SU1747775A1 - Дезаксиальный кривошипно-ползунный механизм - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к уравновешиванию машинных агрегатов и может быть использовано дл  исключени  вибраций, передающихс  на фундамент машинного агрегата от шарнирно-стержневого передаточного механизма с ведущим звеном, вращающимс  с посто нной угловой скоростью.

В состав машинного агрегата вход т двигатель, передаточный механизм и исполнительный орган. Неуравновешенный шар- нирно-стержневой передаточный механизм  вл етс  основным источником возбуждени  вибраций.Чтобы передаточный механизм не  вл лс  источником возбуждени  вибраций, его нужно уравновесить, Условием уравновешивани  шарнирно-стержневого передаточного механизма  вл етс  равенство нулю главного вектора и главного момента сил инерции звеньев механизма, Величины главного вектора и главного момента сил инерции представл ют собой спожные периодические функции, которые можно представить в виде бесконечных гармонических р дов.

Известен деззксиальный кривошипно- полз, нный механизм, содержащий стойку с пр молинейной направл ющей, кривошип, шатун, потзун и шарнирно-рычажное уравновешивающее устройство. Кривошип шар- нирно закреплен на стойке. Пользу  установлен в пр молинейной направл ющей . Шатун своими концами шарнирно св зан с кривошипом и ползуном. Пр ма  линч  перемещени  шарнира, соедин ющего ползун и шатун, не проходит через опорный шарнир кривошипа Кратчайшее рассто ние от опорного шарнира кривошипа по линии перемещени  шарнира ползунз есть дезаксиал. Шэрнирно- рычажное уравновешивающее устройство выполнено в виде двух стержней. Стержни одними концами через общий шарнир св зат ы между собой, а другими концами шарнирно св заны с кривошипом и стойкой так, что получаетс  шарнирно-стержневой контур в виде параллелограмма.

Параметры кривошипа, шатуна, ползуна и стержней уравновешивающего устройства выбраны так, чтобы при равномерном вращении кривошипа обеспечивалось равенство нулю главного вектора сил инерции , а в главном моменте сил инерции отсутствовала перва  гармоника Втора  и последующие гармоники главного момента остаютс  неуравновешенными 1 Таким образом, недостатком известного дезаксиального кривошипчо- олзунного механизма  вл етс  неуравновешенность второй и последующих гармоник главного момента сил инерции звеньев механизма Наличие второй и последующих гармоник

приводит к тому, что на фундамент машины передаютс  от механизма периодически измен ющиес  динамические нагрузки

Наиболее близким к предлагаемому

изобретению по технической сущности  вл етс  кривошипно-ползунный механизм, содержащий стойку с пр молинейной направл ющей , двуплечий кривошип, шатун, ползуны и коромысло Шатун своими конце0 выми шарнирами св зан с первым плечом кривсшипа и ползуном. Ползун установлен в пр молинейной направл ющей Кривошип и коромысло шарнирами св заны со стойкой Второй ползун шарниром св зан с

5 вторым плечом кривошипа и установлен на коромысле с возможностью перемещени  вдоль него. Продольные оси плеч кривошипа совпадают.

Использу  известные методы статиче0 ского уравновешивани  механизмов, можно подобрать такие параметры геометрии масс звеньев указанного механизма, что главный вектор сил инерции будет равен нулю; равенство же главпого момента сил

5 инеоции обеспечить в этом механизме нельз 

Таким образом, недостатком известного кривош ипно-по/пунного механизма  вл етс  его моментна  неуравновешенность.

0 К к следствие отого, механизм будет источником вибраций фундамента машины. Наличие вибраций фундамента  вл етс  одним из основных факторов, вли ющих на уменьшение надежности и долговечности

5 механизма при его работе.

Цель изобретени  - повышение надежности и долговечности дезаксиального кри- вошипно-шатунного механизма при его работе за счет уравновешивани  главного

0 момента сил инерции звеньев механизма

Дл  достижени  поставленной цели в деза к спальном кривошипно-ползунном механизме, содержащем стойку с пр молинейной направл ющей, шарнирно уста5 новленные на стойке двуплечий кривошип и коромысло, установленный в направл ющей ползун, шатун, шарнирно св занный одним концом с ползуном, а другим - с плечом кривошипа, и второй ползун, установ0 ленный на втором плече кривошипа с возможностью перемещени  вдоль него и шарнирно св занный с коромыслом, второе плечо кривошипа выполнено из двух частей, размещенных одна к другой под углом, рав5 нымуглу между пр молинейной направл ющей и пр мой, проход щей через оси шарниров, св зывающих кривошип и коромысло со стойкой, контур образованный первым плечом кривошипа, шатуном, пр молинейной направл ющей и перпендикул ром , опущенным к ней от оси шарнира, св зывающего кривошип со стойкой, подобен контуру, образованному вторым плечом кривошипа коромыслом и пр мой, проведенной через оси шарниров, св зыва- ющих кривошип и коромысло со стойкой, а параметры геометрии и масс звеньев механизма определены из соотношений Syi+mift - Sy2(,

, , , , , , , ПП2 +

тз + 5у4Јз 1 0

(D

Il-Sv2t.- l2 + Sy4i3 0

где i, 1.2, (з - длины соответственно первого плеча кривошипа, шатуна и коромысла;

ггм, ГП2, тз - массы соответственно шатуна и первого и второго ползуна

5x1, 5Х2, 5x3, 5x4, 5x5 - статические моменты массы соответственно кривошипа, шатуна, первого ползуна, коромысла и второго ползуна относительно соответствующих осей х;

5У1, 5У2, 5уз, 5У4, 5У5 статические моменты массы соответственно кривошипа. шатуна, первою ползуна, коромысла и второго ползуна относительно соответствующих осей у;

И, 2 - моменты инерции массы соответственно шатуна и коромысла относительно точек пересечени  продольных и поперечных осей этих звеньев

На чертеже изображена схема дезакси- ального кривошипно-ползуниого механизма

Дезаксиальный крйвошипно-ползун- ный механизм состоит из неподвижной стойки 1 с пр молинейной направл ющей 2, двуплечего кривошипа 3, шатуна 4, ползунов 5 и 6 и коромыспа 7 Шатун 4 своими концевыми шарнирами 8 и 9 св зан с первым плечом кривошипа 3 и ползуном 5 Пол- зун 5 установлен в пр молинейной направл ющей 2, Кривошип 3 и коромысло 7 шарнирами 10 и 11 св заны со стойкой 1 Ползун 6 установлен на втором плече кривошипа 3 с возможностью перемещени  вдоль него и св зан шарниром 12 с коромыслом 7. Ось направл ющей 2 смещена относительно шарнира 10 на дезаксиал Угол между пр молинейной направл ющей 2 и пр мой, проход щей через оси шарниров 10 и 12, равен углу между составными част ми второго плеча кривошипа 3 Контур, образованный первым плечом ривошипа 3, шатуном 4, пр молинейной натравл ющей 2 и перпендикул ром, опущенным к ней от оси шарнира 10, подобен контуру образованному пр мой, проведенной через оси шарниров 10 и 11, коромыслом 7. пр моли 5

10

15

20 25 30 35

40 45 50 55 нейной направл ющей и перпендикул ром, 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 пр мой между ос ми шарниров 10 и 11 к длине коромысла 7 между шарнирами 11 и 12.

Параметры геометрии масс звеньев механизма определены из системы уравнений

0).

При конструировании механизма можно задаватьс  значени ми любых четырех параметров из п тнадцати, вход щих s систему уравнений (1).

Дл  получени  системы уравнений (1) были записаны аналитические выражени  главного момента и проекций главного вектора сил инерции звеньев механизма. Установлено, что число обобщенных инерционных параметров, вход щих в эти уравнени , равно тринадцати. Из этих тринадцати обобщенных параметров дес ть параметров можно сделать равными нулю, которые дают первых дес ть уравнений в системе (1). При выполнении этих дес ти уравнений главный вектор сил инерции равен нулю, а главный момент определ етс  оставшимис  обобщенными параметрами следующим образом.

М0™ Pi #1 + Р2 $1 + Рз $з.(2)

где р1,,фз- угловые ускорени  соответственно кривошипа 3, шатуна 4 и коромысла 7:

Pi, P2, Рз - обобщенные инерционные параметры

-Sy2t2; Рз 2-5у4&.

Анализ уравнени  (2) показывает, что М0ИН будет равен нулю при любом значении PI, если выполн ютс  услови 

$ 0; .,(3)

фз р (4)

Р2 Рз.(5)

Условие (3) обеспечиваетс  при равномерном вращении кривошипа 3. Условие (4)  вл етс  следствием указанного подоби  контуров. Выполнение услови  (5) дает дополнительное уравнение св зи между параметрами геометрии масс, это уравнение в(1) записано последним.

Механизм работает следующим образом .

При вращении кривошипа 3 все звень  механизма привод тс  в движение. Ползун 6 перемещаетс  вдоль направл ющей второго плеча кривошипа и поворачивает коромысло 7 вокруг шарнира 11. При равномерном вращении кривошипа 3 угловое ускорение коромысла равно по величине и

противоположно по направлению угловому ускорению шатуна 4.

Claims (1)

1. В выполненном таким образом механизме при равномерном вращении кривошипа обеспечиваетс  равенство нулю главного вектора и главного момента сил инерции звеньев механизма, т.е. обеспечиваетс  условие уравновешенности механизма . Это приводит к тому, что на фундамент машинного агрегата со стороны механизма не передаютс  переменные динамические нагрузки. Отсутствие этих нагрузок приводит к устранению вибраций фундамента Следствием этого  вл етс  повышение надежности и долговечности механизма и всего машинного агрегата при его работе, Формула изобретени  Деза «спальный кривошипно-ползун- ный механизм, содержащий стойку с пр мо-  инейной направл ющей, шарнирно установпенные на стойке двуплечий кривошип и коромысло, установленный в направл ющей ползун шатун, шарнирно св занный одним концом с ползуном, з доу- гим - с плечом кривошипа, и второй почзун, устан елейный на втором плече кривошипа с зозможностью перемещени  вдоль него и .. рнирно св занный с коромыслом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  s цежностим долговечности за счетуравно- вгш ивани  главного момента сил инерции звеньев механизма, второе плечо кривошипа выполнено из двух частей, размещеннь1х„ одна к другой под углом, равным углу между пр молинейной направл ющей и пр мой, проход щей через оси шарниров, св зывающих кривошип и коромысло со стойками, контур, образованный первым плечом кривошипа , шатуном, пр молинейной направл ющей и перпендикул ром, опущенным к

   ней от оси шарнира, св зывающего кривошип со стойкой, подобен контуру, образованному вторым плечом кривошипа, коромыслом и пр мой, проведенной через оси шарниров, св зывающих кривошип и

   коромысло со стойкой, а параметры геометрии и масс звеньев механизма определены из соотношений

   Syi+mifi-Sy2fif2 1 0,

   ГП2 + Sy2f2 1 0,

   m-з + Sy/i з 0; li-Sv2Pj.-l2 + Sy4fe 0,

   где fi, (2. 13 - длины соответственно первого плеч кривошипа, шатуна и коромысла;

   ггм, ГП2, тз - массы соответственно шатуна и первого и второго ползунов;

   5x1, 5x2, 5x3, 5x4, 5x5 статические мо- менты массы соответственно кривошипа, шатуна, первого ползуна, коромысла и второго ползуна относительно соответствующих осей х;

   Syi, 5у2, 5уз,5у4,3У5 - статические момен- з ы массы соответственно кривошипа, шатуна, первого ползуна, коромысла и второго ползуна относительно соответствующих осей у,

   И, (2 - моменты инерции массы соответ ственно шатуна и коромысла относительно точек пересечени  продольных vi поперечных осей этих звеньев,