Лабораторная установка для исследования шарнирно-рычажного преимущественно кривошипно-ползунного механизма

 

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет демонстрировать широкий комплекс исследований шарнирно-рычажных и кривошипно-ползунных механизмов. Установка содержит основание 1, на котором смонтирован кривошипно-ползунный механизм, связанный с электродвисл ее 4 О5 vl

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„134167О А1 (51)4 С 09 В 23/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f1

11

2f

27

23

_#_

1f

1Þ га зг

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3932638/31-12 (22) 23.07.85 (46) 30.09.87, Бюл. 1Ф 36 (71) Всесоюзное специализированное объединение "Союзвузприбор" (72) И.В. Глухарев и 3.А. Горов (53) 658.386(088,8) (56) Юденич В,В., Бушуев А.В, и Бабий В.И. Технические средства обучения и типовое учебно-лаборатор- ное оборудование. — М.; 1974, с, 161162. (54) ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИС

СЛЕДОВАНИЯ ШАРНИРНО-РЫЧАЖНОГО ПРЕИМУЩЕСТВЕННО КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННОГО

МЕХАНИЗМА (57) Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет демонстрировать широкий комплекс исслЕдований шарнирно-рычажных и кривошипно-ползунных механизмов. Установка содержит основание 1, на котором смонтирован кривошипно-ползунный механизм, связанный с электродви134 гателем 5, выходной вап 6 которого посредством червячного редуктора 8 и муфты 14 связан с кривошипом (К) 2.

В направляющей 15, установленной на основании 1, размещен полэун (П) 4, на котором установлен съемный груз 18, предназначенный для изменения массы П. Для получения информации о параметрах движения П установка снабжена двумя непрерывными и одним дискретным регистратором пути, скорости и ускорения ° Один непрерывный регистратор состоит из прикрепленного к П стрелочного указателя 19 со шкалой 20, а другой — иэ закрепленного на ползуне магнита 21 и соленоида 22, Дискретный регистратор состоит из прикрепленной к П пластины 23 с отверстиями 24 и фотодатчика 25. Установка имеет средство для определения приведенного момента инерции и сил и нагрузочные устройства пружинного и компрессорного типа, Угловые перемещения К регистрируют при помощи диска 29, который, вращаясь, отверстиями 30 пересекает оптическую ось фотодатчика 32, а крутящий момент на

К определяют по показаниям тензобалки 13 на которую воздействует корпус редуктора 8. Изменяя массу П

16 70 съемным грузом 18, момент инерции маховика 10 установкой маховиков 11, частоту оборотов К эа счет съемных противовесов 16, определяют параметры движения П при раэличных режимах работы системы. Установка поэволяет определять приведенный момент сил, возникающих на К при помощи динамометра и дополнительного груза, поворачивающего одновременно барабан 33 и диск 29, что фиксируется стрелочным указателем 31 и нанесенной на диске 29 шкалой, а также определять приведенный момент инерции кривошипно-полэунного механизма путем воздействия дополнительного груза на К, который при этом поворачивается на некоторый угол, что регистрируется фотодатчиком 32 при пересечении его оптической оси отверстиями 30 диска

29, связанного с К. Зная вес дополнительного груза, диаметр барабана

33, угол и скорость поворота диска 29, рассчитывают параметры установки. При присоединении к П нагрузочного устройства пружинного или компрессорного типа исследуют процессы работы механизма при воздействии на него осевой нагрузки. 5 э.п. ф-лы, 5 ил, Изобретение относится к демонстра.— ционным приборам и может быть использовано, например, в учебном процессе, .

Цель изобретения — повышение наглядности демонстрации рабочих про— цессов при.исследовании шарнирнорычажных и кривошипно-ползунных механизмов. .На фиг. 1 приведена кинематическая

10 схема установки; на фиг, 2 — установка с нагрузочным устройством пружинного типа; на фиг. 3 — то же с нагрузочным устройством компрессорного типа; на фиг. 4 — установка при

15 определении приведенного момента сил; на фиг. 5 — то же, при определении приведенного момента инерции.

Установка содержит основание 1, на котором смонтирован кривошипно20 полэунный механизм, состояший иэ кривошипа 2, шатуна 3 и ползуна 4.

Кривошипно-ползунный механизм связан с установленным на основании электродвигателем 5, выходной вал 6 которого посредством муфты 7 и червячного редуктора 8 связан с промежуточным валом 9 с закрепленными на нем маховиком 10 и дополнительными съемными маховиками 11, Редуктор 8 установлен в опорах 12 с возможностью поворота вокруг вала 9, при этом корпус редуктора взаимодействует с тензобалкой

13, установленной на основании 1 и предназначенной для определения крутящего момента на кривошипе 2, Промежуточный вал 9 кинематически связан посредством муфты 14 с кривошипом 2. На основании 1 размещена направляющая 15, предназначенная для перемещения по нему ползуна 4 в про1341670 цессе демонстрации различных опы

pos, Для обеспечения уравновешенности кривошипно-ползунного механизма уст5 ройство снабжено съемными противовесами 16, установленными на кривошипе

2, а для определения реакций опор 17 последнего — тензометрическими датчиками (не показаны), устанавливаемыми 1р на опорах 17.

Для изменения массы ползуна 4 установка имеет съемный груз 18, устанав-— ливаемый на ползуне. Для получения информации о параметрах движения пол- 15 эуна 4 уст ановка снабжена двумя непрерывными и одним дискретным регистраторами пути, скорости и ускорения ползуна. Один непрерывный регистратор состоит из прикрепленного к ползуну 20 стрелочного указателя 19 и шкалы 20, закрепленной на основании 1, а другой — из закрепленного на ползуне магнита 21, взаимодействующего с установленным на,основании 1 соленои- 25 дом 22. Дискретный регистратор состоит иэ прикрепленной к ползуну 4 пластины 23 с отверстиями 24 и фотодатчика 25, состоящего из расположенных по разные стороны от пластины З0

23 лампочек 26 и фотодиодов 27.

Установка снабжена средством для определения приведенного момента инерции и приведенного момента сил, которое имеет устройство для обеспечения постоянного момента на валу кривошипа 2, включающее падающий груз 28, градуированный диск 29 с отверстиями 30, установленный на кривошипе 2, взаимодействующие с диском 29 стрелочный указатель 31 и фотодатчик 32, установленный в зоне расположения отверстий 30, барабан 33, связанный с диском 29 и падающим грузом 28 гибкой связью

34, огибающей блок 35, закрепленный на установленной на основании 1 стойке 36, фиксатор 37 и динамометр для измерения осевой нагрузки на ползуне.

Динамометр (фиг. 4) состоит из 5р установленной на основании 1 направляющей 38 со штоком 39, закрепленным одним концом на ползуне 4, и тарированной пружины 40, размещенной на штоке 39, при этом последний имеет шкалу 41, взаимодействующую со стрелочным указателем 42, закрепленным на фиксаторе 43, который размещен на направляющей 38 с возможностью продольного перемещения относительно последней.

Установка снабжена нагрузочными устройствами пружинного и компрессорного типа.

Нагруэочное устройство пружинного типа (фиг. 2) состоит иэ установленной на основании 1 направляющей 44, штока 45, закрепленного одним концом на ползуне 4, и тарированной пружины

46, размещенной на штоке 45, при этом сила сжатия пружины 46 регулируется посредством гайки 47 и резьбовой втулки 48.

Нагрузочное устройство компрессорного типа (фиг. 3) состоит из смонтированного на основании 1 цилиндра

49 с поршнем 50, связанного свободным концом с ползуном 4, Установка работает следующим образом.

На полэун 4 устанавливают съемный груз 18, на кривошип 2 — съемные противовесы 16, на маховик 10 — дополнительные маховики 11. Включают электродвигатель 5. Последний через муфту 7, червячный редуктор 8, промежуточный вал 9 и муфту 14 вращает . кривошип 2, который через шатун 3 приводит в возвратно-поступательное движение ползун 4.

При проведении опыта угловые перемещения кривошипа (число оборотов) определяют при помощи диска 29, который, вращаясь, своими отверстиями

30 пересекает оптическую ось фотодатчика 32. Перемещение ползуна 4 наблюдают при помощи шкалы 20 и стрелочного указателя 19. По показаниям тензометрических датчиков, установленных на опорах 17, судят о нагрузках, возникающих в опорах 17 кривошипа 2, а по показаниям тенэобалки 13, на которую воздействует корпус редуктора 8, определяют крутящий момент, возникающий на кривошипе 2 °

Скорость, ускорение и перемещение ползуна 4 регистрируют по дискретному сигналу, который возникает при пересечении пластины 23 с отверстиями 24 оптической оси фотодатчика 25, и по непрерывному сигналу, возникающему при перемещении магнита 21 вдоль соленоида 22.

Изменяя массу ползуна 4 путем установки на него различных по весусъемных грузов 18 момент инерции

1341670 маховика 10 путем установки на нем в различном сочетании маховиков 11, частоту оборотов кривошипа 2 путем смены съемных противовесов 16 опУ 5 ределяют параметры движения ползуна 4 при различных режимах работы систем,, Определение приведенного момента сил, возникающих на кривошипе 2, производят следующим образом.

На основании 1 устанавливают стойку 36 с блоком 35 и гибкой связью 34 соединяют груз 28 с барабаном 33, а ползун 4 соединяют со штоком 39 дин®мометра,.при этом диск 29 удержи- 15 вается от вращения фиксатором 37, а электропривод отключен от кривошипа 2 посредством муфты 14.

При отводе фиксатора 37 от диска

29 последний под действием груза 28 поворачивается на некоторый угол, фиксируемый посредством стрелочного указателя 31 и нанесенной на диске 29 шкалой, воздействуя на тарированную пружину 40 динамометра. Зная вес груза25

28, диаметр барабана 33 и вс-личину сжатия тарированной пружины 40, определеннь|х по показаниям стрелочного указателя 42 и шкалы 41, расчитывают путем несложных преобразований вели- З0 чину приведенного момента сил на кривошипе 2.

Определение приведенного момента инерции кривошипно-ползунного механизма производят следующим образом.

В этой установке используется только динамометр, 35

При отводе фиксатора 37 от диска

29 последний под действием груза 28 поворачивается на некоторый угол, фиксируемый посредством фотодатчика 32 при пересечении его оптической оси отверстиями 30 диска 29, при этом 45 получая от фотодатчика сигнал от пересечения его оптической оси первым и последним отверстием диска при его повороте, определяют абсолютную угловую скорость поворота кривоши50 па 2. Зная эту скорость, вес груза

28, диаметр барабана 33 и угол его поворота, расчитывают приведенный момент инерции в заданном положении кривошипно-ползунного механизма.

Исследование процессов работы кривошипно-ползунного механизма с нагрузочными устройствами производят пои включенной муфте 14, Работа с нагрузочным устройством пружинного типа осуществляется следующим образом.

Шток 45 нагрузочного .устройства закрепляют на ползуне 4 и включают электродвигатель 5, При движении ползун 4 воздействует на пружину 46, которая, деформируясь, создает осевую нагрузку на ползун 4, при этом изменение данного усилия осуществляется при помощи гайки 47, перемещающейся по резьбовой втулке 48.

Работа с на.грузочным устройством компрессорного типа осуществляется следующим образом, Поршень 50 нагрузочного устройства закрепляют на ползуне 4 и включают электродвигатель 5. При движении ползун 4 воздействует на поршень 50, который, двигаясь, по цилиндру 49, сжимает находящийся в нем воздух, что создает осевую нагрузку на ползун 4. Изменяя давление внутри цилиндра 49, создают различные осевые нагрузки на ползун 4, Измерять и изменять параметры движения установки в различных сочетаниях можно как с нагрузочными устройствами так и без них, Применение предлагаемой лабораторной установки позволяет расширить демонстрационные и дидактические возможности в результате обеспечения проведения широкого комплекса исследований шарнирно-рычажных и кривошипно-ползунных механизмов, например, в учебном процессе, Формула изобретения

1. Лабораторная устачовка для исследования шарнирно-рычажного преимущественно кривошипно-ползунного механизма, содержащая установленный на основании кривошипно-ползунный механизм, снабженный электроприводом с маховиком, нагрузочное устройство, создающее осевую нагрузку на ползун, устройство для регистрации реакций опор кривошипа, момента на валу кривошипа и числа оборотов кривошипа, связанные со средствами индикации, о т л и ч а ю щ а я с и тем, что, с целью. расширения демонстрационных возможностей путем увеличения числа снимаемых характеристик, она имеет один дискретный и два непрерывных

134 f 670

Щ2. 2 регистратора пути, скорости и ускорения ползуна, съемный груз, установленный на ползуне для создания инерционных нагрузок, съемные противовесы для моделирования уравновешенного и неуравновешенного механизмов, указатель положения ползуна по неподвижной шкале, установленный на ползуне, средство для определения приведенного момента инерции и приведенного момента сил, имеющее устройство для обеспечения постоянного момента на валу кривошипа, включающее падающий труз, градуиро-: ванный диск с отверстиями, установленный на кривошипе, взаимодействующие с диском стрелочный указатель и фотодатчики, установленный в зоне расположения отверстий, и динамометр для измерения осевой нагрузки на ползуне, при этом на кривошипе установлены муфта, связывающая кривошип с электроприводом, и барабан для связи с падающим грузом, а нагрузочное устройство выполнено съемным и имеет средство для соединения с ползуном.

2. Установка по п. 1, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что дискретный регистратор состоит из пластины с отверстиями, закрепленной на ползуне и взаимодействующей с неподвижным фотодатчиком.

3. Установка по и. 1, о т л ив ч а ю щ а я с я тем, что непрерывный регистратор состоит из магнита, закрепленного на ползуне и взаимоЗ действующего с неподвижным соленоидом, установленным на основании.

4. Установка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что динамометр состоит из направляющей со штоком, имеющим шкалу делений и средство для закрепления одним концом на ползуне, фиксатора, имеющего указатель перемещения штока и размещенного на направляющей с возможностью продольного перемещения, и тарированной пружины, размещенной на штоке между ползуном и фиксатором, 5. Установка по п. 1, о т л и— чающая с я тем, что имеет нагрузочное устройство компрессорного типа, состоящее из смонтированного на основании цилиндра с поршнем, связанного свободным концом с ползуном.

6. Установка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что имеет нагрузочное устройство пружинного типа, состоящее из смонтированной йа основании направляющей, штока, связанного одним концом с полэуном, и тарированной пружины, размещенной на штоке.

1341б70

ВНИИПИ Заказ 4440/54

Тираж 433 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная,