Рычажные механизмы часть 5 Рычаги и коромысла

Рычажные механизмы часть 5 Рычаги и коромысла
В кривошипно-шатунных механизмах в качестве выходного звена, или в качестве промежуточного звена применяются рычаги, коромысла или кулисы, которые в отличие от ползуна движущего поступательно, совершают качательное движение относительно оси соединяющей их со станиной. Однако при выполнении одинакового вида движения рычаги, коромысла и кулисы могут
иметь совершенно различную конструкцию, которая зависит, прежде всего, от назначения и области
применения, а точнее области техники в которой используется рычажный или кривошипношатунный механизм, в состав которого входят эти звенья.
Рычаг – это звено рычажного механизма, которое будучи шарнирно установлено на неподвижно закрепленной оси совершает относительно нее качательное движение, получая при этом
привод чаще всего от шатуна или тяги, с которыми он также шарнирно соединен.
Коромысло – это одноплечий рычаг, установленный на неподвижной оси и получающий привод от шатуна или тяги.
1 Рычаги
Рычаги не менее часто, чем коленчатые валы, шатуны и ползуны используются в рычажных
механизмах, поскольку позволяют не только обеспечивать выполнение механизмом его функционального назначения, будучи его выходным звеном, но помимо этого, будучи его промежуточным
звеном, позволяют изменять величину и направление передаваемого движения, а в ряде случаев и
переносить его в параллельную или перпендикулярную плоскость.
На Рис. 184 показана конструкция различных типов рычагов, которые наиболее часто применяются в машиностроении. На Рис. 184а показана конструкция двуплечего рычага, отверстия для
соединения которого с ведущим и ведомым звеном находятся с одной стороны от оси его качания.
На Рис. 184б показана конструкция двуплечего рычага, отверстия для соединения которого с ведущим и ведомым звеном находятся с различных сторон от оси его качания. На Рис. 184в показана
конструкция двуплечего рычага, отверстия для соединения которого с ведущим и ведомым звеном
расположены под углом друг к другу и находятся с различных сторон от оси его качания. На Рис.
184г показана конструкция трехплечего рычага, отверстия для соединения которого с ведущим и
ведомым звеном расположены под углом друг к другу и находятся с различных сторон от оси его
качания. На Рис. 184д показана конструкция двуплечего рычага отверстия для соединения которого
с ведущим и ведомым звеном расположены под углом друг к другу и находятся с одной стороны от
оси его качания, а ведущее и ведомое плечи выполнены в виде единого элемента. На Рис. 184е показана конструкция двуплечего рычага тяжело нагруженного рычажного механизма, у которого ведомые плечи, расположенные с противоположной стороны оси качания рычага по отношению к оси
отверстия в ведомом плече, передают движение двум ведомым тягам. На Рис. 184ж показан двуплечий рычаг, в котором, расположенные под углом друг к другу ведущее и ведомое плечи выполнены
с отверстиями, оси которых расположены перпендикулярно оси качания рычага. На Рис. 184и показана конструкция двуплечего рычага, имеющего сборную конструкцию и состоящего из ведущего и
ведомого плеч выполненных в виде отдельных деталей жестко закрепленных на валу посредством
клеммных соединений затягиваемых болтами, при этом наличие вала, обеспечивающего осевое
смещение плеч рычага, позволяет рычагу передавать движение в параллельных плоскостях. На Рис.
184к показана конструкция двуплечего рычага, имеющего аналогичное назначение с предыдущим
примером (смещение передаваемого движения в параллельную плоскость), но выполненного в литом варианте и имеющего удлиненную центральную ступицу в отверстии которой располагаются
подшипники качения на которых рычаг устанавливается на валу, закрепленном на станине.
Рычаги, показанные на Рис. 184а–184ж выполненные методом сварки, применяются обычно в
единичном и мелкосерийном производстве. В крупносерийном и массовом производстве рычаги выполняются методом штамповки или литья. На Рис. 185 показана конструкция литых рычагов. На Рис.
185а литой рычаг, применяемый в автомате перекоса лопастей вертолета, а на Рис. 185б литой рычаг,
применяемый в подвеске легкового автомобиля.
Рис. 185. Конструкция литых рычагов Рис. 184. Конструкция рычагов наиболее
часто применяемых в машиностроении. Рис. 186. Конструкция рычагов,
плечи которых параллельны друг
другу и смещены на определенное
расстояние. В ряде случаев рычаги используются как промежуточное звено, позволяющее передать движение со смещением в параллельную плоскость. На Рис. 186а показана конструкция рычага, в которой
для этой цели ведущее и ведомое плечи параллельны друг другу и смещены на определенное расстояние. В данном случае рычаг 1 на подшипниках скольжения 2 шарнирно установлен на оси 3,
закрепленной на корпусной детали 4, при этом оси 5 и 6 расположенные в отверстиях ведущего и
ведомого плеч рычага соединяют его с соответствующими звеньями рычажного механизма, в который входит рычаг. Для точного расположения рычага 1 на оси 3 установлены регулировочные кольца 7, а стопорение рычага на оси осуществляется стопорным кольцом 8.
На Рис. 186б показана конструкция сборного рычага состоящего из ведущего 1 и ведомого 2
плеч, которые жестко закреплены на валике 3 посредством клеммных соединений. Валик 3 на подшипниках скольжения 4 установлен в отверстии кронштейна 5, закрепленного на станине 11 технологического оборудования, Ведущее плечо 1 рычага посредством оси 6 шарнирно соединено с ведущей тягой 8, а ведомое плечо 2 рычага посредством оси 7 шарнирно соединено с ведомым звеном
9 рычажного механизма. Положение валика 3 относительно кронштейна 5 обеспечивается регулировочными кольцами 10.
Для выполнения специфических требований, предъявляемых к рычажным механизмам, в состав которых входят рычаги и зависящих главным образом от области техники, в которой они используются, причем, независимо от того, являются они выходным или промежуточным звеном, в
них могут встраиваться различные дополнительные устройства позволяющие:
− предохранять механизм от перегрузок,
− регулировать соотношение плеч рычага, и тем самым, менять величину хода ведомого звена
при неизменном ходе ведущего.
На Рис. 197 показано устройство, встроенное в рычаг малонагруженного рычажного механизма, позволяющее регулировать
длину его ведущего плеча. В этот рычаг, состоящий из ведущего 1
и ведомого 2 плеч и установленный на оси 3, встроен палец 6,
шарнирно посредством оси 5 соединенный с ведущей тягой 4 и
фиксируемый в требуемом положении в пазу 10 с помощью гайки
9, а в его резьбовое отверстие пропущен регулировочный винт 7.
При этом, ведомое плечо 2 рычага шарнирно посредством оси 8
соединено с ведомым звеном рычажного механизма. При выполнении регулировки длины ведущего плеча 1 рычага производится
раскручивание гайки 9, затем перемещение в ту или другую сторону пальца 6 по пазу ведущего плеча 1 рычага регулировочным
винтом 7 и после этого выполняется последующее стопорение
пальца 6 гайкой 9.
Рис. 197. Устройство для регулировки длины ведущего
плеча рычага.
В полной версии статьи содержится:
− большое количество примеров оригинальных конструкций рычагов
(чертежей с описанием), применяемых в различном технологическом
оборудовании,
− примеры устройств, встраиваемых в рычаги,
− рекомендации по проектированию рычагов
2 Коромысла
Коромысла, как уже говорилось, являются одной из разновидностей рычагов, и также широко
используются в рычажных механизмах. Они применяются в тех случаях, когда, не меняя направление
движения, нужно изменить его величину, или получить более сложный закон движения ведущего звена рычажного механизма. На Рис. 200 показано несколько вариантов использования коромысел в составе рычажных механизмов. На Рис. 200а показана кинематическая схема рычажного механизма, коромысло которого шарнирно соединяет ведущий
шатун с ведомым шатуном, увеличивая при этом
ход ползуна. На Рис. 200б, в, г показана кинематическая схема рычажного механизма содержащего пропромежуточное и ведомое коромысла, при этом
наличие промежуточного коромысла позволяет получить требуемый закон движения ведомого коромысла. На Рис. 200б, в оба коромысла шарнирно соединены с ведомым шатуном рычажного механизма,
а на Рис. 200г промежуточное коромысло соединено
с ведущим и ведомым шатуном одновременно, а
ведомое коромысло соединено с ведомым шатуном.
На Рис. 201показана конструкция домкрата выполненного на основе рычажного механизма содержащего в виде основного опорного элемента – коромысло. Он содержит опорный башмак 1, который
Рис 200 Кинематические схемы рыпосредством оси 2 шарнирно соединен с опорным
чажных механизмов содержащих
коромыслом 3, а последнее, посредством оси 5 шаркоромысла
нирно соединена с шатуном 4, который посредством
оси 8 шарнирно соединен с шатуном 9. Кроме того опорное коромысло 3 посредством оси 7 шарнирно соединено с шатуном 6, а последний, в свою очередь, посредством оси 10 соединен с шатуном 9, а посредством оси 11 с верхним опорным башмаком 12 домкрата. При этом оси 7 и 8 соединены ходовым винтом 14 с рукояткой 15, который контактирует с осью 8 посредством резьбового
соединения, а с осью 7 посредством гладкого отверстия и бурта 13. На Рис. 201 показана конструкция домкрата выполненного на основе рычажного механизма
содержащего в виде основного опорного элемента – коромысло. Он содержит опорный башмак 1,
который посредством оси 2 шарнирно соединен с опорным коромыслом 3, а последнее, посредством
оси 5 шарнирно соединена с шатуном 4, который посредством оси 8 шарнирно соединен с шатуном
9. Кроме того опорное коромысло 3 посредством оси 7 шарнирно соединено с шатуном 6, а последний, в свою очередь, посредством оси 10 соединен с шатуном 9, а посредством оси 11 с верхним
опорным башмаком 12 домкрата. При этом оси 7 и 8 соединены ходовым винтом 14 с рукояткой 15,
который контактирует с осью 8 посредством резьбового соединения, а с осью 7 посредством гладкого отверстия и бурта 13.
Работает домкрат следующим образом. Вращение рукоятки 15 вместе с ходовым винтом 14 по часовой стрелке приводит к схождению осей 7 и 8 в горизонтальном направлении при
этом коромысло 3 поворачиваясь против часовой стрелки, перемещает шатуны 9 и 10 таким образом, что верхний опорный
башмак 12 поднимется вверх вместе с поднимаемым грузом.
При вращении рукоятки 15 с ходовым винтом 14 в обратном
направлении оси 7 и 8 расходятся в горизонтальном направлении, коромысло 3 поворачивается по часовой стрелке, а шатуны 9 и 10, двигаясь соответствующим образом, перемещают
вниз опорный башмак 12 вместе с поднятым ранее грузом.
В состав коромысел, также как и в состав рычагов, могут
Рис. 201. Конструкция домкрата
выполненного на основе
входить устройства расширяющие возможности рычажных мерычажного механизма. ханизмов, в которые входят эти рычаги. Чаще всего это устрой ства, которые меняют плечо коромысла или его угловое положение.
Рис. 205 показана конструкция устройства встроенного в коромысло, которое позволяет
плавно регулировать его угловое положение относительно оси, на которой оно установлено.
Это устройство, встроенное в коромысло 1, которое посредством оси 2 шарнирно соединено с
ведущей тягой рычажного механизма, состоит из червячного колеса 3, расположенного в расточке коромысла и своими внутренними шлицами 4 контактирует со шлицевой поверхностью оси 14, а также зацепляется с червяком 5, установленном в расточке коромысла, выполненной
перпендикулярно оси червячного колеса. При этом правая цапфа
червяка 5 с шестигранным концом 6 в крышке 10 посредством
комплекта роликов 9, контактирует с втулкой 8, на левом торце
которой нанесены конические зубья7, контактирующие с ответными зубьями, выполненными на червяке 5, образуя зацепление.
Левый торец червяка 5 центральным конусным отверстием контактирует с ответной поверхностью упругой шайбы 12, которая
поджата пружиной 11 и крышкой 13.
Регулировка углового положения коромысла 1 относиельно оси 14 осуществляется следующим образом. Для
поворота коромысла 1 в ту или другую сторону червяк 5
Рис. 205. Коромысло со встроенным
устройством для регулировки его
углового положения.
за шестигранную головку 6 вращается гаечным ключом в нужном направлении, при этом его вращение передается червячному колесу 3, которое будучи зафиксировано посредством шлицевого
соединения на валу 14 остается неподвижным, а коромысло 1 совершает поворот в нужную сторону, меняя свое угловое положение относительно оси 14.
В полной версии статьи содержится:
− большое количество примеров оригинальных конструкций коромысел
(чертежей с описанием), применяемых в различном технологическом
оборудовании,
− примеры устройств, встраиваемых в коромысла,
− рекомендации по проектированию коромысел
ЛИТЕРАТУРА.
1. Игнатьев Н. П. Основы проектирования Азов 2011г.
В статье использована информация из соответствующего раздела
работы автора «Проектирование механизмов», изданной в 2015г
Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,
стоимость полной версии статьи 50 рублей.