СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛОСКИХ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Полезная модель относится к области машиностроения и может найти применение для исследования кинематики и динамики работы плоских рычажных механизмов с учетом углов давления и сил трения, в частности космических и летательных аппаратов.
Известная установка для исследования КПД механизмов [http://tmm-umk.bmstu.ru/labs/vist/98-3.htm] состоит из электродвигателя с регулируемым числом оборотов, размещенного на основании. С двух сторон двигателя на валу установлены кривошипы кулисных механизмов. Длина кривошипов регулируется. Кулисы обоих механизмов установлены в подшипниках на основании. Между собой кулисы связаны через нагружающие пружины. Величина закручивания пружин (а, следовательно, и нагрузка на звенья механизма) может регулироваться. Установка снабжена импульсным датчиком частоты вращения двигателя, а также тензометрическими датчиками для измерения момента на статоре двигателя и момента на валу кулис механизмов.
К недостаткам прототипа можно отнести следующее: при исследовании динамики и кинематики работы отсутствует возможность исследования различных структурных вариантов механизмов, нет возможности исследования влияния сил трения.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей стенда.
Поставленная задача решается тем, что в известном стенде, содержащем установленный на основании электродвигатель с изменяемым числом оборотов, на валу которого установлен кривошип, связанный с остальными звеньями плоского рычажного механизма и систему измерений, согласно техническому решению, основание выполнено с равноудаленными по всей его поверхности отверстиями для обеспечения возможности исследования механизмов различной структуры и фиксации двигателя и стационарной оси в произвольном месте основания, а соединение звеньев плоского рычажного механизма, регулируемых по длине, производят при помощи узла крепления, состоящего из радиальной опоры скольжения, включающей ось и втулку и двух линейных направляющих опор скольжения, в виде ползунов, установленных на соединяемых звеньях и вкладышей размещенных между ними.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг.1 приведен общий вид стенда для исследования плоских рычажных механизмов.
На фиг.2 - стенд, вид сверху.
На фиг.3 - вариант исследуемого механизма.
На фиг.4 - продольный разрез узла крепления двух звеньев плоского рычажного механизма.
Стенд состоит из основания 1, на поверхности которого на равном расстоянии друг от друга выполнены отверстия (фиг.2), служащие для крепления в произвольном месте в зависимости от структуры плоского рычажного механизма, электродвигателя 2 с изменяемым числом оборотов и стационарной оси 3, замыкающей механизм и являющейся началом отсчета координат угловых перемещений звеньев исследуемого механизма. На валу электродвигателя 2 жестко закреплен кривошип 4. Звенья плоского рычажного механизма: кривошип 4 и шатун 5, шатун 5 и кулиса 6 соединены между собой при помощи узла крепления. Узел крепления содержит радиальную опору скольжения, в виде оси 7 и втулки 8, расположенную между двумя линейными опорами скольжения, в виде ползунов 9, установленных на соединяемых звеньях и вкладышей 10 размещенных между ними (фиг.4). При помощи элементов фиксации - болтов 11 с шайбами 12 производится фиксация узла крепления на произвольном расстоянии от оси вращения соответствующего звена, что позволяет регулировать длину кривошипа 4, шатуна 5 и кулисы 6. Если структурой плоского рычажного механизма предусмотрен ползун, имеющий возможность линейного перемещения либо на кривошипе 4, либо на шатуне 5, либо на кулисе 6, то снятие фиксации узла крепления ослаблением затяжки болтов 11 обеспечивает возможность такого перемещения ползуна именно на этом звене. Если структурой плоского рычажного механизма не предусмотрена возможность линейного перемещения ползуна 9, то осуществляют жесткую фиксацию (затягивают болты 11 до упора) узла крепления на данном звене.
Кривошип 4, шатун 5, кулиса 6 снабжены линейками 13 с миллиметровыми разметками с отсчетом от оси, вокруг которой совершают поворот звенья плоского рычажного механизма, датчиками линейного положения 14 (на фиг.3 условно показаны линейка и датчик лишь на кулисе 6), а ползун 9 - датчиком линейного положения 15, которые служат для измерения линейного положения звеньев. Для измерения углового положения звена плоского рычажного механизма, закрепленного на стационарной оси 3 и точного позиционирования плоского рычажного механизма, на стационарной оси размещены датчики 16 углового положения и транспортиры 17.
Для исследования влияния сил трения различных материалов на работу плоского рычажного механизма вкладыши 10 и втулки 8 изготовлены из антифрикционного материала и выполнены сменными.
Стенд работает следующим образом. Вначале собирают механизм (фиг.3), закрепляя ползуны 9 узлов крепления, болтами 11 с шайбами 12 в соответствии с заданными длинами звеньев механизма, обеспечивая необходимые степени свободы и условия существования механизма. Затем включают питание электродвигателя 2. Вращающий момент с двигателя 2 передается на кривошип 4, посредством которого линейные перемещения через ползун 9, ось 7 и втулку 8 узла крепления кривошипа с шатуном передаются на шатун 5. Втулка 8 выполнена из антифрикционного материала и испытывает динамические нагрузки при разных углах давления. Через узел крепления шатуна 5 с кулисой 6 (аналогичный первому), а именно, ползун 9, ось 7 и втулку 8, линейные перемещения передаются на выходное звено - кулису 6, один конец которой жестко закреплен на стационарной оси 3. При этом линейные перемещения звеньев фиксируются датчиками линейных перемещений 14, 15 и линейками 13, а угловые перемещения звеньев - датчиком углового положения 16 и транспортирами 17.
Стенд позволяет исследовать влияние трения, под действием динамической нагрузки на узлы шарниров, проводить сравнительные испытания втулок из разных материалов, проводить испытания механизмов одной структуры, но с различными параметрами звеньев, для их оптимизации по критерию максимума КПД механизма.
Использование стенда дает возможность исследовать уменьшенные физические модели конкретных механизмов с использованием теории подобия и размерностей, при этом не требуется изготовление прототипов конкретных механизмов, достаточно проверить их работоспособность в заданных условиях на стенде.