Дезаксиальный кривошипно-ползунный механизм

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИНЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 Н 21/00 О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMVITF, ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776139/28 (22) 29.12.89 (46) 15,07,92: Бюл, К 26 (71);итут инженеров железнодорожного транспорта (72) В.И.Доронин и А.И,Поспелов (53) 621,837(088.8) (56) Щепетилов В.А. Уравновешивание ме„ханизмов. — M,: Машиностроение, 1982, с.

191.

Артоболевский И,И. Теория механизмов, — М.: Наука, 1967, с, 719. (54) ДЕЗАКСИАЛЬНЫЙ КРИВОШИПНОПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ

2 (57) Изобретение относится к кривошипноползунным механизмам и может быть использовано в машиностроении. Цель изобретения — повышение надежности за счет уравновешивания главного момента сил инерции звеньев механизма, При вращении кривошипа 3 движение посредством шатуна 4 передается на ползун 5, который совершает возвратно-йоступатеЛьное"дви- жение, и посредством второго ползуна 6 передается на коромысло 7, совершающее качательное движение, За счет выбора соотношения звеньев механизма и их взаимного расположения достигается уравновешивание главного момента сил инерции звеньев механизма. 1 ил, 1

1747775

Изобретение относится к уравновешиванию машинных агрегатов и может быть использовано для исключения вибраций, передающихся на фундамент машинного агрегата ат шарнирна-стержневогО передэточного 5 механизма с ведущим звеном, вращающимся с постоянной угловой скоростью, В состав мэшиннаго агрегата входят двигатель, передаточный механизм и исполнительный орган. Неурэвнавешенный шэр- 10 н<лрна-стержневой передаточный механизм является основным источником возбуждения вибраций, Чтобы передаточный механизм не являлся источником возбу>кдения вибраций, его нужно уравновесить, Услови- 15 ем уравновешивания шарнирно-стержне-вого передаточного мехэнизмэ является равенства нулю главного вектора и главного момента сил инерции звеньев механизма;

Величины главного вектора и главного мо- 20 мента сил инерции представля ат собой сложные периодические фу44кц<ии, которые можно предстэви ь в виде бесконечных гэрмонических рядов.

Известен дезэксиэльный кривошипно- ?5 полз; нный механизм, содержащий стойку с прямолинейной нэпрэвля4ощей, криьашип, шатун, ползун и шарнирно-рычажное урэвновешивэ ащ<е устройство. Кривошип шэрнирно закреплен нэ стойке. Ползун 30 установлен в прямолинейной направляющей. Шатун сволмл концами шарнирно cBRзэн с кривош<лпам и ползуном. Прямая ллн<ля перемеще<4ия шарнира, соединя<ащега ползун и шэтун, не проходит через опорный шарнир 35 кривошипа. Крат 4эйшее расстояние от опорного шарнира кривошипэ па линии перемещения шэрнирэ ползунэ есть дезэксиэл, Шарнирно рычажное уравновешивающее устройство выполнено в влде двух стержней. Стержни 40 одними концами через абщи<л шэрн<лр связэт4ь4 между собой, э другими концэми шэрнлрно связаны с кривошипам и стойкой тэк, -4та nol4учается шарнирно-стержневой контур в виде параллелограмма. 45

Пэраметры кривошипэ, шатуна, ползуна и стержней уравновешивающего устролства выбраны тэк, чтобы при равномерном вращении кривошипа обеспечивалось рэвенство нулю главного век4орэ сил инер- 50 ции, э в главном моменте сил инерции отсутствовала первая гармоника. Вторая и паследу4о4цйе гэрмонлкй главного момента остаются неурэвновешенными, "

Таким образом, недостатком известно- 55 го дезакс<лального кривошипно-палзуннога механ<лзмэ является неуравновешенность второй <л последующих гармоник главного момента сил <лнерцли звеньев механизма.

Наличие второй и последующих гармоник приводит к тому, что на фундамент машины передаются от механизма периодически изменяющиеся динамические нэгрузки.

Наиболее близким к предлагаемому лзобретению по технической сущности является кривошлпно-ползунный механизм, содержащий стойку с прямолинейной напрэвля4ашей, двуплечий кр4лвошип, шатун, ползуны и коромысло. Шатун своими концевыми шарнирами связан с первьил плечом кривсшипэ и ползуном, Палзун установлен

В прямолинейнол нэпрэвляющей. Кр4пВо шип и коромысло шарнирами связаны со стойкой. Второй ползун шарниром связан с вторым плечом кривошипэ и установлен на коромысле с возможностью перемещения вдоль него. Продольные аси плеч кривошипэ совпадают, Используя известнь<е методы статического урэвновешивэния механизмов, можно подобрать такие параметры геометрии масс звеньев указанного механизма, что главный вектор сил инерции будет рэвен нулю; равенство >ке главного момента сил инерции обеспечить в ятом;. ехэнизме нельзя.

Таким образом. недостатком известного кривошипно-ползунного механизма является его моментная неуравновешенность.

Кэк следствие этого, механизм будет источником вибрэцлй фундамента машины, Наличие вибраций фундамента является одним из основных фэкторов, влияющих на уменьшение надежности и лолговеч<4ости моха н изма и ри его рэ боте.

Цель изобретения — повышение нэде>кностл и долговечности дезаксиэльного кривошипно-шатунного механизма при его работе зэ счет уравновешивания главного момент- сил инерцлл звеньев механизма.

Для дости>кения поставленной цели в дезэксиэльном <:ðèâoøèïío-ползунном механизме, содержащем стойку с прямолинейной направляющей, шарнирно установленные на стойке двуплечий кривошип и коромысло, установленный в напрэвля4ощел ползут, шатун, шэрнирHо câязанный одним концом с ползуном, а другим — с плечом кривошипа, и второй ползун, установленный нэ втором плече кривошипа с возможностью перемещения вдоль него <л шарнирно связанный с коромыслом, второе плечо кривошипэ выполнено из двух частей, рэзмещенных одна к другой под углом, равным углу между прямолинейной направляющей и прямой, проходящей через оси шарниров, связывающих кривошип и коромысло со стойкой, контур образованный первым плечом кривошипэ, шатуном, прямолинейной направляющей и перпендику1747775 ляром, опущенным к ней от оси шарнира; связывающего кривошип со стойкой, подобен контуру, образованному вторым плечом кривошипа. коромысло и прямой; проведенной через оси шарниров, связывающих кривошип и коромысло со стойкой, а параметры геометрии и масс звеньев механизма определены из соотношений

Sy1+ гг1111 Sy?i I(2 =О, Sx1=0, Ях2 О, Яхз О, Ях4=0, Sx5=Î, Яу3=0, Яу5=0, (1)

m2 + Sv26 =О, -1

m3+ Яу4 Ь

-1

l1 — Sy2t р 2 + Sy4(3= О где (1, I2, (з — длины соответственно первого плеча кривошипа, шатуна и коромысла;

m1, и;2, m3 — массы соответственно шатуна и первого и второго ползуна:

S», S», Sx3, Sx4, Sx5 — статические моменты массы соответственно кривошипа, шатуна, первого ползуна, коромысла и второго ползуна относительно соответствующих осей х;

Sy1, Sy2, Sy3, Sy4, Sy5 статические моменты массы соответственно кривошипа. шатуна, первого ползуна, коромысла и второго ползуна относительно соответствующих осей у;

l1, 12 — MQMBHTbl инерции массы соответственно шатуна и коромысла относительно точек пересечения продольных и поперечных осей этих звеньев, На чертеже изображена схема дезаксиалbíого кривошипно-ползуHного механизма.

Дезаксиальный Kð лвоLLlèïно-ползунный механизм состоит из неподвижной стойки 1 с прямолинейной направляющей 2, двуплечего кривошипа 3, шатуна 4, ползунов 5 и 6 и коромысла 7. Шатун 4 своими концевыми шарнирами 8 и 9 связан с первым плечом кривошипа 3 и ползуном 5. Ползун 5 установлен в прямолинейной направляющей 2, Кривошип 3 и коромысло

7 шарнирами 10 и 11 связаны со стойкой 1.

Ползун 6 установлен на втором плече кривошипа 3 с возможностью перемещения вдоль него и связан шарниром 12 с коромыслом 7. Ось направляющей 2 смещена относительно шарнира 10 на дезаксиал, Угол между прямолинейной направляющей

2 и прямой, проходящей через оси шарниров 10 и 12, равен углу между составными частями второго плеча кривошипа 3. Контур, образованный первым плечом кривошипа 3, шатуном 4, прямолинейной направляющей

2 и перпендикуляром, опущенным к ней от оси шарнира 10, подобен контуру, образованному прямой, проведенной через оси шарниров 10 и 11, коромыслом 7, прямолинейной направляющей и перпендикуляром, опущенным к ней от оси шарнира 10. При этом отношение длины первого плеча кривошипа 3 между шарнирами 8 и 10 к длине шатуна 4 между шарнирами 8 и 9 равно отношению длины отрезка прямой между осями шарниров 10 и 11 к длине коромысла

7 между шарнирами 11 и 12.

Параметры геометрии масс звеньев ме10 ханизма определены из системы уравнений (1), При конструировании механизма можно задаваться значениями любых четырех параметров из пятнадцати, входящих в систему уравнений (1).

Для получения системы уравнений (1) были записаны аналитические выражения главного момента и проекций главного вектора сил инерции звеньев механизма, Установлено, что число обобщенных инерционных параметров, входящих в эти уравнения, равно тринадцати. Из этих тринадцати обобщенных параметров десять параметров можно сделать равными нулю, которые дают первых десять уравнений в системе (1). При выполнении этих десяти уравнений главный вектор сил инерции равен нулю, а главный момент определяется оставшимися обобщенными параметрами следующим образом, М "= Р1 P1 + Р2 Д + Рз Р3, (2) где р1, о2, фз — угловые ускорения соответственноо кривошипа 3, шатуна 4 и коромысла

7.

Р1, Р2, Р3 — обобщенные инерционные параметры

2 = 1 5у212; РЗ = I2 Sy4)3.

Анализ уравнения ()) показывает, что

M H будет равен нулю при любом значении

Р I, если выполняются условия

Р1 =0; (3)

P3 — P1 P2 (4) . Р2= Рз (5)

Условие (3) обеспечивается при равномерном вращении кривошипа 3. Условие (4) является следствием указанного подобия контуров. Выполнение условия (5) дает дополнительное уравнение связи между параметрами геометрии масс, это уравнение в(1) записано последним.

Механизм работает следующим образом.

При вращении кривошипа 3 все звенья механизма приводятся в движение. Ползун б перемещается вдоль направляющей второго плеча кривошипа и поворачивает коромысло 7 вокруг шарнира 11. При равномерном вращении кривошипа 3 угловое ускорение коромысла равно по величине и

Составитель ВДаронин

Редактор M,Êîáûëÿíñêàÿ Техред M.Màðãåíòàë

Корректор Т.Палий

Заказ 2487 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Госудэрственнсго комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 противоположно по направлению угловому ускорению шатуна 4.

В выполненном таким образом механизме при равномерном вращении кривошипа обеспечивается равенство нулю 5 главного вектора и главного момента сил инерции звеньев механизма, т,е. обеспечивается условие уравновешенностй механизма, Эта приводит к тому, что на фундамент машинного агрегата со стороны механизма 10 не передаются переменные динамические нагрузки, Отсутствие этих нагрузок приво, дйт к устранению вибраций фундамента.

Следствием этого является повышение надежности и долговечности механизма и все- 15 га машинного агриэтэ при его работе, Формула изобретения.

Деэаксиальный кривошипно-полэунный механизм, содержащий тойку с прямоллнейнай напрэвляюп,ей, шарнирно 20 установленные на стайке двуплечий кривошип и коромысло, установленный в направляющей палзун., шатун, шарнирно связанный одним. концом с ползуном, э дру Mal — c flJl890tI4 кривашипэ, и второй палэун, 25 устан:..вленный на втором плече кривошипэ

" c возможностью перемещени4 вдоль нега и

=:.. рнирна связанный с коромыслом, от л и-.:. ю шийся тем, что, с целью повышения

-.-.дежнасти и долговечности за счет уравно- 30 ввшивания главного момента сил инерции звеньев механизма, второе плечо кривошипа выполнено из двух частей, размещенных„ одна к другой под углом, равным углу между прямолинейной направляющей и прямой, 35 проходящей через аси шарниров, свяэывающлх кривошип и коромысло со стойками, контур, образованный парвым плечом кривошипа, шатуном, прямолинейной направляющей и перпендикуляром, опущенным к . ней от оси шарнира, связывающего кривошип со стойкой, подобен контуру, образованному вторым плечом кривошипа, коромыслом и прямой, проведенной через оси шарниров, связывающих кривошип и коромысло со стойкой, а параметры геометрии и масс зненьев механизма определены иэ соотношений

Яу1+ m1II1 — Яу2(16 =О;

Ях1=0 Sx2=0 Яхз=.О; Ях4=0;

Sx5=0 Яуз=О, vy5=0l

m2 + >у2 2 =О, 1 -1

ma + Sy4 Ia =0; .. 1 — Яу26 — 12 + Sy4f3= 0, где (1, Ь, (з — длины соответственно первого плеча кривошипа, шатуна и коромысла;

m1, m;, пц — массы соответственно шатуна и первого и второго ползунов;

Sx1 Sx2 Яхз, Sx4, Ях5 — статические Моменты MBccbl соответственно кривашипа, шатуна, первого палзуна, коромысла и второго полэуна относительно соответствующих асей х;

Sy1, Sy2, Sya,Sy4,Syg — статические моменты массы соответственна кривошипа, шатуна, первого полэуна, коромысла и второго ползунэ относительно соответствующих осей у;

I1, !2 — моменты инерции массы соответственно шатуна и коромысла относительно тачек пересечения продольных 14 поперечных осей этих звеньев, /