КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ С ПУЛЬСИРУЮЩИМ ПОЛЗУНОМ

Полезная модель относится к шарнирно-рычажным механизмам и может быть использована в пищевой, химической, химико-фармацевтической и в других отраслях промышленности, а более конкретно, в системах вентиляции складских помещений.
Известен кривошипно-ползунный механизм, содержащий кривошип, жестко соединенный с валом, образующим со стойкой вращательную кинематическую пару, шатун и ползун, установленный в направляющей стойки с возможностью возвратно-поступательного движения (см. книгу А.Ф.Крайнева «Словарь-справочник по механизмам», М., Машиностроение, 1987 г., стр.183, схема б).
Прототипом является кривошипно-ползунный механизм, содержащий кривошип, жестко соединенный одним концом с валом, образующим со стойкой вращательную кинематическую пару, шатун и ползун, выполненный в виде поршня со штоком, установленного в неподвижном цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения (см. книгу И.И.Артоболевского «Теория механизмов и машин», М., Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1988 г. стр.120, рис.5, 6). Недостатками указанных кривошипно-ползунных механизмов являются низкая надежность при высоких частотах пульсаций поршня и большая металлоемкость.
Задачей полезной модели является повышение надежности и снижение металлоемкости.
Поставленная задача достигается тем, что в кривошипно-ползунном механизме с пульсирующим ползуном, содержащем кривошип, жестко соединенный одним концом с валом неподвижно установленного на стойке электродвигателя, ползун, выполненный в виде поршня, установленного в неподвижном цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения, и рычаг, соединяющий кривошип с поршнем, согласно полезной модели, электродвигатель установлен на стойке в положении, в котором ось вращения кривошипа пересекает ось цилиндра под прямым углом, рычаг присоединен к свободному концу кривошипа неподвижно и расположен к кривошипу и к вертикальной плоскости симметрии цилиндра под прямым углом, в поршне выполнено сквозное поперек расположенное окно прямоугольной формы, горизонтальная плоскость симметрии которого расположена на одном уровне с осью вращения кривошипа, при этом высота окна поршня больше диаметра описываемой рычагом кривошипа окружности, а ширина окна поршня больше наибольшего размера на поперечном сечении рычага, на цилиндре со стороны расположения кривошипа выполнено соосно расположенное оси вращения кривошипа круглое отверстие, диаметр которого больше диаметра описываемой рычагом кривошипа окружности, а рычаг своим свободным концом введен в круглое отверстие цилиндра и в окно поршня.
На фиг.1 изображен кривошипно-ползунный механизм с пульсирующим ползуном, на котором показан поперечный разрез поршня по вертикальной плоскости симметрии окна поршня, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Кривошипно-ползунный механизм с пульсирующим ползуном содержит кривошип 1, ползун, выполненный в виде поршня 2, и стойку 3.
Поршень 2 установлен в горизонтально расположенном цилиндре 4 с возможностью возвратно-поступательного движения.
Кривошип 1 жестко соединен одним концом с валом 5 неподвижно установленного на стойке 3 в горизонтальном положении электродвигателя 6, при этом ось вращения кривошипа обращена в сторону цилиндра и пересекает ось цилиндра под прямым углом.
К свободному концу кривошипа 1 прикреплен обращенный в сторону цилиндра 4 и расположенный к вертикальной плоскости симметрии цилиндра под прямым углом горизонтально установленный рычаг 7. В поршне 2 выполнено сквозное поперек расположенное окно 8 прямоугольной формы, горизонтальная плоскость симметрии которого расположена на одном уровне с осью вращения кривошипа 1, при этом высота окна поршня больше диаметра описываемой рычагом 7 кривошипа окружности, а ширина окна поршня больше наибольшего размера на поперечном сечении рычага.
На цилиндре 4 со стороны расположения кривошипа 1 выполнено соосно расположенное оси вращения кривошипа круглое отверстие 9, диаметр которого больше диаметра описываемой рычагом 7 кривошипа окружности.
Рычаг 7 кривошипа 1 введен своим свободным концом в круглое отверстие 9 цилиндра 4 и в окно 8 поршня 2.
Степень подвижности кривошипно-ползунного механизма с пульсирующим ползуном равна:
5
4
W=3·n-2·p-p=3·2-2·2-1=1,
где n - число подвижных звеньев, которыми являются кривошип 1 и поршень 2;
5
p - число кинематических пар пятого класса, которыми являются: вращательная кинематическая пара, образованная кривошипом 1, жестко соединенным с валом 5 электродвигателя 6, и электродвигателем, установленным неподвижно на стойке 3; поступательная кинематическая пара, образованная поршнем 2 и цилиндром 4, установленным неподвижно на стойке 3;
4
p - число кинематических пар четвертого класса, которую образуют рычаг 7 кривошипа 1 с поршнем 2.
Кривошипно-ползунный механизм с пульсирующим ползуном работает следующим образом.
Вал 5 при работающем электродвигателе 6 вращается вместе с кривошипом 1, который свободным концом рычага 7 воздействует на стенку окна 8 поршня 2, заставляя поршень совершать в цилиндре 4 пульсации с большой частотой. При длине хода поршня 2 в цилиндре 4, не превышающей длины поршня, круглое отверстие 9 в цилиндре не влияет на аэродинамическую обстановку в цилиндре, т.к. поршень при пульсациях всегда перекрывает круглое отверстие.
Расположение оси вращения кривошипа 1 на одном уровне с горизонтальной плоскостью симметрии окна 8 поршня 2, пересечение осью цилиндра 4 оси вращения кривошипа под прямым углом, соосное расположение оси круглого отверстия 9 цилиндра с осью вращения кривошипа, превышение диаметра круглого отверстия и высоты окна 8 диаметра описываемой рычагом 7 кривошипа окружности, а также превышение ширины окна 8 наибольшей длины поперечного сечения рычага обеспечивают синхронную работу подвижных звеньев - кривошипа и поршня.
Соединение кривошипа 1 непосредственно с электродвигателем 6 и с поршнем 2 обеспечивают пульсации поршня в цилиндре 4 с большой частотой.
Технико-экономическая эффективность от использования полезной модели достигается за счет:
- повышения надежности в условиях пульсаций поршня с большой частотой, что стало возможным благодаря соединению кривошипа непосредственно с электродвигателем и с поршнем.
- снижения металлоемкости благодаря выполнению кривошипно-ползунного механизма состоящим из двух подвижных звеньев - кривошипа и ползуна.