Шарнирный четырехзвенник

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уравновешивания шарнирных четырехзвенников. Цель изобретения-повышение качества уравновешивания шарнирного четырехзвенника. Механизм уравновешивания выполнен в виде дополнительного шарнирного четырехзвенника с контуром, подобным контуру шарнирного четырехзвенника . Кривошипы обоих четырехзвенников жестко соединены, а параметры механизма связаны определенными зависимостями . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 F 15/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2 !

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4759175/28 (22) 10,10.89 (46) 07.04.92. Бюл. М 13 (71) Хабаровский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.И.Доронин и А.В.Шульга (53) 621-387 (088.8) (56) Щепетильников В.А. Уравновешивание механизмов. — М.: Машиностроение, 1982, с.46,, рис.40 и 41.

Авторское свидетельство СССР

М 757795, кл, А 16 А 15/26. (54) ШАРНИРНЫЙ ЧЕТЫРЕХЗВЕННИК

Изобретение относится к уравновешиванию и может быть использовано для исключения вибраций, передающихся на фундамент машинного агрегата от механизма шарнирного четырехзвенника с ведущим звеном, вращающимся с постоянной угловой скоростью.

Известен механизм шарнирного четырехэвенника, состоящий из неподвижной стойки, кривошипа, шатуна и коромысла.

Звенья соединены между собой шарнирно в следующей последовательности: стойка— кривошип, кривошип — шатун, шатун — коромысло, коромысло — стойка, Однако распределением масс подвижных звеньев механизма обеспечивается равенство нулю главного вектора сил инерции. Главный момент сил инерции остается неуравновешенным, зто приводит к тому, что на фундамент машинного агрегата передаются периодически изменяющиеся нагрузки, т.е. механизм будет источником.. Ж, 1724969 А1 (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уравновешивания шарнирных четырехзвен ников. Цель изобретения — повышение качества уравновешивания шарнирного четырехзвенника. Механизм уравновешивания выполнен в виде дополнительного шарнирного четырехэвенника с контуром, подобным контуру шарнирного четырехзвенника. Кривошипы обоих четырехзвенников жестко соединены, а параметры механизма связаны определенными зависимостями. 1 ил. вибраций машинного агрегата. Для уравновешивания главного момента необходимо вводить дополнительные звенья.

Наиболее близким к изобретению является механизм шарнирного четырехэвенника, в который вводится уравновешивающее устройство, состоящее из двух стержней, соединенных между собой шарниром и крепящихся шарнирно к кривошипу и стойке таким образом, что стержни, кривошип и стойка образуют между собой параллелограммный контур. Соотношения длин уравновешивающих звеньев, координаты точек их крепления к стойке и параметры геометрии масс уравновешивающих звеньев определяются из условия равенства нулю главного вектора сил инерции и условия уравновешенности первой гармоники главного момента сил инерции механизма. Механизм имеет равный нулю главный вектор сил инерции и уравновешенную первую гармонику главного момента сил инерции, а

1724969 ев; величина главного момента неуравновешенных сил уменьшается на величину первой гармоники.

Недостатком известного решения явлется неуравновешенность второй и последующих гармоник главного момента сил инерции, т.е. механизм будет оставаться источником вибраций фундамента машинного агрегата. Наличие вибраций фундамента машинного агрегата приводит к уменьшению надежности и долговечности узлов машины.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности машинного агрегата за счет полного уравновешивания главного вектора и главного момента сил инерции шарнирного четырехзвенника.

Для достижения поставленной цели в известном шарнирном четырехзвеннике, содержащем установленные на стойке кривошип и коромысло, связанные между собой шатуном, а также механизм уравновешивания в виде дополнительного шарнирного четырехзвенника, выполненного подобным контуру шарнирного четырехзвенника, кривошипы обоих четырехзвенников жестко соединены, а параметры механизма определены зависимостями

15/16 = 13/12! Яуз + 13Sy2/12 = 0: Sy5 + 15Syá/16 = 0;

Sy+11(m1 $у2/12)+ М(lám5+$уб) со$(ф/1316=0;

J3 + l3 Sy2/12 J5 — 15 $уб/16 = 0;

J2 l2Sy2 — !6+ 16$уб = 0;

-Ях1+ 15d (16m5+ Яуб) $1п(д)/1316 = 0;

Sx2 = 0; Яхз = 0; Sx5 = 0 Sxá = 0 где 11, Iz, 13, 15, lá — длины соответствующих звеньев;

d — расстояние между шарнирами, соединяющими кривошип и коромысло со стойкой;

Ях1, Ях2, $хз, Ях5, $хб СтатИЧЕСКИЕ МОменты масс соответствующих звеньев относительно продольных осей этих звеньев;

Sy1, Sy2, Sy3 Sy5, Sy6 — статические моменты масс соответствующих звеньев относительно поперечных осей этих звеньев;

J1,.12, J3, J5,.!б - моменты инерции масс соответствующих звеньев относительно точек пересечения продольных и поперечных осей; гп2, m5 — массы соответствующих звеньд — угол поворота механизма уравновешивания относительно шарнирного четы рехзвенника вокруг шарнира, соединяющего кривошип со стойкой.

5 На чертеже приведена схема шарнирного четырехзвенника с предлагаемым уравновешивающим приспособлением, Шарнирный четырехзвенник состоит из кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, стойки

10 4. Кривошип, шатун, коромысло соединены между собой шарнирами 7, 8. Кривошип и коромысло присоединены шарнирно к стойке в точках 9, 10.

15 Для уравновешивания в четырехзвенник введено уравновешивающее устройство, состоящее из первого 5 и второго 6 стержня, соединенных между собой шарниром 11. Первый стержень 5 прикреплен к

20 кривошипу шарниром 12, второй стержень

6 прикреплен к стойке шарниром 13. Первый и второй стержни вместе со стойкой и кривошипом образуют четырехсторонний контур, подобный контуру основного четы25 рехзвенника с коэффициентом подобия К, так что выполняются следующие соотношения;

15 = К13 16 = К12 17 = К<1 18 = К11;

30 где 11, 12, 13, 15, lá — длины соответствующих звеньев;

I7 — расстояние между шарнирами 9 и 12;

35 16 — расстояние между шарнирами 9 и 13;

d — расстояние между шарнирами 9 и 10.

Такой контур получается двойным по40 воротом контура основного механизма вначале на 180 вокруг биссектрисы угла, образованного прямыми, соединяющими соответственно шарниры 9 и 7, 9 и 10, а затем на угол д вокруг шарнира 9. Угол д мо45 жет быть любым и выбирается из конструктивных.соображений, Распределение масс звеньев механизма осуществлено по следующей системе ал50 гебраических уравнений:

15/16 = 13/12 Sys + 13Sy2/12 = 0; Sy5 + 15Syá/16 = 0;

Sy+ 11 (m1 $у2/12) + 15d (16m5+ Яуб) соз(д)/1316 = 0;

J3+!3 $у2/12 — 15 — 15 Яуб/16 = 0;

J2 l2Sy2 16+ 16Syá = 0;

1724969

Sx1+ I5d (l6ms+ Sy6) 3!п(д)/!3!6 = О;

Sx2=0; Sx3=0; Sx5=0; Sx6=0, где !1, !2, !3, Is, !6 — длины соответственно 5. кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней;

Sx1, Sxz, $хз, Sx5, Sxs — статические моменты масс соответственно кривошипа 1, 10 шатуна 2, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней относительно осей хь I = 1, 2, 3, 5, 6, этих звеньев;

Sy1, Sy2, $уз, Sy5, $уб — статические мо- 15 менты масс соответственно кривошипа

1, шатуна 2, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней относительно осей У!, i = 1, 2, 3, 5, 6, этих звеньев ; 20

J1, Jz, J3,.!5, Js — моменты инерции масс соответственно кривошипа 1, шатуна 2,, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней относительно шарниров 9, 7, 10, 12, 13; 25

m2, ms — массы соответственно шатуна

2 и первого уравновешивающего стержня 5;

d — расстояние между центрами шарниров 9 и 10; 30 д — угол между прямой, соединяющей шарниры 9 и 10, и прямой, соединяющей шарниры 9 и 13.

Кривошип 1 приводится во вращение с постоянной угловой скоростью вокруг шар- 35 нира 9 двигателем, расположенным на общей с механизмом стойке (не показан).

Движение через шатун 2 передается на коромысло 3, совершающее вращательное движение вокруг шарнира 10. 40

Посредством шарнирной связи 12 движение от кривошипа 1 передается уравновешивающим стержням 5 и 6. При этом, стержень 6 совершает вращательное движение вокруг шарнира 13, а стержень 5 — 45 плоскопараллельное движение. Соотношения параметров четырехзвенника с дополнительным уравновешивающим приспособлением обеспечивают следующие кинематические зависимости: 50

Р5 =11 P2 (P5 =(Pi Рз где р1, щ, р, rp, ps — угловые скорости соответственно кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней. 55

Наличие подобных зависимостей между угловыми скоростями звеньев и соотношения масс, моментов инерций, длин, описываемых системой уравнений, обеспечит равенство нулю главного вектора и главного момента сил инерции. Следовательно, на стойку машинного агрегата не будут передаваться вибрации от механизма шарнирного четырехзвенника.

Формула изобретения

Шарнирный четырехзвенник, содержащий кривошип, шатун, коромысло, стойку и механизм уравновешивания в виде дополнительного шарнирного четы рехзвен ника, отличающийся тем, что, с целью повышения качества уравновешивания, дополнительный четырехзвенник выполнен подобным контуру шарнирного четы рехзвенника, кривошипы обоих четырехзвенников жестко соединены, а параметры механизма определены зависимостями !

5 !3 !

6 !2

Sy1+ I1 fmz Syzj+

+ (I6ms+ $уб) сов д = О; !

5 о

l3 l6

Sy3+ — Sy2=0; Sy5+ — $уб=О; !

3, . !5 !

2 !6

J3+ !3 — Sy2 15 !5 — $уб = О, 2 " 2 !

2 !6

J2 l2Sy2 J6+ !6$уб = О;

1+ ! (п15!6+ $уб) sin д= О; !

5 С! !

3 !6

$х2 = О; $хз= О Sx5 = О; $хб = О, где !1, !2, !3, !5, !6 — длины соответствующих звеньев;

d — расстояние между шарнирами, соединяющими кривошип и коромысло со стойкой;

Sx1, $хг, $хз, Sxs, Sxá — статические моменты масс соответствующих звеньев относительно продольных осей этих звеньев;

Sy1, Sy2, $уз, Sy5, $уб — статические моменты масс соответствующих звеньев относительно поперечных осей этих звеньев;

Jz, J3, Js, J6 — моменты инерции масс соответствующих звеньев относительно точек пересечения продольных и поперечных осей этих звеньев;

mz u ms — массы соответствующих звеньев; д-угол поворота механизма уравновешивания относительно шарнирного четы рехэвенника вокруг шарнира, соединяющего кривошип со стойкой.

1724969

Редактор И. Ванюшкина Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 1164 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина, 101