Стержневые механизмы. Особенности строения Исполнитель

Стержневые механизмы. Особенности строения

{spoiler=Далее}

Стержневые механизмы. Особенности строения

         В стержневых механизмах звенья имеют в основном вид стержней. Конструктивно они могут быть выполнены самым различным образом, но в своей основе – это, в большинстве случаев, стержень, по концам которого расположены элементы кинематических пар для присоединения к другим звеньям.

         Функциональное назначение звеньев в механизмах может быть самым различным, названия звеньев соответствуют их функциональному назначению и могут быть весьма разнообразны. Однако в курсе «Прикладная механика» механизмы изучаются в самом общем смысле, и мы будем абстрагироваться от функционального назначения механизмов и их звеньев до тех пор, пока не изучим их свойства и не перейдем к примерам их использования.

         С точки зрения совершаемых движений в стержневых механизма различают шесть типов звеньев: кривошип, коромысло, ползун, шатун, камень и кулису. Рассмотрим их подробнее.

         Кривошип – звено, совершающее полный оборот вокруг неподвижной точки (рис. 3.1а). В большинстве случаев кривошип является входным звеном механизма, и его схема дополняется круговой стрелкой, указывающей направление его вращения.

         Коромысло – звено, которое совершает качательное движение относительно неподвижной точки (рис. 3.1б), то есть, возвратное движение поворота в пределах определенного угла. В отличие от схемы кривошипа здесь нет круговой стрелки; в некоторых случаях коромысло изображается в виде двуплечего рычага (рис. 3.1в).

         Ползун – звено, совершающее движение по неподвижным направляющим. В большинстве случаев эти направляющие прямолинейны и движение ползуна является возвратно-поступательным. Чаще всего ползун показывается на схемах в виде прямоугольника (рис. 3.1г), иногда – как стержень (рис. 3.1д).

Рис. 3.1.

         Шатун – звено, совершающее сложное движение в плоскости. Шатун не образует кинематических пар со стойкой (рис. 3.1е), но только с другими подвижными звеньями.

         Камень – звено, совершающее движение по подвижной направляю­щей; подвижная направляющая называется кулисой (рис. 3.1ж). Камень и кулиса не существуют в отдельности, но составляют единую неразрывную группу звеньев. Направляющие кулисы, как правило, прямолинейны. Ку­лиса, являясь подвижной направляющей камня, может совершать все виды движений: простые (вращательное, качательное, поступательное) и сложное. То есть, может быть, кулиса-кривошип, кулиса-коромысло, ку­лиса-ползун и кулиса-шатун.

         Из таких звеньев состоит стержневой механизм любой сложности. В основе конструкции сложных стержневых механизмов находятся простейшие, которые и являются предметом нашего изучения. Простейшие стержневые механизмы являются четырехзвенными, то есть, содержат три подвижных звена и стойку. Названия таких механизмов состоят из названия входного и выходного звеньев. По конструкции простейшие стержневые механизмы делятся на шарнирные, ползунные и кулисные. Рассмотрим каждый из этих типов.

Шарнирные механизмы

         В шарнирных стержневых механизмах все кинематические пары – вращательные. На рис. 3.2а приведена схема наиболее употребительного шарнирного механизма. Звено 1 (входное) – кривошип, звено 2 (промежуточное) – шатун, звено 3 (выходное) – коромысло. Механизм называется – кривошипно-коромысловый. Он служит для преобразования вращательного движения кривошипа в качательное движение коромысла. Используется в качестве исполнительных механизмов технологических машин (прессы, дробилки, ткацкие станки и пр.), а также в качестве вспомогательных механизмов.

Рис. 3.2.

На рис. 3.2б показан двухкривошипный механизм, который еще называют механизмом шарнирного параллелограмма, так как звенья его попарно равны и параллельны. Входное и выходное звенья совершают синхронное вращение, а шатун совершает сложное движение в плоскости параллельно самому себе. Используется как механизм спарников ведущих колес локомотивов и в некоторых механизмах технологических машин.

Двухкоромысловый механизм, приведенный на рис. 3.2в, может составлять основу подъемного деррик-крана. Коромысла 1 и 3 являются его качающимися стойками, а шатун 2 – стрелой, точка Е которой (к ней крепится крюк для груза) перемещается приблизительно по прямой линии в пределах небольших углов качания коромысел 1 и 3.

Ползунные механизмы

В ползунных стержневых механизмах имеется хотя бы один ползун. На рис. 3.3а приведена схема наиболее употребительного в технике механизма, ко­торый преобразует вращательное движение кривошипа 1 в возвратно-поступа­тельное движение ползуна 3; шатун является промежуточным звеном. Такой механизм называется кривошипно-ползунным. Используется в качестве исполнительных механизмов механических прес­сов, горизонтально-ковочных машин, поршневых компрессоров, швейных ма­шин и пр. Если входным звеном такого механизма является ползун, то это есть механизм поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Коромыслово-ползунный механизм, то есть, механизм с входным коромыслом и выходным ползуном (рис. 3.3б), используется как составная часть более сложных механизмов.

Рис. 3.3.

Двухползунный механизм (рис. 3.3в) наиболее известен, как механизм эллипсографа – при работе такого механизма любая точка шатуна описывает эллипс, параметры которого зависят от положения этой точки на шатуне. Если эта точка расположена посередине шатуна, то эллипс вырождается в окружность. Заметим, что при работе этого механизма входным звеном является попеременно то один, то другой ползун, что необходимо для возможности прохода ими крайних положений. Известно использование этого механизма  в качестве основного механизма поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Кулисные механизмы

Кулисные механизмы содержат хотя бы одну кулису. На рис. 3.4а приве­дена схема кривошипно-кулисного механизма с качающейся кулисой: входным звеном здесь является кривошип 1, промежуточным – камень 2, выходным – кулиса 3. Механизм служит для преобразования вращательного движения кри­вошипа в качательное движение кулисы. Используется  в качестве исполни­тельных и вспомогательных механизмов некоторых технологических машин.

Если в таком механизме расстояние между центром вращения кривошипа и точкой качания кулисы (АС на рис. 3.4а) сделать меньше длины кривошипа АВ, то механизм с качающейся кулисой превратится в механизм с вращающейся ку­лисой (рис. 3.4б), причем характер этого вращения будет зависеть от соотноше­ния размеров АВ и АС.

Рис. 3.4.

Выше было сказано, что кулиса, являясь подвижной на­правляющей, может совершать любое движение в плоскости – простое (враща­тельное или поступательное) или сложное. На рис. 3.4в показан кривошипно-кулисный механизм с поступательно движущейся кулисой. Кулиса 3 является ползуном, в котором выполнена направляющая для камня 2. Такой механизм используется в качестве исполнительных механизмов прессов, насосов и пр.

Во многих машинах кулисные механизмы используются, как механизмы с качающимися гидроцилиндрами. Такие механизмы являются коромыслово-ку­лисными. На рис. 3.5 показано преобразование его схемы с обычными ус­ловными обозначениями камня и кулисы (рис. 3.5а), с помощью постепенных их изменений (рис. 3.5б и 3.5в), в схему со специальными условными обозначе­ниями камня в виде штока с поршнем и кулисы в виде гидроцилиндра (рис. 3.5г).

На рис. 3.6а показано использование такого механизма, как механизма оп­рокидывания кузова автомобиля-самосвала, а на рис.3.6б – как механизма уби­рания ноги шасси самолета. Заметим, что в подобных механизмах с качающимся гидроцилиндром входным звеном является шток с поршнем (то есть, камень кулисного механизма), так как именно к нему подводится движение извне – давление жидкости гидросистемы.

Рис. 3.5.

Рис. 3.6.

{/spoilers}