Андрей Смирнов
Время чтения: ~9 мин.
Просмотров: 0

Кривошипно-ползунный механизм: устройство, принцип работы, применение

Ремонт

Как и любой другой механизм, кулисный также имеет свой срок службы. По истечении этого срока службы наступает время ремонта кулисного механизма. Однако случается и так, что устройство выходит из эксплуатации раньше положенного срока. Чаще всего в данном механизме изнашиваются или стираются такие его части, как кулиса, кулисный камень, зубчатое колесо, винты и гайки перемещения ползушки, а также сама ползушка с пальцем. Если поверхности пазов кулисы получили износ более чем на 0,3 мм, а также на них имеются глубокие задиры, то в качестве ремонта используют фрезерование с последующей операцией шабрения. Если износ не слишком сильный, можно обойти лишь шабрением, без фрезеровки.

Если изнашивается кулиса, то в качестве ремонта сначала приводят в порядок стенки паза. При проведении работ чаще всего ориентируются на те участки, которые изношены менее, чем другие.

Построение КПМ

Построение эффективно работающих кривошипно- ползунных устройств, несмотря кажущуюся простоту их конструкции, требует большой расчетной и конструкторской работы.

В ее ходе учитывают такие моменты, как:

  • эффективность и коэффициент полезного действия;
  • рациональное использование материалов, оптимальные весогабаритные характеристики;
  • финансовые параметры производства и использования устройства;
  • надежность и периодичность технического обслуживания;
  • точность работы и виброактивность;
  • безопасность и охрана труда.

Поскольку перечисленные аспекты взаимосвязаны и влияют друг на друга, проектирование ползунного четырехзвенного механизма представляет собой многоэтапный итеративный процесс. Зачатую конструктору приходится возвращаться на более ранний этап проектирования рычажного механизма и уточнять параметры схемы по результатам расчетов на более поздних стадиях процесса.

Иногда даже приходится менять вид кривошипно- ползунного механизма. В высокооборотных дизелях требуется снизить скорость движения поршня на некоторых фазах рабочего цикла. Как правило, это требуется при прохождении верхней части цилиндра, чтобы обеспечить более полное сгорание топливной смеси. Для этого применяют дезаксиальную схему кривошипно-ползунного устройства. В ней оси цилиндров расположены со смещением смещена относительно оси коленвала на некоторое расстояние по ходу вращения.

В ней прицепного шатун бокового цилиндра сопряжен с шатуном главного цилиндра. Это позволяет снизить вес, размеры и момент инерции части подвижных звеньев.

Построение включает в себя такие расчетно- модельные процедуры, как:

  • кинематический расчет, оптимизация числа кинематических пар;
  • силовое моделирование;
  • статический расчет, включая уравновешивание.

Обязательным этапом является проверка на соответствие нормам безопасности и охраны труда.

Традиционный расчет и построение такого сложного механизма, как кривошипный, представляет собой трудоемкий процесс, требующий от конструктора внимательности и достаточного опыта. Современные элементы программных продуктов семейства CAD — CAE позволяют избавиться от большей части рутинных и однообразных ручных операций, графических построений и расчетов. Конструктору достаточно выбрать из библиотеки трехмерную модель того или иного типа кривошипно- ползунной пары и провести параметрическое моделирование, задав необходимые размеры. Модуль графической симуляции проведет и статическое уравновешивание, и кинематический расчет, и выдаст рекомендации по оптимизации звеньев.

https://youtube.com/watch?v=hQLAZ0dcWMs

Конструкция четырехзвенного механизма

Четырехзвенный кулисный механизм с кулисным камнем — это система, которую можно рассмотреть на примере строгального станка, где используется именно такой тип устройства. Работу данной системы можно описать следующим образом. Кривошип осуществляет круговое движение вокруг оси через кулисный камень, тем самым он побуждает кулису совершать качательное движение. Однако в это же время, если смотреть на движение кулисного камня относительно кулисы, то он будет совершать уже движение возвратно-поступательного типа. Такой вид устройства также часто используется в гидронасосах, которые обладают механизмами ротационного типа, с вращающимися лопастями. Кроме того, четырехзвенный механизм нашел свое применение и среди различных гидро- и пневмоприводов. В данном случае конструкция предполагает входной поршень на шатуне, который скользит во вращающемся или же качающемся цилиндре.

Конструкционное исполнение

Классический храповый механизм предназначен для передачи прерывистого вращения в одном направлении. Чаще всего устанавливается для зубчатого колеса. Рассматриваемое устройство храпового механизма характеризуется следующими особенностями:

При изготовлении заготовки применяется технология литья и ковки

За счет этого обеспечивается высокая степень надежности.
Наиболее важной частью любого устройства можно назвать зубчатые колеса. Они представлены колесами из металла, на поверхности которого есть зубья.
Количество зубьев на поверхности зависит от целевого предназначения механизма

Как показывает практика, чаще всего встречается вариант исполнения с 12 зубьями для 30-градусного поворота.
Для стяжных ремней-передач часто устанавливается вариант исполнения, который имеет только 6 зубьев.

Еще одним важным конструктивным элементом можно назвать собачку. Она выступает в качестве стопорного элемента. Основные свойства элемента и его схема расположения, определенные функции и размеры во многом зависят то конкретной модели и ее области применения.

Конструкция и распространение механизма

На сегодняшний день самой распространенной конструкцией кулисы является четырехзвенная. Кроме того, все конструкции этого типа можно классифицировать на несколько групп в зависимости от того, какого типа третье звено в устройстве. Существуют такие классы, как: двухзвенные, кулисно-ползунные, кулисно-коромысловые, кривошипно-кулисные.

Наиболее частое применение эти механизмы находят в различного рода станках, таких как зубодолбежные, поперечно-строгальные и другие станки, которые можно отнести к металлорежущим типам. Суть кулисного механизма заключается в том, что эта одна из множества разновидностей кривошипно-шатунного. К использованию механизма с кулисой прибегают в том случае, если есть необходимость в оборудовании преобразовать вращательное движение в возвратно-поступательное. В строгальных типах станков применяется качающегося типа кулиса, а в долбежных станках устанавливается кулиса вращающегося типа.

Текст

(и 1663916 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Соввтскмн Социалистически Расл ублажи(23) Приоритет удеретеенай-неинтет СССР ее делам нзобрвтеннй н етнрмтнй(53) УДК 621,837.7 (088.8) убликоваио 25.05,79, бюллетень Мт та опубликования описания 25.05.79 Авторизобретеии Г, Горенчик(71) Заявитель 4) КРИВОШИПНО — КУЛИСНЫЙ ЫЕХАНФИзобретение относится к машиностроению и. приборостроешпо и может быть использовано вустройствах и механизмах, требующих прямолинейного возвратно-поступательного движения исполнительного органа,Известен кривошипно-кулисный мехзнизм, содержащий стойку, основную и шарнирно закрепленную к ее средней части одним своим концомя шарнирно установленную на стойке.вспомогательную кулису с кулисными камнями и криво.шип, шарнирно связанный с кулисным камнем тфвспомогательной кулисы 111.,Недостатком этого механизма является непря.молинейное движение основной кулисы, вследствие конструктивных особенностей механизма.Для обеспечения прямолинейного движенияосновной кулисы кривошип выполнен в видеколенчатого вала, шейки которого размещены вплоскости, проходящей через ось врзщения кри.вошипа, и который шарнирно связан одной своейшейкой с кулисным камнем и другой шарнирно-е кулиснь.м камнем основной кулисы, з длинавспомогательной кулисы, расстояние между осями вращения кривошина и одной ее шейкой и расстояние между осями вращения кривошнпа и другой ее шейкой соответственно равно 1,25- 1,3; 0,08; 0,1 расстояния между осями враще. ния кривошипа и вспомогательной кулисы.На чертеже дана кинематическая схема предлагаемого кривошипно-кулисного механизма.Он имеет стойку 1, основную кулису 2 и шарнирно прикретщенную к ее средней части одним свопы концом и шарнирно устзновленную на стойке 1, вспомогательную кулису 3 с кулис- ными камнями 4 и 5 и кривошип 6, шарнирна связанный с кулисным камнем 5 вспомогзтель. ной кулисы 3. Кривошип 6 выполнен в виде коленчатого взла, шейки 7, 8 которого разме 1 цены в плоскости, проходящей через ось 00, вращения кривошипа 6, и который шарнирно : связан с кулисным камнем 5 одной своей шейкой 7 и другой — шарнирно с кулисным камнем 4 основной кулисы 2. Длина вспомогательной кулисы 3, расстояние между осями 00, и 020 з вращейия кривошипа и одной ее шейки 7 — и расстояние между осями 00, и 00, вращения кривоппша и другой ее шейки 8, соответственно равны 1,25 — 1,3; 0,08; 0,1 расстояния между ося6639 Составйтель В. Быстрыйдактор Т. Шагова Техред И,Асталош Корректор ОЖовинская Тираж 1138 ЦНИИПИ Государств по делам нзобрете113035, Москва, Жаказ 2963 Подан снонного комитета СССРннй н открытийРаушская наб., д. 4/5 ал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная 4 3ми 00, н Оа 0, вращения криво 1 пипа 6 и вспомо. гательной кулисы 3.Механизм работает следующим образом.При вращении кривошипа 6 его шейка 7 обеспечивает качательное движение вспомогательной З кулисы 3 вокруг осиОеОт, а шейка 8 — возвратно-поступательное движение основной кулисы 2, прямолинейность движения которой обеспечива. ется подбором геометрических размеров указанных элементов механизма. 10 Формута изобретенияКривошипно-кулисньгй механизм, содержащий стойку, основную и шарнирно закрепленную к ее 1 средней части одним своим концом и шарнирно установленную на стойке вспомогательную кули- . су с кулисными камнями и кривошип, шарнирно связанный с кулисами камнем вспомогатель 16 4ной кулисы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения прямолинейного движения основной кулисы, кривошип выполнен в виде коленчатого вала, шейки которого размещены в плоскости, проходящей через ось вращения кри

вошнпа, и которы 1 шарнирно связан одной своей шейкой с,кулисным камнем и другой — шарнирно с кулисным камнем основной кулисы, а длина вспомогательной кулисы,»расстояние между осями вращения кривошипа и одной ее шейки и расстояние между осями вращения криво- шипа и другой ее шейки соответственно равны 1,25 — 1,3; 0,08; 0,1 расстояния между осями вращения кривошипа и вспомогательной кулисы.Источники информащи,.принятые во внимание при экспертизе1. Артобалевскнй И

И. Механизмы в современной технике. М., «Машиностроение», 1971, т, 2, механизм У 1000.

Смотреть

2.3.4Синтез кривошипно-ползунного механизма

Исходные
данные к синтезу
:

S B (м
) – ход поршня (ползуна),

λ=ℓ АВ /ℓ ОА
– отношение длины шатуна к длине
кривошипа,

υ СР (м/с
)
– средняя скорость движения поршня.

Необходимо
определить
:

n 1
(об/мин
) — число оборотов
кривошипа;

длину кривошипа
ℓ ОА (м
);

длину шатуна ℓ АВ (м
).

Решение.
В этом механизме скорость рабочего хода
равна скорости холостого хода(υ рх
= υ хх).
Тогда угол рабочего хода равен углу
холостого хода, т.е. φ рх
= φ хх
(рисунок 2.1). Поэтому коэффициент
изменения средней скорости поршняВ
равен единице (К υ = 1). Исходя из
этих условий, нельзя спроектировать
кривошипно-ползунный механизм по
коэффициенту изменения средней скорости
ведомого звена К υ . Необходимо
применятькинематический синтез
.

Синтез
производится следующим образом. Угловая
скорость кривошипа

ω 1 =πn 1 /30,
(2.21)

где n 1 —
число оборотов кривошипа.

Время, за которое
кривошип совершает полный оборот

t= 2π/ω 1 .
(2.22)

Подставив формулу
(2.21) в выражение (2.22), имеем:

t= 2π30/πn 1 илиt= 60/n 1 .

Известно,
что за полный оборот кривошипа ОА поршень
В
совершает два хода. Тогда:

S B
= 2ℓ ОА и 2S B
= υ ср t= υ ср 60/n 1
илиS B
= 30υ ср /n 1 .

Приравнивая
эти два значения, имеем

2ℓ ОА =
30υ ср /n 1 .

Отсюда:
длина кривошипа равна

ℓ ОА =15υ ср /n 1
или ℓ ОА =1/2S B = (м
). (2.23)

Число
оборотов кривошипа выразим из формулы
хода поршня

n 1
= 30υ ср /S B = (об/мин
). (2.24)

Длину
шатуна определим через отношение λ

ℓ АВ =
λℓ ОА = (м
).
(2.25)

Таким
образом, мы определили все неизвестные
параметры кривошипно-ползунного
механизма. Находим масштабный коэффициент
длины, длины звеньев в мм
и строим
механизм (рисунок 2.1).

Вопросы
для самоконтороля

Сформулируйте
задачу синтеза о воспроизведении
заданного закона движения.

Приведите
примеры механизмов, в которых требуется
получить достаточно точное воспроизведение
заданного закона движения.

Определите
длины кривошипа и шатуна в
кривошипно-ползунном механизме по его
средней скорости.

Определите
размеры кривошипа и шатуна по коэффициенту
изменения
средней скорости и длине выходного
звена в шарнирном четырехзвеннике.

Определите
длину кривошипа и кулисы в кулисном
механизме по коэффициенту изменения
средней скорости выходного звена.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации