ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ СМЕСИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ

Полезная модель относится к устройствам общего назначения, а конкретно к смесителям с вращающимися перемешивающими устройствами в неподвижных резервуарах и месильным машинам, и может быть использовано в пищевой и строительной промышленности.
Известен шарнирно-рычажный механизм мешалки, в том числе тестомесилки [1, стр 583, механизм №886], в котором лопасть мешалки скользит по дну сферической чаши. Недостатком этого механизма является необходимость использования двух приводов: привода для движения лопасти и привода для вращения чаши.
Наиболее близким по своему устройству к предлагаемому механизму является пространственный тестомесильный механизм [2], состоящий из гидроцилиндра возвратно поступательного действия и тестомесильной лапы, при этом поршень со штоком гидроцилиндра выполнен за одно целое с уголковым рычагом, входящим со стойкой и с пространственным коромыслом в цилиндрические кинематические пары (четвертого класса), а пространственное коромысло, жестко соединенное с лапой тестомесильного механизма, соединено со стойкой через сферическую кинематическую пару (третьего класса). В этом механизме выходное звено совершает сложное пространственное движение. Однако, недостатком данного механизма является то, что в цилиндрической паре, соединяющей уголковый рычаг и пространственное коромысло, охватывающее звено - уголковый рычаг, а охватываемое - пространственное коромысло, что приводит к движению центра цилиндрической кинематической пары по сферам различных радиусов, и не обеспечивает равномерного движения тестомесильной лапы.
Дело в том, что цилиндрическая кинематическая пара выполняется как соединение вала со втулкой. В такой паре обеспечиваются два относительных движения - поступательное вдоль геометрической оси Хх и вращательное вокруг оси Хх. При этом одно из звеньев пары оказывается охватываемым - вал, а второе охватывающим - втулка. От того, какое из звеньев является охватываемым, а какое охватывающим существенно изменяется общий закон относительного движения.
В прототипе охватываемым звеном является пространственное коромысло, что приводит в процессе работы к изменению радиусов сфер, по которым движется центр кинематической пары.
Задачей полезной модели является обеспечение равномерного движения центра цилиндрической кинематической пары, соединяющей уголковый рычаг с пространственным коромыслом по сферической поверхности заданного радиуса.
Сущность заявляемого устройства заключается в том, что предлагается пространственный смесительный механизм, состоящий из пневмо или гидроцилиндра возвратно-поступательного действия и смесильной лапы, при этом поршень со штоком пневмо или гидроцилиндра выполнен за одно целое с уголковым рычагом, входящим со стойкой и с пространственным коромыслом в цилиндрические кинематические пары (четвертого класса), а пространственное коромысло, жестко соединенное с лапой смесильного механизма, соединено со стойкой через сферическую кинематическую пару (третьего класса), при этом в цилиндрической кинематической паре, соединяющей уголковый рычаг с пространственным коромыслом, охватываемым звеном является уголковый рычаг, а охватывающим - пространственное коромысло.
Общий вид предлагаемого пространственного механизма показан на чертеже.
Привод механизма состоит из неподвижного пневмо или гидроцилиндра 1 со штоком поршня 2, выполненным за одно целое с уголковым рычагом 3. Уголковый рычаг 3 входит со стойкой в цилиндрическую кинематическую пару (пару четвертого класса) 4 и с пространственным коромыслом 5 в цилиндрическую кинематическую пару (пару четвертого класса) 6. Пространственное коромысло 5, жестко соединенное со смесительной лапой 7, движется по заданному закону, входит со стойкой в сферическую кинематическую пару (пару третьего класса) 8.
При этом охватывающим звеном в цилиндрической кинематической паре является пространственное коромысло, а охватываемым - уголковый рычаг.
Работает механизм следующим образом. При подаче рабочего агента - газа или жидкости в поршневую, а затем и в штоковую полости пневмо или гидроцилиндра 1 поршень со штоком 2, получает возвратно-поступательное движение вдоль оси пневмо или гидроцилиндра и принуждает уголковый рычаг 3, перемещаться относительно оси цилиндрической кинематической пары 4. При этом рычаг вместе со штоком и поршнем 2 гидроцилиндра 1 получает дополнительное вращательное движение вокруг геометрической оси гидроцилиндра. От рычага 3, на котором выполнена охватываемая поверхность цилиндрическуой кинематической пары 6, получает движение пространственное коромысло 5, с выполненной на нем охватывающей поверхности цилиндрической пары 6.
При этом, смесительная лапа 7 будет перемещаться по сферической траектории заданного радиуса и по заданному закону.
Известно, что подвижность пространственных механизмов определяется формулой Малышева А.П., имеющей вид [3, стр.35, формула (2,4)]
В этой формуле W - означает скольким звеньям следует задать движение, чтобы все остальные звенья двигались вполне определенно,
n - число подвижных звеньев
5
4
3
2
1
р, р, р, р, p - число кинематических пар соответственно:
5
4
3
2
1
p - пятого класса (одноподвижные), р - четвертого класса (двухподвижные), р - третьего класса (трехподвижные), р - второго класса (четырехподвижные) p - первого класса (пятиподвижные).
3
4
3
В предлагаемом механизме число подвижных звеньев два - это у толковый рычаг 3, выполненный за одно целое с поршнем 2 гидроцилиндра 1, и пространственное коромысло 5 совместно с лапой 7, т.е. n=2, а кинематических пар всего три - это две цилиндрические пары четвертого класса между рычагом 3 со стойкой (пара 4) и этого же рычага с пространственным коромыслом 5 (пара 6), а также сферическая пара р пространственного коромысла 5 со стойкой (пара 8), т.е. р=2, р=1.
По формуле (1) по приведенным значениям получим
W=62-42-31=1.
Отсюда следует, что предлагаемый пространственный смесительный механизм работоспособен, и при этом обеспечивается равномерность перемешивания.
Источники информации:
1. Артоболевский И.И. Механизмы современной техники, т1. - М.: Машиностроение, 1970.
2. Патент РФ 2305406, опубликован 10.09.2007 г. Бюл. №25.
3. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. - М.: Наука, 1975. 640 с.