RU2783900C1 - Hinged vibro-impact mechanism - Google Patents
Hinged vibro-impact mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783900C1 RU2783900C1 RU2022120697A RU2022120697A RU2783900C1 RU 2783900 C1 RU2783900 C1 RU 2783900C1 RU 2022120697 A RU2022120697 A RU 2022120697A RU 2022120697 A RU2022120697 A RU 2022120697A RU 2783900 C1 RU2783900 C1 RU 2783900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crank
- rocker
- hinged
- rack
- impact
- Prior art date
Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 235000009825 Annona senegalensis Nutrition 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к механическим устройствам для создания циклических ударов рабочего органа по обрабатываемому им испытываемому на вибрацию объекту и может найти применение, например, в камнеобрабатывающих станках, перфораторах, трамбовках и вибросмесителях или, например, в стендах для виброиспытаний на удар различной измерительной аппаратуры и установках для чеканки.The invention relates to mechanical devices for creating cyclic impacts of the working body on the object being tested for vibration, and can be used, for example, in stone-working machines, punchers, rammers and vibration mixers or, for example, in benches for vibration impact tests of various measuring equipment and installations for coinage.
Известен виброударный механизм перфоратора, содержащий замкнутую кинематическую цепь с приводным двигателем, сообщающим вращение в разные стороны двум шарнирно-установленным на подвижной раме зубчатым колесам с неуравновешенными дисбалансами и рабочим органом для забивки свай в грунт (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение. 1987. С. 481) - аналог №1.A vibro-impact mechanism of a perforator is known, containing a closed kinematic chain with a drive motor that imparts rotation in different directions to two gears pivotally mounted on a movable frame with unbalanced imbalances and a working body for driving piles into the ground (Krainev A.F. Dictionary-reference on mechanisms. - M.: Mashinostroenie, 1987. P. 481) - analogue No. 1.
Недостатками такого механизма являются:The disadvantages of this mechanism are:
а) сложность конструкции;a) the complexity of the design;
б) передача создаваемых неуравновешенными дисбалансами больших динамических ударных усилий через опорные подшипники зубчатых колес, что снижает срок их службы: низкая частота создаваемых ударов ограничивает производительность перфоратора.b) the transmission of large dynamic impact forces created by unbalanced imbalances through the support bearings of the gears, which reduces their service life: the low frequency of impacts created limits the performance of the perforator.
Также известен вибрационный механизм, содержащий замкнутую кинематическую цепь с приводным двигателем. включающую кривошипно-ползунный механизм с установленным один внутри другого двойным шарнирно-поворотным цилиндром с поршнем, на котором закреплена трамбовочная площадка с двухсторонне-подпружиненным устройством (Крайнев А.Ф. Механика машин: Фундаментальный словарь. - М.: Машиностроение. 2000. с. 728) - аналог №2.Also known is a vibration mechanism containing a closed kinematic chain with a drive motor. including a crank-slider mechanism with a double articulated-swivel cylinder installed one inside the other with a piston, on which a tamping platform with a double-sided spring-loaded device is fixed (Kraynev A.F. Mechanics of machines: Fundamental dictionary. - M .: Mashinostroenie. 2000. p. 728) - analogue No. 2.
Недостатками ударного вибрационного механизма являются сложность конструкции многократного цилиндра с подпружиненным поршнем, и возможность заклинивания (под действием создаваемых вибрации) двойных поступательных кинематических пар при движении одного цилиндра внутри другого цилиндра.The disadvantages of the shock vibration mechanism are the complexity of the design of a multiple cylinder with a spring-loaded piston, and the possibility of jamming (under the action of the generated vibrations) of double translational kinematic pairs when one cylinder moves inside another cylinder.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению, является ударный механизм с гидравлическим устройством регулирования прямого и обратного хода, система управления которым включает датчики положения, скорости и ускорения рабочего инструмента и управляющий элемент с распределителем потока жидкости, поступающей из напорного трубопровода и удаляющей через сливной трубопровод в маслобак (Ешуткин Д.Н и др. «Структурный синтез органов управления машин ударного действия» // Материалы V международ. конф. «Проблемы механики современных машин», - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ. Том 1. 2012. С. 199, рис. 1) - прототип.The closest in technical essence and achieved effect to the proposed invention is an impact mechanism with a hydraulic device for regulating the forward and reverse motion, the control system of which includes sensors for the position, speed and acceleration of the working tool and a control element with a distributor for the flow of fluid coming from the pressure pipeline and removing through the drain pipeline into the oil tank (Eshutkin D.N. et al. “Structural synthesis of controls for percussion machines” // Proceedings of the V international conference “Problems in the mechanics of modern machines”, - Ulan-Ude: Publishing House of the ESSTU. Volume 1. 2012. S. 199, Fig. 1) - prototype.
Недостатками указанного ударного механизма являются:The disadvantages of this percussion mechanism are:
1. Сложная конструкция машины ударного действия, включающая:1. The complex design of the percussion machine, including:
а) ударный механизм:a) percussion mechanism:
б) набор различных датчиков контроля движения рабочего органа:b) a set of various sensors for controlling the movement of the working body:
в) управляющий элемент для устойчивости ударных режимов.c) a control element for the stability of shock modes.
2. Очень низкий к.п.д. (30-40%) из-за преобразования гидравлической энергии источника питания в механическую энергию ударного бойка.2. Very low efficiency. (30-40%) due to the conversion of the hydraulic energy of the power source into the mechanical energy of the impact striker.
3. Частота ударов ограничена и не может превышать частоту со приводного двигателя.3. The impact frequency is limited and cannot exceed the frequency from the drive motor.
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в:The invention is based on the technical problem, which consists in:
а) упрощении конструкции (за счет применения простых в изготовлении и надежно работающих цилиндрических шарниров);a) simplifying the design (due to the use of easy-to-manufacture and reliable cylindrical hinges);
б) повышении коэффициента полезного действия - КПД (за счет исключения потерь от преобразования гидравлической энергии источника питания в механическую энергию ударного инструмента);b) increasing the efficiency - efficiency (due to the elimination of losses from the conversion of the hydraulic energy of the power source into the mechanical energy of the impact tool);
в) обеспечении устойчивых циклических ударных режимов работы без применения сложной системы обратной связи (как в прототипе гидроотбойника);c) ensuring stable cyclic shock modes of operation without the use of a complex feedback system (as in the prototype hydraulic fender);
г) увеличение частоты ударов при установке низкочастотного приводного двигателя.d) an increase in the frequency of shocks when installing a low-frequency drive motor.
Получение технического результата достигается за счет того, что предлагаемый шарнирный виброударный механизм содержит замкнутую кинематическую цепь с приводным вращательным двигателем, выполненную в виде основного кривошипно-коромыслового механизма с подвижно соединенными между собой через цилиндрические шарниры рычажными звеньями в виде ведущего кривошипа, шатуна, коромысла и стойки, в котором длина ведущего кривошипа и шатуна равна сумме длин коромысла и стойки, коромысло и стойка выполнены одинаковой длины, а длина шатуна равна устроенной длине ведущего кривошипа.Obtaining a technical result is achieved due to the fact that the proposed hinged vibroimpact mechanism contains a closed kinematic chain with a rotary drive motor, made in the form of a main crank-rocker mechanism with lever links movably connected to each other through cylindrical hinges in the form of a driving crank, a connecting rod, a rocker arm and a rack , in which the length of the driving crank and the connecting rod is equal to the sum of the lengths of the rocker and the rack, the rocker and the rack are made of the same length, and the length of the connecting rod is equal to the arranged length of the drive crank.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1,фиг. 2,фиг. 3,фиг. 4 и фиг. 5.The essence of the invention is illustrated by the drawings in Fig. 1, fig. 2, fig. 3, fig. 4 and FIG. 5.
На фиг. 1 изображен общий вид шарнирного виброударного механизма, содержащего замкнутую кинематическую цепь с приводным двигателем, которая выполнена в виде основного кривошипно-коромыслового механизма O1ABO2 с подвижно соединенными между собой (через цилиндрические шарниры O1, А, В и O2) рычажными звеньями 1, 2, 3 и 4 в виде ведущего кривошипа 1 (вращающегося с угловой скоростью ω), шатуна 2, коромысла 3 и стойки 4. В указанной кинематической цепи сумма длины O1A ведущею кривошипа 1 и длины АВ шатуна 2 равна сумме длины O2B коромысла 3 и длины O1O2 стойки 4, т.е.In FIG. 1 shows a general view of a hinged vibro-impact mechanism containing a closed kinematic chain with a drive motor, which is made in the form of a main crank-rocker mechanism O 1 ABO 2 with movably interconnected (through cylindrical hinges O 1 , A, B and O 2 )
(О1А+АВ)=(O2B+O1O2);(O 1 A+AB)=(O 2 B+O 1 O 2 );
коромысло 3 и стойка 4 выполнены одинаковой длины (O2B=O1O2), а длина АВ шатуна 2 равна утроенной длине О1А ведущего кривошипа 1 (АВ=3⋅О1А) для образования при сборке механизма компактного равностороннего треугольника со сторонами О1О2=О2В=В'O1, где B'O1=AB-O1A.the
Коромысло 3 выполнено с возможностью закрепления на нем рабочею органа 5 (например, в виде ударного бойка), создающего ударное воздействие на выходе в крайнем положении кривошипно-коромыслового механизма, возникающем при расположении на одной прямой линии O1O2 всех его рычажных звеньев 1, 2, 3, 4 и установленного на стойке 4 ограничителя 6 углового внутрициклового поворота коромысла 3 (на рис. 1.а) это крайнее положение данного механизма показано пунктиром). Кроме того, коромысло 3 выполнено с возможностью его соединения со стойкой 4 через упругий элемент 7, который может быть выполнен, например, в виде упругого торсионного вала или в виде винтовой пружины кручения или растяжения или сжатия, выполненной цилиндрической или конической формы.The
Ведущий кривошип 1 выполнен в виде одноплечего двухшарнирного рычага длиной O1A, у которого один конец через шарнир O1 соединен со стойкой 4, другой конец через шарнир А соединен с шатуном 2, а стойка 4 выполнена в виде двухшарнирного звена O1O2.The driving crank 1 is made in the form of a single-arm double-hinged lever of length O 1 A, in which one end is connected to the
Цилиндрические шарниры О1, А, В и O2 замкнутой кинематической цепи выполнены с параллельными между собой осями вращения соединяемых рычажных звеньев 1, 2. 3 и 4, а замкнутая кинематическая цепь может быть выполнена со входной кинематической парой привода от вращательного двигателя, совмещенной с цилиндрическим шарниром О1 (расположенным между ведущим кривошипом 1 и стойкой 4), или совмещенной с цилиндрическим шарниром А (расположенным между ведущим кривошипом 1 и шатуном 2), а привод с вращательным двигателем выполнен с возможностью регулирования угловой скорости ω ведущего кривошипа 1.Cylindrical hinges O 1 , A, B and O 2 of the closed kinematic chain are made with parallel axes of rotation of the connected lever links 1, 2. 3 and 4, and the closed kinematic chain can be made with the input kinematic pair of the drive from the rotary engine, combined with cylindrical hinge O 1 (located between the driving crank 1 and rack 4), or combined with a cylindrical hinge A (located between the driving crank 1 and connecting rod 2), and the drive with a rotary motor is configured to control the angular velocity ω of the driving crank 1.
На фиг. 2 представлен вариант выполнения шарнирного виброударного механизма, в котором стойка O3O1O2 выполнена в виде трехшарнирного звена с расположением всех его трех шарниров O3, О1, O2 на одной прямой линии O3O2, а ведущий кривошип 1 выполнен в виде одноплечего рычага с расположенным на его конце двойным цилиндрическим шарниром С для соединения между собой и с ведущим кривошипом 1 шатуна 2 основного кривошипно-коромыслового механизма и дополнительного шатуна 8, образующего через шарнир D и дополнительное коромысло 9 вместе со стойкой O3O1O2 дополнительный кривошипно-коромысловый механизм с установленным на дополнительном коромысле 9. дополнительным рабочим органом 10, для образования двухпозиционной виброударной установки для ударного нагружения двух разных объектов 11 и 12 рабочими органами 5 и 10,установленными на коромыслах 3 и 9.In FIG. 2 shows an embodiment of a hinged vibro-impact mechanism, in which the rack O 3 O 1 O 2 is made in the form of a three-hinged link with the location of all its three hinges O 3 , O 1 , O 2 on one straight line O 3 O 2 , and the leading crank 1 is made in the form of a single-arm lever with a double cylindrical hinge C located at its end for connecting with each other and with the leading crank 1 of the connecting rod 2 of the main crank-rocker mechanism and an additional connecting rod 8, forming through the hinge D and an
На фиг. 3 представлен вариант выполнения шарнирного виброударного механизма, в котором стойка выполнена в виде четырехшарнирного звена O1O2O3O4, а ведущий кривошип 1 основного кривошипно-коромыслового механизма и ведущий кривошип O1N дополнительного кривошипно-коромыслового механизма кинематически связаны между собой через приводное зацепление двух зубчатых колес 13 и 14 с одинаковым числом зубьев, сблокированных с упомянутыми кривошипами 1 и O1N, для образования установки чеканки тонкостенных изделий за счет встречного ударного взаимодействия двух рабочих органов 15 и 16 через обрабатываемый листовой материал 17.In FIG. 3 shows an embodiment of a hinged vibro-impact mechanism, in which the rack is made in the form of a four-hinged link O 1 O 2 O 3 O 4 , and the drive crank 1 of the main crank-rocker mechanism and the drive crank O 1 N of the additional crank-rocker mechanism are kinematically connected to each other through drive engagement of two
На фиг. 4 представлен вариант выполнения шарнирного виброударного механизма, в котором ведущий кривошип 1 выполнен в виде одноплечего трехшарнирного рычага O1AK треугольной формы, который через шарнир О1 соединен со стойкой 4, а через два других шарнира А и K соответственно соединен с шатуном 2 основного кривошипно-коромыслового механизма и с шатуном KL дополнительного кривошипно-коромыслового механизма для образования установки виброударного бучардирования камня 18 (например, в виде гранитных бордюров) с рабочими органами в виде бучард 19 и 20, ось углового поворота O2 которых расположена параллельно обрабатываемой поверхности.In FIG. 4 shows an embodiment of a hinged vibro-impact mechanism, in which the leading crank 1 is made in the form of a single-arm three-hinged lever O 1 AK of a triangular shape, which is connected to the
На фиг. 5 представлен вариант выполнения шарнирного виброударного механизма, в котором цилиндрические шарниры О1, А, В и О2 выполнены с пересекающими между собой в одной точке М осями вращения соединяемых рычажных звеньев 1, 2, 3 и 4, для образования пространственного виброударного смесителя, в котором шатун 2 выполнен с возможностью закрепления на нем месильной емкости 21, стойка 4 снабжена упругим упором 22, который при угловом повороте коромысла 3 взаимодействует с установленным на коромысле 3 ударным бойком 5 в крайнем положении упомянутого шарнирного виброударного механизма, а все звенья шарнирного виброударного механизма для перемещения по сферической поверхности с радиусом R из упомянутой точки М выполнены со следующим суммарным соотношением:In FIG. 5 shows an embodiment of a hinged vibro-impact mechanism, in which cylindrical hinges O 1 , A, B and O 2 are made with the axes of rotation of the connected
γ1+γ2=γ3+γ4.γ 1 + γ 2 = γ 3 + γ 4 .
углов между пересекающимися осями шарниров соответственно ведущего кривошипа (угол γ1), шатуна (угол γ2), коромысла (γ3) и стойка (угол γ4).angles between the intersecting axes of the hinges, respectively, of the leading crank (angle γ 1 ), connecting rod (angle γ 2 ), rocker arm (γ3) and rack (angle γ 4 ).
Работа представленного шарнирного виброударного механизма заключается в следующем.The work of the presented hinged vibro-impact mechanism is as follows.
Задаваемое приводным вращательным двигателем вращение ведущего кривошипа 1 через рычажные звенья 1, 2 и 3 со скоростью ω преобразуется в угловые колебания коромысла 3 с ударами в крайнем положении рабочего органа 5 по внешнему объекту (обрабатываемой поверхности, испытуемым объектам 11 и 12 или по ограничителю 6). Для механизмов на фиг. 1, фиг. 3. и фиг. 5 частота возникающих ударов равна угловой скорости ω ведущего кривошипа 1 (т.е. за один оборот ведущего кривошипа 1 происходит один удар рабочего органа 5).The rotation of the driving crank 1, set by the drive rotational motor, through the
В механизме на фиг. 2, содержащем два рабочих органа 5 и 10, а также на механизме на фиг. 4, содержащем тоже два рабочих органа 19 и 20 - за полный оборот ведущего кривошипа 1 эти два рабочих органа будут создавать два (сдвинутых по фазе) удара и поэтому в механизмах на фиг. 2 и фиг. 4 частота ударного воздействия будет в два раза больше угловой скорости ω ведущего кривошипа 1.In the mechanism in Fig. 2, containing two
За полный цикл колебательного движения коромысла 3, соединенного со стойкой 4 посредством упругого элемента 7 - сначала при угловом повороте коромысла 3 в одну сторону (т.е. против часовой стрелки на фиг. 1,б) происходит упругая деформация элемента 7 и накопление в нем потенциальной энергии), затем (во второй части цикла) при угловом повороте кривошипа 3 в другую сторону происходит отдача этой энергии и ее суммирование с подводимой энергией от приводного двигателя - что увеличивает силу создаваемых ударов.For a full cycle of the oscillatory movement of the
Достигаемый в предлагаемом шарнирном виброударном механизме положительный эффект заключается в следующем:The positive effect achieved in the proposed hinged vibro-impact mechanism is as follows:
1. Упрощение конструкции (за счет применения простых и надежных в работе цилиндрических шарниров).1. Simplification of the design (due to the use of simple and reliable cylindrical hinges).
2. Повышение КПД (за счет исключения преобразований одного вида энергии, например, в другой вид энергии, как в гидроотбойниках).2. Increasing the efficiency (by eliminating the conversion of one type of energy, for example, into another type of energy, as in hydraulic fenders).
3. Создание виброударных режимов работы с простым регулированием частоты и силы ударов за счет изменения угловой скорости ведущего кривошипа 1 в его приводе от вращательного двигателя (при отсутствии сложной системы обратной связи для управления потоком жидкости - как в указанном прототипе с гидроотбойником).3. Creation of vibro-impact modes of operation with a simple regulation of the frequency and force of impacts by changing the angular velocity of the driving crank 1 driven by a rotary engine (in the absence of a complex feedback system for controlling the fluid flow - as in the specified prototype with a hydraulic fender).
4. Возможность (за счет применения в виброударных механизмах многошарнирного ведущего кривошипа, например, как на фиг. 4) увеличения частоты создаваемых ударов при установке низкооборотного приводного двигателя.4. Possibility (due to the use of a multi-jointed drive crank in vibro-impact mechanisms, for example, as in Fig. 4) to increase the frequency of generated shocks when installing a low-speed drive motor.
Claims (11)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2783900C1 true RU2783900C1 (en) | 2022-11-21 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU267321A1 (en) * | DEVICE FOR CRUSHING INHABILITIES | |||
SU1151732A1 (en) * | 1983-08-05 | 1985-04-23 | Казахский политехнический институт им.В.И.Ленина | Three-dimensional lever mechanism |
RU2163955C1 (en) * | 1999-07-09 | 2001-03-10 | Институт горного дела СО РАН | Device for driving into ground of long members, for instance, pipes |
RU2548087C1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Mixing device |
RU2758385C1 (en) * | 2021-02-24 | 2021-10-28 | Владимир Иванович Пожбелко | Circular spatial spherical manipulator |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU267321A1 (en) * | DEVICE FOR CRUSHING INHABILITIES | |||
SU1151732A1 (en) * | 1983-08-05 | 1985-04-23 | Казахский политехнический институт им.В.И.Ленина | Three-dimensional lever mechanism |
RU2163955C1 (en) * | 1999-07-09 | 2001-03-10 | Институт горного дела СО РАН | Device for driving into ground of long members, for instance, pipes |
RU2548087C1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Mixing device |
RU2758385C1 (en) * | 2021-02-24 | 2021-10-28 | Владимир Иванович Пожбелко | Circular spatial spherical manipulator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2271766A (en) | Engine | |
RU2783900C1 (en) | Hinged vibro-impact mechanism | |
US4143719A (en) | Multi-vibro pile hammer | |
US3916704A (en) | Vibratory locomotion means | |
JPH04500631A (en) | friction welding | |
JP2003145446A (en) | Engine breaker | |
WO2010063764A1 (en) | A vibratory mechanism for a pile driver and a pile driver | |
CA1193498A (en) | Synchronous vibratory impact hammer | |
JPH02298631A (en) | Internal combustion engine | |
JPH09184545A (en) | Vibration reducing device in piston reciprocating internal combustion engine | |
RU2349813C1 (en) | Two-shaft connecting rod gear | |
RU2686518C1 (en) | Vibrations generating method | |
US3867848A (en) | Arcuately oscillating piston machine | |
RU165866U1 (en) | CRANKS-STAINLESS MECHANISM | |
SU1192426A1 (en) | Vibrotamper | |
RU2383396C1 (en) | Vibrating machine | |
JP6853452B2 (en) | Shaft member | |
RU2682871C1 (en) | Oscillation generation device | |
US8276471B2 (en) | Vibration generator | |
RU2770622C1 (en) | Method for converting rotational motion into translational and device for its implementation | |
RU179051U1 (en) | MECHANISM OF PARALLEL STRUCTURE | |
SU1700143A1 (en) | Vibration-impact device | |
RU52928U1 (en) | ROTATION TRANSMISSION DEVICE | |
SU1675498A1 (en) | Vibrohammer | |
RU2285104C1 (en) | Rotary-percussion drive |