КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ БОГДАНОВА СО ЗВЕНОМ, ДВИЖУЩИМСЯ ПРЯМОЛИНЕЙНО-ПОСТУПАТЕЛЬНО Российский патент 2017 года по МПК F16H21/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к преобразователям равномерного вращения ведущего звена в прямолинейное поступательное движение шатуна, и найдет применение в различных областях техники и, в частности, в строительных, сельскохозяйственных и других машинах.

Известен направляющий кривошипно-ползунный механизм Артоболевского со звеном, движущимся прямолинейно-поступательно, включающий основание с прямолинейной направляющей, установленный на основании кривошип, шатун, длина которого равна удвоенной длине кривошипа, шарнирно связанный серединой с кривошипом и являющийся одновременно звеном шарнирного параллелограмма, другое звено которого, связанное шарнирно с концом шатуна, несет в середине ползун, установленный в направляющей, параллельной горизонтальной оси X. При повороте кривошипа звено параллелограмма, параллельное звену, на котором установлен ползун, движется по оси Y прямолинейно-поступательно [Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. - М.: Наука, т. 2, с. 479, рис. 1482].

Недостатками этого механизма являются громоздкая кинематическая связь кривошипа с прямолинейно-поступательным звеном, направляющая с ползуном установлена вне координатных осей, что увеличивает громоздкость, снижает компактность и ограничивает технические возможности связи с другими механизмами и системами машин и его применение.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является кривошипно-ползунный механизм со звеном, движущимся прямолинейно-поступательно, содержащий основание с прямолинейной направляющей, установленный в направляющей ползун, установленный на основании кривошип, первый шатун, равный удвоенной длине кривошипа и который шарнирно связан своей серединой с кривошипом, а одним концом - с ползуном, с другим концом шатуна одним концом шарнирно связан второй шатун, с другим концом которого связан одним концом третий шатун, равный длине кривошипа и связанный другим концом шарнирно с одним концом расположенного горизонтально или под углом четвертого шатуна, равным длине второго шатуна, и который другим концом связан шарнирно с кривошипом, несет горизонтальную консоль и образует с третьим, вторым и половиной первого шатуна параллелограмм, а на консоли четвертого шатуна установлен скользящий по ней шарнир, с которым связаны два равных по длине звена, другие концы которых связаны с шарнирами, установленными на кривошипе и первом шатуне так, что образуют с ними ромб [патент №2568160 по заявке 2013158195 МПК, F16Н 21/00 - прототип].

Недостатком механизма является громоздкость механизма по вертикали, что ограничивает технические возможности его применения и компактную связь с другими механизмами и системами машин.

Технический результат предлагаемого изобретения - расширение технических возможностей применения механизма, повышение его компактности, повышение компактности связи механизма с другими механизмами и системами машин.

Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи - расширение технических возможностей применения механизма, повышение его компактности, повышение компактности связи механизма с другими механизмами и системами путем введения дополнительных звеньев, иного выполнения и соединения звеньев и изменения их кинематических связей.

Техническая задача решается тем, что кривошипно-ползунный механизм со звеном, движущимся прямолинейно-поступательно, содержащий основание с прямолинейной направляющей, установленный в направляющей ползун, установленный на основании кривошип, первый шатун, который шарнирно связан с кривошипом, а с другим концом шатуна одним концом шарнирно связан второй шатун, с другим концом которого шарнирно связан одним концом третий шатун, который связан другим концом шарнирно с одним концом расположенного горизонтально или под углом четвертого шатуна, равным длине второго шатуна, который снабжен горизонтально расположенной консолью и образует с третьим, вторым и первым шатунами параллелограмм; в котором механизм дополнительно снабжен пятым и шестым шатунами, длина первого шатуна равна одной длине кривошипа и одним концом первый шатун шарнирно связан с кривошипом, который дополнительно снабжен промежуточным шарниром, с которым связан одним концом пятый шатун, равный длине участка кривошипа от основания до его промежуточного шарнира, а своим другим концом пятый шатун шарнирно связан с ползуном и снабжен консолью, жестко связанной с ним, с которой шарнирно связан одним концом шестой шатун, который другим концом связан с дополнительно установленным на первом шатуне одним промежуточным шарниром так, что консоль пятого шатуна, шестой шатун, участок первого шатуна от его промежуточного шарнира до шарнирного соединения его с кривошипом и участок кривошипа от его промежуточного шарнира до шарнирного соединения его с первым шатуном образуют параллелограмм, кроме этого, четвертый шатун своим другим концом связан с дополнительно установленным на первом шатуне другим промежуточным шарниром, а на шестом шатуне на расстоянии, равным расстоянию между промежуточными шарнирами связи шестого и четвертого шатунов с первым шатуном, размещен шарнир, в котором скользит консоль четвертого шатуна и удерживает четвертый шатун в горизонтальном положении или под углом, либо четвертый шатун выполнен полым и своим другим концом связан с дополнительно установленным на первом шатуне другим промежуточным шарниром, а на шестом шатуне на расстоянии, равным расстоянию между промежуточными шарнирами связи шестого и четвертого шатунов с первым шатуном, размещен шарнир, с которым связана одним концом консоль четвертого шатуна, а другим концом консоль скользит в полом четвертом шатуне и удерживает четвертый шатун в горизонтальном положении, кроме этого, третий шатун равен длине участка первого шатуна от шарнирного соединения его с четвертым шатуном до шарнирного соединения его со вторым шатуном, которые вместе образуют параллелограмм.

Сущность изобретения заключается в том, что механизм дополнительно снабжен пятым и шестым шатунами, длина первого шатуна равна одной длине кривошипа и одним концом первый шатун шарнирно связан с кривошипом, который дополнительно снабжен промежуточным шарниром, с которым связан одним концом пятый шатун, равный длине участка кривошипа от основания до его промежуточного шарнира, а своим другим концом пятый шатун шарнирно связан с ползуном и снабжен консолью, жестко связанной с ним, с которой шарнирно связан одним концом шестой шатун, который другим концом связан с дополнительно установленным на первом шатуне одним промежуточным шарниром так, что консоль пятого шатуна, шестой шатун, участок первого шатуна от его промежуточного шарнира до шарнирного соединения его с кривошипом и участок кривошипа от его промежуточного шарнира до шарнирного соединения его с первым шатуном образуют параллелограмм, что существенно уменьшает габариты механизма по вертикали и повышает его компактность. Кроме этого, дополненные к механизму пятый шатун с консолью и шестой шатун, связанный с первым шатуном, образующие параллелограмм, обеспечивают точное, как и у прототипа, прямолинейно поступательное движение концевой точки первого шатуна, равного, в отличие от прототипа, одной длине кривошипа, и соответственно шарнир, связывающий первый и второй шатуны, будет двигаться так же прямолинейно-поступательно по горизонтальной оси при более компактном механизме, что направлено на достижение заявленного технического результата.

Кроме этого, когда четвертый шатун своим другим концом связан с дополнительно установленным на первом шатуне другим промежуточным шарниром, а на шестом шатуне на расстоянии, равным расстоянию между промежуточными шарнирами связи шестого и четвертого шатунов с первым шатуном, размещен шарнир, в котором скользит консоль четвертого шатуна и удерживает четвертый шатун в горизонтальном положении или под углом, либо четвертый шатун выполнен полым и своим другим концом связан с дополнительно установленным на первом шатуне другим промежуточным шарниром, а на шестом шатуне на расстоянии, равным расстоянию между промежуточными шарнирами связи шестого и четвертого шатунов с первым шатуном, размещен шарнир, с которым связана одним концом консоль четвертого шатуна, а другим концом консоль скользит в полом четвертом шатуне и удерживает четвертый шатун в горизонтальном положении, кроме этого, третий шатун равен длине участка первого шатуна от шарнирного соединения его с четвертым шатуном до шарнирного соединения его со вторым шатуном, которые вместе образуют параллелограмм, второй шатун превращается в звено механизма, движущееся прямолинейно-поступательно при более компактном механизме, что существенно расширяет технические возможности применения механизма, повышает компактность кинематических связей с другими механизмами и системами и направлено на достижение технического результата. Таким образом, путем введения дополнительных звеньев, иного выполнения и соединения звеньев и изменения их кинематических связей достигается заявленный технический результат - расширение технических возможностей применения механизма, повышение его компактности, повышение компактности связи механизма с другими механизмами и системами, а в новой совокупности признаков возникает новое техническое свойство механизма - при повороте кривошипа, как ведущего звена, второй шатун движется точно прямолинейно-поступательно относительно горизонтальной оси при более компактном механизме, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию новизны и изобретательского уровня.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами:

- на фиг. 1 показана схема механизма с консолью четвертого шатуна, жестко связанной с ним;

- на фиг. 2 показана схема механизма с полым четвертым шатуном и консолью, скользящей в нем.

Механизм содержит основание 1 с прямолинейной направляющей 2, установленный на основании кривошип 3, ползун 4, установленный в направляющей 2, первый шатун 5, равный длине кривошипа 3. Первый шатун 5 связан одним концом шарниром N с кривошипом 3, а другим концом связан шарниром С со вторым шатуном 6. С другим концом второго шатуна 6 одним концом связан шарниром Е третий шатун 7, который своим другим концом связан шарниром L с одним концом расположенного горизонтально четвертого шатуна 8, который равен длине второго шатуна 6.

Механизм снабжен пятым 9 и шестым 10 шатунами, а кривошип 3 снабжен промежуточным шарниром В. Пятый шатун 9 одним концом связан с кривошипом 3 промежуточным шарниром В, а другим концом, шарниром D, связан с ползуном 4. Пятый шатун 9 снабжен консолью 11, жестко связанной с ним.

Шестой шатун 10 одним концом связан шарниром G с консолью 11 пятого шатуна 9, а другим концом связан с одним промежуточным шарниром K, который размещен на первом шатуне 5 на расстоянии от шарнира N связи кривошипа 3 с первым шатуном 5, равном длине консоли 11 пятого шатуна 9 так, что консоль 11 пятого шатуна 9, шестой шатун 10, участок первого шатуна 5 от его шарнира K до шарнира N связи с кривошипом 3 образуют параллелограмм BGKN.

Четвертый шатун 8 своим другим концом связан с другим промежуточным шарниром R, установленным на первом шатуне 5, снабжен жестко связанной с ним консолью 12 и образует с третьим 7, вторым 6 и первым 5 шатунами параллелограмм RCEL. На шестом шатуне 10 на расстоянии, равным длине участка первого шатуна 5 между шарнирами R и K, размещен шарнир F, в котором скользит консоль 12, жестко связанная через шарнир R с четвертым шатуном 8.

В ином соединении звеньев и изменении их кинематических связей (фиг. 2) четвертый шатун 8 выполнен полым, его шарнир R размещен на первом шатуне 5, один конец консоли 12 связан с шарниром F, размещенным на шестом шатуне 3, а другой конец консоли скользит в полом четвертом шатуне 8.

Механизм работает следующим образом.

При повороте кривошипа 3 на угол ϕ от вертикальной оси Y направляющей 2 связанный с кривошипом пятый шатун 9 перемещает ползун 4 по направляющей 2. Консолью 11 пятого шатуна 9, входящей в параллелограмм BGKN, в силу равенства длины первого шатуна 5 длине кривошипа 3 обеспечивается прямолинейно-поступательное движение концевой точки С первого шатуна 5 точно по горизонтальной оси X.

Вследствие равенства расстояния размещения шарнира R четвертого шатуна 8 на первом шатуне 5 и шарнира F для консоли 12 на шестом шатуне 10 от шарнира K связи шестого шатуна с первым шатуном, и при скольжении консоли 12 в шарнире F (фиг. 1), или в полом четвертом шатуне 8 (фиг. 2), обеспечивается при любом угловом положении кривошипа 3 всегда точное горизонтальное положение консоли 12, которая удерживает в горизонтальном положении или под углом четвертый шатун 8 (фиг. 1) или удерживает полый четвертый шатун 8 только в горизонтальном положении, так как в нем скользит другой конец консоли 12 (фиг. 2).

Вместе с четвертым шатуном 8 параллелограммом RCEL удерживается в горизонтальном положении или под углом и второй шатун 6, что обуславливает его в механизме как звено, движущееся прямолинейно-поступательно по горизонтальной оси X.

Таким образом, предлагаемое изобретение, в сравнении с прототипом, расширяет технические возможности применения механизма, повышает его компактность, повышает компактность связи механизма с другими механизмами и системами. Такой механизм найдет применение в различных областях техники и, в частности, в землеройной технике и погрузочных устройствах, например, при разработке грейферных устройств с шарнирной рамой регулируемой конструкции с широким раздвижением и раскрытием челюстей для разработки грунтов и погрузки материалов, размещенных тонким слоем.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к кривошипно-ползунным механизмам. Кривошипно-ползунный механизм со звеном, движущимся прямолинейно-поступательно, содержит основание, ползун, кривошип и шесть шатунов. На шестом шатуне на расстоянии, равном расстоянию между промежуточными шарнирами связи шестого и четвертого шатунов с первым шатуном, размещен шарнир, с которым связана одним концом консоль четвертого шатуна, а другим концом консоль скользит в полом четвертом шатуне и удерживает четвертый шатун в горизонтальном положении, кроме этого, третий шатун равен длине участка первого шатуна от шарнирного соединения его с четвертым шатуном до шарнирного соединения его со вторым шатуном, которые вместе образуют параллелограмм. Достигается компактность механизма. 2 ил.

Кривошипно-ползунный механизм со звеном, движущимся прямолинейно-поступательно, содержащий основание с прямолинейной направляющей, установленный в направляющей ползун, установленный на основании кривошип, первый шатун, который шарнирно связан с кривошипом, а с другим концом шатуна одним концом шарнирно связан второй шатун, с другим концом которого шарнирно связан одним концом третий шатун, который связан другим концом шарнирно с одним концом расположенного горизонтально или под углом четвертого шатуна, равным длине второго шатуна, который снабжен горизонтально расположенной консолью и образует с третьим, вторым и первым шатунами параллелограмм, отличающийся тем, что механизм дополнительно снабжен пятым и шестым шатунами, длина первого шатуна равна одной длине кривошипа, и одним концом первый шатун шарнирно связан с кривошипом, который дополнительно снабжен промежуточным шарниром, с которым связан одним концом пятый шатун, равный длине участка кривошипа от основания до его промежуточного шарнира, а своим другим концом пятый шатун шарнирно связан с ползуном и снабжен консолью, жестко связанной с ним, с которой шарнирно связан одним концом шестой шатун, который другим концом связан с дополнительно установленным на первом шатуне одним промежуточным шарниром так, что консоль пятого шатуна, шестой шатун, участок первого шатуна от его промежуточного шарнира до шарнирного соединения его с кривошипом и участок кривошипа от его промежуточного шарнира до шарнирного соединения его с первым шатуном образуют параллелограмм, кроме этого, четвертый шатун своим другим концом связан с дополнительно установленным на первом шатуне другим промежуточным шарниром, а на шестом шатуне на расстоянии, равном расстоянию между промежуточными шарнирами связи шестого и четвертого шатунов с первым шатуном, размещен шарнир, в котором скользит консоль четвертого шатуна и удерживает четвертый шатун в горизонтальном положении или под углом, либо четвертый шатун выполнен полым и своим другим концом связан с дополнительно установленным на первом шатуне другим промежуточным шарниром, а на шестом шатуне на расстоянии, равном расстоянию между промежуточными шарнирами связи шестого и четвертого шатунов с первым шатуном, размещен шарнир, с которым связана одним концом консоль четвертого шатуна, а другим концом консоль скользит в полом четвертом шатуне и удерживает четвертый шатун в горизонтальном положении, кроме этого, третий шатун равен длине участка первого шатуна от шарнирного соединения его с четвертым шатуном до шарнирного соединения его со вторым шатуном, которые вместе образуют параллелограмм.