КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ СО СДВОЕННЫМ ШАТУНОМ

Полезная модель относится к кривошипно-ползунным механизмам, используемым в поршневых двигателях, прессах, насосах и в других механизмах, преобразующих вращательное движение в поступательное.
Известен кривошипно-ползунный механизм [1, стр.27], включающий в свой состав кривошип, шатун и ползун, в котором при вращении кривошипа ползун совершает возвратно-поступательное движение. Недостатком такого механизма является ограниченность усилий, которые можно подать на ползун от кривошипа через один шатун.
Наиболее близким к предлагаемому механизму является кривошипно-ползунный механизм со сдвоенным шатуном [2], включающий кривошип, трехпарное звено, два шатуна различной длины и ползун, в котором при задании вращательного движения кривошипу, соединенному с трехпарным звеном, воздействующим на шатуны, передается движение ползуну, совершающему возвратно-поступательное движение.
Недостатком такого механизма является наличие большого числа избыточных связей в нем. Известно [3], что число избыточных связей в плоских механизмах определяется формулой (1)
5
4
3
2
1
q=5p+4р+3р+2р+р-(6n-1),
5
р4,
3
2
1
где p,  р, р, p - числа кинематических пар, соответственно, пятого, четвертого, третьего, второго и первого классов,
n - число звеньев механизма.
5
Для кривошипно-ползунного механизма со сдвоенным шатуном [2], в котором все кинематические пары есть пары пятого класса p=7, а число звеньев механизма n=5, число избыточных связей по (1) q=6. Это обстоятельство существенно усложняет работу механизма.
Задачей полезной модели является уменьшение числа избыточных связей. Это достигается путем введения в механизм сферических шарниров.
Сущность полезной модели заключается в том, что предлагается кривошипно-ползунный механизм со сдвоенным шатуном, включающий кривошип, трехпарное звено, установленное между кривошипом и шатунами, два шатуна и ползун, при этом трехпарное звено, приводимое в движение Кривошипом, соединяется с первым шатуном через сферическую кинематическую пару, а второй шатун образует сферическую пару с ползуном, при этом охватывающие поверхности сферических пар выполняются на шатунах, а охватываемые, соответственно, на трехпарном звене и на ползуне.
На чертеже показана структурная схема кривошипно - ползунного механизма с двумя сферическими парами. Полезная модель содержит: кривошип 1, трехпарное звено 2, первый шатун 3, второй шатун 4, ползун 5.
3
Первый шатун 3 с трехпарным звеном 2, а также второй шатун 4 и ползун 5 образуют между собой сферические кинематические пары, относящиеся к кинематическим парам третьего класса - р, при этом охватывающие поверхности сферических пар выполняются на шатунах, а охватываемые соответственно на трехпарном звене и на ползуне, при этом ползун совершает возвратно-поступательные движения.
5
3
Работает механизм следующим образом, при задании вращательного движения кривошипу 1, движение передается на оба шатуна 3 и 4 через трехпарное звено 2, установленное между кривошипом и шатунами, соединенное с первым шатуном 3 через сферическую кинематическую пару, при этом второй шатун 4 образует сферическую пару с ползуном 5, который получает возвратно-поступательное движение. В связи с тем, что первый шатун 3 с трехпарным звеном 2, и второй шатун 4 с ползуном 5 соединяются сферическим парами третьего класса, т.е. в механизме всего использовано кинематических пар пятого класса p=5 и третьего p=2, то по формуле (1) можно определить, что
q=5·5+3·2-(6·5-1)=25+6-(30-1)=2,
т.е. число избыточных связей уменьшилось с 6 до 2. Это означает, что механизм стал более работоспособным. Источник информации
1. Артоболевский И.И. Теория механизмов. Издат. «Наука», Главная редакция физико-математической литературы. - М., 1967, 719 с.
2. Патент РФ №2298124; опубл. 27.04.2007 Бюл. №12.
3. Дворников Л.Т., Гудимова Л.Н. К проблеме установления и исключения избыточных связей в механических системах. Международная научная конференция, посвященная 75 - летию со дня рождения академика Джолдасбекова У.А. «Проблемы теоретической и прикладной механики». Тезисы докладов. Алматы, 2006, с.86-105.