Лабораторная установка для моделирования уравновешивания сил инерции кривошипно-ползунного механизма с различным расположением ползунов

Предполагаемая полезная модель относится к машиностроению и может быть использована при проведении экспериментальных исследований по уравновешиванию кривошипно-ползунных механизмов с различным расположением ползунов.
Известна лабораторная установка для моделирования уравновешивания сил инерции кривошипно-ползунного механизма с оппозитным расположением ползунов (патент №178697), предназначенная для моделирования уравновешивания сил инерции подобных механизмов, а также для измерения величин их неуравновешенности. Ее недостатком является отсутствие возможности оценивать неуравновешенность кривошипно-ползунных механизмов с различным расположением ползунов, включая оппозитное, V-образное и вертикальное.
Задачей предполагаемой полезной модели является усовершенствование лабораторной установки, способствующее расширению ее функциональных возможностей.
Техническим результатом является повышение точности полученных экспериментальных данных при проведении исследований по уравновешиванию кривошипно-ползунных механизмов с различным расположением ползунов.
Технический результат достигается предлагаемой лабораторной установкой для моделирования уравновешивания сил инерции кривошипно-ползунного механизма с различным расположением ползунов (впоследствии - лабораторная установка), включающей основание, на котором с помощью уголков установлена стенка. На основании жестко закреплен кронштейн, на котором жестко закреплен корпус стойки кривошипов. В корпусе стойки кривошипов посредством подшипников установлен с возможностью вращения палец кривошипов, на котором жестко закреплены два кривошипа, а также ведомый шкив. Шатуны соединяются с кривошипами и ползунами посредством шарниров с возможностью поворота. Ползуны установлены с возможностью возвратно-поступательного движения, на направляющих, которые жестко закреплены посредством стоек на стенке. На стенке жестко закреплен электродвигатель, который приводит во вращение кривошипы посредством круглоременной передачи, образованной ведущим шкивом, жестко закрепленным на валу электродвигателя, ведомым шкивом и круглым ремнем. Основание установлено на плоскости посредством двух катков с возможностью возвратно-поступательного перемещения. На стенке жестко закреплен упор, который соединен с концом упругой тензобалки, жестко закрепленной на неподвижной плоскости. На тензобалке наклеен тензодатчик с проводами. При этом стенка, выполнена в виде полукруга, центр которого совпадает с центром вращения кривошипа. В стенке выполнены дополнительно четыре пары прямых сквозных отверстий для крепления, каждая пара содержит нижнее и верхнее отверстие. Две пары отверстий расположены симметрично под углом 45 градусов к вертикальной оси лабораторной установки, причем центры нижних отверстий располагают на расстоянии, равном 1,5 длины кривошипа от центра вращения кривошипа. Две другие пары упомянутых отверстий располагают параллельно вертикальной оси лабораторной установки, напротив друг друга на расстоянии, равном длине кривошипа. При, этом центры нижних отверстий располагаются на расстоянии, равном 1,55 длины кривошипа от центра вращения кривошипа, а центры всех верхних отверстий располагаются на расстоянии, равном сумме 1,5 длины кривошипа и длины направляющей от центра вращения кривошипа.
Применение предлагаемой лабораторной установки позволит получать более точные экспериментальные данные при исследовании неуравновешенности кривошипно-ползунных механизмов с различным расположением ползунов.
На фиг. 1 и 2 изображена работающая лабораторная установка в уравновешенном состоянии при оппозитном расположении ползунов: на фиг. 1 - фронтальная проекция, на фиг. 2 - разрез. На фиг. 3 изображена фронтальная проекция работающей лабораторной установки в уравновешенном состоянии при V-образном расположении ползунов. На фиг. 4 изображена фронтальная проекция работающей лабораторной установки в уравновешенном состоянии при вертикальном расположении ползунов.
На фиг. 5, 6, 7 изображены фронтальные проекции работающей лабораторной установки в неуравновешенном состоянии (с отсоединенным ползуном без шатуна и двух шарниров) соответственно при оппозитном, V-образном и вертикальном расположении ползунов.
Лабораторная установка (фиг. 1 и 2) состоит из основания 1, на котором с помощью уголков 2 установлена стенка 3. На основании 1 жестко закреплен кронштейн 4, на котором жестко закреплен корпус стойки кривошипов 5. В корпусе стойки кривошипов 5 посредством подшипников 6 установлен с возможностью вращения палец кривошипов 7, на котором жестко закреплены кривошипы 8 и 9, а также ведомый шкив 10. Шатун 11 соединяется с кривошипом 8 и ползуном 13 посредством шарниров 14 и 15 с возможностью поворота. Шатун 16 соединяется с кривошипом 9 и ползуном 17 посредством шарниров 18 и 19 с возможностью поворота. Ползуны 13 и 17 установлены с возможностью возвратно-поступательного движения на направляющих 20 и 21, которые жестко закреплены посредством стоек 22 и 23 на стенке 3. На стенке 3 жестко закреплен электродвигатель 24, который приводит во вращение кривошипы 8 и 9 посредством круглоременной передачи, образованной ведущим шкивом 25, жестко закрепленным на валу электродвигателя, ведомым шкивом 10 и круглым ремнем 26. Основание 1 установлено на неподвижной плоскости 27 посредством катков 28 и 29 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. На стенке 3 жестко закреплен упор 30, который соединен с концом упругой тензобалки 31, жестко закрепленной на неподвижной плоскости 27. На тензобалке 31 наклеен тензодатчик 32 с проводами 33. При этом стенка 3 выполнена в виде полукруга, центр которого совпадает с центром вращения кривошипов 8 и 9. В стенке выполнены дополнительно четыре пары прямых сквозных отверстий для крепления, каждая пара содержит нижнее и верхнее отверстие. Две пары отверстий 34 расположены симметрично под углом 45 градусов к вертикальной оси лабораторной установки, причем центры нижних отверстий 34 располагают на расстоянии, равном 1,5 длины кривошипа от центра вращения кривошипа. Две другие пары отверстий 35 располагают параллельно вертикальной оси лабораторной установки, напротив друг друга на расстоянии, равном длине кривошипа 8. При этом центры нижних отверстий 35 располагаются на расстоянии, равном 1,55 длины кривошипа 8 от центра вращения кривошипа 8, а центры всех верхних отверстий 34 и 35 располагаются на расстоянии, равном сумме 1,5 длины кривошипа 8 и длины направляющей 20 от центра вращения кривошипа 8.
Лабораторная установка работает следующим образом.
При работе лабораторной установки в уравновешенном состоянии (фиг. 1, 2) вращение с вала электродвигателя 24 через ведущий шкив 25, круглый ремень 26 и ведомый шкив 10 передается на палец кривошипов 7, вместе с которым вращаются кривошипы 8 и 9. Кривошип 8 приводит в движение шатун 11 и ползун 13 через шарниры 14 и 15, а кривошип 9 приводит в движение шатун 16 и ползун 17 через шарниры 18 и 19. При этом ползуны 13 и 17 совершают возвратно-поступательное движение, а шатуны 11 и 16 совершают плоскопараллельное движение в противофазах, их силы инерции уравновешивают друг друга, основание 1 лабораторной установки остается неподвижным, а упор 30 не воздействует на тензобалку 31.
Аналогично моделируют уравновешенное состояние лабораторной установки при V-образном (фиг. 3) расположении ползунов 13 и 17, для чего стойки 22 и 23 направляющих 20 и 21 устанавливаются в отверстия 34, а также при вертикальном (фиг. 4) расположении ползунов 13 и 17, для чего стойки 22 и 23 направляющих 20 и 21 устанавливаются в отверстия 35.
Для работы лабораторной установки в неуравновешенном состоянии с нее демонтируют ползун 17 и шатун 16 с шарнирами 18 и 19. При работе лабораторной установки в неуравновешенном состоянии при оппозитном расположении ползунов (фиг. 5) вращение с вала электродвигателя 24 через ведущий шкив 25, круглый ремень 26 и ведомый шкив 10 передается на палец кривошипов 7, вместе с которым вращаются кривошипы 8 и 9. Кривошип 8 приводит в движение шатун 11 и ползун 13 через шарниры 14 и 15, а кривошип 9 работает вхолостую. При этом ползун 13 совершает возвратно-поступательные движения, а его сила инерции заставляет основание 1 перемещаться при перекатывании катков 28 и 29 по неподвижной плоскости 27. Перемещаясь, основание 1 через упор 30 воздействует на тензобалку 31, которая изгибается, а тензодатчик 32 деформируется, передавая сигнал через провода 33 на регистрирующую аппаратуру.
Аналогично моделируют неуравновешенное состояние лабораторной установки при V-образном (фиг. 6) и вертикальном (фиг. 7) расположении ползунов.
При моделировании неуравновешенного состояния лабораторной установки при V-образном расположении ползунов (фиг. 6) с нее демонтируют ползун 17 и шатун 16 с шарнирами 18 и 19, а направляющая 20 с ползуном 13 и стойками 22 устанавливается в отверстия 34. При работе лабораторной установки в неуравновешенном состоянии при V-образном расположении ползунов вращение с вала электродвигателя 24 через ведущий шкив 25, круглый ремень 26 и ведомый шкив 10 передается на палец кривошипов 7, вместе с которым вращаются кривошипы 8 и 9. Кривошип 8 приводит в движение шатун 11 и ползун 13 через шарниры 14 и 15, а кривошип 9 работает вхолостую. При этом ползун 13 совершает возвратно-поступательные движения, шатун 11 совершает плоскопараллельное движение, а их силы инерции заставляют основание 1 перемещаться при перекатывании катков 28 и 29 по неподвижной плоскости 27. Перемещаясь, основание 1 через упор 30 воздействует на тензобалку 31, которая изгибается, а тензодатчик 32 деформируется, передавая сигнал через провода 33 на регистрирующую аппаратуру.
При моделировании неуравновешенного состояния лабораторной установки при вертикальном расположении ползунов (фиг. 7) с нее демонтируют ползун 17 и шатун 16 с шарнирами 18 и 19, а направляющая 20 с ползуном 13 и стойками 22 устанавливается в отверстия 35. При работе лабораторной установки в неуравновешенном состоянии при вертикальном расположении ползунов вращение с вала электродвигателя 24 через ведущий шкив 25, круглый ремень 26 и ведомый шкив 10 передается на палец кривошипов 7, вместе с которым вращаются кривошипы 8 и 9. Кривошип 8 приводит в движение шатун 11 и ползун 13 через шарниры 14 и 15, а кривошип 9 работает вхолостую. При этом ползун 13 совершает возвратно-поступательные движения, шатун 11 совершает плоскопараллельное движение, а их силы инерции заставляют основание 1 перемещаться при перекатывании катков 28 и 29 по неподвижной плоскости 27. Перемещаясь, основание 1 через упор 30 воздействует на тензобалку 31, которая изгибается, а тензодатчик 32 деформируется, передавая сигнал через провода 33 на регистрирующую аппаратуру.
Таким образом, лабораторная установка позволяет получать экспериментальные данные при моделировании неуравновешенности сил инерции кривошипно-ползунного механизма с различным расположением ползунов.