• Вращающиеся столики —    ставший нарицательным элемент антуража процедуры «вызова духов» — развлечения части граждан стран Европы во второй половине позапрошлого века :    ஐ «А между тем на каждом шагу можно столкнуться с явлениями,…
  • механизмы защиты — Нем.: Abwehimechanismen. — Франц.: mechanismes de defence. -Англ.: mechanisms of defence. — Исп.: mйcanismes de defensa. — Итал.: meccanismi di difesa. — Португ.: mecanismos de defesa. • Различные типы операций, характерные для психологической защиты…
  • Механизмы наводки — устройства для придания стволу орудия требуемого положения в пространстве и фиксации его в этом положении перед выстрелом…
  • Механизмы перезаряжания — устройства для выполнения операций по подготовке оружия к очередному выстрелу…
  • Вращающиеся ножницы — Rotary shear — .Машина для резки листового металла с двумя вращающимися режущими дисками, установленными на параллельных синхронно вращающихся валах…

  • ЗАЩИТНЫЕ МЕХАНИЗМЫ —         понятие психоанализа, означающее способы психич. защиты сознательного «Я» от опасных влечений и импульсов, вступающих в конфликт с социальными нормами и установками…
  • ЗАЩИТНЫЕ МЕХАНИЗМЫ — англ. mechanisms, defense; нем. Schutzmechanismen…
  • гипоноические механизмы — психологические и психопатологические феномены, обусловленные деятельностью филогенетически более старых уровней психики и не достигающие уровня сознательной психической деятельности …
  • ИЗОЛИРУЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ — генетические механизмы внешней среды, способствующие уменьшению или блокированию обмена генами между разными популяциями или популяционными системами…
  • ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ — трюмные механизмы, обслуживающие главные машины, котлы, а также палубные механизмы, предназначенные для обслуживания судовых устройств …
  • Механизмы наводки — устройства для придания стволу орудия, пулемета и т. д. требуемого положения в пространстве и фиксации его в этом положении перед выстрелом…
  • Направляющие механизмы — Этим именем называются механизмы, в которых, при движении одной точки по окружности или по дуге окружности, некоторая другая точка движется по прямой…
  • Направляющие механизмы* — Этим именем называются механизмы, в которых, при движении одной точки по окружности или по дуге окружности, некоторая другая точка движется по прямой…

  • Параллелограммы (механизмы) — под этим именем подразумеваются сочленения, служащие для преобразования прямолинейного колебательного движения в круговое качательное. Об этих механизмах см. Механизм…
  • Механизмы речи —         условное название системы психофизиологических предпосылок, позволяющих человеку строить осмысленные высказывания и понимать чужую речь. В основе М. р. лежат функциональные физиологические системы,…
  • механизмы — машины,…

slovar.wikireading.ru

 

МЕХАНИЗМ ВРАЩЕНИЯ, содержащий связанную с фундаментом опорну(Ь плиту, установленный на ней стакан, поворотную платформу С осыр, один конец ко : торой размещен в стакане, и фиксатором, включающим палец и сферический элемент, привод платформы с шестерней, взаимодействующее с ней зубчатое колесо с осевым отверстием и радиальной прорезью, в которой размещен сферический элемент, входящий в осевое отверстие колеса, полый цилиндр с размещенным в нем сферическим подшипником, а ось расположена в последнем , отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы механизма и точности фиксации поворотной платформы, привод и полый цилиндр размещены на фундаменте , стакан установлен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном к оси цилиндра, палец и ось соединены с платформой жестко, а механизм снабжен пространственным щарниром, размещенным € в стакане и несущим свободный конец оси. (Л


СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5D F 16 H 1 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3356832/25-28 (22) 25.11.81 (46) 07.06.83. Бюл. № 21 (72) Л. В. Шофлер, Е. Д, Квашнин, А. С. Гвамичава, В. С. Дворников и

Т. Т. Рискиев (71) Ордена Трудового Красного Знамени центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций «ЦНИИпроектстальконструкция» (53) 621.833 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 679749, кл. F 16 Н 1/26, 1977 (прототип).

I (54) (57) МЕХАНИЗМ ВРАЩЕНИЯ, содержащий связанную с фундаментом опорную плиту, установленный на ней стакан, поворотную платформу с осью, один конец коÄÄSUÄÄ 1021837 А торой размещен в стакане, и фиксатором, включающим палец и сферический элемент, привод платформы с шестерней, взаимодействующее с ней зубчатое колесо с осевым отверстием и радиальной прорезью, в которой размещен сферический элемент, входящий в осевое отверстие колеса, полый цилиндр с размещенным в нем сферическим подшипником, а ось расположена в последнем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы механизма и точности фиксации поворотной платформы, привод и полый цилиндр размещены на фундаменте, стакан установлен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном к оси цилиндра, палец и ось соединены с платформой жестко, а механизм снабжен пространственным шарниром, размещенным в стакане и несущим свободный конец оси.


1021837

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в качестве механизма вращения платформы гелиостата оптической системы солнечной печи.

Известен механизм вращения, содержащий связанную с фундаментом опорную плиту, установленный на ней стакан, поворотную платформу с осью, один конец которой размещен в стакане, и фиксатором, включающим палец и сферический элемент, привод платформы с шестерней, взаимодействующее с ней зубчатое колесо с осевым отверстием и радиальной прорезью, в которой размещен сферический элемент, входящий в осевое отверстие колеса, полый цилиндр с размещенным в нем сферическим подшипником, а ось расположена в последнем (1) .

Недостатком известного механизма вращения является недостаточная надежность его работы и высокоточных приборов, установленных на вращающейся платформе.

Это обусловлено тем, что привод расположен на платформе, в связи с чем надежность и условия токоподвода ухудшены изза наличия скользящих контактов.

Кроме того, кинематическая схема известного механизма не обеспечивает строгой фиксации платформы в пространстве при осадке фундамента, что снижает точность работы установленного на ней прибора в оптической системе, например, гелиостата.

Целью изобретения является повышение надежности работы механизма и точности фиксации поворотной платформы.


Указанная цель достигается тем, что в механизме вращения, содержащем связанную с фундаментом опорную плиту, установленный на ней стакан, поворотную платформу с осью, один конец которой размещен в стакане, и фиксатором, включающим палец и сферический элемент, привод платформы с шестерней, взаимодействующее с ней зубчатое колесо с осевым отверстием и радиальной прорезью; в которой размещен сферический элемент, входящий в осевое отверстие колеса, полый цилиндр с размещенным в нем сферическим подшипником, а ось расположена в последнем, привод и полый цилиндр размещены на фундаменте, стакан установлен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном к оси цилиндра, палец и ось соединены с платформой жестко, а механизм снабжен пространственным шарниром, размещенным в стакане и несущим свободный конец оси.

На фиг. 1 изображен механизм вращения, общий вид; на фиг. 2 — узел 1 на фиг-, 1; на фиг. 3 — узел II на фиг. 1; на ::фиг. 4 — разрез А — А на фиг. 3; на

45 фчг. 5 — разрез Б — Б на фиг. 3; на фиг. 6— кинематическая схема механизма вращения при неравномерной осадке фундамента.

Механизм вращения содержит опорную плиту 1, соединенную .с фундаментной рамой 2, стакан 3, поворотную платформу

4 с осью 5, один конец которой размещен внутри стакана 3, и фиксатором, включающим палец 6 и сферический элемент 7, привод 8 платформы с шестерней 9, взаимодействующее с ней зубчатое колесо 10 с осевым отверстием 11 и радиальной прорезью 12, в которой размещен сферический элемент


7, входящий в осевое отверстие l l колеса

10, полый цилиндр 13 с размещенным в нем сферическим подшипником 14, а ось 5 расположена в последнем.

Полый цилиндр 13 размещен на опорной плите 1, а привод 8 — на фундаментной раме 2, стакан 3 установлен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном к оси цилиндра, и снабжен расположенными по его периметру регулирующими винтами 15, взаимодействующими с гайками 16, закрепленными на опорной плите 1.

Ось 5 и палец 6 соединены с платформой

4 жестко, а механизм снабжен размещенным в стакане 3 пространственным шарниром, включающим сферическую пяту 17, опирающуюся на ответную сферическую поверхность, выполненную в днище стакана 3, упорный подшипник 18 и сферический подшипник 19.

Свободный конец оси 5 размещен в пространственном шарнире. Центры сферического подшипника 18 и сферической пяты 17 лежат в одной точке на оси 5. Сферический элемент 7 фиксатора связан с зубчатым колесом 10 посредством сухарей 20, имеющих ответные сферические поверхности Сухари 20 установлены подвижно в направляющих 21, выполненных на стенках по обеим сторонам радиальной прорези 12, благодаря которым сферический элемент 7 зафиксирован относительно зубчатого колеса 10 так, что его центр и центр сферического подшипника 14 всегда лежат на одной прямой, перпендикулярной к оси вращения зубчатого колеса 10. Одна из стенок 22 прорези 12 выполнена подвижной и служит для выборки зазоров в паре колесо — фикг.атор.


Для перемещения подвижной стенки 22 установлены регулировочные винты 23.

Механизм вращения работает следующим образом.

При неравномерной осадке фундамента рама 2 и плита 1, ось 5 и платформа 4 принимают наклонное положение, что нарушает работу приборов оптической системы, расположенных на платформе:4. Для возвращения последней в исходное положение стакан 3 с помощью винтов 15 перемещают

1021837 в положение, соответствующее первоначальному, вертикальному положению оси 5, а следовательно, и платформы 4 с приборами оптической системы.

При этом сферическая пята 17 смещается относительно днища стакана 3, а зацепление шестерни 9 с зубчатым колесом 10 сохраняется неизменным, так как одновременно с наклоном рамы 2 наклоняется расположенный на опорной плите 1 полый цилиндр 13 и ось последнего располагается под углом к оси 5, жестко связанной с платформой 4.

Такой перекос осей полого цилиндра 13 и оси 5 не влияет на работоспособность механизма вращения благодаря наличию сферического подшипника 14 и сферического элемента 7 фиксатора, конструкция которого, обеспечивая вращение платформы 4, не препятствует ее повороту относительно зубчатого колеса 10, так как сферический элемент 7 может скользить относительно

5 пальца 6 и перемещаться в сухарях 20 по направляющим 21, оставаясь всегда на прямой, проходящей всегда через центры сферического подшипника 14 и сферического элемента 7 и перпендикулярной к геометрической оси вращения зубчатого колеса 10, что необходимо для случая, когда наклон колеса 10 происходит с поворотом вокруг его диаметра, проходящего через центры сферических элемента 7 и подшипника 14.


Механизм вращения при неравномерной

15 осадке фундамента обеспечивает большую кинематическую точность и надежность работы.

1021837

1021837

Составитель И. Кирьяков

Редактор Т. Кугрышева Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 4008/25 Тираж 925 Подписное

ВНИИПИ Государственного . комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Механизм вращения Механизм вращения Механизм вращения Механизм вращения Механизм вращения 

www.findpatent.ru

Элементы механизмов[править | править код]


Такая совокупность двух тел, в которой формой одного тела определяется весь ряд последовательных положений, которые способно в нём занять другое тело, называется кинематической парой. Тела, составляющие пару, называются её звеньями. Например, тело, имеющее призматический канал, и помещённая в этот канал призма составляют поступательную пару, потому что одно из этих тел может совершать относительно другого только поступательное движение. Цилиндрическая втулка и размещённый в ней шип (снабжённый закраинами, не дающими ему выскочить из втулки) составляют вращательную пару. Винт и гайка составляют винтовую пару; расстояние между нарезками винта, считаемое по направлению оси винта, называют его шагом (обойдя винт один раз, нарезка приближается к концу винта на один шаг). Заметим, что поступательную пару можно формально трактовать как винтовую, шаг которой равен бесконечности, а вращательную пару — как винтовую с шагом, равным нулю.

Перечисленные кинематические пары называются простыми; отличительное свойство их — в том, что относительное движение одного их звена по отношению к другому тождественно с относительным движением второго звена по отношению к первому.

Кинематические пары, не обладающие этим свойством, называются высшими. Таковы: зацепляющиеся между собой зубчатые колёса, шкив и перекинутый через него ремень, дуговой двухсторонник и полая трёхгранная призма и многие другие. Применительно к высшим кинематическим парам используют такую терминологию: движение звена A относительно звена B называется обращённым по отношению к движению звена B относительно звена A.


Одну из наиболее интересных высших пар представляет собой эллиптический циркуль. Он состоит из доски, в которой сделаны два крестообразно пересекающихся между собой прямолинейных, перпендикулярных друг к другу прореза, и из стержня с выступающими на концах цилиндрическими шипами, диаметры которых равны ширине прорезов. Стержень вставляется шипами в прорезы так, чтобы один шип ходил по одному, а другой по другому из прорезов; с противоположной стороны на шипы навинчиваются винты с головками, препятствующими шипам выскочить из прорезов. При неподвижности доски траектории всех точек стержня суть эллипсы (частные случаи: траектории центров шипов — прямые линии, траектория середин стержня — окружность). Движение стержня относительно доски происходит так, как будто бы соединённый с ним круг, построенный на нём как на диаметре, катился по внутренней стороне окружности, описанной из точки пересечения средних линий прорезов радиусом, равным диаметру катящегося круга. При этом в обращённом движении (т. е. при неподвижности стержня) все точки доски описывают улитки Паскаля.

Звено B, соединённое в какую-либо пару со звеном A, может быть соединено в пару же со звеном C, которое, в свою очередь, может составлять пару со звеном D и так далее. Такое последовательное соединение звеньев в пары называется кинематической цепью. Если последнее звено кинематической цепи соединено в пару с первым, то цепь называется замкнутой, в противном случае она называется открытой.

Кинематическая замкнутая цепь, получающая при неподвижности одного из звеньев вполне определённое движение, характеризующее механизм, называется принудительной. Когда в принудительной цепи одно из звеньев предполагается неподвижным, то говорят, что цепь поставлена на этом звене. Ставя принудительную цепь последовательно на разные её звенья, получим столько механизмов, сколько имеется звеньев в цепи. Примером принудительной цепи может служить шарнирный четырёхзвенник, состоящий из четырёх стержней, соединённых между собой вращательными парами, называемыми шарнирами.

Типы механизмов[править | править код]

Плоские механизмы[править | править код]

Механизм, все точки которого описывают траектории, лежащие в параллельных между собой плоскостях, называется плоским. Движение твёрдого тела, в котором все его точки описывают траектории, параллельные одной и той же плоскости, также называется плоским.

Всякое плоское движение происходит так, как будто бы некоторая кривая, соединённая неизменяемо с движущимся телом, катилась по некоторой другой неподвижной кривой; эти кривые называются полодиями. Полодии, как катящиеся друг по другу кривые, постоянно прикасаются одна к другой. Их общая точка прикосновения называется мгновенным полюсом. В течение весьма малого промежутка времени движение тела можно рассматривать как бесконечно малое вращение около мгновенного полюса. Так, например, в описанном выше эллиптическом циркуле движение, как мы видели, приводится к качению одного круга по другому; эти круги и есть полодии данного движения. Если бы весь эллиптический циркуль (и доска, и стержень) был подвижен, то всё-таки относительное движение стержня и доски было бы тем же самым и определялось бы качением тех же полодий. Относительное движение каждых двух звеньев принудительной цепи, хотя бы эти звенья и не были соседними, составляя пару, характеризуется качением двух соответствующих полодий (в плоском механизме). Всякое движение твёрдого тела (не плоское) приводится к качению друг по другу, соединённому со скольжением, двух линейчатых поверхностей, называемых аксоидами.

Пространственные механизмы[править | править код]

Механизм, не являющийся плоским, называется пространственным. Одним из примеров пространственного механизма является обычный межколёсный дифференциал автомобиля на конических шестернях; ряд других примеров рассмотрен ниже.

Зубчатые колёса[править | править код]

Наибольшим практическим значением из всех высших пар пользуются зубчатые колёса, представляющие собой необходимое для преодоления более или менее значительных сопротивлений видоизменение катков. Цилиндрическими катками называются цилиндрические твёрдые тела, вращающиеся около своих геометрических осей и прикасающиеся друг к другу своими боковыми поверхностями, которые делаются шероховатыми. Если вращать один из таких катков, то благодаря существующему между катками трению и другой будет вращаться. Скорости вращения были бы обратно пропорциональны радиусам, если бы катки не скользили один по другому. Полодиями относительного движения двух соприкасающихся катков служат окружности основания самих катков. Чтобы устранить скольжение полодий, можно было бы на каждом из катков сделать впадины и выступы, чтобы выступы одного входили во впадины другого. Это и будут зубчатые колеса.

Полодии двух зацепляющихся между собой зубчатых цилиндрических (лобовых) колес суть окружности, называемые начальными. Отношение угловых (вращательных) скоростей обратно пропорционально радиусам начальных окружностей. Впадины и выступы зубчатого колеса образуют зубцы. Расстояние между двумя соответственными точками пересечения профилей двух соседних зубцов с начальной окружностью, считаемое по этой окружности, называется шагом. Приготовление зубчатого колеса начинается с того, что начальную окружность его, размер которой определяется по данной относительной скорости колеса, делят на столько равных частей, сколько зубцов предполагается сделать на колесе; расстояние между соседними точками деления и будет равно шагу. Шаги сцепляющихся колес должны быть равны между собой, а, следовательно, радиусы начальных окружностей пропорциональны числам зубцов. Если полодии относительного движения двух зубчатых колёс суть окружности, то отношение скоростей обратно пропорционально радиусам полодий и, следовательно, постоянно; такое постоянство и требуется от правильно устроенных колёс, а так как в зубчатых колёсах полодии ничем не отмечены, то сама форма зубцов должна быть такова, чтобы при сцеплении их относительное движение колёс характеризовалось бы круговыми полодиями данных радиусов.

Существует несколько способов определения правильной формы зубцов, удовлетворяющих этому условию. Все эти способы основаны на следующем соображении. Пусть дан профиль зубца колеса A; покатим начальную окружность колеса A по начальной окружности колеса B на один шаг и найдем огибающую ко всем положениям, принимаемым при этом данным зубцом; эта огибающая и будет, по общему методу построения пар, представлять собой искомую форму зубца колеса B. Способ этот приложим к определению вида зубца колеса B в том случае, когда профиль зубца колеса A есть маленькая окружность, описанная из точки деления начальной окружности радиусом, раза в четыре меньшим шага; такое колесо называется цевочным и имеет зубцы, называемые цевками, в виде палок, параллельных оси колеса (профили цевок суть кружки, представляющие собой сечения цевок плоскостью, перпендикулярной к оси колеса). Покатим цевочное колесо A по колесу B; при этом центр цевки опишет эпициклоиду и огибающая последовательных положений цевки будет кривая, параллельная этой эпициклоиде и отстоящая от неё на расстояние радиуса цевки. Этой кривой и нужно ограничить бок зубца колеса B. Полный зубец ограничивается двумя такими боками, расположенными симметрично относительно средней линии зубца, направленной по радиусу колеса.

Первый способ — способ рулетт («рулеттой» называется кривая, которую вычерчивает какая-либо точка кривой A, катящейся по кривой B). Пусть начальные окружности M и N колёс соприкасаются взаимно в точке O. Построим произвольных радиусов вспомогательные круги P и Q, из которых круг P имел бы внутреннее соприкосновение в точке O с окружностью M, а круг Q имел бы внутреннее соприкосновение (тоже в точке O) с окружностью N. Покатим все четыре круга один по другому так, чтобы они постоянно соприкасались бы в одной точке. Выберем на P какую-нибудь точку a. Эта точка при катании P по M опишет гипоциклоиду p, а при катании P по N опишет эпициклоиду q. Кривые p и q будут в течение движения соприкасаться взаимно потому, что обе чертятся одной и той же точкой a. Если принять p за форму впадины зубца колеса M, то q будет огибающей различных положений кривой p и, как таковая, может быть принята за профиль выступа колеса N. Выступ колеса M и впадина колеса N образуются катанием кривой Q подобным же образом. Если взять радиус вспомогательной окружности P вдвое меньшим, то (как это видно из приведённой выше теории эллиптического циркуля) гипоциклоида p превращается в прямую.

Второй способ — способ развёртывающих. Пусть O есть точка соприкосновения начальных окружностей; проведем через неё прямую, наклоненную к линии центров CD под углом 75°, опустим из центров C и D перпендикуляры CA и DB на эту прямую и опишем из C и D окружности радиусами CA и DB. Далее, вообразим себе твёрдые цилиндры, построенные на найденных вспомогательных окружностях как на основаниях, а затем обернём около цилиндра CA нитку, свободный конец которой вытянем до O, и в этом месте укрепим на нитку карандаш. Двигая карандашом направо и налево так, чтобы идущая с цилиндра нить оставалась натянутой, не скользила бы по цилиндру, а только развёртывалась бы несколько с него при движении карандаша в одну сторону и навёртывалась бы при движении карандаша в другую сторону, начертим кривую, называемую развертывающей (см. Кривые, табл. II, фиг. 11). Эта кривая и будет профилем зубца колеса C. Профиль зубца колеса D получается развёртыванием нити с окружности DB.

Кроме этих точных способов построения зубцов, существуют ещё приближённые, состоящие в нахождении круговых дуг, близко подходящих к теоретически правильным кривым. Из таких способов наиболее известны изобретенные Виллисом, Чебышёвым и Петровым. Длина зубцов определяется из условия, чтобы постоянно находились в зацеплении три зубца.

Косозубые зубчатые колёса[править | править код]

Для того, чтобы, не увеличивая длины зубцов, дать возможность большему их числу находиться в одновременном зацеплении, поступают следующим образом: на готовое зубчатое колесо кладут так, чтобы оси их совпадали, другое такое же колесо и поворачивают его на 1/5 шага, на это колесо кладут третье и поворачивают его на 1/5 шага относительно второго и так далее накладывают одно на другое пять колёс, которые и скрепляют между собой наглухо в таком положении или, ещё лучше, отливают целиком штуку, имеющую форму таких сложенных колёс; то же делают и для того колеса, которое должно сцепляться с приготовленным таким образом колесом. Такие колёса называются ступенчатыми, так как боковые поверхности их оказываются покрытыми ступенчатыми линиями. Если бы для приготовления ступенчатого колеса мы взяли не 5 толстых колёс, отступающих друг от друга на 1/5 шага, а бесконечное множество бесконечно тонких колес, отступающих друг от друга на бесконечно малую часть шага, то на боковой поверхности получили бы не ступенчатые, а винтовые линии. Такие колёса с винтообразно идущими зубцами и отливаются (конечно целиком, а не из бесконечного числа тонких колёс, рассматриваемых только в теории). Эти колёса, по имени изобретателя называемые колёсами Гука, употребляются в механизмах, требующих большой плавности движения. При помощи именно колёс Гука знаменитый мастер Бреге устроил, для определения по мысли Араго и Физо скорости света в жидкостях, снаряд, в котором маленькое зеркальце делало до 2000 оборотов в секунду.

Применение зубчатых колес при различных взаимных положениях их осей[править | править код]

Цилиндрические (лобовые) колеса употребляются для передачи вращения между осями параллельными. Для передачи вращения между осями пересекающимися употребляются конические колеса, а для передачи между осями непараллельными и непересекающимися служат гиперболоидные колеса. Винт, способный вращаться около своей оси, но не имеющий поступательного движения, может быть помещен так, чтобы составлять с зубчатым колесом зацепляющуюся пару. При таком соединении на один оборот винта, называемого иногда червяком, колесо поворачивается на один свой шаг.

Передаточное отношение[править | править код]

Если имеется ряд валов с насаженными на них наглухо последовательно зацепляющимися зубчатыми колесами, по одному колесу на каждом валу, то абсолютная величина отношения угловой скорости первого и последнего вала, сколько бы ни было промежуточных колес, будет та же самая, как если бы первое и последнее колесо зацеплялись между собой непосредственно. Если же желают изменить это отношение, как это требуется, например, при устройстве часов, то на 1-й вал насаживают колесо, сцепляющееся с маленьким колесом, называемым шестерней, насаженным на втором валу, на котором параллельно с шестерней насаживается колесо, сцепляющееся с шестерней 3-го вала, и так далее; наконец, колесо предпоследнего вала сцепляют с шестерней последнего вала. В таком механизме отношение угловых скоростей первого и последнего валов выражается формулой:

ω 1 / ω n = ( 1 ) n 1 ( m 2 m 3 . . . m n 1 m n ) / ( M 1 M 2 M 3 . . . M n 1 ) {displaystyle omega _{1}/omega _{n}=(-1)^{n-1}(m_{2}cdot m_{3}cdot …cdot m_{n-1}cdot m_{n})/(M_{1}cdot M_{2}cdot M_{3}cdot …cdot M_{n-1})}

где

ω 1 {displaystyle omega _{1}}

 — угловая скорость первого вала,

ω n {displaystyle omega _{n}}

 — угловая скорость последнего вала,

n {displaystyle n}

 — число валов,

M 1 , M 2 , M 3 , . . . {displaystyle M_{1},M_{2},M_{3},…}

— число зубцов колес,

m 2 , m 3 , . . . {displaystyle m_{2},m_{3},…}

— число зубцов шестерен. Множитель

( 1 ) n 1 {displaystyle (-1)^{n-1}}

стоит для того, чтобы показать, что при четном числе валов первый и последний вращаются в противоположные стороны, а при нечетном числе валов — в одну и ту же сторону. Если некоторые из валов в системе зубчатых колес подвижны, то такая система называется эпициклической. Эпициклические системы представляют чрезвычайно богатый материал для преобразования вращения. Так, например, при помощи такой системы, состоящей только из четырёх колес почти одинакового размера, можно достигнуть такой передачи, при которой на 10000 оборотов некоторой части механизма другая его часть делает только один оборот.

Особый, весьма богатый класс составляют механизмы, состоящие из зубчатого колеса с острыми зубцами, круто скошенными в одну сторону и отлого в другую, и задерживающей собачки. Такие колеса называются храповыми. К этому классу относится, между прочим, соединение храпового колеса с якорем маятника в стенных часах и разные другие спуски.

Кулачковые механизмы[править | править код]

Не менее богатый класс представляют механизмы с кулаками. Примером такого рода механизма может служить толчея, пест которой состоит из вертикально расположенного и способного иметь вертикальное движение бруска, оканчивающегося внизу тяжеловесной головкой; к этому бруску приделан сбоку выступ (кулак); подле песта помещается вращающийся вал с небольшим числом кулаков; при вращении вала кулак его подходит под кулак песта и поднимает пест на некоторую высоту, а затем, при дальнейшем вращении, кулак вала выскальзывает из-под кулака песта, и пест падает, производя удар, после чего он снова поднимается следующим кулаком вала, и так далее.

Кроме твёрдых тел, звеньями механизмов могут быть и гибкие тела, как это мы видим в одном из распространённейших механизмов, служащих для передачи вращения, а именно в ремённой передаче, состоящей из двух шкивов с перекинутым через них ремнем. Такие шкивы вращаются в одну сторону, если ремень на них надет просто; если же ремень надет так, что он перекрещивается между шкивами, принимая форму восьмерки, то шкивы вращаются в противоположные стороны. Отношение угловых скоростей было бы обратно пропорционально радиусам шкивов, если бы не было скольжения ремня, которое изменяет это отношение примерно на 2 процента. Часть ремня, набегающая на шкив, должна идти так, чтобы средняя линия ремня находилась в одной плоскости со средним сечением шкива. Если это условие не соблюдается, то ремень соскочит; сбегающая же со шкива часть ремня может быть отведена значительно в сторону. Этим обстоятельством пользуются при устройстве передачи между шкивами, находящимися в разных плоскостях.

Шарнирные механизмы[править | править код]

Механизмы, состоящие из твёрдых звеньев, соединённых между собой только вращательными парами, называются шарнирными. Техника обогатилась весьма многими новыми шарнирными механизмами, в особенности за последнее столетие, благодаря стремлению разрешить поставленную ещё в XVIII веке Дж. Уаттом задачу о превращении движения по дуге круга в движение прямолинейное. Уатт встретился с этой задачей, усовершенствуя паровую машину и желая соединить описывающий дугу конец коромысла с прямолинейно ходящей головкой поршневого штока, и решил её изобретением своего знаменитого параллелограмма, ведущего точку по кривой, весьма мало отличающейся от прямой.

Затем было изобретено множество механизмов, решавших ту же задачу с большим ещё приближением. Наконец, задача о приближённых прямилах получила окончательное завершение в удивительно простых и дающих весьма большое приближение прямилах Чебышёва, одно из которых (может быть, самое замечательное) состоит из шарнирного четырёхсторонника, в котором звено, противоположное неподвижному, представляет собой прямоугольник с равными катетами; на концах одного из катетов находятся шарниры, которыми это звено связывается с боковыми звеньями четырёхсторонника, конец же другого катета и описывает кривую, чрезвычайно мало отличающуюся от прямой; одно из боковых звеньев четырёхсторонника, производя полные обороты (непрерывное вращение), приводит механизм в движение (конечно, это звено надо вращать каким-либо двигателем). Таким образом, этот удивительный механизм, имея всего только три подвижных звена, с большим приближением преобразует в прямолинейное движение не колебание по дуге, но вращательное движение с произвольным числом полных оборотов.

Инверсоры[править | править код]

В шестидесятых годах французским инженером Посселье найдено было, наконец, и точное прямило. Затем точные прямила найдены были Липкиным, Гартом и Брикаром. Хотя эти точные прямила и не так практичны, как чебышёвские, будучи сложнее их, и хотя теперь головка поршневого штока паровой машины ведется обыкновенно просто салазками (поступательной парой), тем не менее открытие точного прямила составило эпоху главным образом потому, что механизмы Посселье, Липкина и Гарта основаны на устройстве такой принудительной цепи, в которой произведение расстояний двух подвижных точек механизма от третьей точки остается постоянным, так что когда одно из этих расстояний увеличивается — другое уменьшается; такая кинематическая цепь называется инверсором, и при помощи её может быть решено множество кинематических и даже чисто математических задач, как, например, механическое решение уравнений высших степеней, механическое деление угла на три равные части и прочие.

Инверсор Посселье состоит из ромба с шарнирами по углам и двух равных между собой, но более длинных, чем стороны ромба, стержней, которые скреплены шарниром между собой; каждый из стержней скреплен на другом своём конце с вершинами ромба шарниром; вершины ромба, скрепленные шарнирами с длинными стержнями, суть противоположные друг другу вершины; назовем две другие вершины свободными. Расстояния, произведение которых остается постоянным, суть расстояния шарнира, в котором длинные стержни скреплены между собой, от свободных вершин ромба. Если шарнир, связывающий между собой длинные стержни, сделать неподвижным и с помощью добавочного стержня, вращающегося около неподвижного центра, вести ближайшую к точке пересечения стержней свободную вершину ромба по окружности, проходящей через шарнир, связывающий длинные стержни, то другая свободная вершина ромба и опишет прямую. Сильвестер, Кемпе, Робертс, Дарбу, Бурместер и многие другие учёные изобрели и исследовали в последнее время множество весьма интересных шарнирных механизмов, дающих замечательные преобразования траекторий. Шарнирными механизмами можно также передавать вращение даже с изменением числа оборотов, но такой способ передачи ещё не вошёл в практику, за исключением спарника, представляющего собой шарнирный параллелограмм, с помощью которого передается вращение без изменения угловой скорости от одной малой стороны параллелограмма к другой (см. Мёртвые точки).

Звенья механизмов[править | править код]

Жидкие тела также могут служить звеньями механизма. Примером такого механизма может служить коленчатая трубка, наполненная жидкостью и снабженная в каждом колене поршнем, так как в такой системе определенному движению одного поршня будет соответствовать вполне определенное движение другого. Жидкость и прилегающие к ней стенки трубки составляют здесь кинематическую поступательную пару. Твердые звенья действуют друг на друга сопротивлением, благодаря своей твердости. Жидкие звенья, благодаря весьма малой сжимаемости жидкости, могут действовать на твердые звенья давлением; то же можно сказать и о газах. Ведь и твердые тела не абсолютно тверды, а представляют некоторую уступчивость. Поэтому Рёло рассматривает мельничное подливное колесо и действующую на него воду как высшую пару, аналогичную соединению зубчатого колеса с зубчатой линейкой (рейкой), осевую турбину и действующую на неё воду — как винтовую пару. Даже самые твёрдые части механизма стираются трением друг о друга, а с другой стороны, например, обрабатываемая нитка передает в некоторых машинах движение от веретена к веретену. Поэтому и соединение орудия машины с обрабатываемым материалом (например, резец и обтачиваемый предмет) Рёло рассматривает как кинематическую пару, тем более что обрабатываемый предмет принимает форму огибающей различные относительные положения орудия.

С такой точки зрения разница между машиной и механизмом является только в том, что на машину смотрят с динамической точки зрения, исследуя соотношения между работой двигателя и работой полезных и бесполезных сопротивлений, а на механизм смотрят с точки зрения кинематической, исследуя соотношения между траекториями, скоростями и ускорениями. Но, например, в немецком языке такого различия нет, оба понятия обозначаются одним словом (Maschine, см. de:Maschine)

См. также[править | править код]

  • Простейший механизм
  • Антикитерский механизм
  • Четырёхзвенный механизм
  • Шарнирный четырёхзвенник
  • Механизм Чебышёва
  • Механизм Хойкена
  • Механизм Липкина-Посселье
  • Механизм Саррюса
  • Механизм Ватта
  • Механизм Кланна
  • Качающий подшипник
  • Кривошипно-шатунный механизм
  • Механизм планшайба-стержни

Литература[править | править код]

  • Артоболевский И. И. (общ.ред.) Машина, её прошлое настоящее и будущее. Круг чтения по технике для молодежи, Молодая гвардия, 1959, 510 с.
  • Артоболевский И. И. Теория машин и механизмов. М. Наука 1988
  • Reuleaux, «Der Konstrukteur»; его же, «Theoretische Kinematik»; Burmester, «Lehrbuch der Kinematik»; Grashof, «Theoretische Maschinenlehre»;
  • Евневич, «Курс прикладной механики»;
  • Вейсбах, «Практическая механика» (в переводе Усова); Weisbach, «Lehrbuch der lugenieur und Maschinenmechanik, bearbeitet von Herrmann»; Collignon, «Traité de Mécanique»;
  • Чебышёв, «О простейшей суставчатой системе» («Записки Императорской академии наук», приложение к LX тому) и многие другие статьи в «Записках Императорской академии наук»;
  • Альбицкий, «Конические зубчатые колеса», «Цилиндрические зубчатые колеса», «Винтовое зацепление»;
  • Гохман, «Теория зацеплений»;
  • Kempe, «How to draw a straight line» («The Nature», т. XVI). Литература шарнирных механизмов указана в статье Лигина «Liste des travaux sur les systèmes articulés» («Bulletin Darboux», 2 сер., т. V II).

ru.wikipedia.org

В качестве исходных данных при выборе и расчете механизма поворота должны быть заданы: частота вращения крана n, об/мин (или угол и время поворота); режим работы механизма по правилам [19]; максимальный вылет L, м; график загрузки механизма.

Остальные исходные данные (грузоподъемность, высота подъема, род тока, срок службы, тип машины, условия работы на открытом воздухе или, в закрытом помещении и др.) те же, что и при проектировании других механизмов крана.

Механизмы предназначены для вращения поворотной части крана вместе с грузом относительно вертикальной оси. Характер­ной особенностью механизмов поворота является большое пере­даточное число — 200… 1000 вследствие ограниченных линейных скоростей груза во избежание его раскачивания. Для реализации большого передаточного числа в механизмах предусмотрены чер­вячные редукторы (и=30...40) и зубчатые передачи (и = 10…25). В последнее время все больше внедряются компактные планетар­ные и волновые редукторы.

Механизмы поворота можно классифицировать по следую­щим признакам:

1. По расположению на кране механизм поворота может устанав­ливаться как на поворотной, так и на неповоротной части крана:

• механизм установлен на неповоротной раме крана и враща­ет зубчатый венец;

• механизм установлен на поворотной части крана и вращает­ся вместе с ним в результате обкатывания приводной шес­терни вокруг неподвижного, зубчатого венца на раме.

2. По конструкции (рис. 1.3) [16]:

• с горизонтальным расположением двигателя и червячным или зубчатым редукторами, в том числе с зацеплением Но­викова и с канатным приводом;

• с вертикальным расположением двигателя и применением планетарного или волнового редукторов;

• с гидравлическим приводом.

3. По количеству двигателей:

• однодвигательные с одной приводной шестерней и двумя

шестернями, передающими вращение на зубчатый венец;

• многодвигательные, которые имеют модификации: два дви­гателя работают на один общий редуктор и 2-4 одинаковых привода работают на общий зубчатый венец.

Механизм вращения

Рис. 1.3. Кинематические схемы механизмов поворота

 

В основном, механизмы поворота однодвигательные, но для мощных кранов с большим вылетом применяют многодвигательные.

Все большее распространение находит гидравлический при­вод механизма поворота, обладающий широкой и плавной регули­ровкой скорости поворота, компактностью и большой надежностью.

Механизм поворота с канатным приводом, хотя до сих пор и применяется на кранах большой грузоподъемности, но имеет су­щественные недостатки (большие габариты и масса, малая точ­ность остановки) и в новых кранах не находит применения.

Если зацепление «шестерня — венец» внешнее, то при распо­ложении механизма на поворотной части передаточное число дан­ного зацепления увеличивается на 1, так как шестерня, оббегая ве­нец, совершает планетарное движение. Лучшими являются кинема­тические схемы, не содержащие открытых пар (не считая пары «шестерня — венец»). Предпочтительным является применение тех или иных редукторов с вертикальным расположением тихоходного вала, так как при этом исчезает необходимость в открытой кониче­ской паре и появляется возможность блочного выполнения меха­низма (к редуктору можно прикрепить вертикальный фланцевый двигатель). Развитие блочных конструкций сдерживается отсутст­вием типажа на редукторы с вертикальным расположением валов.

Выбор конструкций опор поворотной части

Используются различные конструктивные решения опор (рис. 1.4). В стационарных кранах с вращающейся колонной и в настенных кранах, а также в верхних опорах велосипедных кранов и стационарных кранов на неподвижной колонне используют под­шипники качения, чаще всего радиальные сферические двухряд­ные. В качестве нижней опоры в велосипедных кранах и стацио­нарных кранах на неподвижной колонне используют обойму с го­ризонтальными роликами.

 

Механизм вращения

Рис. 1.4. Опорно-поворотные устройства

Построение расчетной схемы крана и определение парамет­ров, необходимых для расчета, указывается [10].

 

Настенный кран

Пример расчетной схемы настенного стационарного пово­ротного крана показан на рис. 1.5. Принципиально данный кран не отличается от крана с вращающейся колонной, но имеет другое соотношение параметров и выделен ГОСТ 19811 как самостоя­тельный тип. Расстояние между опорами h для кранов среднего режима работы с электроталью грузоподъемностью 0,5…3,2 т, имеющих вылеты 2,5….6,3 м, можно принять по ГОСТ 19811. Для кранов большей грузоподъемности расстояние h должно быть уве­личено. Его следует принимать не менее 0,5L. Расстояние х от оси вращения до центра массы поворотной части крана равно пример­но (0,25…0,30) L. Диаметры цапф d1 и d2 под сферическими под­шипниками верхней и нижней опор предварительно можно принять равными d1 = d2 = 0,07 h, диаметр цапфы, d Механизм вращения под упорным подшип­ником нижней опоры — (0,6…0,7) d2.

Механизм вращения

Рис. 1.5. Настенно-поворотный кран

Вес поворотной части G кранов с электроталью грузоподъем­ностью 0,5…3,2 т также можно определить по ГОСТ 19811. Для кра­нов большей грузоподъемности и больших вылетов вес поворотной части можно определить по удельной металлоемкости

Механизм вращения ,

где Механизм вращения — масса поворотной части крана, т.

Расчеты показали, что туд можно принять 0,25 т/(тм). Вес

электротали Gэт можно взять по ГОСТ 22582. Вес электротали гру­зоподъемностью 0,5 т при высоте подъема до 6 м равен 0,83 кН.

 

poznayka.org

Механизм вращения

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.