SU1724969A1 - Шарнирный четырехзвенник - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано дл  уравновешивани  шарнирных четы- рехзвенников. Цель изобретени -повышение качества уравновешивани  шарнирного четырехзвенника. Механизм уравновешивани  выполнен в виде дополнительного шарнирного четырехзвенника с контуром, подобным контуру шарнирного четырехзвенника . Кривошипы обоих четырехзвен- ников жестко соединены, а параметры механизма св заны определенными зависимост ми . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к уравновешиванию и может быть использовано дл  исключени  вибраций, передающихс  на фундамент машинного агрегата от механизма шарнирного четырехзвенника с ведущим звеном, вращающимс  с посто нной угловой скоростью.

Известен механизм шарнирного четырехзвенника , состо щий из неподвижной стойки, кривошипа, шатуна и коромысла. Звень  соединены между собой шарнирно в следующей последовательности: стойка - кривошип, кривошип - шатун, шатун - коромысло , коромысло - стойка,

Однако распределением масс подвижных звеньев механизма обеспечиваетс  равенство нулю главного вектора сил инерции. Главный момент сил инерции остаетс  неуравновешенным, это приводит к тому, что на фундамент машинного агрегата передаютс  периодически измен ющиес  нагрузки, т.е. механизм будет источником

вибраций машинного агрегата. Дл  уравновешивани  главного момента необходимо вводить дополнительные звень .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  механизм шарнирного четырехзвенника , в который вводитс  уравновешивающее устройство, состо щее из двух стержней, соединенных между собой шарниром и креп щихс  шарнирно к кривошипу и стойке таким образом, что стержни, кривошип и стойка образуют между собой пзраллелог- раммный контур. Соотношени  длин уравновешивающих звеньев, координаты точек их креплени  к стойке и параметры геометрии масс уравновешивающих звеньев определ ютс  из услови  равенства нулю главного вектора сил инерции и услови  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

С/1

С

XI N3 Ю О О

величина главного момента неуравновешенных сил уменьшаетс  на величину первой гармоники.

Недостатком известного решени   в- летс  неуравновешенность второй и последующих гармоник главного момента сил инерции, т.е. механизм будет оставатьс  источником вибраций фундамента машинного агрегата. Наличие вибраций фундамента машинного агрегата приводит к уменьшению надежности и долговечности узлов машины .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и долговечности машинного агрегата за счет полного уравновешивани  главного вектора и главного момента сил инерции шарнирного четырехзвенника.

Дл  достижени  поставленной цели в известном шарнирном четырехзвеннике, содержащем установленные на стойке кривошип и коромысло, св занные между собой шатуном, а также механизм уравновешивани  в виде дополнительного шарнирного четырехзвенника, выполненного подобным контуру шарнирного четырехзвенника , кривошипы обоих четырехзвен- ников жестко соединены, а параметры механизма определены зависимост ми

Is/le I3/I2; 5уз + 1з5У2/12 0: Sys + IsSye/le 0; Sy.+ li (mi - Sy2/l2) + l5d (terns + Sye) соз(5) 0;

J3 + l32Sy2/l2 - J5 - l52Sy6/l6 0;

J2 - l2Sy2 - Je + 1б.5уб 0;

Sxi + Isd (lems + Sye) sin(5)/l3le 0;

Sx2 0; Sx3 0; SX5 0; SX6 0,

где h, 12, Is, Is, le - длины соответствующих звеньев;

d - рассто ние между шарнирами, соедин ющими кривошип и коромысло со стойкой;

5x1, 5x2, 5x3, 5x5, 5x6 - статические моменты масс соответствующих звеньев относительно продольных осей этих звеньев;

5у1, 5У2, 5уз, Sys, Sye - статические моменты масс соответствующих звеньев относительно поперечных осей этих звеньев;

Ji, J2, Js, Js, Je моменты инерции масс соответствующих звеньев относительно точек пересечени  продольных и поперечных осей;

т2, ms- массы соответствующих звеньев;

д - угол поворота механизма уравновешивани  относительно шарнирного четырехзвенника вокруг шарнира, соедин ющего кривошип со стойкой.

На чертеже приведена схема шарнирного четырехзвенника с предлагаемым уравновешивающим приспособлением.

Шарнирный четырехзвенник состоит из кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, стойки

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

Дл  уравновешивани  в четырехзвенник введено уравновешивающее устройство , состо щее из первого 5 и второго 6 стержн , соединенных между собой шарниром 11. Первый стержень 5 прикреплен к

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 четырехзвенника с коэффициентом подоби  К, так что выполн ютс  следующие соотношени :

30

Is le Kl2; l7 Kd;le Kli;

где h, I2, з, Is, le - длины соответствующих звеньев;

I - рассто ние между шарнирами 9 и 12;

Is- рассто ние между шарнирами 9 и 13;

d -рассто ние между шарнирами 9 и 10.

Такой контур получаетс  двойным по- воротом контура основного механизма вначале на 180° вокруг биссектрисы угла, образованного пр мыми, соедин ющими соответственно шарниры 9 и 7, 9 и 10, а затем на угол д вокруг шарнира 9. Угол д мо- жет быть любым и выбираетс  из конструктивных , соображений.

Распределение масс звеньев механизма осуществлено по следующей системе ал- гебраических уравнений:

Is/le Is/12,1 5уз + 1з5У2/12 0; 5У5 + 1б5Уб/1б 0;

Sy/f И (mi - Sy2/l2) + Isd (lems + 5уе) соз((5)/1з1б 0;

Js + l32Sy2/l2 - Js - ls2Sye/l6 0;

J2 - l2Sy2 - Je + leSye 0;

3x1 + Isd (lems + Зуб) ((5) 0; 3x2 0; Sx3 0; SX5 0; SX6 0,

где h, l2, b, Is, le - длины соответственно кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней;

5x1, 5x2, 3x3, 5x5, 5Х6 - статические моменты масс соответственно кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней относительно осей xi, i 1, 2, 3, 5, 6, этих звеньев;

5у1, 5у2, Зуз, 5у5, 5ув - статические мо- менты масс соответственно кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, первого 5 и второго б уравновешивающих стержней относительно осей YI, 1 1,2, 3, 5, 6, этих звеньев;

J1, J2, Js, Js, Je - моменты инерции масс соответственно кривошипа 1, шатуна 2,, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней относительно шарниров 9, 7, 10, 12, 13;

гп2, HIS - массы соответственно шатуна 2 и первого уравновешивающего стержн  5;

d - рассто ние между центрами шарниров 9 и 10;

д - угол между пр мой, соедин ющей шарниры 9 и 10, и пр мой, соедин ющей шарниры 9 и 13.

Кривошип 1 приводитс  во вращение с посто нной угловой скоростью вокруг шар- нира 9 двигателем, расположенным на общей с механизмом стойке (не показан). Движение через шатун 2 передаетс  на коромысло 3, совершающее вращательное движение вокруг шарнира 10.

Посредством шарнирной св зи 12 движение от кривошипа 1 передаетс  уравновешивающим стержн м 5 и 6. При этом, стержень 6 совершает вращательное движение вокруг шарнира 13, а стержень 5плоскопараллельное движение. Соотношени  параметров четырехзвенника с дополнительным уравновешивающим приспособлением обеспечивают следующие кинематические зависимости:

р& р - pi; рэ р - рз; где р, р2, рз, Р5, р& - угловые скорости соответственно кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней.

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

Claims (1)

1. Формула изобретени  Шарнирный четырехзвенник, содержащий кривошип, шатун, коромысло, стойку и механизм уравновешивани  в виде дополнительного шарнирного четырехзвенника, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества уравновешивани , дополнительный четырехзвенник выполнен подобным контуру шарнирного четырехзвенника , кривошипы обоих четырехзвен- ников жестко соединены, а параметры механизма определены зависимост ми le 2

   5У1 + h m2 - -Ј- Sy2 +

   + ,5. (lems + Зуб) cos д 0;

   Зуз + -jf-Sy2

   0; 3У5 + .-j|- Зуб 0;

   J3+tf

   1

   12

   5у2 - Js - Is2 -jjp 5У6 0; 0;

   J2 125у2 - Je + 1б5уб

   5x1 + (rnsle + Sye) sin 6 0;

   5x2 0; Зхз 0; 5x5 0; SX6 О, где И, h, з, Is, le - длины соответствующих звеньев;

   d - рассто ние между шарнирами, соедин ющими кривошип и коромысло со стойкой;

   3x1, 5x2, 3x3, 3x5, Зхб - статические моменты масс соответствующих звеньев относительно продольных осей этих звеньев;

   3У1, Зу2, Зуз, Sys, Зуб - статические моменты масс соответствующих звеньев относительно поперечных осей этих звеньев;

   J2, Js, Js, Je - моменты инерции масс соответствующих звеньев относительно точек пересечени  продольных и поперечных осей этих звеньев;

   ГП2 и ms - массы соответствующих звеньев;

   (5-угол поворота механизма уравновешивани  относительно шарнирного четы рехзвенника вокруг шарнира, соедин ющего кривошип со стойкой.

   Редактор И. Ванюшкина Техред М.Моргентал

   Корректор О. Кравцова

   Заказ 1164ТиражПодписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., 4/5

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