Streszczenie: Mechanizm kołyskowy. Praktyczne użycie. Mechanizm korbowo-jarzmowy W jakim celu stosuje się mechanizm korbowo-jarzmowy?
![Streszczenie: Mechanizm kołyskowy. Praktyczne użycie. Mechanizm korbowo-jarzmowy W jakim celu stosuje się mechanizm korbowo-jarzmowy?](https://i1.wp.com/chiefengineer.ru/img/mechanics/mehanizmy_preobrazovaniya_dvizheniya.jpg)
Najbardziej powszechnymi mechanizmami zamiany ruchu obrotowego na ruch liniowy są te znane nam z ryc. 1 korba i zgodnie z rys. 7, d - zębatka i zębnik, a także mechanizmy śrubowe, mimośrodowe, wahaczowe, zapadkowe i inne.
Mechanizmy śrubowe
Mechanizmy śrubowe są szeroko stosowane w szerokiej gamie maszyn do przekształcania ruchu obrotowego w ruch postępowy i odwrotnie, ruchu translacyjnego w ruch obrotowy. Szczególnie często mechanizmy śrubowe stosowane w obrabiarkach do wykonywania liniowego ruchu pomocniczego (posuw) lub montażowego (dosuwanie, cofanie, zaciskanie) takich zespołów montażowych jak stoły, podpory, wózki, głowice wrzecion, głowice itp.
Śruby stosowane w tych mechanizmach nazywane są śrubami jezdnymi. Często także mechanizm śrubowy służy do podnoszenia ciężarów lub ogólnie do przenoszenia sił. Przykład takiej aplikacji mechanizm śrubowy jest użycie go w podnośnikach, śrubach itp. W tym przypadku śruby będą nazywane śrubami cargo. Śruby obciążeniowe zwykle działają przy niskich prędkościach, ale z większymi siłami w porównaniu do śrub pociągowych.
Główne szczegóły mechanizm śrubowy są śruba i nakrętka.
Zwykle w mechanizmy śrubowe(przekładnie śrubowo-nakrętkowe) ruch przenoszony jest ze śruby na nakrętkę, tj. ruch obrotowy śruby zamieniany jest na ruch postępowy nakrętki, np. mechanizm ruchu poprzecznego suportu tokarki. Istnieją konstrukcje, w których ruch przenoszony jest z nakrętki na śrubę oraz przekładnie śrubowe, w których obrót śruby zamieniany jest na ruch postępowy tej samej śruby, przy nieruchomej nakrętce. Przykładem takiego mechanizmu może być przekładnia śrubowa górna część stołu (ryc. 9, a) frezarki. Kiedy uchwyt 6 obraca śrubę 1 w nakrętce 2, zabezpieczoną śrubą 3 w prowadnicach stołu 4, 5, śruba 1 zaczyna poruszać się do przodu. Tabela 5 porusza się wraz z nią po prowadnicach ślizgowych.
Mechanizmy mimośrodowe i krzywkowe
Schemat mechanizm ekscentryczny pokazany na ryc. 9, ur. Mimośród jest okrągłym dyskiem, którego oś jest przesunięta względem osi obrotu wału podtrzymującego dysk. Kiedy wał 2 się obraca, mimośród 1 działa na wałek 3, przesuwając go wraz z powiązanym prętem 4 do góry. Rolka jest cofana w dół za pomocą sprężyny 5. W ten sposób przekształcany jest ruch obrotowy wału 2 mechanizm ekscentryczny w ruch do przodu pręta 4.
Mechanizmy krzywkowe szeroko stosowane w automatach i innych maszynach do realizacji automatycznego cyklu pracy. Mechanizmy te mogą być wyposażone w tarczę cylindryczną i krzywki mechaniczne. Pokazane na ryc. 9 mechanizm składa się z krzywki 1 z rowkiem 2 o złożonym kształcie na końcu, w którym umieszczony jest wałek 3, połączony z suwakiem 4 za pomocą pręta 5. W wyniku obrotu krzywki 1 (w różnych jego sekcjach) suwak 4 otrzymuje różne prędkości prostoliniowych ruchów posuwisto-zwrotnych.
Mechanizm kołyskowy
Na ryc. 9, d pokazuje schemat mechanizm wahadłowy, szeroko stosowane na przykład w strugarkach i dłutownicach. Z suwakiem 1, na którym zamocowana jest podpora z narzędziem tnącym, część 4 wahliwa w lewo i w prawo, zwana wahaczem, jest połączona przegubowo za pomocą kolczyka 2. Wahacz od dołu połączony jest za pomocą zawiasu 6 i swoim dolnym końcem obraca się wokół tej osi podczas wahań.
Kołysanie wahacza następuje w wyniku ruchów postępowych i zwrotnych w jego rowku części 5, zwanej wahaczem i odbierania ruchu od koła zębatego 3, z którym jest połączony. Na bieg 3, zwany kołyskowym, obrót przekazywany jest przez koło zamontowane na wale napędowym. Prędkość obrotową wahacza reguluje się za pomocą skrzyni biegów połączonej z silnikiem elektrycznym.
Długość skoku suwaka zależy od rodzaju wahacza zamontowanego na przekładni wahacza. Im dalej wahacz znajduje się od środka przekładni, tym większy okrąg opisuje, gdy koło się obraca, a co za tym idzie, większy kąt wychylenia wahacza i dłuższy skok suwaka. I odwrotnie, im bliżej środka koła zainstalowany jest kamień wahacza, tym mniej są wszystkich wymienionych ruchów.
Grzechotki
Grzechotki pozwalają na zmianę ilości okresowych ruchów części roboczych maszyn w szerokim zakresie. Rodzaje i zastosowania mechanizmów zapadkowych są zróżnicowane.
Mechanizm zapadkowy(Ryc. 10) składa się z czterech głównych ogniw: zębatki 1, grzechotki (przekładni) 4, dźwigni 2 i części 3 z występem, który nazywany jest zapadką. Na napędzanym wale mechanizmu zamontowana jest grzechotka z zębami skośnymi w jednym kierunku. Na tej samej osi z wałem znajduje się dźwignia 2, obracająca się (wahająca się) pod działaniem drążka napędowego 6. Na dźwigni zawieszona jest również zapadka, której występ ma kształt odpowiadający wnęce między zębami grzechotki.
W trakcie pracy mechanizm zapadkowy zaczyna się poruszać dźwignia 2. Po przesunięciu w prawo zapadka ślizga się swobodnie po zaokrąglonej części zęba zapadki, po czym pod wpływem grawitacji lub specjalnej sprężyny wskakuje do wnęki i opierając się o kolejną ząb, popycha go do przodu. W rezultacie grzechotka, a wraz z nią napędzany wał, obraca się. Odwrotnemu obrotowi grzechotki z wałem napędzanym, gdy dźwignia z zapadką 3 znajduje się na biegu jałowym, zapobiega zapadka blokująca 5, osadzona przegubowo na stałej osi i dociskana do zapadki za pomocą sprężyny.
Opisany mechanizm przekształca ruch wahadłowy dźwigni w przerywany ruch obrotowy wału napędzanego.
Jeśli mówimy o mechanizmie rocker, to warto zacząć od tego, że „scena” to francuskie słowo, które na nasz język można przetłumaczyć jako „część” lub „łącznik”.
informacje ogólne
Z technicznego punktu widzenia przez mechanizm kołyskowy rozumie się urządzenie, którego zadaniem jest zamiana ruchu obrotowego lub wahadłowego na ruch posuwisto-zwrotny. Mechanizm ten może jednak pełnić także funkcję odwrotną. Jeśli mówimy o ogólnej klasyfikacji tego urządzenia, to może ono być trzech typów - jest typu obrotowego, wahadłowego lub liniowego. Jeśli jednak zrozumiesz istotę mechanizmu wahadłowego, stanie się jasne, że każdą z jego odmian można zaklasyfikować jako urządzenie typu dźwigniowego. Ponadto należy pamiętać, że praca suwaka odbywa się w połączeniu z inną częścią zwaną suwakiem. Ta część jest również częścią obrotową w ogólnej konstrukcji mechanizmu.
Zalety i materiał
Główną zaletą tego mechanizmu jest zapewnienie dość dużej prędkości suwaka, którą rozwija on podczas skoku wstecznego. Ta zaleta doprowadziła do tego, że takie urządzenie stało się bardzo szeroko stosowane w sprzęcie, który ma powrót na biegu jałowym. Ponadto, jeśli porównamy na przykład mechanizm wahadłowy z mechanizmem korbowym, wówczas pierwszy jest w stanie przenieść znacznie mniejszą siłę w porównaniu z drugim.
Najczęściej stosuje się urządzenie wahadłowe, aby możliwie najefektywniej przekształcić równomierny ruch obrotowy korby w ruch obrotowy samego wahacza. Warto zauważyć, że ruch ten odbywa się nierównomiernie. Zdarzają się jednak przypadki, gdy ruch scen będzie nadal jednolity. Najczęściej dzieje się tak, gdy odległość między wspornikami korby a jej połączeniem jest równa długości samej korby. W takim układzie mechanizm wahaczowy będzie jednocześnie mechanizmem korbowym, który wyposażony jest w wahacz o równomiernym ruchu.
Projektowanie i dystrybucja mechanizmów
Obecnie najpopularniejszym projektem za kulisami jest czteroogniwo. Ponadto wszystkie konstrukcje tego typu można podzielić na kilka grup w zależności od rodzaju trzeciego ogniwa w urządzeniu. Istnieją takie klasy jak: dwulinkowy, rocker-slider, rocker-rocker, korba-rocker.
Mechanizmy te są najczęściej stosowane w różnego rodzaju maszynach, takich jak maszyny do kształtowania kół zębatych, strugarki krzyżowe i innych maszynach, które można zaliczyć do maszyn do cięcia metalu. Istotą mechanizmu wahadłowego jest to, że jest to jedna z wielu odmian mechanizmu korbowego. Jeśli istnieje potrzeba wyposażenia do zamiany ruchu obrotowego na ruch posuwisto-zwrotny, stosuje się mechanizm z wahaczem. Maszyny do strugania wykorzystują prowadnicę wahliwą i zainstalowany jest stopień obrotowy.
Konstrukcja mechanizmu czteroprętowego
Czteroprzegubowy mechanizm wahaczowy z wahaczem to układ, który można rozpatrywać na przykładzie strugarki, w której zastosowano tego typu urządzenie. Działanie tego układu można opisać w następujący sposób. Korba porusza się ruchem okrężnym wokół osi przechodzącej przez kamień wahadłowy, powodując w ten sposób ruch wahadłowy. Jednak jednocześnie, jeśli spojrzysz na ruch kamienia wahadłowego względem rockera, będzie on już wykonywał ruch posuwisto-zwrotny. Tego typu urządzenia są również często stosowane w pompach hydraulicznych, które posiadają mechanizmy obrotowe z obracającymi się łopatkami. Ponadto mechanizm czterowahaczowy znalazł zastosowanie wśród różnych napędów hydraulicznych i pneumatycznych. W tym przypadku konstrukcja obejmuje tłok wejściowy na korbowodzie, który ślizga się w obracającym się lub wahliwym cylindrze.
Mechanizm rocker-suwak
Model ten najczęściej wykorzystywany jest w warunkach laboratoryjnych, ale służy także do szkolenia i zapoznawania się z tym urządzeniem w laboratoriach edukacyjnych w takich dyscyplinach jak mechanika stosowana i teoretyczna.
Warto powiedzieć, że dość powszechnie stosowany wielowahaczowy mechanizm wahadłowo-suwakowy ma dość duże rozmiary. Wynika to z faktu, że konstrukcja drugiego korbowodu z suwakiem przebiega niżej niż prostoliniowy układ wahacza. Ta cecha konstrukcyjna oznacza, że początek korbowodu będzie niższy niż samo urządzenie dźwigni wahadłowej. To z kolei sugeruje, że taki mechanizm musi mieć wysoką podstawę lub ramę, co oznacza, że na jego stworzenie trzeba będzie wydać więcej pieniędzy, ponieważ na stworzenie takiej ramy wydawany jest nadmiar materiału. Warto zauważyć, że to właśnie ten czynnik jest uważany za największy problem i główną wadę całego systemu jako całości.
Urządzenie z dźwignią kołyskową
Mechanizm dźwigniowo-dźwigniowy jest wynalazkiem, który znalazł zastosowanie w dziedzinie budowy maszyn. Głównym zadaniem tego układu jest zamiana ruchu posuwisto-zwrotnego na ruch obrotowy napędu na wszystkie koła. Celem, dla którego wynaleziono ten mechanizm, było zwiększenie żywotności układu, a także zwiększenie jego wydajności, czyli wydajności. Ponadto takie cele realizowano także jako poszerzenie możliwości w zakresie kinematyki, ze względu na to, że system został wyposażony w drugi ślizg, a także inaczej wykonano ogniwa systemu.
Mechanizm korbowy
Po wynalezieniu tego systemu zaczęto go klasyfikować jako mechanizmy przegubowo-dźwigniowe posiadające urządzenia hydrauliczne lub pneumatyczne, a celem ich stosowania była wentylacja magazynów. Konstrukcja tego mechanizmu jest dość prosta i składa się z trzech głównych elementów: stojaka, korby i wahacza. Zadaniem jakie postawiono przed wynalazcami tego urządzenia było zwiększenie niezawodności przy jednoczesnym uproszczeniu konstrukcji mechanizmu. Prototypem wynalazku tego modelu były mechanizmy hydrauliczne lub pneumatyczne, w których zastosowano także kulisy z ruchem translacyjnym. Ponadto projekt obejmował również stojak, suwak i korbę.
Naprawa
Jak każdy inny mechanizm, wahacz ma również swoją żywotność. Po upływie tego okresu użytkowania nadszedł czas na naprawę mechanizmu wahadłowego. Zdarza się jednak również, że urządzenie przestaje działać przed terminem. Najczęściej w tym mechanizmie zużywają się lub zużywają takie części jak suwak, wahacz, przekładnia, śruby i nakrętki do przesuwania suwaka, a także sam suwak palcem. Jeżeli powierzchnie rowków ślizgowych są zużyte o więcej niż 0,3 mm i występują na nich także głębokie zadziory, wówczas jako naprawę stosuje się frezowanie, a następnie skrobanie. Jeśli zużycie nie jest zbyt duże, można je obejść jedynie poprzez skrobanie, bez frezowania.
Jeśli ogniwo się zużyje, najpierw naprawiane są ściany rowka. Podczas wykonywania pracy najczęściej skupiają się na tych obszarach, które są mniej zużyte niż inne.
Wstęp
1. Mechanizmy transmisji.
Literatura
Wstęp
SCENA (coulisse francuska), ogniwo mechanizmu wahadłowego, obracające się wokół stałej osi i tworzące parę translacyjną z innym ruchomym ogniwem (suwakiem). W zależności od rodzaju ruchu istnieją sceny ruchome, obrotowe, kołyszące się i prostoliniowe.
MECHANIZM Rakietowy, mechanizm dźwigniowy zawierający wahacz.
Mechanizm wahaczowy, mechanizm zawiasowy, w którym dwa ruchome ogniwa - wahacz i kamień wahacza - są połączone translacyjną (czasami obrotową z wahaczem łukowym) parą kinematyczną.
Najpopularniejsze płaskie czterowahaczowe mechanizmy wahadłowe, w zależności od rodzaju trzeciego ruchomego ogniwa, dzielą się na grupy: korba-wahacz, wahacz-wahacz, wahacz-suwak, dwuwahaczowy. Mechanizmy korbowo-śrubowe mogą mieć łącznik obrotowy, wahliwy lub przesuwający się. Mechanizmy wahaczowo-jarzmowe, uzyskane z poprzednich poprzez ograniczenie kąta obrotu korby, wykonane są z wahadłowym (ryc. 1, a) i poruszającym się translacyjnie (ryc. 1, b) wahaczem,
wykorzystywane do przekształcania ruchu, a także jako tzw. mechanizmy sinusoidalne (ryc. 1, c) maszyny liczące. Mechanizmy wahadłowo-suwakowe służą do przekształcania ruchu wahadłowego w ruch translacyjny i odwrotnie, a także są stosowane jako mechanizm styczny w maszynach liczących. W maszynach stosowane są mechanizmy dwustopniowe (ryc. 2),
zapewnienie równości prędkości kątowych skrzydeł przy stałym kącie między nimi. Właściwość tę wykorzystuje się np. w sprzęgłach umożliwiających przesunięcie osi łączonych wałów. Złożone wielowahaczowe mechanizmy wahadłowe znajdują zastosowanie do różnych celów, na przykład w układach regulacji napełniania cylindrów silników spalinowych, mechanizmach nawrotnych silników parowych itp.
1.Mechanizmy transmisji
Mechanizmy przekładniowe obejmują mechanizmy planetarne i korbowe. Mechanizmy te umożliwiają złożony ruch.
W mechanizmie planetarnym ruch obrotowy zamienia się w ruch planetarny, w którym część obraca się wokół własnej osi i jednocześnie wokół innej osi (tak np. poruszają się planety w przestrzeni – stąd nazwa mechanizmu).
Mechanizm planetarny (ryc. 1.a) składa się z dwóch przekładni: napędowej 1, zwanej energią słoneczną i napędzanej 4, zwanej satelitą (może być ich kilka). Niezbędnymi warunkami działania tego mechanizmu są sztywne połączenie tych kół za pomocą dźwigni - nośnika 2, który nadaje ruch satelitowi i bezruch koła słonecznego 3. Mechanizm planetarny można wykonać w oparciu o dwa koła zębate : przekładnia (a, b) z przekładnią zewnętrzną lub wewnętrzną lub łańcuchem (c). Dzięki przekładni łańcuchowej ruch planetarny może być przenoszony na większą odległość niż w przypadku przekładni zębatej.
Ryż. 2. Mechanizmy planetarne
Mechanizm korbowo-korbowodowy (korbowo-suwakowy, korbowo-obrotowy) służy do zamiany ruchu obrotowego na ruch posuwisto-zwrotny (rys. 2.). Mechanizm składa się z członu prowadzącego korby 1, który wykonuje ruch obrotowy na wale oraz korbowodu 2, suwaka 3 (b) lub suwaka, który wykonuje ruch posuwisto-zwrotny. Korbowód połączony jest za pomocą sworznia 4 z korpusem roboczym - tłokiem 3 (a). Na ryc. Na rys. 2.b przedstawiono wariant mechanizmu korbowo-suwakowego np. w krajalnicach do warzyw.
Ryż. 3. Mechanizmy korbowo-korbowe i korbowo-suwakowe
2. Podpora przednia (podwozie samolotu TU-4)
Podpora znajduje się w przedniej części kadłuba. Wnęka podporowa ograniczona jest od góry podłogą kabiny załogi, po bokach belkami podłużnymi w postaci ścian pełnych z pasami u góry iu dołu, z przodu i z tyłu wnęka przekryta jest solidnymi ścianami wzmocnionych ram. Wnęka zamknięta jest od dołu dwojgiem bocznych drzwi, zawieszonych na zawiasach do belek podłużnych.
Przedni wspornik nośny składa się z amortyzatora, w którego górnej części przyspawana jest poprzeczka z dwiema cylindrycznymi osiami po bokach. Za pomocą tych osi stojak jest zawieszony przegubowo na dwóch jednostkach zamontowanych na bocznych belkach wnęki (ryc. 6)
Jednostki są odłączalne i wyposażone w tuleje z brązu, do których smar doprowadzany jest ze smarowniczek. Czopy pasują do tych tulei i są dociskane do korpusu urządzenia za pomocą kołpaków na śrubach. Obudowa mechanizmu obracającego koło jest sztywno zamocowana na dolnym końcu drążka amortyzatora. Wewnątrz obudowy wrzeciono obraca się na łożysku wałeczkowym i łożysku z brązu, z którym osie kół są połączone od dołu za pomocą pochylonej rury (ryc. 7.)
Koła są osadzone na tych osiach za pomocą łożysk i zabezpieczone z lewej i prawej strony nakrętkami dokręcającymi, a następnie zablokowane zawleczkami. Pod wpływem obciążeń bocznych na koła wrzeciono obraca się w korpusie mechanizmu w zakresie kątów ograniczonych ogranicznikami na korpusie. Obrót samolotu na ziemi zapewnia hamowanie różnicowe głównych kół zębatych i swobodna orientacja w kierunku ruchu przednich kół zębatych.
Z przodu wrzeciona przymocowany jest wspornik, z którego specjalny drążek przenosi ruch obrotowy kół na hydrauliczny amortyzator drgań. Przepustnica łopatkowa przykręcona jest do obudowy mechanizmu obrotowego (rys. 8.)
Nacisk wrzeciona przez dźwignię obraca wałek z ruchomymi ostrzami i destyluje ciecz z jednej wnęki do drugiej. Opór płynu zapobiega powstawaniu samooscylacji typu shimmy.
Aby ustawić koła w pozycji neutralnej po oderwaniu się samolotu od ziemi, wewnątrz wrzeciona zamontowany jest mechanizm rolkowo-sprężynowy służący do ustawiania kół w locie. Składa się z wahacza zawieszonego na górze wrzeciona. Na zewnętrznym końcu wahacza zamontowany jest wałek, a jego wewnętrzny koniec za pomocą pionowego pręta naciska na zamocowaną we wrzecionie sprężynę o napięciu wstępnym około 4000 N (rys. 9).
Ryc.7. Ryc.8. Ryc.9.
Gdy koła się obracają, wrzeciono przesuwa wahacz z rolką po obwodzie do przodu lub do tyłu, zmuszając rolkę do toczenia się po profilowanej cylindrycznej powierzchni, która jest przymocowana do korpusu mechanizmu obrotowego. Profil został zaprojektowany w taki sposób, że każdy obrót kół z pozycji neutralnej przesuwa wał w górę, a ściskając sprężynę, zwiększa się siła działająca na wał. W takim położeniu odchylonym od neutralnego wał może być podtrzymywany jedynie przez obciążenia boczne działające na koła. Po oderwaniu się samolotu od ziemi obciążenia te na kołach znikają, a siła sprężyny zmusza rolkę do przetoczenia się do najniższego punktu profilu, ustawiając koła w pozycji neutralnej ściśle w locie.
Amortyzator amortyzatora jest typu tłokowego na ciecz i gaz z igłą. Cylinder i drążek amortyzatora połączone są ze sobą dwułącznikiem, co zapobiega obracaniu się tłoczyska w cylindrze.
W pozycji rozłożonej bagażnik jest podtrzymywany przez tylną składaną rozpórkę. Dolne ogniwo rozpórki wykonane jest w postaci wytłoczonego widelca, który jest przymocowany do osi na sprzęgle cylindra. Górne ogniwo rozpórki to spawana rama rurowa, która jest przymocowana osiami do dwóch węzłów na bocznych ścianach wnęki
Górne i dolne wahacze amortyzatora połączone są ze sobą przegubem przestrzennym, składającym się z kolczyka i dwóch wzajemnie prostopadłych śrub (rys. 10.). Wszystkie osie amortyzatorów wyposażone są w tuleje z brązu i smar ze smarowniczek. Do górnego łącznika rozpórki przymocowany jest podnośnik śrubowy, którego drugi koniec połączony jest ze skrzynią biegów (ryc. 11.)
Przekładnia stożkowa skrzyni biegów otrzymuje obrót z dwóch niezależnych napędów elektrycznych, z których jeden zasilany jest z sieci awaryjnej. Obrót kół zębatych skrzyni biegów przenoszony jest na stalową śrubę, na której zamontowana jest nakrętka z brązu (ryc. 12.)
Przesuwanie nakrętki wzdłuż osi śruby za pomocą stalowej rury z rozwidlonym zakończeniem przymocowanej do rozpórki powoduje obrót jej górnego łącznika podczas wsuwania i w dół podczas luzowania rozpórki. Na korpusie windy zamontowane są dwa bloki wyłączników krańcowych, które wyłączają napęd w skrajnych położeniach zębatki i zapewniają jego niezawodne zamocowanie dzięki samohamowaniu pary śrub (rys. 13).
Drzwi niszowe otwierają się po zwolnieniu i zamykają po wyjęciu stojaka. W pozycji zwolnionej klapy są mocowane za pomocą mechanizmu wahadłowego składającego się z dwóch dźwigni przegubowych, których końce są przymocowane do klap. W pozycji otwartej żaluzji dźwignie blokowane są za pomocą stopera sprężynowego, który zapobiega składaniu się dźwigni (rys. 14.)
W dolnej części drążka amortyzatora zamocowana jest cylindryczna krzywka. Pod koniec czyszczenia zębatki krzywka naciska korek mechanizmu wahadłowego i odblokowuje go. W miarę dalszego ruchu zębatki krzywka powoduje złożenie dźwigni i zamknięcie drzwi. W pozycji cofniętej zębatki krzywka poprzez dźwignie dociska drzwi do krawędzi wnęki i utrzymuje je w pozycji zamkniętej.
Literatura:
1. Artobolevsky I. I., Mechanizmy w nowoczesnej technologii, t, 1-2, M., 1970
2. Kozhevnikov S.N., Esipenko Ya.I., Raskin Ya.M., Mechanisms, wyd. 3, M., 1965;
Para wahaczy jest rodzajem mechanizmu dźwigniowego. Zamienia ruch obrotowy na ruch posuwisto-zwrotny i odwrotnie. W takim przypadku ogniwo obrotowe może nie wykonać pełnego obrotu. Wtedy nazywa się to swingowaniem. Mechanizm składa się z dwóch głównych ogniw - scen i slidera. Jeden koniec ogniwa jest zamocowany na stałej osi.
Suwak to prosta lub zakrzywiona dźwignia ze szczeliną, w którą wsuwa się koniec innej dźwigni. Porusza się względem kulis w linii prostej. Mechanizmy wahadłowe są wahadłowe, obrotowe i proste.
Mechanizmy korbowe i wahadłowe są w stanie zapewnić szybki ruch liniowy organów wykonawczych. Typowym przykładem mechanizmu wahadłowego jest układ sterowania zaworami w silnikach samochodowych, urządzenie sterujące rewersem w silniku parowym itp.
Pary wahaczy stosowane są w maszynach do obróbki metalu i drewna, gdzie element roboczy musi wykonywać wielokrotne ruchy liniowe wraz z skokiem powrotnym.
Kolejnym obszarem zastosowań są analogowe urządzenia obliczeniowe, gdzie pary klawiszy pomagają wyznaczyć wartości sinusów lub stycznych danych kątów.
Rodzaje mechanizmów wahadłowych
W zależności od rodzaju ruchomego ogniwa obwodu dźwigniowego w instalacjach i zespołach ruchomych stosuje się następujące typy par klawiszy:
- Pnącze. System dźwigni składający się z czterech ogniw. Główne części to rocker i slider ze stałą prowadnicą. Daje suwakowi jeden stopień swobody w wykonywaniu ruchów liniowych. Huśtanie się za kulisami urządzenie zamieniane jest na liniowy ruch suwaka. Schemat kinematyczny jest odwracalny, możliwa jest także odwrotna transformacja ruchu.
- Korba. Mechanizm korbowo-wahaczowy zbudowany jest według schematu kinematycznego z czterema dźwigniami. Przenosi obrót korby na wahacz, który również się obraca lub kołysze. Powszechnie spotykane w instalacjach przemysłowych, na przykład w maszynach do cięcia wzdłużnego i strugarkach. W ich przypadku stosuje się mechanizm korbowo-wahaczowy z obrotowym wahaczem. Taka konstrukcja zapewnia bardzo dużą prędkość do przodu i powolny powrót. Stosowany również w instalacjach pakujących.
- Dwustopniowy. Kinematyczna konstrukcja z czterema ogniwami ma parę scen. Obrót lub huśtawka przenoszona jest za pomocą dźwigni pośredniej. Przełożenie przekładni jest stałe i zawsze wynosi jeden. Stosowany w sprzęgłach kompensacyjnych.
- Koromysłowy. Składa się z wahacza, wahacza i łączącego je korbowodu. Umożliwia ustawienie osi symetrii stref ruchu, ogniw napędzających i napędzanych pod kątem około 60°. Znajduje zastosowanie w zautomatyzowanych liniach produkcyjnych
Rzadziej stosowany w pojazdach i niektórych przyrządach pomiarowych jest nieco unikalną prowadnicą prostoliniową lub mechanizmem muszlowym.
Cechy konstrukcyjne
Urządzenie jest jednym z podtypów mechanizmu korbowego. Większość par wahaczy jest zbudowana zgodnie ze schematem kinematycznym z czterema wahaczami.
Trzecie ogniwo określa rodzaj mechanizmu: dwustopniowy, suwakowy, wahaczowy lub korbowy.
Obwód zawiera co najmniej dwie osie stałe i od jednej do dwóch osi ruchomych.
Na środku za kulisami znajduje się szczelina, po której przesuwa się ruchoma oś. Końcówka (lub inna część) suwaka, wahacza lub drugiego łącznika jest do niego przymocowana zawiasowo.
W zależności od stosunku długości w każdym momencie organ wykonawczy może opisywać zarówno trajektorie proste (liniowe, kołowe lub będące częścią koła), jak i złożone w postaci wielokątów lub zamkniętych krzywych. Rodzaj trajektorii określa prawo ruchu pary kinematycznej - funkcja współrzędnych ciała wykonawczego od kąta obrotu osi, położenia suwaka lub od czasu.
Zasada działania mechanizmu
Zasada działania opiera się na podstawowych prawach mechaniki stosowanej, kinematyki i statyki, które opisują oddziaływanie układu dźwigni posiadających zarówno oś ruchomą, jak i stałą. Zakłada się, że elementy układu są absolutnie sztywne, ale mają skończone wymiary i masę. Na podstawie rozkładu mas obliczana jest dynamika mechanizmu wahadłowego, konstruowane są wykresy przyspieszeń, prędkości i przemieszczeń oraz obliczane są wykresy obciążeń i momentów bezwładności elementów.
Uważa się, że siły są przyłożone do nieskończenie małych punktów.
Urządzenie dźwigniowe składające się z dwóch ruchomych elementów (wahacza i kamienia wahacza) nazywane jest parą kinematyczną, w tym przypadku wahaczem.
Najczęściej spotykane są płaskie obwody czterech ogniw. W zależności od rodzaju trzeciego ogniwa mechanizmu dźwigniowego rozróżnia się mechanizmy korbowe, wahadłowe, dwustopniowe i ślizgowe. Każdy z nich ma swój sposób konwersji rodzaju ruchu, jednak wszystkie wykorzystują jedną przyczepę działania - liniowy lub obrotowy ruch dźwigni pod wpływem przyłożonych sił.
Trajektoria ruchu każdego punktu mechanizmu korbowego jest określona przez stosunek długości ramion i promieni roboczych elementów obwodu.
Obracające się lub wahadłowe ogniwo układu dźwigniowego oddziałuje na poruszające się translalnie ogniwo w miejscu ich połączenia przegubowego. Zaczyna poruszać się w prowadnicach, które pozostawiają temu ogniwu tylko jeden stopień swobody i porusza się aż do osiągnięcia skrajnego położenia. Położenie to odpowiada albo pierwszemu kątowi fazowemu łącznika obrotowego, albo skrajnemu położeniu kątowemu łącznika wahliwego. Następnie, gdy obrót trwa lub zmienia się w przeciwnym kierunku, prostoliniowo poruszające się ogniwo zaczyna poruszać się w przeciwnym kierunku. Suw powrotny trwa aż do osiągnięcia skrajnego położenia, odpowiadającego albo pełnemu obrotowi ogniwa obrotowego, albo drugiemu położeniu krańcowemu ogniwa wahliwego.
Następnie cykl pracy się powtarza.
Jeżeli natomiast mechanizm wahadłowy przekształca ruch translacyjny w ruch obrotowy, interakcja przebiega w odwrotnej kolejności. Siła przenoszona przez przegub z suwaka przykładana jest od osi obrotu łącznika, który ma zdolność obracania się. Pojawia się moment obrotowy i ogniwo obrotowe zaczyna się obracać.
Zalety i wady mechanizmu kołyskowego
Główną zaletą urządzenia jest możliwość zapewnienia dużej prędkości liniowej ruchu powrotnego. Właściwość ta znalazła zastosowanie w maszynach i mechanizmach, które ze względu na warunki pracy charakteryzują się jałowym ruchem powrotnym. Są to przede wszystkim dłutownice i strugarki. Zastosowanie mechanizmu napędowego z dźwignią kołyskową może znacznie zwiększyć ogólną wydajność instalacji, skracając czas nieproduktywnych cykli.
Zaletą układów dwustopniowych stosowanych w analogowych urządzeniach obliczeniowych jest ich wysoka niezawodność i stabilność pracy. Charakteryzują się dużą odpornością na czynniki środowiskowe takie jak wibracje i impulsy elektromagnetyczne. Doprowadziło to do ich szerokiego zastosowania w systemach śledzenia celów i naprowadzania broni.
Wadą tego schematu kinematycznego są małe przenoszone siły. Układ korba-korbowód umożliwia dostarczenie kilkukrotnie większej mocy.
Wadą analogowych urządzeń obliczeniowych jest to, że ich przeprogramowanie jest niezwykle trudne lub wręcz niemożliwe. Mogą obliczyć tylko jedną predefiniowaną funkcję. Jest to niedopuszczalne w przypadku systemów obliczeniowych ogólnego przeznaczenia. Wraz z rozwojem oprogramowania i sprzętu dla technologii cyfrowej, zwiększaniem jej niezawodności i odporności na wpływy środowiska, tego typu systemy obliczeniowe pozostają w niszach wysoce wyspecjalizowanych zastosowań.
Projekt (produkcja) mechanizmu wahadłowego
Pomimo pozornej prostoty mechanizmu wahadłowego, aby działał efektywnie, potrzeba dużo pracy, aby go obliczyć i zaprojektować. Rozważane są następujące główne aspekty:
- produktywność i efektywność;
- koszty produkcji i eksploatacji;
- tolerancja na uszkodzenia i żywotność remontowa;
- dokładność działania;
- bezpieczeństwo.
Biorąc pod uwagę złożoność wzajemnego oddziaływania tych aspektów, obliczenie mechanizmu korbowego jest zadaniem wieloetapowym i iteracyjnym.
Podczas projektowania przeprowadzane są następujące rodzaje obliczeń i modelowania:
- obliczenia kinematyki;
- obliczenia dynamiczne;
- obliczenia statyczne.
Zazwyczaj projektowanie i obliczenia dzieli się na następujące etapy:
- Wyznaczanie wymaganej zasady ruchu metodą obliczeniowo-analityczną lub graficzno-analityczną.
- Modelowanie kinematyczne. Realizacja planu ogólnego, planu prędkości, modelowanie graficzne momentów bezwładności, wykres zależności energia-masa.
- Modelowanie siłowe. Budowa planu przyspieszeń, wykresów sił przyłożonych do ogniw w kilku położeniach.
- Synteza mechanizmu wahadłowo-dźwigniowego. Wykreślanie wykresów przemieszczenia, prędkości, przyspieszenia metodą graficzno-różniczkową. obliczenia dynamiki mechanizmu wahadłowego i jego synteza dynamiczna.
- Sprawdzenie zgodności z prawem ruchu. Ostateczne profilowanie skrzydeł.
- Sprawdzanie zgodności z normami BHP.
- Wydanie rysunków.
Przez długi czas obliczanie i projektowanie mechanizmu wahadłowego było procesem bardzo pracochłonnym, wymagającym dużej koncentracji i staranności projektanta. W ostatnim czasie rozwój technologii komputerowej i oprogramowania z rodziny CAD-CAE znacznie ułatwił wszystkie rutynowe operacje obliczeniowe. Konstruktorowi wystarczy wybrać odpowiednią parę kinematyczną lub ogniwo z programów bibliotecznych dostarczonych przez producenta i ustawić ich parametry na trójwymiarowym modelu. Istnieją moduły, na których wystarczy graficznie przedstawić prawo ruchu, a system sam wybierze i zaoferuje wybór kilku opcji jego kinematycznej realizacji.
Obszar zastosowań
Mechanizmy wahadłowe stosuje się w tych urządzeniach i instalacjach, gdzie istnieje konieczność zamiany obrotu lub wahnięcia na ruch wzdłużny lub konwersję odwrotną.
Są one najczęściej stosowane w maszynach do obróbki metalu, takich jak strugarki i dłutownice. Ważną zaletą mechanizmu wahadłowo-dźwigniowego jest jego zdolność do zapewnienia dużej prędkości ruchu w skoku wstecznym. Umożliwia to znaczne zwiększenie ogólnej produktywności sprzętu i jego efektywności energetycznej, skracając czas spędzony na bezproduktywnych, jałowych ruchach ciał roboczych. Zastosowano tu także mechanizm wahadłowy z regulowaną długością suwaka. Pozwala to najlepiej dostosować schemat kinematyczny w zależności od długości przedmiotu obrabianego.
Mechanizm typu konchoidalnego stosowany jest w lekkich pojazdach kołowych napędzanych siłą mięśni ludzkiej stopy – tzw. chodziku. Osoba obsługująca maszynę naśladując kroki, naprzemiennie naciska pedały mechanizmu przymocowanego z jednej strony do osi. Para wahaczy zamienia ruch wahadłowy na obrót wału napędowego, który następnie jest przenoszony przez napęd łańcuchowy lub kardana na koło napędowe.
W komputerach analogowych szeroko stosowano tzw. mechanizmy wahadłowe sinusoidalne i styczne. Do wizualizacji różnych funkcji wykorzystują obwody suwakowe i dwustopniowe. Mechanizmy takie stosowano także w systemach śledzenia celów i naprowadzania broni. Ich cechą charakterystyczną była wyjątkowa niezawodność i odporność na niekorzystne wpływy środowiska (zwłaszcza impulsy elektromagnetyczne) przy wystarczającej dokładności do rozwiązania postawionych zadań. Wraz z rozwojem oprogramowania i sprzętu technologii cyfrowej zakres zastosowań mechanicznych komputerów analogowych znacznie się zmniejszył.
Kolejnym ważnym obszarem zastosowań par wahaczy są urządzenia, w których konieczne jest zapewnienie równości prędkości kątowych wahaczy przy zachowaniu kąta między nimi. Sprzęgła, w których dozwolone jest częściowe ustawienie wałów, układy zasilania silników samochodowych, urządzenia zwrotne w silniku parowym.