Кривошипный шатунный механизм: Кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Назначение, устройство, принцип действия

Кривошипно-шатунный механизм погрузчика: взгляд изнутри

КШМ погрузчика выполняет основную функцию, которая обеспечивает движение спецтехники. Если рассматривать данную процедуру более детально, то можно заметить, что в данном случае перемещения поршня трансформируются в непосредственное движение коленвала. С конструкционной точки зрения, кривошипно-шатунный механизм погрузчика — это уникальный конструктор, состоящий из картера двигателя внутреннего сгорания, подшипников, уплотнителей, цилиндрического блока, поршневой группы, шатунов и прочих элементов крепления.

При этом, картер, вместе с блоком цилиндров, оснащенных головкой, образуют корпус двигателя внутреннего сгорания. Следует отметить, что производители изначально оснащают цилиндры специальными чугунными гильзами. Эти гильзы обладают высокой устойчивостью к воздействию кислоты. Такая конструкционная особенность увеличивает время общего износа механизма.

На поверхности цилиндрического блока (ЦБ) находится головка.

Седла клапанов находятся с одной стороны ЦБ, при этом здесь же находятся как выпускные, так и впускные клапаны. Они производятся с учетом установленных технических требований, поскольку все время находятся в среде газов и высокой температуру. В роли материала изготовления данных элементов выступает жаропрочная сталь, чьи характеристики обеспечивают нормальное состояние седел на продолжении длительной эксплуатации механизма.

Данный процесс происходит при существенном нагревании поршня. Чтобы минимизировать влияние высоких температур, производители воспользовались сплавом алюминия, который отличается крайне высокой способностью пропускания тепла (теплопроводности). Однако, не смотря на наличие данного материала внутри механизма, все равно может произойти зацикливание поршня, поскольку алюминий, в отличие от чугунных стен цилиндра, гораздо сильнее расширяется под воздействием температуры.

Чтобы предотвратить данную неисправность, кривошипно-шатунный механизм погрузчика обладает специальным тепловым зазором, исключающим возможность зацикливания даже при полном перегреве двигателя внутреннего сгорания.

Следует отметить, что головка ЦБ содержит 4 канавки кольцевого типа. Нижняя из них оснащается маслосъемными кольцами, обеспечивающие своевременный вывод лишнего масла из двигателя. Остальные три канавки предназначены для предотвращения прорыва газа. Данную защиту обеспечивают установленные компрессионные кольца.

Крепежные элементы маслосъемного типа выполняют аналогичную задачу, однако, главная цель их применения состоит в выпуске лишних объемов смазочного вещества из «внутренностей» цилиндрического блока. Такая функция осуществляется за счет наличия радиальных щелей и продольной канавки, которая выходит в плоскость поршня через радиальные отверстия.

Кривошипно-шатунный механизм погрузчика — это сложный конструктор, который выполняет жизненно важные задачи в спецтехнике. В случае поломки, настоятельно рекомендуется обращаться к специалистам-механикам. Их услуги помогут вам сократить общую длительность ремонта погрузчика.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм

Для чего служит кривошипно-шатунный механизм?

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, и наоборот.

Из скольких звеньев состоит кривошипно-шатунный механизм?

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Кривошипно-шатунный механизм состоит из четырех звеньев: стойки, кривошипа, шатуна и поршня. Если ведущим звеном является поршень, то в криво-шипно-шатунном механизме происходит преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное. Если же ведущим звеном является кривошип, то механизм преобразует вращательное движение кривошипа в возвратно-поступательное движение поршня (например, механизм поршневого насоса и т. п.).

—

На изучаемых автомобилях устанавливают V-образные, четырехтактные двигатели с жидкостным охлаждением. Двигатели 3M3-53-11 и ЗИЛ-130 (карбюраторные и газовые) с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением от электрической искры. Двигатель ЗИЛ-645 — дизельный, с внутренним смесеобразованием И’воспламенением от соприкосновения с нагретым в результате сильного сжатия воздухом.

Двигатели состоят из кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов и систем охлаждения, смазочной, питания, пуска и зажигания (у карбюраторных двигателей).

Кривошипно-шатунный механизм состоит из неподвижных (блока цилиндров, головки цилиндров, картера, поддона картера) и подвижных (поршней с пальцами и кольцами, шатунов, коленчатого вала с подшипниками, маховика) деталей.

Неподвижные детали. Блок цилиндров (рис. 1) является базовой деталью двигателя и представляет собой общую отливку с картером. В верхней части блока имеются отверстия для установки гильз цилиндров, расположенных в блоке в 2 ряда с углом развала 90°, что позволяет на одной шейке коленчатого вала устанавливать по 2 шатуна. Блок цилиндров двигателя 3M3-53-11 отливают из алюминиевого сплава, а двигателей ЗИЛ-130 и -645 — из серого чугуна. Нижняя часть отливки блока цилиндров является картером, в котором имеются постели для установки коленчатого вала и отверстия для распределительного вала.

Гильзы цилиндров, устанавливаемые на изучаемых двигателях,— мокрого типа (омываемые водой), изготавливают из серого легированного чугуна. Уплотнение гильз в нижней части осуществляется медным кольцом (у двигателя 3M3-53-11) или кольцами из маслобензостойкой резины (у двигателя ЭИЛ-130 кольца, у двигателя ЗИЛ-645 — 3: верхнее кольцо с конической наружной поверхность), нижние — круглого сечения). Для герметизации полостей цилиндров и жидкостной рубашки охлаждения кромки гильз выступают над верхней плоскостью блока на 0,02… 0,09 мм, что обеспечивает необходимое обжатие прокладки головки цилиндров по контурам гильз.

Рис. 1. Блок цилиндров V-образного двигателя: а — вид сверху; б — разрез; 1 —блок цилиндров; 2 — гильза цилиндра; 3 — рубашка охлаждения; 4— головка цилиндров; 5 — клапан; 6 — свеча зажигания; 7 — штанга толкателя; 8 — поршень; 9 — шатун; 10 — коленчатый вал

Головки цилиндров выполнены из алюминиевого сплава (у двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-130) или чугуна (у двигателей ЗИЛ-645) по одной на каждый ряд цилиндров с вставными седлами и направляющими клапанор. Охлаждение головки цилиндров осуществляется жидкостью, циркулирующей во внутренней полости головки, которая вместе с внутренними полостями блока цилиндров составляет рубашку охлаждения 3 двигателя. Крепление каждой головки цилиндров к блоку у двигателя 3M3-53-11 осуществляется на шпильках 18-ю гайками (по 6 на каждый цилиндр), у двигателя ЗИЛ-130 — 17-ю болтами (по 5 на каждый цилиндр), у ЗИЛ-645 — 22-я болтами (по 7 на каждый цилиндр). Сверху головка цилиндров закрывается через прокладку крышкой. На правой крышКе двигателя ЗИЛ-645 имеется маслозаливная горловина.

Подвижные детали. Поршни имеют головку, бобышки для установки поршневого пальца и направляющую часть (юбку). На поршне делают кольцевые канавки для установки поршневых колец (рис. 2).

Рис. 2. Детали шатунио-поршневой группы двигателя ЗИЛ-130: 1 — маслосъемные кольца; 2 и 3 — осевой и радиальный расширители; 4 — чугунная вставка; 5 — компрессионные кольца; 6 — стопорное кольцо; 7— поршневой палец; 8 — поршень; 9 — шатун; 10— втулка; 11 — метка; 12 — шатунные вкладыши; 13 — крышка нижней головки шатуна

Поршни отливают из алюминиевого сплава. Направляющая часть поршней — разрезная. При сборке двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-130 поршень устанавливают разрезом юбки в левую (по ходу автомобиля) сторону. На днище поршней двигателя ЗИЛ-645 имеется стрелка, которая при сборке с шатуном должна быть направлена в сторону, противоположную бобышке на поршневой головке шатуна, а при установке на двигатель должна быть направлена к развалу блока цилиндров.

Поршневые кольца изготовляют из серого чугуна (компрессионные) или стали (маслосъемные). Компрессионные кольца имеют разрезы (замки). На поршнях устанавливаются (у двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-645) или (у двигателя ЗИЛ-130) компрессионных кольца и одно маслосъемное. Маслосъемные кольца изготовляют составными с пружинными расширителями: у двигателя ЗИЛ-130 маслосъемное кольцо состоит из двух стальных колец и имеет 2 расширителя — радиальный и осевой, у двигателя ЗИЛ-645 один расширитель — радиальный. Рабочая поверхность колец имеет хромовое покрытие.

Поршневые пальцы выполняют пустотелыми из стали и закрепляют в бобышках поршней при помощи стопорных колец.

Этот способ крепления позволяет поршневому пальцу поворачиваться в головке шатуна и в бобышках поршня (плавающий палец).

Шатуны изготовляют из стали. Состоит шатун из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. В верхнюю головку запрессовывают втулку. Крышка нижней головки шатуна крепится к нему двумя болтами. Переставлять крышки с одного шатуна на другой нельзя, так как шатуны с крышками обрабатывают совместно.

Коленчатый вал (рис. 3) имеет коренных и шатунных шейки, противовесы, фланец для крепления маховика. Осевая фиксация коленчатых валов обеспечивается упорными подшипниками. Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил. Для подвода смазки от коренных шеек к шатунным просверлены каналы. На носке вала крепится шестерня привода распределительного вала.

На каждой из четырех шатунных шеек, расположенных под углом 90°, устанавливают по 2 шатуна: один — левого, а другой — правого ряда цилиндров, номера которых указаны на схеме.

Вкладыши подшипников коренных шеек изготавливают из стальной ленты, внутреннюю (рабочую) поверхность которой покрывают тонким слоем антифрикционного сплава. У двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-130 внутренняя поверхность вкладышей изготовлена из высокооловянистого алюминия. Вкладыши двигателя ЗИЛ-645 — трехслойные, с внутренней поверхностью из свинцовистой бронзы.

Рис. 3. Кривошипно-шатунный механизм: а — детали: б — схема расположения шатунов; 1 — болт; 2— шайба; 3 — шкив; 4 — пылеотражатель; 5 — кольцо манжеты; 6 — маслоотражатель; 7 — распределительная шестерня; 8— шестерня привода масляного насоса; 9 — коленчатый вал; 10 и 29 — вкладыши подшипников нижней головки шатуна; 11— шатунный болт; 12 — шатун; 13 — поршневой палец; 14 — стопорное кольцо; 15 — поршень; 16 — маслосъемное кольцо; 17 — компрессионные кольца; 18 и 26 — подшипники коленчатого вала; 19 и 24 — упорные подшипники коленчатого вала; 20 — болт крепления маховика; 21 — штифт; 22 — маховик; 23 — фланец крепления маховика; 25 — коренные шейки; 27—шатунная шейка; 28—противовесы; 30 — крышка шатуна; 31 — шайба; 32 — гайка

Маховик отливают из чугуна и напрессовывают на него стальной зубчатый венец для пуска двигателя стартером. Маховик одновременно служит ведущим диском сцепления.

Крепление двигателя к раме. Двигатель 3M3-53-11 крепится к раме автомобиля в четырех точках на упругих опорах. Две передние опоры состоят из кронштейнов, привернутых к картеру двигателя, двух резиновых подушек и двух кронштейнов, укрепленных на раме. Задние опоры расположены под приливами картера сцепления на поперечине рамы и состоят из двух резиновых подушек, заключенных в металлические чашки и стянутых болтом.

Двигатели ЗИЛ-130 и -645 крепятся к раме автомобиля в трех точках. Передней опорой является кронштейн, установленный под крышкой распределительных шестерен и крепящийся через резиновые подушки к передней поперечине рамы. Задними опорами являются приливы на картере сцепления (у двигателя ЗИЛ-130) или кронштейны (у двигателя ЗИЛ-645), которые также через резиновые подушки крепятся к кронштейнам рамы.

Рис. 4. Крепление двигателей 3M3-53-1

—

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала и передачи крутящего момента на трансмиссию. Он состоит из неподвижных (блока цилиндров, головки цилиндров, картера, поддона картера) и подвижных (поршней с пальцами и кольцами, шатунов, коленчатого вала с подшипниками, маховика) деталей.

Неподвижные детали. Блок цилиндров является базовой деталью двигателя и представляет собой общую отливку с картером. В верхней части блока имеются отверстия для установки гильз цилиндров. Цилиндры могут располагаться в блоке в один ряд вертикально (двигатель ГАЗ-24) или в два ряда V-образно под углом 90° (двигатели 3M3-53, ЗИЛ-130, КамАЗ). V-образное расположение цилиндров позволяет на одной шатунной шейке коленчатого вала укреплять по два шатуна. Блоки цилиндров двигателей отливают из серого чугуна (ЗИЛ-130, КамАЗ) или алюминиевого сплава (3M3-53, ГАЗ-24).

Рис. 5. Блок цилиндров и схематический разрез V-образного двигателя

Гильзы цилиндров, устанавливаемые в изучаемых двигателях,— мокрого типа (обмываемые водой), изготовляются из чугуна с кислотоупорными чугунными вставками в верхней части для снижения износа. Уплотнение гильз в нижней части осуществляется двумя резиновыми (ЗИЛ-130) или медными (ГАЗ-53, ГАЗ-24) кольцами, а в верхней части — прокладкой головки цилиндров.

Нижняя часть отливки блока цилиндров является картером, в котором имеются постели для установки коленчатого вала и отверстия — для распределительного.

Головки цилиндров отливают из алюминиевого сплава. Они крепятся с помощью болтов и шпилек к блоку цилиндров. Для уплотнения между головкой и блоком цилиндров ставят сталеасбестовую прокладку. Как блок цилиндров, так и его головки имеют двойные стенки, образующие рубашку, в которой циркулирует охлаждающая жидкость.

В рядных двигателях (ГАЗ-24) головка цилиндров одна, а у V-образных (ЗИЛ-130 и 3M3-53) —две, по одной взаимозаменяемой головке на каждый ряд цилиндров. В двигателе КамАЗ-740 каждый цилиндр имеет свою головку.

Подвижные детали. Поршни служат для восприятия при рабочем ходе силы давления газов и ее передачи через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Поршень имеет головку, две бобышки и направляющую часть (юбку). Верхняя часть головки поршня называется днищем. Вследствие неодинакового нагрева головки и юбки поршня (головка больше нагревается, а поэтому и больше расширяется) диаметр головки выполняют меньше диаметра юбки. С внешней стороны головки поршня делают кольцевые канавки для установки поршневых колец.

Поршни отливают из алюминиевого сплава. Направляющая часть поршней (юбка) разрезная. Она имеет овальную форму с увеличенным диаметром в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца. При сборке двигателя поршень разрезом юбки устанавливают в левую (по ходу автомобиля) сторону.

В головки поршней двигателей ЗИЛ-130 и КамАЗ залита чугунная вставка, в которой проточена канавка для установки верхнего компрессионного кольца.

Поршневые кольца служат для уменьшения утечки газов из цилиндра в картер (компрессионные), а также для удаления излишнего масла со стенок цилиндра (маслосъемные). Кольца изготовляются из серого чугуна (для маслосъемных колец иногда применяется сталь) и имеют разрезы (замки). На поршнях устанавливается по два (двигатели ГАЗ-24, 3M3-53, КамАЗ-740) или три (ЗИЛ-130) компрессионых кольца и одно маслосъемное. Маслосъемное кольцо двигателей ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 состоит из двух стальных колец и двух расширителей — осевого ( и радиального. На двигателе КамАЗ-740 маслосъемное кольцо с одним расширителем — радиальным.

Рис. 6. Детали шатунно-поршневой группы:
1 и 5— маслосъемное и компрессионные кольца, 2 и 3 — осевой и радиальный расширители, 4 — чугунная вставка, 6 — стопорное кольцо, 7 — поршневый палец, 8 — поршень, 9 — шатун, 10 — втулка, 11 — метка, 12— шатунные вкладыши, 13— крышка нижней головки шатуна

Поршневой палец служит для подвижного соединения поршня с шатуном. Его изготовляют пустотелым из стали с поверхностной закалкой токами высокой частоты и закрепляют в бобышках поршня с помощью двух стопорных колец. Этот способ крепления позволяет поршневому пальцу поворачиваться в головке шатуна и в бобышках поршня (такой палец называется плавающим).

Шатун служит для передачи силы давления газов от поршня на коленчатый вал при рабочем ходе, а при вспомогательных тактах — от коленчатого вала к поршню. Изготовляется шатун из стали и состоит из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. В верхнюю головку запрессовывают бронзовую втулку, а в нижнюю устанавливают шатунные вкладыши.

У V-образных двигателей на одной шатунной шейке устанавливают два шатуна так, чтобы у правого ряда цилиндров номер на шатуне был обращен назад, а у левого — вперед, т. е. должен совпадать с надписью на поршне «вперед».

Коленчатый вал воспринимает силу давления газов от поршней через шатуны и передает крутящий момент на трасмис-сию автомобиля. Он имеет коренные и шатунные шейки, щеки, противовесы, фланец для крепления маховика и носок с внутренней резьбой для ввертывания храповика. Изготовляется коленчатый вал из стали (ЗИЛ-130, КамАЗ-740) или высокопрочного чугуна (3M3-53, ГАЗ-24).

Рис. 7. Коленчатые валы:
а — восьмицилиндрового V-образного двигателя, б — четырехцилиндрового рядного двигателя; 1 и 3— коренные и шатунные шейки, 2 — противовесы, 4 — пробка, 5 — грязеуловитель, 6 — маховик с зубчатым венцом

Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от вредного действия центробежных сил. Для подвода смазки от коренных шеек к шатунным просверлены каналы. Коренными шейками коленчатый вал устанавливается в постели картера и крепится крышками.

У коленчатых валов 8-цилиндровых V-образных двигателей на каждой из четырех шатунных шеек, расположенных под углом 90 устанавливают по два шатуна: один — левого, а другой — правого ряда цилиндров, номера которых указаны на схеме. У двигателей ГАЗ-24 на шатунных шейках, расположенных попарно под углом 180 устанавливают по одному шатуну.

Вкладыши шатунных и коренных шеек коленчатого вала изготовляют из стальной ленты, внутреннюю (рабочую) поверхность которой покрывают тонким слоем антифрикционного сплава. У двигателей 3M3-53, ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 рабочая поверхность вкладышей — из высокооловянистого алюминия. Вкладыши шатунов двигателя КамАЗ-740 — трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы.

Маховик отливают из чугуна. Он служит для вывода поршней из мертвых точек, осуществления вспомогательных тактов, равномерного вращения коленчатого вала, а также пуска двигателя стартером, для чего на обод маховика напрессован стальной зубчатый венец. Кроме того, маховик служит ведущим диском сцепления.

Сборка рукоятки слайдера | Кривошипно-шатунный механизм — из картона и палочек для рукоделия

Соберите ползунковую рукоятку

Сохранить Подписаться

Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.

Вы соберете рукоятку ползунка из трех палочек. Механизм состоит из следующих основных частей:

• Коленчатый вал
• Шатун
• Ползунок (также известный как поршень в некоторых механизмах)

Мы будем вращать коленчатый вал с помощью серводвигателя , а ползунок будет перемещаться вперед и назад по направляющему блоку из картона.

Собери связь

Для начала собери три палочки для рукоделия.

Подготовка соединений

Здесь они отмечены буквами «CS» для коленчатого вала, «CR» для шатуна и «P» для поршня (это та же деталь, что и ползунок).

• Отметьте точку «А» рядом с одним концом коленчатого вала
• Измерьте и отметьте линию на расстоянии 2-1/4 дюйма от конца шарнира А коленчатого вала
• Отрежьте коленчатый вал по длине
• Пробить отверстие на каждом конце коленчатого вала
• Пробейте отверстие на каждом конце шатуна
• Пробейте отверстие на одном конце шарнира или ползуна

Далее мы соединим соединения с помощью латунных бумажных застежек.

Закрепите шарниры

• Установите шатун внахлест на шарнирный конец B коленчатого вала, затем соедините их бумажной застежкой
.
• Широко раздвиньте язычки застежки с другой стороны, затем согните их
• Повторите этот процесс, совместив шарнир D шатуна с шарниром E поршня/ползуна, а затем закрепите его, как показано

Соединение рупора сервопривода

Используйте клей-расплав, чтобы приклеить шарнирный конец А коленчатого вала к большому круглому рупору сервопривода. Когда он остынет, наденьте его на шлицевой вал сервопривода.

Используйте рог, чтобы повернуть вал сервопривода в крайнее левое положение, а затем снимите, поверните и снова прикрепите рупор к валу так, чтобы рычажные соединения располагались по прямой линии влево, как показано на рисунке.

Вы можете прикрепить рупор сервопривода к валу сервопривода с помощью маленького винта и отвертки.

Подключите сервопривод

Вы будете управлять сервоприводом с помощью Circuit Playground Express. Вставьте три перемычки типа «крокодил» в корпус кабеля сервопривода:

• От черного до коричневого
• Красно-оранжевый
• от желтого до желтого

Подсоедините зажимы типа «крокодил» к пэдам Circuit Playground Express:

• Красный к 3,3 В (или вы можете подключить к VOUT для большей мощности!)
• Черный к заземлению
• Желтый для A1

Конфигурация питания 3,3 В

Альтернативное подключение питания VOUT

Далее мы запрограммируем Circuit Playground Express с помощью MakeCode.

 Обзор Закодируйте его с помощью MakeCode  .

Это руководство было впервые опубликовано 05 мая 2018 г. Оно было последним обновлено 05 мая 2018 г.

Эта страница (Build the Slider Crank) последний раз обновлялась 25 октября 2022 г.

Текстовый редактор на базе tinymce.

Кривошип (механизм) | История Вики

в: Страницы, использующие магические ссылки ISBN, Машиностроение, Ссылки

Файл:Геометрия кривошипно-шатунного механизма sk.png

A 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 рукоятке с приводом от человека, которая 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.

Содержание

• 1 История
• 2 примера
  • 2.1 Руками
  • 2.2 Использование ножек
  • 2.3 Двигатели
• 3 Механика
• 4 См. также
• 5 Каталожные номера
  • 5.1 Библиография
• 6 Внешние ссылки

История[]

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

Тибетец, работающий на печи (1938). 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 произошло 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 были также найдены в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания. ^[8] В Китае кривошипно-шатунная машина появилась в 5 веке, а затем кривошипно-шатунная машина с поршневым штоком в 6 веке. ^[3]

Устройство, показанное 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 систему кривошипа и шатуна 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 экипажей, которые приводились в движение коленчатыми валами и зубчатыми колесами, вращаемыми вручную. ^[16] Кривошип стал обычным явлением в Европе к началу 15 века, его можно увидеть в работах таких людей, как военный инженер Конрад Кьезер (1366–после 1405). ^[16]

Кривошипные шатуны раньше использовались на некоторых машинах в начале 20-го века; 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 рукоятки в Великобритании), до того, как электрические стартеры стали широко использоваться.

Примеры[]

Файл:Преобразование вращательного движения в линейное crank.jpg

Кривошипная рукоятка

Файл:CrankPencilShapener.jpg

Ручная рукоятка на точилке для карандашей

Знакомые примеры:

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 ручки.

С помощью ножек[]

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

Двигатели[]

Почти все поршневые двигатели используют 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 x — расстояние от конца шатуна до оси кривошипа, l — длина шатуна, r — длина кривошипа, а 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 усилием на шатуне 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 крепятся к колесам в точках 9.0° друг от друга, так что независимо от положения колес при запуске двигателя по крайней мере один шатун сможет создать крутящий момент для запуска поезда.

См. также[]

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

Ссылки[]

1. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, p. 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», Philosophy and Social Action 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, p. 113.

Библиография []

• Лукас, Адам Роберт (2005), «Промышленное измельчение в древнем и средневековом мирах.