МЕХАНИЗМ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ С ПОДВИЖНОЙ ОПОРОЙ КОРОМЫСЛА

Полезная модель относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения ведомого звена.
Известен плоский четырехзвенный шарнирный кривошипно-коромысловый механизм [1, стр. 257, №509], включающий в свой состав кривошип, шатун и коромысло. Недостатком такого механизма является невозможность воспроизведения пространственного движения, вследствие исполнения механизма плоским.
5
Наиболее близким к предлагаемому механизму является механизм для обработки сложных внутренних поверхностей [2], состоящий из кривошипа, винтового шатуна, гайки (выходное звено), коромысла, ползуна, винта и стойки. В этом механизме все звенья соединяются между собой только кинематическими парами пятого класса - вращательными и винтовыми. Кривошип входит со стойкой и винтовым шатуном во вращательные пары, гайка образует с шатуном винтовую пару, а с коромыслом - вращательную, ползун входит с коромыслом во вращательную пару, а с винтом - в винтовую, винт со стойкой образует вращательную пару. Всего подвижных звеньев в механизме 5 (n=5), кинематических пар пятого класса 6 (p=6). Число степеней свободы механизма определится по формуле [1, стр. 87], как
5
W=4n-3p=4-5-3-6=20-18=2.
Полученный результат показывает, что механизм имеет две степени свободы и движение в нем необходимо задавать двум звеньям.
Данный механизм принимается за прототип предлагаемого устройства. Недостаток прототипа заключается в сложности передачи движения от винта к ползуну. Так как ползун не удерживается дополнительным звеном, в паре «винт-ползун» может произойти заклинивание.
Задачей полезной модели является устранение указанного недостатка, а также расширение функциональных возможностей механизма.
Сущность заявляемого устройства заключается в том, что предлагается механизм для обработки сложных внутренних поверхностей с подвижной опорой коромысла, включающий кривошип, винтовой шатун, гайку с установленным на ней инструментом, коромысло с подвижной опорой в виде поступательно движущегося ползуна, винт и стойку, при этом ползун образует со стойкой поступательную кинематическую пару, а кривошип выполнен с ячеистым пазом.
5
5
5
5
5
5
5
На фиг. 1 показан механизм для обработки сложных внутренних поверхностей с подвижной опорой коромысла. Механизм состоит из стойки 1, кривошипа 2, винтового шатуна 3, гайки 4 (выходное звено) с инструментом 5, выполненным с гайкой за одно целое, коромысла 6 с подвижной опорой, выполненной в виде ползуна 7, и винта 8. Кривошип 2 входит со стойкой 1 во вращательную пару (p), винтовой шатун 3 входит с кривошипом 2 также во вращательную пару (p), гайка 4 образует с шатуном 3 винтовую пару (p) и с коромыслом 6 вращательную пару (p), ползун 7 входит с коромыслом 6 во вращательную пару (p), а с винтом 8 в винтовую пару (p), стойка 1 и винт 8 соединяются через вращательную пару (p). Звенья 1, 2, 3, 4 и 6 образуют механизм второго семейства, подвижность которого определяется по формуле [3, стр. 87]
2
W=4-4-3-5=16-15=1.
Звенья 7, 8 и 1 образуют механизм четвертого семейства, подвижность которого вычисляется по следующей формуле [3, стр. 88]
4
5
W=2n-p=2-2-3=1.
Таким образом, общая подвижность механизма равна
2
4
W=W+W=2,
то есть этот механизм имеет две степени свободы. Движение в нем задается двум звеньям - кривошипу 2 и ползуну 7 через винт 8.
Ориентируя ползун 7 на выбранном расстоянии относительно винта 8, появляется возможность изменения пространственной траектории, по которой движется инструмент 5. Эта траектория также может быть корректирована путем изменения радиуса вращения ведущего звена, т.е. изменения длины кривошипа. Это достигается выполнением ячеистого паза на кривошипе 2 (фиг. 2). Под пазом согласно [4, стр. 437] понимается углубление в детали прямоугольного, трапецеидального или иного поперечного сечения, служащего для размещения шпонки, ролика, толкателя и т.п.
Заклинивание звеньев в винтовой кинематической паре 7-8 исключается за счет исполнения стойки 1 с направляющей для ползуна 7 (фиг. 3). Таким образом, ползун 7 входит со стойкой 1 в поступательную пару звеньев 7-1.
Принцип работы механизма заключается в следующем. Движение задается винту 8 для установки ползуна 7 в требуемом положении относительно стойки 1. Затем в движение приводится кривошип 2 и через винтовой шатун 3 принуждает гайку 4 совершать геликоидное движение относительно оси винта, при этом длина шатуна изменяется. Ориентация ползуна на заданном расстоянии относительно стойки и изменение длины кривошипа с помощь паза в нем позволяют подобрать параметры механизма под разные типы обрабатываемых внутренних поверхностей.
Использованные источники
1. Артоболевский, И.И. Механизмы в современной технике: пособие для инженеров, конструкторов и изобретателей. В 7 томах. - Т. I: Рычажные механизмы. 2-е изд., перераб. [Текст] / И.И. Артоболевский. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - 496 с.
2. Пат. №118921 U1 Российская Федерация, МПК 8 B43L 11/00. Механизм для обработки сложных внутренних поверхностей [Текст] / Дворников Л.Т., Фомин А.С.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет». - №2011152128; заяв. 20.12.2011; опубл. 10.08.2012, Бюл. №2 - 2 с; 1 ил.
3. Артоболевский, И.И. Теория механизмов [Текст] / И.И. Артоболевский. - М.: Наука, Гл. ред. физ. - мат. лит., 1965. - 776 с.
4. Крайнев А.Ф. Механика машин. Фундаментальный словарь. М.: Машиностроение, 2000. - 904 с.