помощи шатунно-кривошипного механизма, скорость движения поршня изменяется от нуля в мертвых положениях шатунно-кривошипного механизма до максимума — в среднем положении. Поэтому подача насосом Б течение хода поршня бывает неравномерная. Это является отрицательной стороной насосных установок, оборудованны.х [c.140]

    Электрод 1 с помощью шатунно-кривошипного механизма 15 совершает возвратно-поступательное движение. От электрода противоположного знака 4 электрод 1 отделен диафрагмой 12. За счет контакта с набивками 9 я 13 сальников 8 и 14, состоящими из волокнистых материалов, например асбестовой ваты с примесью порошка корунда (размер зерен 10 мкм), поверхность электрода 1 постоянно зачищается и не пассивируется в результате образования пленки из продуктов электролиза. Выход, например, бензилового спирта при электровосстановлении бензилового альдегида возрастает на 15—20% по сравнению с выходом для этого же процесса, если его проводить в электролизере без зачистки поверхности катода. 

[c.198]

    Наиболее распространен у нас на промыслах приводной механизм для привода глубинного насоса — шатунно-кривошипный механизм, называемый станок-качалка. [c.220]

    Вывод формул зависимости удара от величин зазора в сочленениях шатунно-кривошипного механизма. См. В. И. К а з а р ц е в. Ремонт машин. Сельхоз-гиз, 1949, стр. 52. [c.28]

    Глубиннонасосный способ эксплуатации скважин был предложен инж. Иваницким в 1865 г. Нефть откачивают с помощью специальных плунжерных насосов, спускаемых в скважину на штангах. Верхний конец штанг присоединяют к балансиру станка-качалки. При помощи шатунно-кривошипного механизма штанги и вместе с ищи плунжер приобретают возвратно-поступательное движение. Пр-и каждом ходе плунжера некоторое количество жидкости пода-етгся в насосные трубы. Уровень жидкости в трубах постепенно по-» ышается и доходит до устья скважины. Станки-качалки приводятся в движение либо от индивидуального привода, либо от общего, группового. В последние годы внедряются так называемые бесштан-говые насосы с двигателем, перенесенным к насосу (центробежные насосы с электроприводом), а также насосы других типов. В зависимости от условий эксплуатация скважин этим способом может следовать или непосредственно за фонтанным периодом или после компрессорной эксплуатации, когда применение последнего способа становится невыгодным. 

[c.19]

    Верхний конец насосных штанг присоединяется к балансиру станка-качалки. При помощи шатунно-кривошипного механизма станка-качалки штанги и вместе с ними плунжер приобретают возвратно-поступательное движение. При каждом ходе плунжера некоторое количество жидкости подается в насосные трубы уровень жидкости в трубах постепенно повышается, доходит до устья скважины, после чего начинается подача жидкости из насосных труб в вытшдную линию. [c.22]

    Рис 4 Поршневые насосы а-собственно поршневой, б-плунжерный, 1 -рабочая камера, 2 поршень, 3 — цилиндр, 4 шатунно-кривошипный механизм, 5, 6 — всасывающий я нагнетательный клалалы, 7-плунжер [c.176]

    Как видно из рисунка, плунжеры насоса, как и в рассмотренных ранее прямодействующих насосах, непосредственно соединены со штоками паровых поршней. Однако паровая часть этого насоса имеет шатунно-кривошипный механизм и маховик и представляет собой паровую машину, работающую с расшпрением пара. Такие паровые насосы в отличие от прямодействующих называются маховичными или кривошипными и по характеру движения поршней (плуйжеров) должны быть отнесены к приводным насосам. [c.103]

    На рис.13.4 изображен типичный колонный экстрактор с вибрирующими тарелками. Цилиндрический корпус 1 представляет собой рабочую зону. Она соединена с верхним отстойником 2, имеющим распределитель 3 тяжелой фазы (кольцевой барботер) и перелив 5 для вывода скоалесцировавшей легкой диспергируемой фазы. Нижняя часть экстрактора состоит из отстойника 6 со штуцером вывода тяжелой фазы 7 и распределителем легкой фазы 8. В рабочей зоне 1 размещен пакет (в промышленных аппаратах — пакеты) перфорированных тарелок 9, жестко закрепленных на штанге 10, которая соединена посредством шатунно-кривошипного механизма с приводом 4, обеспечивающим возвратно-постутхательное (вверх-вниз) движение штанги с тарелками. Амплитуду колеба- [c.1111]

    Машина МРС-2 имеет следующее устройство на станине 7 укреплены две вертикальные направляющие 3, по которым перемещаются верхняя траверса 2 и ползун. В верхней траверсе и ползуне находятся зажимы для крепления образцов, длина которых равна 200 мм. Зажимы имеют рифленую поверхность для предотвращения выскальзывания образцов. Образцы затягиваются в зажимах при помощи винтов. Ползун приводится в движение от шатунно-кривошипного механизма, состоящего из шатуна 5, связанного с ползуном, пальца 9, закрепленного в прорези диска 8, и ступенчатого ижива. Шкив получает движение от электродвигателя 6 мощностью 0,5 кВт. Вращение диска 8, находящегося на одной оси со шкивом, придает ползуну возвратно-посту-пательное движение. Ход ползуна можно менять в пределах от О до 140 мм. Регулирование хода ползуна достигается изменением положения пальца 9 в прорези диска 8 при помощи винта и перемещением верхней траверсы 2 по направляющим [c.139]

    Поршень плотно прилегает к тщательно обработанной внутренней поверхности цилиндра и делит герметически его полость на левую и правую части. Движение поршня осуществляется посредством шатунно-кривошипного механизма, передающего энергшо от двигателя. При перемещении поршня слева направо газ при давлении всасывается через клапан 5 при движении в обратную [c.135]

    Поршневой компрессор простого действия (рис. 31) состоит из цилиндра 3, поршня 4, совершающего возвратнонпоступательное двп-жение, и шатунно-кривошипного механизма 5. В крышке цилиндра расположены всасывающий 1 н нагнетательный 2 клапаны. [c.59]

    По сравнению с поршневыми компрессорами ротационные имеют меньшие размеры, присоединяются к двигателю без шатунно-кривошипного механизма, но характеризуются быстрым износом пластин, сильным шумом ири работе и бопее низким к. и. д. [c.61]

    Пульсация потока газа или жидкости вызывает ухудшение показателей поршневой машины — снижение производительности и перерас.ход мощности. Низкочастотные гармоничеокие составляющие пульсирующего потока вызывают изменение нагрузок на шатунно-кривошипный механизм поршневой машины, а высокочастотные составляющие — усиленный стук и ускоренное разрушение клапанов и других узлов и деталей, т. е. снижение надежности эксплуатации машин. [c.152]

    Следует подчеркнуть, что низкочастотная пульсация газа в трубопроводах вызывает изменение нагрузки на шатунно-кривошипный. механизм поршневой машины, а. высокочастотная — усиленный стук и ускоренное разрушение клапанов и других узлов и деталей. В итоге при пульсирующем потоке газа снижается надежность экс-плуата11ии машин, возможно аварийное разрушение трубопроводов, их опор, разгерметизация фланцевых соединений. Все это существенно увеличивает эксплуатационные расходы и снижает производительность технологических установок. [c.134]

    Для непрерывного дозирования жидкого материала удобны плунжерные насосы с дистанционным изменением эксцентриситета шатунно-кривошипного механизма, один из которых изображен на рис. 149. Электродвигатель, изменяющий эксцент- [c.242]

    Разгрузочное устройство инж. Антонова (рис. 232) состоит из следующих механизмов электродвигателя I, клиноременной не редачи 2, вариатора 3, редуктора 4, зубчатой цилиндрической передачи 5, трансмиссионного вала б, зубчатой цилиндрической передачи 7, кулачковой муфты 8, шатунно-кривошипного механизма 9 н подвижной ступенчатой каретки 10. [c.391]

    Точно так же присоединении низших подузлов в высший подузел или узел выделяется базовый подузел и т. д. Стедует заметить, что сборочные единицы не всегда совпадают с конструктивно-расчетными узлами. Так, например, в машинах с шатунно-кривошипным механизмом важнейшим расчетно-конструктивным узлом является движение , т. е. совокупность коленчатого или эксцентрикового валов, шатуна, крейцкопфа, штока и рабочего органа (например, поршня). С точки зрения же сборочного процесса, в особенности для крупных машин, движение нельзя рассматривать в качестве узла, так как перечисленные выше детали не могут быть поставлены в машину при общей сборке в виде ранее отдельно собранного комплекса, т. е. узла, а устанавливаются в виде нескольких независимых узлов одного порядка, например коленчатый вал с шатунами—после установки картера, крейцкопф—после присоединения станины, штоки с поршнями—после установки блока цилиндров. [c.112]

    Поршневые компрессоры должны быть отнесены к числу сложных и трудоемких в ремонте машин. Возвратно-поступательное движение рабочего органа, осуществляемое обычно с помощью шатунно-кривошипного механизма, создает предпосылки прогрессивного роста усталостных повреждений шатунных болтов, клапанных пластин и других деталей, вызывает бочкообразный износ цилиндров, эллипсовидное изменение формы поршневых и крейц-копфных пальцев и т. п., отчего объем ремонтных работ и проверок оказывается большим в сравнении с ремонтом быстроходных, хорошо уравновешенных центробежных и ротационных компрессоров. [c.169]


Кривошипно коромысловый механизм достоинства и недостатки

Автор admin На чтение 13 мин Просмотров 3 Опубликовано

Кулисная пара – это разновидность рычажных механизмов. Она преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное или наоборот. При этом вращающееся звено может совершать не полный оборот. Тогда его называют качательным. Механизм состоит их двух основных звеньев- кулисы и ползуна. Один конец кулисы закреплен на неподвижной оси.

Кулисный механизм

Кулиса представляет собой прямой или изогнутый рычаг с прорезью, в которой скользит конец другого рычага. Он движется относительно кулисы прямолинейно. Кулисные механизмы бывают качающиеся, вращающиеся и прямые.

Кривошипно-кулисные механизмы способны обеспечивать высокую скорость линейного перемещения исполнительных органов. Характерным примером механизма кулисного типа служит система управления клапанами в автомобильных моторах, устройство управления реверсом парового двигателя и т. д.

Используются кулисные пары в металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станках, там, где рабочий орган должен совершать многократные линейные перемещения с возвратным ходом.

Еще одна область применения- аналоговые вычислительные устройства, там кулисные пары помогают определять значения синусов либо тангенсов заданных углов.

Виды кулисных механизмов

В исходя из типа подвижного звена рычажной схемы в установках и подвижных узлах используются следующие виды кулисных пар:

  • Ползунный. Система рычагов, состоящая из четырех звеньев. Основные части- это кулиса и ползун с зафиксированной направляющей. Она дает ползуну единственную степень свободы, для совершения линейных перемещений. Качания кулисы превращаются устройством в линейное перемещение ползуна. Кинематическая схема обратима- возможно и обратное преобразование движения.
  • Кривошипный. Кривошипно-кулисного механизм построен по четырехрычажной кинематической схеме. Передает вращение кривошипа кулисе, также вращающейся или качающейся. Распространен в промышленных установках, например — в продольно-долбежных и строгальных. Для них применяют кривошипно-коромысловый механизм c вращающейся кулисой. Такая схема обеспечивает очень высокую скорость прямого ходя и медленный возврат. Применяется также в установках для упаковки.
  • Двухкулисный. В кинематической четырехзвенной схеме есть пара кулис. Передается вращение или качание через промежуточный рычаг. Передаточное число неизменно и всегда составляет единицу. Применяется в компенсирующих муфтах.
  • Коромысловый. Состоит из коромысла, кулисы и связывающего их шатуна. Позволяет располагать оси симметрии зон движения, ведущего и ведомого звеньев под углом около 60°. Находит применение в автоматизированных производственных линиях

Реже находит применение в транспортных средствах и некоторых измерительных приборах стоящий несколько особняком прямолинейно- направляющий или конхоидальный механизм.

Конструктивные особенности

Устройство является одним из подвидов кривошипно-шатунного механизма. Большинство кулисных пар построены по четырехзвенной кинематической схеме.

Третье звено определяет тип механизма: двухкулисный, ползунный, коромысловый или кривошипный.

Схема содержит как минимум две неподвижные оси и от одной до двух подвижных осей.

В середине кулисы располагается прорезь, по которой перемещается подвижная ось. К ней шарнирно закреплен конец (или другая часть) ползуна, коромысла или второй кулисы.

В зависимости от соотношения длин в каждый момент исполнительный орган может описывать как простые траектории (линейные, круговые или часть окружности), таки сложные в виде многоугольников или замкнутых кривых. Вид траектории определяется законом движения кинематической пары – функцией координат исполнительного органа от угла поворота оси, положения ползуна или от времени.

Принцип действия механизма

Принцип действия основывается на базовых законах прикладной механики, кинематики и статики, описывающий взаимодействие системы рычагов, имеющих как подвижные, так и неподвижные оси. Элементы системы полагаются абсолютно жесткими, но обладающими конечными размерами и массой. Исходя из распределения масс рассчитывается динамика кулисного механизма, строятся диаграммы ускорений, скоростей, перемещений, рассчитываются эпюры нагрузок и моментов инерции элементов.

Силы считаются приложенными к бесконечно малым точкам.

Рычажное устройство, имеющее два подвижных элемента (кулиса и кулисный камень) называют кинематической парой, в данном случае кулисной.

Чаще всего встречаются плоские схемы из четырех звеньев. Исходя из вида третьего звена рычажного механизма, различают кривошипные, коромысловые, двухкулисные и ползунные механизмы. Каждый из них обладает собственным способом преобразования вида движения, но все они используют единый прицеп действия- линейное или вращательное перемещение рычагов под действием приложенных сил.

Траектория движения каждой точки кривошипно кулисного механизма определяется соотношением длин плеч и рабочими радиусами элементов схемы.

Вращающееся или качающееся звено системы рычагов оказывает воздействие на поступательно движущееся звено в точке их сочленения. Оно начинает перемещение в направляющих, оставляющих этому звену только одну степень свободы, и движется до тех пор, пока не займет крайнее положение. Это положение соответствует либо первому фазовому углу вращающегося звена, либо крайнему угловому положению качающегося. После этого при продолжении вращения или качании в обратную сторону прямолинейно движущееся звено начинает перемещение в обратном направлении. Обратный ход продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто крайнее положение, соответствующее либо полному обороту вращающегося звена, либо второй граничной позиции качающегося.

После этого рабочий цикл повторяется.

Если кулисный механизм, наоборот, преобразует поступательное движение во вращательное, взаимодействие осуществляется в обратном порядке. Усилие, передаваемое через сочленение от ползуна, прикладывается в стороне от оси вращения звена, обладающего возможностью поворота. Возникает крутящий момент, и вращающееся звено начинает поворачиваться.

Преимущества и недостатки кулисного механизма

Основным достоинством устройства служит его способность обеспечить высокую линейную скорость возвратного движения. Это свойство нашло применение в станках и механизмах, которые по условиям работы имеют холостой возвратный ход. Это прежде всего долбежные и строгальные станки. Применение кулисно-рычажного механизма привода позволяет существенно повысить общую эффективность использования установки, сократив время на непроизводительные такты.

Преимуществом двухкулисных систем, применяемых в аналоговых вычислительных устройствах, служит высокая надежность и стабильность их работы. Они отличаются высокой устойчивостью к таким факторам внешней среды, ка вибрации и электромагнитные импульсы. Это обуславливало их широкое применение в системах сопровождения целей и наведения вооружений.

Недостатком данной кинематической схемы является малые передаваемые усилия. Кривошипно-шатунная схема позволяет предавать в несколько раз большую мощность.

Недостатком аналоговых вычислительных устройств является исключительная сложность или даже невозможность их перепрограммирования. Они могут вычислять только одну, наперед заданную функцию. Для вычислительных систем общего назначения это неприемлемо. С развитием программно- аппаратных средств цифровой техники, повышением ее надежности и устойчивости к воздействиям внешней среды такие вычислительные системы сохраняются в нишах узкоспециальных применений.

Проектирование (производство) кулисного механизма

Несмотря на кажущуюся простоту устройств кулисного механизма, для того, чтобы он работал эффективно, требуется провести большую работу по его расчету и проектированию. При этом рассматриваются следующие основные аспекты:

  • производительность и КПД;
  • себестоимость производства и эксплуатации;
  • отказоустойчивость и межремонтный ресурс;
  • точность действия;
  • безопасность.

Учитывая сложность взаимовлияния этих аспектов друг на друга, расчет кривошипно-кулисного механизма представляет из себя многоступенчатую итеративную задачу.

В ходе проектирования проводят следующие виды расчета и моделирования:

  • расчет кинематики;
  • динамический расчет;
  • статический расчет.

Обычно проектирование и расчет разбивается на следующие этапы:

  • Определение требуемого закона движения расчетно-аналитическим или графоаналитическим методом.
  • Кинематическое моделирование. Выполнение общего плана, скоростного плана, графическое моделирование моментов инерции, графика энерго-массовых зависимостей.
  • Силовое моделирование. Построение плана ускорений, эпюр сил, приложенных к звеньям в нескольких положения.
  • Синтез кулисно-рычажного механизма. Построение графиков перемещения, скорости, ускорений графико-дифференциальным методом. расчет динамики кулисного механизма и его динамический синтез.
  • Проверка на соответствие закону движения. Окончательное профилирование кулис.
  • Проверка на соблюдение норм безопасности и охраны труда.
  • Выпуск чертежей.

Расчет и проектирование кулисного механизма долгое время представлял собой весьма трудоемкий процесс, требовавший большого сосредоточения и внимательности от конструктора. В последнее время развитие средств вычислительной техники и программных продуктов семейства CAD-CAE существенно облегчил все рутинные операции по расчету. Конструктору достаточно выбрать подходящую кинематическую пару или звено из поставляемых производителем программ библиотек и задать их параметры на трехмерной модели. Существуют модули, на которых достаточно отобразить графически закон движения, и система сама подберет и предложит на выбор несколько вариантов кинематической его реализации.

Область применения

Кулисные механизмы находят применение в тех устройствах и установках, где требуется преобразовать вращение или качание в продольно- поступательное перемещение или сделать обратное преобразование.

Наиболее широко они используются в таких металлообрабатывающих станках, как строгальные и долбежные. Важное преимущество кулисно-рычажного механизма, заключается в его способности обеспечивать высокую скорость движения на обратном ходе. Это дает возможность существенно повысить общую производительность оборудование и его энергоэффективность, сократив время, затрачиваемое на непроизводительные, холостые движения рабочих органов. Здесь же находит применение кулисный механизм с регулируемой длиной ползуна. Это позволяет наилучшим образом настаивать кинематическую схему исходя из длины заготовки.

Механизм конхоидального типа применяется в легком колесном транспорте, приводимом в действие ножной мускульной силой человека- так называемом шагоходе. Человек, управляющий машиной, имитируя шаги, поочередно нажимает на педали механизма, закрепленные на оси с одного конца. Кулисная пара преобразует качательное движение во вращение приводного вала, передаваемое далее цепным или карданным приводом на ведущее колесо.

В аналоговых вычислительных машинах широко применялись так называемые синусные и тангенсные кулисные механизмы. Для визуализации различных функции в них применяются ползунные и двухкулисные схемы. Такие механизмы использовались в том числе в системах сопровождения целей и наведения вооружений. Их отличительной чертой являлась исключительная надежность и устойчивость к неблагоприятным воздействиям внешней среды (особенно- электромагнитных импульсов) на фоне достаточной для решения поставленных задач точности. С развитием программных и аппаратных средств цифровой техники область применения механических аналоговых вычислителей сильно сократилась.

Еще одна важная сфера применения кулисных пар- устройства, в которых требуется обеспечить равенство угловых скоростей кулис при сохранении угла между ними. Муфты, в которых допускается неполная соосность валов, системы питания автомобильных двигателей, устройство реверса на паровом двигателе.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для преобразования вращательного движения в качательное. Целью изобретения является расширение кинематических возможностей. Для достижения этой цели коромысло 4 имеет полку 7, а механизм снабжен звеном 5 регулируемой длины и вторым звеном 6 с длиной, меньшей длины коромысла 4, одним концом шарнирно связанным со вторым концом шатуна 3, а другим – с полкой 7 коромыслом 5 и двумя устройствами 8 и 9 изменения перемещения, одно устройство 8 связано с коромыслом 4, а другое устройство 9 с полкой 7. Изменение характера движения второго звена 6 осуществляется с помощью устройств 8 и 9. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для преобразования вращательного движения в качательное движение.

Известны механизмы шарнирного четырехзвенника, в которых вращательное движение преобразуется в качательное движение. (см. И.И.Артоболевский. Теория механизмов и машин. М. Наука, 1988, рис.5.1, с.112-114).

Известны также кривошипно- коромысловые механизмы, содержащие стойку, кривошип, шатун и коромысло. (см. А.Ф.Крайнев. Словарь справочник по механизмам. М. Машиностроение, 1987, схемы а.б.в. с.181).

Известные механизмы обладают ограниченной кинематической возможностью, что обусловлено неизменностью характера движений их звеньев.

Целью настоящего изобретения является увеличение кинематических возможностей кривошипно коромыслового механизма.

Для достижения этой цели в кривошипно-коромысловом механизме, содержащем стойку, установленный на ней кривошип, шатун, одним концом шарнирно связанный с кривошипом, и коромысло, коромысло выполнено с полкой, механизм снабжен звеном регулируемой длины, предназначенным для поджатия коромысла к стойке, вторым звеном, длина которого меньше длины коромысла, одним концом шарнирно связанным со вторым концом шатуна, а другим с полкой коромысла, и двумя устройствами управления перемещением, одно из которых предназначено для взаимодействия с дополнительным звеном, а другое с коромыслом.

На чертеже изображена кинематическая схема кривошипно-коромыслового механизма.

Кривошипно-коромысловый механизм содержит стойку 1, кривошип 2, шатун 3 и коромысло 4. Шатун 3 связан с прижатым к стойке 1 с помощью звена регулируемой длины 5 коромыслом 4 посредством дополнительного звена 6, длина которого меньше длины коромысла 4 и больше длины кривошипа 2. На коромысле 4 выполнена полка 7 для взаимодействия с дополнительным звеном 6. Механизм снабжен двумя устройствами управления перемещением 8 и 9, одно из которых предназначено для взаимодействия с дополнительным звеном 6, а другое с коромыслом 4.

Кривошипно-коромысловый механизм, содержащий стойку, установленный на ней кривошип, шатун, одним концом шарнирно связанный с кривошипом, и коромысло, отличающийся тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, коромысло имеет полку, механизм снабжен звеном регулируемой длины, предназначенным для поджатия коромысла к стойке, вторым звеном, длина которого меньше длины коромысла, одним концом шарнирно связанным с вторым концом шатуна, а другим с полкой коромысла, и двумя устройствам управления перемещением, одно из которых предназначено для взаимодействия с дополнительным звеном, а другое с коромыслом.

Коробка скоростей

Коробка скоростей – механизм, являющийся важной составной частью токарно-винторезного станка, предназначается для передачи вращения от электродвигателя к шпинделю, в котором крепится обрабатываемая заготовка (или деталь).

Коробка скоростей размещается внутри так называемой передней бабки станка, представляющей собой литую чугунную коробку больших размеров, внутри которой находится также шпиндель – в виде полого вала.

Коробка скоростей состоит из зубчатых колес, валов и других элементов, служит для приведения шпинделя во вращение, а также для изменения его частоты вращения внутри чугунного литого корпуса передней бабки.

Принцип работы коробки скоростей одинаков во всех конструкциях токарно-винторезных станков вплоть до станков нового поколения с числовым программным управлением.

Коромыслово-кулисный механизм

Коромыслово-кулисный механизм – рычажный четрехзвенный механизм, в состав которого входят коромысло и кулиса. Этот механизм служит для преобразования качательного движения входного звена (коромысла или кулисы). Коромысло и кулиса взаимодействуют посредством шатуна. Особенностью коромыслово-кулисного механизма является возможность размещения осей симметрии зон качания входного и выходного звеньев под углом, близким или равным 60°. Коромыслово-кулисный механизм применяется в некоторых станочных автоматических линиях машиностроительных производств.

Кран-укосина

Кран-укосина – подъемный механизм, имеющий небольшие (сравнительно) размеры, предназначен для подъема крупногабаритных деталей различных машин или оборудования с одновременным перемещением на расстояние, равное длине его верхнего рычага – балки. Кран-укосина имеет простое устройство: стойку-опору, вокруг которой вращается укосина в виде рычага-балки. По рычагу-балке перемещается при помощи лебедки колесошкив, через которое потянут трос с чашками-крюками на конце для подъема груза и его перемещения. Лебедка приводится в действие от небольшого электродвигателя, размещенного в верхней части крана-укосины. Кран-укосина обычно устанавливается на ремонтных участках цехов.

Кривошип

Кривошип – вращающееся звено шарнирного или рычажного механизма, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси. Конструктивно кривошип выполняют в виде детали с двумя отверстиями, или цапфами – элементами вращательных цилиндрических пар. Одна из пар в плоском механизме может быть сферической для компенсации перекосов осей звеньев. В пространственном механизме пару, в состав которой входят два подвижных звена, обычно выполняют сферической. Кривошип конструктивно совмещают с маховиком или колесом, а также выполняют в виде эксцентрика или коленчатого вала.

Кривошипно-коромысловый механизм

Кривошипно-коромысловый механизм выполняется в виде четырехзвенного механизма, в состав которого входят кривошип и коромысло. Данный механизм служит для преобразования вращательного движения кривошипа АВ в качательное движение коромысла СД или наоборот – качательного движения коромысла во вращательное движение кривошипа. Кривошип АВ соединен с коромыслом СД посредством шатуна ВС. Функция положения кривошипно-коромыслового механизма связывает угол качания коромысла ψ с углом поворота кривошипа φ.

За один оборот кривошипа коромысло поворачивается на угол ψ в одну сторону и на такой же угол в другую сторону. При качании коромысла от одного крайнего положения до другого кривошип поворачивается на угол φ ≠ 180°. Обычно размеры звеньев указанного механизма подобраны таким образом, что за половину оборота кривошипа φ0Z коромысло совершает полное качание φ0Z в одну сторону. Функция положения кривошипно-коромыслового механизма имеет симметричный вид. Кривошипно-коромысловые механизмы широко используются на нефтепромыслах в виде качающих нефть устройств (над скважинами).

Кривошипный механизм своими руками

Усилие от источника к исполнительному органу может передаваться самым различным образом. Довольно большое распространение получили варианты исполнения, предназначение которых заключается в преобразовании вращательно движения в возвратно-поступательное. Подобный механизм сегодня устанавливается крайне часто. Рассмотрим разновидности, область применения и многие другие моменты подробнее.

Механизм возвратно-поступательного движения

Передача усилия от источника к конечному устройству может проводится самым различным образом. Возвратно поступательный механизм обладает следующими особенностями:

  1. В большинстве случаев он устанавливается при создании обрабатывающего оборудования, к примеру станка, у которого инструмент может одновременно получать вращение и перемещаться в нескольких плоскостях.
  2. Создаваемая конструкция должна быть рассчитана на достаточно длительный эксплуатационный срок. Для этого используется износостойкий материал, который может выдержать длительное воздействие.
  3. Уделяется внимание длительности эксплуатации. Привод может служить определенное количество циклов или времени.
  4. Немаловажным параметром назовем компактность. Слишком большие механизмы возвратно-поступательного движения увеличивают вес конструкции, делают ее более громоздкой.
  5. Ремонтопригодность считается важным параметром, который должен учитываться. При длительной эксплуатации приходится проводить замену износившихся элементов.

Основные эксплуатационные характеристики во многом зависят от принципа действия механизма возвратно-поступательного перемещения. Именно поэтому следует каждый рассматривать подробно.

Типы передач для поступательного движения

Встречается довольно большое количество различных устройств, которые могут применяться для преобразования передаваемого усилия. Большое распространение получили следующие варианты:

  1. Кривошипно-шатунные может применяться для преобразования вращения в возвратно-поступательное движение и наоборот. В качестве основных элементов применяется кривошипный вал, ползун, шатун и специальный элемент кривошипа. Для расчета момента и других параметров могут использоваться различные формулы. В качестве основного элемента также могут использовать коленчатый вал, который имеет одну или несколько ступеней. Они получили весьма широкое распространение, к примеру, двигатели или насосы, сельскохозяйственная техника. При изготовлении основных деталей, как правило, применяется сталь с высокой коррозионной стойкостью.
  2. Кулисные конструкции получили весьма широкое распространение, так как усилие передается без шатуна. В подобном случае ползун напоминает кулису, в которой делается специальное отверстие. На момент вращения кривошипного вала кулиса двигается вправо и налево. В некоторых случаях вместе кулисы применяется стержень с насаженной втулкой. Для обеспечения контакта применяется прижимная пружина. Существенно повысить качество работы устройства можно за счет установки ролика на конце устройства.
  3. Кулачковые варианты исполнения применяются для преобразования вращательного перемещения в возвратно-поступательное. Основным элементом конструкции можно назвать кулачки, а также стержень, криволинейный диск. Для направления положения стержня устанавливается втулка, которая характеризуется весьма высокой точностью позиционирования. Снизить степень трения поверхности можно за счет ролика. В некоторых случаях вместо стержня устанавливается касающийся рычаг. Основные параметры могут быть рассчитаны самостоятельно. Механизм возвратно-поступательного движения рассматриваемого типа применяется в самых различных случаях, к примеру, в механизированном оборудовании.
  4. Шарнирно-рычажные устройства устанавливаются в том случае, если нужно сменить направление движение в какой-либо части устройства. Примером можно назвать ситуация, когда вертикальное перемещение следует перенаправлять в горизонтальное. Кроме этого, в некоторых случаях нужно провести увеличение или уменьшение хода.

Приведенная выше информация указывает на то, что встречается просто огромное количество различных вариантов исполнения механизмов. Выбор проводится по самым различным критериям, которые должны учитываться.

Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения в прямолинейное

Также механизмы возвратно поступательного движения могут применяться для создания условий прямолинейного перемещения исполнительного органа. Ключевыми моментами подобного варианта исполнения назовем:

  1. Существенно повышается надежность.
  2. При изготовлении применяются материалы, характеризующие повышенной износостойкостью.
  3. Подобные механизмы несколько схожи с теми, которые проводят преобразование вращения в возвратно-поступательное перемещение.

Многие конструкции работают на основе применения прямолинейного перемещения. Именно поэтому они получили весьма широкое распространение.

Возвратно-поступательный механизм своими руками

Существенно сэкономить можно путем создания возвратно-поступательного механизма своими руками. В некоторых случаях его делают из дрели, в других для передачи вращающего крутящего момента используется электрический двигатель.

Особенностями назовем нижеприведенные моменты:

  1. Большинство конструкций самостоятельно изготовить не получается, так как требуемые детали характеризуются высокой сложностью. Примером можно назвать сочетание кривошипного вала и шестерни.
  2. Во всех случаях должны проводится расчеты, так как в противном случае обеспечить требуемые параметры не получается.
  3. Изготовить конструкцию рассматриваемого типа можно только при наличии специального оборудования. Если устройство сделано своими силами, то его реальные параметры от расчетных могут существенно отличаться.

В целом можно сказать, что рассматриваемая задача довольно сложна в исполнении. Именно поэтому работу должны проводить исключительно профессионалы, которые могут провести сложные расчеты, а также изготовить требуемые детали.

Область применения

Привод рассматриваемого типа встречаются в самых различных областях. При этом:

  1. Чаще всего привод устанавливается в станке, предназначенный для обработки металла и дерева.
  2. Некоторые инструмента также основаны на преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное. Примером можно назвать ударную дрель или перфораторы, которые сегодня распространены.
  3. В промышленности можно встретить транспортеры, конструкции для подъема и опускания различного продукта.

Единственным, но существенным недостатком можно назвать довольно большие размеры устройства. Кроме этого, нужно обеспечивать качественную смазку, так как трение становится причиной нагрева и износа.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение (например, во вращательное движение коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания), и наоборот.

Состав: 3D-модели деталей, сборка

Софт: КОМПАС-3D 12

Сайт: www

Дата: 2014-11-04

Просмотры: 3 881

205 Добавить в избранное

Еще чертежи и проекты по этой теме:

Софт: КОМПАС-3D 12

Состав: 3D-модели деталей, сборка, файл анимации

Софт: КОМПАС-3D 16

Состав: Модель (кинематический и силовой анализ в пакете MSC.ADAMS), Лист 1 — Структурный и кинематический анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Лист 2 — Силовой анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Лист 3 — Динамический анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Расчеты (кинематики, силового анализа и динамики в Mathcad 14), 3D модель маховика(КОМПАС-3D V16), ПЗ

Софт: КОМПАС-3D 16

Состав: Лист 1 — Структурный и кинематический анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Лист 2 — Силовой анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Лист 3 — Динамический анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Расчеты (кинематики, силового анализа и динамики в Mathcad 14), Модель (кинематический и силовой анализ в пакете MSC.ADAMS), 3D модель маховика(КОМПАС-3D V16), ПЗ

Софт: КОМПАС-3D 14

Состав: 3D Сборка

Софт: КОМПАС-3D 17

Состав: 3D сборка

Дата: 2014-11-04

Просмотры: 3 881

205 Добавить в избранное

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

Оставьте комментарий, отзыв о работе, жалобу (только конкретная критика) или просто поблагодарите автора.

Не открывается архив или чертеж? Прочитайте, перед тем как писать комментарий.

Пожалуйста, войдите, чтобы добавить комментарии.

Кривошипно-шатунные механизмы

В кривошипно-шатунном механизме вместо кривошипного вала часто применяют коленчатый вал. От этого сущность действия механизма не меняется. Коленчатый вал может быть как с одним коленом, так и с несколькими (б, в).

Видоизменением кривошипно-шатунного механизма может быть также эксцентриковый механизм (г). У эксцентрикового механизма нет ни кривошипа, ни колен. Вместо них на вал насажен диск. Насажен же он не по центру, а смещено, то есть эксцентрично, отсюда и название этого механизма — эксцентриковый.

В некоторых кривошипно-шатунных механизмах приходится менять и длину хода ползуна. У кривошипного вала это делается обычно так. Вместо цельного выгнутого кривошипа на конец вала насаживается диск (планшайба). Шип (поводок, на что надевается шатун) вставляется в прорез, сделанный по радиусу планшайбы. Перемещая шип по прорезу, то есть удаляя его от центра или приближая к нему, мы меняем размер хода ползуна.

Ход ползуна в кривошипно-шатунных механизмах совершается неравномерно. В местах «мертвого хода» он самый медленный.

Кривошипно-шатунные — механизмы применяются в двигателях, прессах, насосах, во многих сельскохозяйственных и других машинах.

Кулисные механизмы

Вместо кулисы можно применить стержень, заключенный в направляющую втулку. Для прилегания к диску эксцентрика стержень снабжается нажимной пружиной. Если стержень работает вертикально, его прилегание иногда осуществляется собственным весом.

Для лучшего движения по диску на конце стержня устанавливается ролик.

Кулачковые механизмы

Но бывают дисковые кулачки другой конструкции. Тогда ролик скользит не по контуру диска, а по криволинейному пазу, вынутому сбоку диска (б). В этом случае нажимной пружины не требуется. Движение ролика со стержнем в сторону осуществляется самим пазом.

Кроме рассмотренных нами плоских кулачков (а), можно встретить кулачки барабанного типа (в). Такие кулачки представляют собой цилиндр с криволинейным пазом по окружности. В пазу установлен ролик со стержнем. Кулачок, вращаясь, водит криволинейным пазом ролик и этим сообщает стержню нужное движение. Цилиндрические кулачки бывают не только с пазом, но и односторонние — с торцовым профилем. В этом случае нажим ролика к профилю кулачка производится пружиной.

В кулачковых механизмах вместо стержня очень часто применяются качающиеся рычаги (в). Такие рычаги позволяют менять длину хода и его направление.

Длину хода стержня или рычага кулачкового механизма можно легко рассчитать. Она будет равна разнице между малым радиусом кулачка и большим. Например, если большой радиус равен 30 мм, а малый 15, то ход будет 30-15 = 15 мм. В механизме с цилиндрическим кулачком длина хода равняется величине смещения паза вдоль оси цилиндра.

Благодаря тому, что кулачковые механизмы дают возможность получить разнообразнейшие движения, их часто применяют во многих машинах. Равномерное возвратно-поступательное движение в машинах достигается одним из характерных кулачков, который носит название сердцевидного. При помощи такого кулачка происходит равномерная намотка челночной катушки у швейной машины.

Шарнирно-рычажные механизмы

На рисунке показан шарнирно-рычажный механизм, связанный с другими механизмами. Рычажный механизм получает качательное движение от кривошипно-шатунного и передает его ползуну. Длину хода при шарнирно-рычажном механизме можно увеличить за счет изменения длины плеча рычага. Чем длиннее плечо, тем больше будет его размах, а следовательно, и подача связанной с ним части, и наоборот, чем меньше плечо, тем короче ход.

История кривошипного механизма.

История кривошипного механизма. Начало

Вперед — назад — кругом

Фантазия Джованни Да Фонтана 1429 года:

ошибочная дрель
Многие изобретения оказывались забыты, а потом делались повторно, иногда через много веков. Но среди технических новшеств, которые, не исчезая вовсе, пребывали, однако, на периферии инженерной мысли, безусловным чемпионом является кривошипный механизм, умеющий преобразовывать вращательное движение в поступательное, и наоборот. В самом деле, впервые эта конструкция была изобретена в Китае в I веке н.э., но использовалась она исключительно в колодцах и ручных мельницах. В Европе изобретение было сделано лишь в IX веке — в Утрехтской Псалтири нарисован точильный камень с кривошипным приводом. Еще через сто лет на том же принципе была придумана колесная лира, позднее превратившаяся в шарманку. В XII веке встречается изображение колеса Фортуны с кривошипом. Использование этого принципа облегчалось изобретенным в XI столетии маховиком. У арабов кривошип упомянут впервые лишь в 1206 году ученым Эль-Джазари. В XIV веке в Европе начали снабжать лебедкой арбалеты, но основное применение кривошип по-прежнему имел в точильном деле.

Строго говоря, лишь в 20-х годах XV века, через более чем тысячелетие после изобретения кривошипа и через пятьсот с лишним лет после его появления в Европе, потрясающие возможности этого приспособления были наконец оценены по достоинству: во Фландрии додумались до плотницкого коловорота (первое изображение — у Мейстера Франке в алтаре церкви Св.Фомы в 1424 году). В Италии концепция дрели появилась чуть позднее, с севера. Среди чертежей инженера Джованни да Фонтана есть ее зарисовка, сделанная в 1429 году, видимо, с чужих слов: этот рисунок отражает полное непонимание принципа коловращения! В том же десятилетии был наконец придуман кривошипно-шатунный механизм, составляющий в некотором смысле основу всех современных машин. Сначала он был использован в военных приспособлениях эпохи Гуситских войн; на его основе в 1450 году итальянец Пизанелло построил помповый насос, а в 1474 году Франческо ди Джорджо — механическую лесопилку.

Почему же это изобретение появлялось на свет так мучительно долго? На этот счет существует гипотеза глобального историко-психологического свойства: дело в том, что круговое движение характерно для неорганической материи; напротив, возвратно-поступательное присуще лишь живым существам. Оно дается человеку легче. Поэтому точильщик водит лезвием вдоль крутящегося точила. Поэтому смычок, появившийся в Х веке, уверенно вытеснил колесную лиру на периферию музыкальной культуры. Поэтому вращающаяся спираль так легко обманывает наш глаз: нам легче думать, будто она движется поступательно. Но технический прогресс состоял как раз в переводе возможно большего числа механических движений из возвратно-поступательной формы во вращательную. Перенимая функции Творца, человек приспосабливался к способу движения галактик и электронов.

Даже изобретенный и внедренный, кривошипно-шатунный механизм распространялся в технике невероятно медленно. Он стал единственной выдумкой средневековья, которую наглый человек Нового Времени дерзнул запатентовать как свою собственную: в августе 1780 года Джеймс Пакард из Бирмингема получил свидетельство, что именно он является изобретателем кривошипно-шатунного механизма. Ни с часами, ни с очками он на такое не осмелился бы.

Трудно поверить, но даже штопор для бутылок был придуман лишь в 1790 году!


Сайт управляется системой uCoz

Аналитическая кинематика кривошипно-ползунного механизма

Пример решения задачи: Аналитическая кинематика кривошипно-ползунного механизма

 одержит три этапа)

Контрольная работа по технической механике. Раздел 1. Машины и механизмы

Этап I. 

Провести аналитическое исследование кривошипно-ползунного механизма, изображенного на рис.1.1 , а именно: найти перемещение xC, скорость υС и ускорение аС ползуна С в зависимости от значения угла φ1.

Рис.1.1 Схема кривошипно-ползунного механизма

Прежде чем получить вариант с исходными данными, изучите пункт 1.4.2 Аналитический метод кинематического анализа теоретического материала и пример 1, который приводится ниже:

Пример1. Провести аналитическое исследование кривошипно-ползунного механизма, а именно: найти перемещение, скорость и ускорение ползуна С в зависимости от значения угла φ1. Для расчета принять: d =0,07м; r =0,2м; l =0,8м, ω1=1с–1, (ε1=0), φ1=π/3.

Теоретическое сопровождение задачи:

При вращении кривошипа АВ с заданной угловой скоростью ω1= d φ1/ dt

ползун С совершает возвратно поступательное движение. Такого типа механизмы используют в поршневых двигателях, насосах, компрессорах и других машинах. Для того чтобы кривошип АВ имел возможность совершать полный оборот, размеры звеньев АВ и ВС механизма должны удовлетворять неравенству

λ = AB /BC = r / l <1. (п.1)

Суть аналитического исследования кинематики данного механизма состоит в установлении геометрической (векторной) связи между положением ведущего звена (кривошипа) и положениями других (ведомых) звеньев.

В частности нас интересует связь xc=f(φ1). Зная такую связь, путем дифференцирования по времени определяется скорость υС и затем ускорение аСползуна С в зависимости от значения угла φ1. Аналогично определяется также положение, скорость и ускорение других ведомых звеньев.

Скорости ведомых звеньев. Если искомое К -е ведомое звено движется поступательно, то линейная скорость К — го звена будет определяться следующим образом

(п.2)

Координату φ1 = q называют обобщенной координатой (безразмерная величина), а

обобщенной скоростью механизма, [ ω 1=1/ c ].

Если ведомое N -е звено совершает вращательное движение, то его угловая скорость определяется зависимостью

; (п.3)

Здесь и –аналоги скорости для К -го поступательного и N -го вращающегося звена .

Значения и называют ещё передаточными функциями (отношениями) IK -1 и UN -1 , так как их можно преобразовать, умножив и разделив его на величину dt:

, ( п. 4)

(п.5)

Вывод: Если определить передаточные функции IK -1 и UN -1, то скорости ведомых K -го и N -го звеньев находятся как

(п.6)

Ускорения ведомых звеньев. Перепишем уравнение (п.2)

и продифференцируем его по времени. Так определим линейное ускорение aK К-го звена:

(п.7)

Величина

– аналог ускорения К-го звена, совершающего поступательное движение (вторая передаточная функция).

Угловое ускорение εN N -го звена определяется зависимостью, получаемой дифференцированием уравнения (п.3)

по dt :

(п.8)

Величина

– аналог ускорения N -го звена, совершающего вращательное движение.

В частности, если ведущее звено (кривошип) вращается равномерно, то

,

и формулы (п.7) и (п.8) упрощаются:

(п.9)

Итак, для аналитического анализа механизма необходимо найти зависимости для первых IK-1 и UN-1 и вторых IK-1 и UN-1 передаточных функций, а затем использовать соотношения (п.6) и (п.8) или (п.9).

___________________________________

Вычертим механизм в соответствии с данными задачи и рассмотрим замкнутый векторный контур OABCO (рис 1.2).

Рис.1.2 Замкнутый векторный контур кривошипно-ползунного механизма

Соблюдая единообразие отсчёта углов, определяющих положение звеньев, составим векторное уравнение

(п.10)

Введем угол ψ=2π –φ2 и спроектируем (п.10) на координатные оси Х и Y:

(п.11)

. (п.12)

Здесь угол ψ — (угол давления) введен для удобства, поскольку φ2 тупой угол. При этом, очевидно, что передаточная функция выражается через ψ следующим образом:

(п.13)

Решение задачи о положениях. Определим функции положения ползуна xс (φ1 ) и шатунаφ2 (φ1 ).

Из (п.14) получаем

откуда

Далее, из (п.11) получим координату положения ползуна:

. (п.14)

Расчет:

=

Решение задачи о скоростях:

Определим аналоги скорости ползуна

и шатуна

для чего продифференцируем по обобщенной координате φ1уравнение (п.12)

; (п.15)

и (п.14):

(п.16)

Сначала из уравнения (п.15) выразим аналог скорости (передаточное отношение U 2-1 ) шатуна

(п.17)

Из уравнения (п.16) с учетом (п.17) получаем аналог скорости ползуна (передаточное отношение I С-1 )

(п.18)

Выражения (п.17) и (п.18)показывают, что передаточные функции U 2-1 и I С-1 зависят только от положения механизма φ1, его геометрии и не зависят от скорости ω1 начального звена.

Угловая скорость шатуна относительно точки В :

(п.19)

Линейная скорость ползуна

(п.20)

Расчеты:

Из (п.17) и (п.19) найдем функцию, передающую вращение от кривошипа к шатуну и его угловую скорость:

Знак «–» у угловой скорости шатуна ω2 означает, что угол φ2 в последующий момент времени станет меньше, а угол ψ – больше.

Из уравнений (п.18) и (п.20) определим аналог скорости и саму скорость ползуна:

Здесь, знак «–» у линейной скорости ползуна означает, что координата x С уменьшается, ползун движется влево.

Решение задачи об ускорениях:

Поскольку ведущее звено(кривошип) вращается равномерно, то для нахождения ускорений шатуна и ползуна используем сокращенные формулы (п.9)

(п.9`)

Определим аналог ускорения шатуна

для чего продифференцируем уравнение (п.17)

по dφ1 :

Поскольку согласно (п.17)

окончательно для U ’ 2-1 получим:

(п.21)

Аналогично найдем производную от первой передаточной функции ползуна :

Угловое ускорение шатуна вычислим по формуле

,

а линейное ускорение ползуна :

Расчет :

Ответ: В момент времени, когда выполняются условия задачи:

— положение точки С на ползуне xc =0,862 м

— угол между кривошипом и шатуном φ2= 342,30

— угол давления ψ=17,70

— угловая скорость шатуна ω2= – 0,131 1/с

— линейная скорость ползуна υ с=– 0,205 м/с

— угловое ускорение шатуна ε 2=0,222 1/с2

— ускорение ползуна ас = – 0,059 м/с2.

Приведем графики изменения рассчитанных параметров в зависимости от угла φ1, рассчитанные для двух оборотов кривошипа:

Этап II. Силовой ( динамический ) анализ механизма.

К звену ВС кривошипно-ползунного механизма (рис.1.1) приложен момент М = 12 кНм, к точке С — сила F = 20 кН. Используя результаты расчета Вашего варианта и заданные массу ползуна mc и момент инерции шатуна I2 вычислите:

1) — кинетическую энергию механизма и 2)-выполните приведение моментов и сил к звену А B. Массой кривошипа и силами трения пренебречь.

Для выполнения этапа №2 разберите пункты 1.5.3 Кинетическая энергия, приведенная масса, приведенный момент инерции механизма и 1.5.4 Приведенная сила и приведенный момент сил из теоретического материала и пример 2 после этого пункта:

КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ, ПРИВЕДЕННАЯ МАССА, ПРИВЕДЕННЫЙ МОМЕНТ ИНЕРЦИИ МЕХАНИЗМА

Анализ движения машинного агрегата, находящегося под действием приложенных к нему внешних сил, удобно проводить с использованием метода приведения масс и сил к какому-либо звену механизма. Он сводится к анализу динамики тела (звена приведения), к которому приведены все внешние силы и моменты. Чаще всего звеном приведения выступает ведущее звено механизма.

Кинетическая энергия механизма. Для i -го звена, совершающего сложное движение (например, для шатуна кривошипно-ползунного механизма), кинетическую энергию можно выразить формулой

,

где первое слагаемое правой части – это кинетическая энергия поступательного движения центра масс звена; второе слагаемое – кинетическая энергия вращательного движения; mi – масса звена; υsi – скорость центра масс; Isi – момент инерции звена относительно центра масс; ω i – угловая скорость звена.

Для всего механизма кинетическая энергия равна сумме кинетических энергий всех звеньев механизма:

, (п.23)

где n – количество подвижных звеньев.

Приведенная масса механизма. Условно заменим механизм его динамической моделью. Например, кривошипно-ползунный механизм (рис. 2.1) заменим динамической моделью, состоящей из стойки и кривошипа.

Рис. 2.1 Замена кривошипно-ползунного механизма динамической моделью

Здесь ОB – звено приведения механизма, в котором как бы сосредоточена инертность всех звеньев механизма, B точка приведения.

Уравнение (п.23) умножим и разделим на квадрат скорости точки приведения υ В :

.

Выражение в квадратных скобках имеет размерность массы (кг) и называется приведенной массой mпр механизма в точке В :

. (п.24)

Приведенной массой механизма называется такая условная масса, которая как бы сосредоточена в точке приведения механизма, кинетическая энергия которой равна сумме кинетических энергий всех звеньев механизма.

Тогда

, (п.25)

Приведенный момент инерции. Так как υB = ω1lAB , где lAB – длина звена приведения, ω1– его угловая скорость, то кинетическую энергию механизма можно выразить уравнением

,

где приведенный момент инерции механизма

. (п.26)

Приведенным моментом инерции механизма (используется, если звено приведения совершает плоскопараллельное движение) называется такой условный момент инерции, которым как бы обладает звено приведения относительно оси вращения, кинетическая энергия которого (при таком моменте инерции) равна сумме кинетических энергий всех звеньев механизма.

Важно, что величины mпр и Iпр не являются постоянными для данного механизма, а меняют свое численное значение в зависимости от положений звеньев, так как звенья меняют свои скорости.

Расчет:

υB = ω · lAB = ω · r =0,2 м/с;


Приведенная сила и приведенный момент сил. Приведенной силой FПр называется условная сила, приложенная в точке приведения, и определяемая из равенства элементарной работы этой силы (в единицу времени) А = FПр · υпр сумме работ сил Fi и пар сил Mi, действующих на звенья механизма.

(п.27)

Аналогично определяется приведенной момент сил MПр условный момент сил, действующий на звено приведения, и определяемый из равенства элементарной работы (в единицу времени) А = M Пр · ω сумме работ сил Fi и пар сил Mi , действующих на звенья механизма.

(п.28)

Расчет:

Здесь при расчете учтены направления скоростей υС и силы F , ω2 и момента M.

Таким образом, динамической моделью механизма является механизм первого класса, для угла поворота кривошипа φ1=π/3:

— кинетическая энергия механизма Екин=0,764Дж;
— приведенная масса m пр = 38,25 кг;
— приведенные момент инерции I Пр = 1,53кг∙м2;
— приведенные сила F Пр =12,64 Н ; и

— момент сил М Пр = 2,53 кНм;

Графики изменения рассчитанных параметров в зависимости от угла φ1, рассчитанные для двух оборотов кривошипа:

Этап III.

Рассчитайте для данных задачи ход ползуна S0= Smax – Smin и максимальные значения углов давления ψ1 max и ψ2 max. Рассчитайте новое значение эксцентриситета d 1, при котором ход ползуна увеличится в 1,1 раза.

Для выполнения этапа №3 разберите параграф 2.3 ПРИМЕРЫ МЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННОГОМЕХАНИЗМА С УЧЕТОМ УГЛОВ ДАВЛЕНИЯ и пример 3:

Пример 3. Заданы : r —длина кривошипа АB, l — длина шатуна ВC, d — эксцентриситет.

Требуется определить: S0= Smax – Smin – ход ползуна, ψ1max и ψ2max — максимальные значения углов давления.

Расчетные схемы рис. 3.1 и 3.2:

Рис. 3.1 Углы давления в кривошипно-ползунном механизме

Рис. 3.2. Крайние положения ползуна (мертвые точки) в кривошипно-ползунном механизме

Расчетные уравнения (из рассмотрения схем):

(п.29 )

Для определения трех неизвестных параметров схемы составлено три уравнения. Их решение не составит труда

УКАЗАНИЯ по заполнению ответов

1. Для обозначения размерности следует использовать систему СИ.

2. Числа типа

q = 1,614•10−19 Кл,

υ = 2,28•107 м/с

следует представлять в виде:

q =1,614Е−19 Кл,

υ = 2,28Е7 м/с.

Обратите внимание на два обстоятельства.

Первое: приводим число к нормализованной записи, сохранив в ней единицы, т. е.

489,567 •10−6 = 4,89567 •10−4;

0,0067842•10−19= 6,7842•10−22.

Второе: после запятой оставляем три значащих цифры:

4,89567 •10−4= 4,896 •10−4 =4,896Е−4;

6,7842•10−22= 6,784•10−22 = 6,784Е−22.

Букву E набираем латиницей!

3. При решении задач не ищите готовых формул для нахождения ответа. Исходите из фундаментальных, основополагающих законов и постулатов и выводите расчетную формулу сами!

Кривошип (механизм)

Кривошип — это рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, посредством которого круговое движение передается валу или принимается от него. В сочетании с шатуном его можно использовать для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или наоборот. Рычаг может быть изогнутой частью вала или отдельным рычагом или диском, прикрепленным к нему. К концу кривошипа с помощью стержня прикреплен стержень, обычно называемый шатун (шатун).

Этот термин часто относится к кривошипу с приводом от человека, который используется для ручного поворота оси, как в шатуне велосипеда или скобе и сверле . В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывая возвратно-поступательное усилие к кривошипу. Обычно есть штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся рукояткой или прикрепленной педалью .

Почти во всех поршневых двигателях используются кривошипы (с шатунами ) для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение. Кривошипы встроены в коленчатый вал .

Считалось, что свидетельство самой ранней настоящей кривошипной рукоятки было найдено в глазурованной глиняной гробнице эпохи Хань модели сельскохозяйственного веялого веялки , датируемой не позднее 200 г. н.э. [3] [4] , но с тех пор появилась серия похожих глиняных моделей с Были обнаружены вееры для веялки с ручным приводом, один из которых относится к эпохе династии Западная Хань (202 г. до н.э. — 9 г. н.э.). [5] [6] Историк Линн Уайт заявила, что китайскому кривошипу «не дан импульс изменить возвратно-поступательное движение на круговое движение в других приспособлениях», сославшись на одну ссылку на китайский кривошипно-шатунный механизм, датируемый 1462 годом. [7]Тем не менее, более поздние публикации показывают, что китайцы использовали не только кривошип, но и кривошипно-шатун для управления двигателями еще во времена династии Западная Хань (202 г. до н.э. — 9 г. н.э.). В конце концов кривошипно-шатуны использовались для взаимного преобразования или вращательного и возвратно-поступательного движения для других приложений, таких как просеивание муки, прядильные колеса с педалями, сильфоны печей с приводом от воды и машины для наматывания шелка. [8] [6]

Ручка вращающейся ручной мельницы , которая появилась в 5 веке до нашей эры в кельтиберийской Испании и в конечном итоге попала в Грецию к I веку до нашей эры. [10] [1] [2] [11] Римский железный коленчатый вал еще неизвестного назначения, датируемый 2 веком нашей эры, был обнаружен при раскопках в Августе Рорика , Швейцария . Кусок длиной 82,5 см на одном конце имеет бронзовую ручку длиной 15 см, другая ручка утеряна. [12] [9]

Ок. В Ашхайме , недалеко от Мюнхена , были раскопаны настоящие железные кривошипы длиной 40 см вместе с парой раздробленных жерновов диаметром 50-65 см и разнообразными железными изделиями . Римская мельница с кривошипным механизмом датируется концом 2 века нашей эры. [13] Часто цитируемая современная реконструкция насоса с ковшовой цепью, приводимого в движение маховиками с ручным приводом с кораблей Nemi , была отклонена как «археологическая фантастика». [14]


кривошипно-ползунковый механизм | механика | Британника

кривошипно-кривошипный механизм , устройство механических частей, предназначенное для преобразования прямолинейного движения во вращательное, как в поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, или для преобразования вращательного движения в прямолинейное, как в поршневом насосе с возвратно-поступательным движением. Основную природу механизма и относительное движение частей лучше всего описать с помощью прилагаемого рисунка, на котором движущиеся части слегка заштрихованы.Темно заштрихованная часть 1, неподвижная рама или блок насоса или двигателя, содержит цилиндр, изображенный в поперечном сечении своими стенками DE и FG, , в котором поршень, часть 4, скользит вперед и назад. Маленький кружок A представляет коренной подшипник коленчатого вала, который также находится в части 1. Коленчатый вал, часть 2, показан как прямой элемент, проходящий от коренного подшипника A до подшипника шатунной шейки B, . который соединяет его с шатуном, деталь 3.Шатун показан как прямой элемент, проходящий от подшипника шатунной шейки B до подшипника шатунной шейки C, , который соединяет его с поршнем, часть 4, который показан в виде прямоугольника. Три подшипника, показанные кружками A, B, и C , позволяют соединенным элементам свободно вращаться относительно друг друга. Путь B представляет собой окружность радиусом AB; , когда B находится в точке h , поршень будет в положении H, и когда B находится в точке j , поршень будет в положении J. На бензиновом двигателе головная часть цилиндра (где происходит взрыв бензино-воздушной смеси) на EG; давление взрыва вытолкнет поршень из положения Н в положение Дж; обратное движение от Дж до Н потребует энергии вращения маховика, прикрепленного к коленчатому валу и вращающегося вокруг подшипника, коллинеарного с подшипником А . В поршневом насосе коленчатый вал приводится в движение двигателем.

Кривошип (механизм) | История Вики

Кривошип представляет собой рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, с помощью которого возвратно-поступательное движение передается валу или принимается от него. Он используется для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или возвратно-поступательного движения в круговое. Рычаг может представлять собой изогнутую часть вала или прикрепленный к нему отдельный рычаг. К концу кривошипа шарниром прикреплен стержень, обычно называемый шатуном. Конец стержня, прикрепленный к кривошипу, движется круговым движением, в то время как другой конец обычно вынужден двигаться линейным скользящим движением внутрь и наружу.

Этот термин часто относится к кривошипу с приводом от человека, который используется для ручного поворота оси, например, в шатуне велосипеда или в скобе и дрели. В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывающим возвратно-поступательную силу к кривошипу. Часто имеется штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся ручкой на ней для удержания в руке или в случае работы ногой (обычно второй рукой для другой ноги), с свободно вращающаяся педаль.

История[]

Файл: Bundesarchiv Bild 135-BB-152-11, Tibetexpedition, Tibeter mit Handmühle.jpg

Тибетец, работающий на печи (1938 г.). Перпендикулярная рукоятка таких вращающихся ручных мельниц работает как рукоятка. [1] [2]

Эксцентриковый кривошипный механизм появился в Китае с 4 века до н.э. [3] Рукоятки с ручным приводом использовались во времена династии Хань (202 г. до н.э. — 220 г. н.э.), как модели гробниц из глазурованной глины эпохи Хань с изображениями 1-го века до н.э., а затем использовались в Китае для наматывания шелка и конопляного прядения, для сельскохозяйственного веялки, для водяного мукопросеивателя, для гидравлического металлургического меха и для колодезной лебедки. [4] [5] Самое раннее использование кривошипа в машине происходит в веялке с кривошипным приводом в ханьском Китае. [6]

Римская железная рукоятка была найдена при раскопках в Августе Раурике, Швейцария. Кусок длиной 82,5 см с ручкой длиной 15 см имеет пока неизвестное назначение и датируется не позднее ок. 250 г. н.э. [7] На лесопилке позднего Иераполиса (Малая Азия) 3-го века обнаружены рукоятки, а две каменные лесопилки 6-го века также были найдены в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания. [8] В Китае кривошипно-шатунная машина появилась в 5 веке, а в 6 веке — кривошипно-шатунная машина с поршневым штоком. [3]

Устройство, изображенное в каролингской рукописи начала 9 века Утрехтская псалтирь представляет собой кривошипную рукоятку, используемую с вращающимся точильным камнем. [9] Ученые указывают на использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах в работе X века испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави (936–1013). [9] Бенедиктинский монах Феофил Пресвитер (ок. 1070–ок. 1125) описал кривошипные рукоятки, «используемые при токарной обработке литейных стержней», согласно Нидхэму. [10]

В мусульманском мире неручной кривошип появляется в середине 9 века в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге изобретательных устройств . [11] Эти кривошипы с автоматическим управлением появляются в нескольких устройствах, описанных в книге, два из которых имеют действие, близкое к действию коленчатого вала.Автоматическая рукоятка братьев Бану Муса не позволяла бы полностью вращаться, но потребовалась лишь небольшая модификация, чтобы преобразовать ее в коленчатый вал. [12] Арабский изобретатель Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему во вращающейся машине двух своих водоподъемных машин. [13] Его двухцилиндровый насос включал в себя самый ранний из известных коленчатых валов, [14] , в то время как другая его машина включала в себя первый известный кривошипно-ползунковый механизм. [15] Итальянский врач и изобретатель Гвидо да Виджевано (ок.1280–1349) сделал иллюстрации для байдарки и военных повозок, которые приводились в движение коленчатыми валами и зубчатыми колесами, вращаемыми вручную. [16] Кривошип стал обычным явлением в Европе к началу 15 века, что можно увидеть в работах таких людей, как военный инженер Конрад Кьезер (1366–после 1405). [16]

В начале 20 века на некоторых машинах использовались шатуны; например, почти все фонографы до 1930-х годов приводились в действие заводными двигателями с заводными рукоятками, а двигатели внутреннего сгорания автомобилей обычно запускались с помощью рукояток (известных как пусковые ручки в Великобритании), прежде чем электрические стартеры стали широко использоваться.

Примеры[]

Файл:Преобразование вращательного движения в линейное crank.jpg

Рукоятка

Файл:CrankPencilShapener.jpg

Ручная рукоятка на точилке для карандашей

Знакомые примеры включают:

Использование руки[]

  • механическая точилка для карандашей
  • Рыболовная катушка и другие катушки для кабелей, проводов, канатов и т. д.
  • Окно автомобиля с ручным управлением
  • комплект рукояток, который приводит в движение трикке через рукоятки.

Использование ножек[]

  • шатун, приводящий в движение велосипед с помощью педалей.
  • швейная машина с педалью

Двигатели[]

Почти во всех поршневых двигателях используются кривошипы для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение. Шатуны встроены в коленчатый вал.

Механика[]

Смещение конца шатуна примерно пропорционально косинусу угла поворота кривошипа при измерении от верхней мертвой точки. Таким образом, возвратно-поступательное движение, создаваемое постоянно вращающимся кривошипом и шатуном, приблизительно представляет собой простое гармоническое движение:

где х — расстояние конца шатуна от оси кривошипа, l — длина шатуна, r — длина кривошипа, α — угол поворота коленчатого вала, измеренный от верхней мертвой точки (ВМТ).Технически возвратно-поступательное движение шатуна немного отличается от синусоидального из-за изменения угла шатуна во время цикла.

Механическое преимущество кривошипа, соотношение между силой, действующей на шатун, и крутящим моментом на валу, меняется на протяжении цикла кривошипа. Соотношение между ними примерно такое:

где крутящий момент и F сила на шатуне.Для данной силы на кривошипе крутящий момент максимален при углах кривошипа α = 90° или 270° от ВМТ. Когда кривошип приводится в движение шатуном, возникает проблема, когда кривошип находится в верхней мертвой точке (0°) или нижней мертвой точке (180°). В эти моменты цикла кривошипа сила, действующая на шатун, не вызывает крутящего момента на кривошипе. Следовательно, если кривошип неподвижен и находится в одной из этих двух точек, он не может быть приведен в движение шатуном. По этой причине в паровозах, колеса которых приводятся в движение кривошипами, два шатуна прикреплены к колесам в точках, отстоящих друг от друга на 90°, так что независимо от положения колес при запуске двигателя хотя бы один шатун будет быть в состоянии приложить крутящий момент, чтобы начать поезд.

См. также[]

  • Лебедка
  • Уравнения движения поршня
  • Ничего шлифовального станка
  • Солнечная и планетарная шестерни

Каталожные номера[]

  1. ↑ Ритти, Греве и Кессенер 2007, с. 159
  2. ↑ Лукас 2005, с. 5, фн. 9
  3. 3.0 3.1 Джозеф Нидхэм (1975), «История и человеческие ценности: китайский взгляд на мировую науку и технику», Философия и социальные действия II (1-2): 1-33 [ 4], http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.122.293&rep=rep1&type=pdf#page=12, получено 13 марта 2010 г.
  4. ↑ Needham 1986, стр. 118–119.
  5. ↑ Темпл, Роберт. (1986). Гений Китая: 3000 лет науки, открытий и изобретений , с. 46. ​​С нападающим Джозефом Нидхэмом. Нью-Йорк: Саймон и Шустер, Inc. ISBN 0671620282.
  6. Н. Сивин (август 1968 г.), «Обзор: Наука и цивилизация в Китае Джозефа Нидхэма», Журнал азиатских исследований (Ассоциация азиатских исследований) 27 (4): 859-864 [862 ], http://www.jstor.org/stable/2051584
  7. ↑ Лаур-Беларт 1988, с. 51–52, 56, рис. 42
  8. ↑ Ритти, Греве и Кессенер 2007, с. 161
  9. 9,0 9,1 Needham 1986, p. 112.
  10. ↑ Needham 1986, стр. 112–113.
  11. А. Ф. Л. Бистон, М. Дж. Л. Янг, Дж. Д. Латам, Роберт Бертрам Сержант (1990), Кембриджская история арабской литературы , Cambridge University Press, с. 266, ISBN 0521327636
  12. Бану Муса, Дональд Рутледж Хилл (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer, стр.23-4, ISBN 08339
  13. ↑ Ахмад И Хассан. Кривошипно-шатунная система в машине с непрерывным вращением.
  14. Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, p. 41, ISBN 1435850661
  15. Лотфи Ромдхан и Саид Зеглул (2010), «Аль-Джазари (1136–1206)», History of Mechanism and Machine Science (Springer) 7 : 1-21, doi: 10.1007/978-90- 481-2346-9, ISBN 978-90-481-2346-9, ISSN 1875-3442
  16. 16.0 16,1 Needham 1986, с. 113.

Библиография[]

  • Лукас, Адам Роберт (2005), «Промышленное измельчение в древнем и средневековом мире. Обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе», Технология и культура 46 : 1–30  
  • Лаур-Беларт, Рудольф (1988), Führer durch Augusta Raurica (5-е изд.), август  
  • Нидхэм, Джозеф (1991), Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии: Часть 2, Машиностроение , Cambridge University Press, ISBN 0521058031 .
  • Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф каменной лесопилки с водяным приводом на саркофаге в Иераполисе и ее значение», Journal of Roman Archaeology 20 : 138–163

Внешние ссылки []

Тепловые двигатели

  • Двигатель Карно
  • Флуидайн
  • Газовая турбина
  • Горячий воздух
  • Джет
  • Двигатель Фото-Карно
  • Поршень
  • Беспоршневой (роторный)
  • Трубка Рийке
  • Ракета
  • Сплит-одинарный
  • Пар (возвратно-поступательный)
  • Паровая турбина
  • Стерлинг
  • Термоакустический

  • Номер Била
  • Западный номер
  • Хронология технологии тепловых двигателей
  • Термодинамический цикл

    Конструкция кривошипно-шатунного механизма | Строительство автомобилей

    Назначением кривошипно-шатунного механизма является преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращение коленчатого вала .

    Компоненты кривошипно-шатунного механизма могут быть разделены на две группы: стационарная и подвижная.

    Подвижные детали кривошипно-шатунного механизма: поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал, маховик.

    Стационарные элементы кривошипно-шатунный механизм: блок цилиндров двигателя, блок головки двигателя, картер, цилиндры .

    Стационарные детали двигателя

    Поршень – является составной частью двигателя внутреннего сгорания .Назначение поршня — передача усилия расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал через шатун.

    Кольца поршневые – разрезное кольцо, входящее в канавку на наружном диаметре поршня в двигателе внутреннего сгорания .

    Шатун – элемент, соединяющий поршень с коленчатым валом в поршневом двигателе.

    Коленчатый вал – представляет собой механическую часть, выполняющую преобразование возвратно-поступательного движения поршня и шатуна во вращательное движение.При поломке коленчатого вала избежать дорогостоящего ремонта невозможно, поэтому здесь вы можете увидеть стоимость ремонта коленчатого вала .

    Маховик – это механическое устройство, предназначенное для эффективного хранения коленчатого вала энергии вращения.

    Блок цилиндров двигателя – конструкция, содержащая цилиндров и другие детали двигателя внутреннего сгорания.

    Головка блока цилиндров двигателя – расположена над цилиндрами в верхней части блока цилиндров в двигателе.

    Цилиндр – центральная рабочая часть двигателя , пространство, в котором перемещается поршень .

    Кривошипный механизм — Роб Айвз

    Рабочий кривошипный механизм, который можно скачать, распечатать и поэкспериментировать!

    Готовая модель.
    Эта модель позволяет вам увидеть, как работают кривошипы, и может стать отправной точкой для ваших собственных разработок.
    Участники могут скачать части бесплатно в конце этого поста.Не члены могут загружать части за небольшую плату.

    Распечатайте детали на тонком картоне (230 г/м2 / 230 микрон). Сделайте надрезы по пунктирным линиям, отверстия пока не вырезайте. Аккуратно вырезаем детали.


    Сложите концы толкателя пополам и склейте их вместе, чтобы получилась карта двойной толщины. Когда клей полностью высохнет, вырежьте острым ножом отверстие посередине…


    …затем вырежьте деталь ножницами.


    Повторите то же самое со вторым концом толкателя.


    Приклейте усилитель коробки на место сбоку коробки так, чтобы он точно выровнялся. Это делается для того, чтобы отверстие кривошипа стало вдвое толще.


    Готовая сторона коробки.


    После полного высыхания клея острым ножом аккуратно вырежьте отверстие.


    Сложите и приклейте нижний клапан со стороны коробки, чтобы получился треугольный отрезок трубы. Используйте квадратную рамку, чтобы убедиться, что деталь находится под прямым углом.(Я использовал бокс-сет DVD с четвертым сезоном «Северной экспозиции», но третий сезон, вероятно, тоже подойдет.)


    Сложите и приклейте верхние клапаны, как показано выше, затем поднимите их в виде трубы квадратного сечения.


    Повторите процесс со второй стороной коробки.


    Сложите пять частей рукоятки в квадраты и склейте их.


    Сложите первые две секции и приклейте их на место.Остальные пока не делай.


    Сложите и склейте толкатель. Приклейте концы толкателя к толкателю.


    Наденьте толкатель на центр кривошипа. Сложите и приклейте остальную часть рукоятки, следя за тем, чтобы углы были точными.


    Сложите и склейте подвижную платформу. Приклейте верх и низ на место.


    Приклейте толкатель к выступу на подвижной платформе.


    Приклейте основание к одной из сторон коробки, выровняв складки на основании с передней и задней стороной коробки.


    Вставьте рукоятку в отверстие в боковой части коробки.

    Поднимите вторую сторону коробки и ввинтите рукоятку на место. Обратите внимание, что подвижная платформа помещается между двумя направляющими по бокам коробки, но ее нельзя приклеивать!

    Приклейте вторую сторону коробки к основанию.


    Согните конец на место, как показано, приклейте выступы в местах, указанных стрелками.


    Сложите и приклейте треугольную часть на конце коробки. Это придаст жесткости готовой коробке. Приклейте конец коробки к выступу на основании. (Стрелка)


    Сложите и приклейте конец коробки.


    Сложите и склейте две квадратные части ручки.

    Сложите одну часть в другую и склейте.

    Сверните и приклейте длинный язычок.


    Завершите модель, приклеив ручку к рукоятке.Когда клей высохнет, поверните ручку, и платформа начнет двигаться вперед и назад. Этот механизм может иметь самые разные применения в вашей собственной конструкции автомата, от перемещения головы черепахи внутрь панциря и вытаскивания из него до управления руками тренирующегося медведя!

    Конструкция кривошипно-шатунного механизма

    Назначение кривошипно-шатунного механизма – преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращение коленчатого вала.

    Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на две группы: неподвижные и подвижные.

    Подвижные элементы кривошипно-шатунного механизма: поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, маховик, коленчатый вал.

    Также читайте – ПОРШЕНЬ И ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА

    Неподвижные элементы кривошипно-шатунного механизма: блок цилиндров двигателя, блок головки цилиндров, цилиндры, картер.

    Также читайте – ЧТО ТАКОЕ БЛОК ДВИГАТЕЛЯ?

    Стационарные детали двигателя

    Поршень – деталь двигателя внутреннего сгорания.Поршень предназначен для передачи усилия расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал через шатун.

    Также прочтите – ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СЦЕПЛЕНИЯ: КОМПОНЕНТЫ И ИХ ФУНКЦИИ, ТИПЫ И ТЕРМИНОЛОГИЯ

    Поршневое кольцо представляет собой разрезное кольцо, которое входит в канавку на внешнем диаметре поршня в двигателе внутреннего сгорания.

    Шатун – элемент, соединяющий поршень с коленчатым валом поршневого двигателя.

    Вал коленчатый – механическая деталь, осуществляющая преобразование возвратно-поступательного движения поршня и шатуна во вращательное движение. При поломке коленчатого вала избежать дорогостоящего ремонта невозможно, поэтому стоимость ремонта коленчатого вала можно посмотреть здесь.

    Маховик – механическое устройство, предназначенное для эффективного накопления энергии вращения коленчатого вала.

    Блок цилиндров двигателя – конструкция, содержащая цилиндры и другие детали двигателя внутреннего сгорания.

    Головка блока цилиндров двигателя – устанавливается над цилиндрами в верхней части блока цилиндров в двигателе.

    Цилиндр – пространство, в котором движется поршень, является центральной рабочей частью двигателя.

    Подробнее:

    Ротационно-линейные соединения — ЗОЛОТОЙ КРИВОШУЧНЫЙ МЕХАНИЗМ 51025

      Кривошип  представляет собой рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, с помощью которого возвратно-поступательное движение  передается или принимается от вала .Он используется для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное движение или наоборот. Рычаг может быть изогнутой частью вала или прикрепленным к нему отдельным рычагом или диском. К концу кривошипа с помощью шарнира прикреплен стержень, обычно называемый соединительным стержнем. Конец стержня, прикрепленный к кривошипу, движется круговым движением, в то время как другой конец обычно вынужден двигаться линейным скользящим движением.

    Этот термин часто относится к кривошипу с приводом от человека, который используется для ручного поворота оси, как в велосипедном шатуне или скобе и дрели.В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывающим возвратно-поступательную силу к кривошипу. Обычно к другому концу руки перпендикулярна штанга, часто с прикрепленной свободно вращающейся ручкой или педалью.


    АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

    1- Кривошипно-кривошипный механизм с паузой в конце хода.

    Число зубьев внутренней шестерни в 3 раза больше, чем у сателлитной шестерни. Длина короткого шатуна составляет половину длины длинного шатуна.Одна ось шатуна образует дельтовидную мышцу, состоящую из 3 почти круглых изгибов. Длина шатуна равна радиусу кривой.


     

    2-кривошипно-ползунковый механизм с дополнительным двойным кривошипом 2

    Длина хода ползунка почти в 4 раза больше длины красного кривошипа.


     

    Ссылки

    Избранное видео – http://youtu.быть/rG5ipR9S07U

    Видео 1 – http://youtu.be/KnASJHtbGB0
    Видео 2 – http://youtu.be/ObmXPNQhI1k

     


     

    Исследовательские статьи, журналы, авторы, подписчики, издатели

     
     
    Как крупный международный издатель академических и исследовательских журналов, Science Alert публикует и разрабатывает игры в партнерстве с самыми престижные научные общества и издательства.Наша цель заключается в проведении высококачественных исследований в максимально широком аудитория.
       
     
     
    Мы прилагаем все усилия, чтобы поддержать исследователей которые публикуются в наших журналах. Существует огромное количество информации здесь, чтобы помочь вам опубликоваться у нас, а также ценные услуги для авторов, которые уже публиковались у нас.
       
     
     
    2022 цены уже доступны. Ты может получить личную / институциональную подписку на перечисленные журналы непосредственно из Science Alert. В качестве альтернативы вы возможно, вы захотите связаться с предпочитаемым агентством по подписке. Пожалуйста, направляйте заказы, платежи и запросы в службу поддержки клиентов в службу поддержки клиентов журнала Science Alert.
       
     
     
    Science Alert гордится своим тесные и прозрачные отношения с обществом. В виде некоммерческий издатель, мы стремимся к самому широкому возможное распространение материалов, которые мы публикуем, и на предоставление услуг самого высокого качества нашим издательские партнеры.
       
     
     
    Здесь вы найдете ответы на наиболее часто задаваемые вопросы (FAQ), которые мы получили по электронной почте или через контактную веб-форму.В соответствии с характером вопросов мы разделили часто задаваемые вопросы на разные категории.
       
     
     
    Азиатский индекс научного цитирования (ASCI) обязуется предоставлять авторитетный, надежный и значимая информация путем охвата наиболее важных и влиятельные журналы для удовлетворения потребностей глобального научное сообщество.База данных ASCI также предоставляет ссылку до полнотекстовых статей до более чем 25 000 записей с ссылка на цитируемые источники.
       
     
    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *