Четырехзвенный шарнирный кривошипно-коромысловый механизм яримова

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания и пневматических устройствах с неравномерным движением рабочих органов. Техническим результатом изобретения является повышение КПД. Для достижения этого результата длина шатуна 3 и коромысла 4 меньше в 9,0 раз длины кривошипа 2, а расстояние между осями соединения кривошипа 2 и коромысла 4 к стойке 1 меньше в 6,0 раз длины кривошипа 2. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания и пневматических устройствах с неравномерным движением рабочих органов, в механизмах для передачи усилий на вращательное движение, преимущественно в мускульных приводах.

Известен четырехзвенный шарнирный кривошипно-коромысловый механизм, содержащий стойку и размещенные на ней кривошип, шатун и коромысло.

Недостатком известного механизма является низкий КПД (эффективность) передачи сил на вращательное движение по причине не выполнения механизма с определенными параметрами.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД.

Это достигается тем, что четырехзвенный шарнирный кривошипно-коромысловый механизм выполнен с длиной шатуна и коромысла меньше 9,0 длин кривошипа и расстоянием между осями соединения кривошипа и коромысла к стойке меньше 6,0 длин кривошипа.

Увеличение КПД (эффективности) четырехзвенного шарнирного кривошипно-коромыслового механизма при передаче сил F на вращательное движение характеризуется моментом М на оси кривошипа и определяется углом давления по фиг.1. Посредством углов давления определяется сумма моментов сил на оси А; M_i=Frcos n¹= 1, 2, 3; где M_i сумма моментов на оси; F сила действующая вдоль шатуна; r длина кривошипа; угол давления; Механизм содержит стойку 1, кривошип 2, шатун 3 и коромысло 4. Поставленная задача, повышения КПД (эффективности) решается определением зависимостей величин моментов на оси А от длин звеньев четырехзвенного шарнирного кривошипно-коромыслового механизма, стойки 1, кривошипа 2, шатуна 3, коромысла 4. Принимается угол независимый параметр, - функция. Задача сводится () функция положения. По теореме косинусов из АВД и ДВС после преобразований определяем ₁ и _{2 1} arccos a; ₂= arccos K где a K после введения безразмерных относительных величин P возможны два случая 1. ₁+₂= + 2. ₁+₂= arccosak-
Для упрощения анализа моментов принимается F 1, r 1,
тогда M sin()d
При условии l R или р обеспечивается равномерное перемещение точек В и С в соответствующих прямом и обратном направлениях, а также достигается максимальный результат по моменту, где
arccos 1-cos-sin
Расчетами получены величины суммарных моментов в зависимости от параметров (относительных величин звеньев) четырехзвенников). Данные расчетов приведены на графике (фиг.2) зависимостей М ( ,P,) при условии p в области существования, проворачиваемого кривошипа. Расчеты единичных моментов произведены с точностью до четвертого знака. Предельные значения углов положения ₁ и ₂ определены, как
₁= arccos m;
₂ arccos n; где m
n для каждого значения параметров. Для сравнения приведен единичный момент кривошипного, кривошипно-ползунного, известного шарнирного кривошипно-коромыслового четырехзвенного механизма и др. который равен 114,588. Момент вышеназванных механизмов не зависит от величин звеньев и равен константе при действии силы, равной единице, и кривошипе, равном единице. Значение М 114,588 получено с достаточной степенью точности для практического примечания. В доступной литературе (по механике, физике и др.) не приходилось встречать вышеназванную постоянную. Константа 114,588 имеет размерность произведения длины на силу и характеризует вращательный эффект силы при силе, равной единице, и (плече) кривошипе, равном единице, для механизмов, содержащих кривошип.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема четырехзвенного шарнирного кривошипно-коромыслового механизма.

Он содержит стойку 1, размещенные на ней кривошип 2, шатун 3 и коромысло 4 в трех положениях. В начальном положении Cl ₁, в произвольном положении С₁ , и в конечном положении С₂, ₂.

На фиг.2 изображены значения суммарных единичных моментов в зависимости от параметров четырехзвенных шарнирных кривошипно-коромысловых механизмов. Кривая = 1,0 является наибольшей по суммарному моменту. Кривая 6,0 является наименьшей по суммарному моменту, т.е. она близко прилегает к горизонтальной прямой М( ,p,) 114,588, которая отображает суммарный единичный момент известных механизм (кривошипного, кривошипно-ползунного и известного четырехзвенника и др.).

Механизм работает следующим образом. Под действием силы F (фиг.1) происходит перемещение точек С₁ и В₁ механизма в положение С2 и В2 против часовой стрелки. Соответственно при перемещении кривошипа из первоначального положения ₁ в конечное положение ₂, происходит рабочий ход или максимальная передача силы F для образования суммарного момента на оси А кривошипа при определенных параметрах механизма. Затем из положения ₂ в положение ₁ кривошипа происходит обратный ход, также против часовой стрелки, сила F не действует, т.е. точка С2 механизма возвращается в первоначальное положение. Затем этот цикл повторяется.

Формула изобретения

Четырехзвенный шарнирный кривошипно-коромысловый механизм, содержит стойку, размещенные в ней кривошипы, шатун и коромысло, отличающийся тем, что длина шатуна и коромысла меньше 9 длин кривошипа, а расстояние между осями соединения кривошипа и коромысла к стойке меньше 6 длин кривошипа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2