Лабораторная установка для исследования шарнирно-рычажного преимущественно кривошипно-ползунного механизма Советский патент 1987 года по МПК G09B23/06 

гателем 5, выходной вап 6 которого посредством червячного редуктора 8 и муфты 14 связан с кривошипом (К) 2 В направляющей 15, установленной на основании 1, размещен ползун (П) 4, на котором установлен съемный груз 18, предназначенный для изменения массы П. Для получения информации о параметрах движения П установк снабжена двумя непрерывными и одним дискретным регистратором пути, скорости и ускорения. Один непрерывный регистратор состоит из прикрепленног к П стрелочного указателя 19 со шкалой 20, а другой - из закрепленного на ползуне магнита 21 и соленоида 22 Дискретный регистратор состоит из прикрепленной к П пластины 23 с отверстиями 24 и фотодатчика 25. Установка имеет средство для определения приведенного момента инерции и сил и нагрузочные устройства пружинного и компрессорного типа. Угловые перемещения К регистрируют при помощи диска 29, который, вращаясь, отверстиями 30 пересекает оптическую ось фотодатчика 32, а крутящий момент на К определяют по показаниям тензо- балки 13, на которую воздействует корпус редуктора 8. Изменяя массу П

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, в учебном процессе

Цель изобретения - повышение наглядности демонстрации рабочих про- цессов при-.исследовании шарнирно- рычажных и кривошипно-ползунных механизмов.

.На фиг. 1 приведена кинематическая схема установки; на фиг. 2 - установка с нагрузочным устройством пружинного типа} на фиг. 3 - то же с нагрузочным устройством компрессорного типа; на фиг. 4 - установка при определении приведенного момента сил; на фиг. 5 - то же, при определении приведенного момента инерции.

Установка содержит основание 1, на котором смонтирован кривошипно- ползунный механизм, состоящий из

съемным грузом 18, момент инерции маховика 10 установкой маховиков 11, частоту оборотов К за счет съемных противовесов 16, определяют параметры движения П при различных режимах работы системы. Установка позволяет определять приведенный момент сил, возникающих на К при помощи динамометра и дополнительного груза, поворачивающего одновременно барабан 33 и диск 29, что фиксируется стрелочным указателем 31 h нанесенной на диске 29 шкалой, а также определять приведенный момент инерции кривошип- но-ползунного механизма путем воздействия дополнительного груза на К, который при этом поворачивается на некоторый угол, что регистрируется фотодатчиком 32 при пересечении его оптической оси отверстиями 30 диска 29, связанного с К. Зная вес дополнительного груза, диаметр барабана 33, угол и скорость поворота диска 29, рассчитьшают параметры установки. При присоединении к П нагрузочного устройства пружинного или компрессорного типа исследуют процессы работы механизма при воздействии на него осевой нагрузки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

5

0

5

0

кривошипа 2, шатуна 3 и ползуна 4. Кривошипно-ползунный механизм связан с установленным на основании электродвигателем 5, выходной вал 6 которого посредством муфты 7 и червячного редуктора 8 связан с промежуточным валом 9 с закрепленными на нем маховиком 10 и дополнительными съёмными маховиками 11. Редуктор 8 установлен в опорах 12 с возможностью поворота вокруг вала 9, при этом корпус редуктора взаимодействует с тензобалкой 13, установленной на основании 1 и предназначенной для определения крутящего момента на кривошипе 2, Промежуточный вал 9 кинематически связан посредством муфты 14 с кривошипом 2. На основании 1 размещена направляющая 15, предназначенная для перемещения по нему ползуна 4 в про

3

цессе демонстрации различных опы ров.

Для обеспечения уравновешенности кривошипно-ползунного механизма устройство снабжено съемными противовесами 16, установленными на кривошипе 2, а для определения реакций опор 17 последнего - тензометрическими датчиками (не показаны), устанавливаемыми на опорах 17.

Для изменения массы ползуна 4 установка имеет съемный груз 18, устанав

лйваемый на ползуне. Для получения информации о параметрах движения пол зуна 4 уст ановка снабжена двумя не- прерьтными и одним дискретным регистраторами пути, скорости и ускорения ползуна. Один непрерывный регистрато состоит из прикрепленного к ползуну стрелочного указателя 19 и шкалы 20, закрепленной на основании 1, а другой - из закрепленного на ползуне магнита 21, взаимодействующего с установленным на .основании 1 соленоидом 22. Дискретный регистратор состоит из прикрепленной к ползуну 4 ппастины 23 с отверстиями 24 и фотодатчика 25, состоящего из расположенных по разные стороны от пластины 23 лампочек 26 и фотодиодов 27.

Установка снабжена средством для определения приведенного момента инерции и приведенного момента сил, которое имеет устройство для обеспечения постоянного момента на валу кривошипа 2, включающее дадающий груз 28, градуированный диск 29 с отверстиями 30, установленный на кривошипе 2, взаимодействующие с диском 29 стрелочный указатель 31 и фотодатчик 32, установленный в зоне расположения отверстий 30, барабан 33, связанный с диском 29 и падающим грузом 28 гибкой связью 34, огибающей блок 35, закрепленный на установленной на основании 1 стойке 36, фиксатор 37 и динамометр для измерения осевой нагрузки на ползуне

1

Динамометр (фиг. 4) состоит из установленной на основании 1 направляющей 38 йо штоком 39, закрепленным одним концом на ползуне 4, и тарированной пружины 40, размещенной на штоке 39, при этом последний имеет шкалу 41, взаимодействующую со стрелочным указателем 42, закрепленным на фиксаторе 43, который размещен на направляющей 38 с возможностью

10

20

15 р

.

25

341670

продольного перемещения относительно последней.

Установка снабжена нагрузочными устройствами пружинного и компрессорного типа.

Нагрузочное устройство пружинного типа (фиг. 2) состоит из установленной на основании 1 направляющей 44, штока 45, закрепленного одним концом на ползуне 4, и тарированной пружины 46, размещенной на штоке 45, при этом сила сжатия пружины 46 регулируется посредством гайки 47 и резьбовой л втулки 48.

Нагрузочное устройство компрессорного типа (фиг. 3) состоит из смонтированного на основании 1 цилиндра 49 с поршнем 50, связанного свободным концом с ползуном 4,

Установка работает следующим образом.

На ползун 4 устанавливают съемный груз 18, на кривошип 2 - съемные противовесы 16, на маховик 10 - дополнительные маховики 11. Включают электродвигатель 5. Последний через муфту 7, червячный редуктор 8, промежуточный вал 9 и муфту 14 вращает - кривошип 2, который через шатун 3 приводит в возвратно-поступательное движение ползун 4.

При проведении опыта угловые перемещения кривошипа (число оборотов) определяют при помощи диска 29, который, вращаясь, своими отверстиями 30 пересекает оптическую ось фотодатчика 32. Перемещение ползуна 4 наблюдают при помощи шкалы 20 и стрелочного указателя 19. По показаниям тензометрических датчиков, установленных на опорах 17, судят о нагрузках, возникающих в опорах 17 кривошипа 2, а по показаниям тензо- балки 13, на которую воздействует корпус редуктора 8, определяют крутящий момент, возникающий на кривошипе 2.

Скорость, ускорение и перемещение ползуна 4 регистрируют по дискретному сигналу, который возникает при пересечении пластины 23 с отверстиями 24 оптической оси фотодатчика 25, и по непрерывному сигналу, возникающему при перемещении магнита 21 вдоль соленоида 22.

Изменяя массу ползуна 4 путем установки на него различных по весу съемных грузов 18 момент инерции

30

35

40

45

50

55

маховика 10 путем установки на нем в различном сочетании маховиков 11, частоту оборотов кривошипа 2 путем смены съемных противовесов 16, определяют параметры движения ползуна 4 при различных режимах работы систем,

Определение приведенного момента сил, возникающих на кривоампе 2, производят следующим образом,

На основании 1 устанавливают стойку 36 с блоком 35 и гибкой связью 34 соединяют груз 28 с барабаном 33, а ползун 4 соединяют со штоком 39 динамометра,.при этом диск 29 удержи- вается от вращения фиксатором 37, а электропривод отключен от кривошипа 2 посредством муфты 14,

При отводе фиксатора 37 от диска 29 последний под действием груза 28 поворачивается на некоторый угол, фиксируемый посредством стрелочного указателя 31 и нанесенной на диске 29 шкалой, воздействуя на тарированную пружину 40 динамометра. Зная вес груз 28, диаметр барабана 33 и величину сжатия тарированной пружины 40, определенных по показаниям стрелочного указателя 42 и шкалы 41, расчитывают путем несложных преобразований вели- чину приведенного момента сил на кривошипе 2.

Определение приведенного момента инерции кривошипно-ползунного механизма производят следующим образом. В этой установке используется только ,динамометр.

При отводе фиксатора 37 от диска 29 последний под действием груза 28 поворачивается на некоторый угол, фимсируемый посредством фотодатчика 32 при пересечении его оптической оси отверстиями 30 диска 29, при это получая от фотодатчика сигнал от пересечения его оптической оси первым и последним отверстием диска при его повороте, определяют абсолютную угловую скорость поворота кривошипа 2. Зная эту скорость, вес груза 28, диаметр барабана 33 и угол его поворота, расчитывают приведенный момент инерции в заданном положении кривошипно-ползунного механизма.

Исследование процессов работы кривошипно-ползунного механизма с нагрузочными устройствами производят ПРИ включенной муфте 14,

5

о 5 о

5

5

Q

0

5

Работа с нагрузочным устройством пружинного типа осуществляется сле- образом.

Шток 45 нагрузочного устройства закрепляют на ползуне 4 и включают электродвигатель 5, При движении ползун 4 воздействует на пружину 46, которая, деформируясь, создает осевую нагрузку на ползун 4, при этом изменение данного усилия осу- ществляется при помощи гайки 47, перемещающейся по резьбовой втулке 48,

Работа с нагрузочным устройством компрессорного типа осуществляется . следующим образом.

Поршень 50 нагрузочного устройства закрепляют на ползуне 4 и включают электродвигатель 5, При движении ползун 4 воздействует на поршень 50, который, двигаясь, по цилиндру 49, сжимает находящийся в нем воздух, что создает осевую нагрузку на ползун 4. Изменяя давление внутри цилиндра 49, создают различные осевые нагрузки на ползун 4,

Измерять и изменять параметры движения установки в различных сочетаниях можно как с нагрузочными устройствами так и без них.

Применение предлагаемой лабораторной установки позволяет расширить демонстрационные и дидактические возможности в результате обеспечения проведения широкого комплекса исследований шарнирно-рычажных и криво- шипно-ползунных механизмов, например, в учебном процессе.

Формула изобретения

1, Лабораторная установка для исследования шарнирно-рычажного преимущественно кривошипно-ползунного механизма, содержащая установленный на основании кривошипно-ползунный механизм, снабженный электроприводом с маховиком, нагрузочное устройство, создающее осевую нагрузку на ползун, устройство для регистрации реакций опор кривошипа, момента на валу кривошипа и числа оборотов кривошипа, связанные со средствами индикации, отличающаяся тем, что, с целью.расширения демонстрационньпс возможностей путем увеличения числа снимаемых характеристик, она имеет один дискретный и два непрерьтных

. 113

регистратора пути, скорости и ускорения ползуна, съемный груз, установленный на ползуне для создания инерционных нагрузок, съемные противовесы для моделирования уравновешенного и неуравновешенного механизмов, указатель положения ползуна по неподвижной шкале, установленный на ползуне, средство для определения приведенного момента инерции и приведенного момента сил, имеющее устройство дпя обеспечения постоянного момента на валу кривошипа, включающее падающий груз, градуиро- ванный диск с отверстиями, установленный на кривошипе, взаимодействующие с диском стрелочный указатель и фотодатчики, установленный в зоне расположения отверстий, и динамометр для измерения осевой нагрузки на ползуне, при этом на кривошипе установлены муфта, связывающая кривошип с электроприводом, и барабан для связи с падающим грузом, а нагрузочное устройство выполнено съемным и имеет средство для соединения с ползуном.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что дискретный регистратор состоит из пластины с отверстиями, закрепленной на ползуне и взаимодействующей с неподвижным фотодатчиком.

0

3.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что непрерывный регистратор состоит из магнита,

закрепленного на ползуне и взаимодействующего с неподвижным соленоидом, установленным на основании.

4.Установка по п. 1, о т л и - чающаяс я тем, что динамометр состоит из направляющей со штоком, имеющим шкалу делений и средство для закрепления одним концом на ползуне, фиксатора, имеющего указатель перемещения штока и „размещенного на направляющей .с возможностью продольного перемещения, и тарированной пружины, размещенной на штоке между ползуном и фиксатором.

5.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что имеет нагрузочное устройство компрессорного типа, состоящее из смонтированного на основании цилиндра с поршнем, связанного свободным концом с

ползуном.

6. Установка по п. 1,

о т л и

нагрузочное устройство пружинного типа, состоящее из смонтированной йа основании направляющей, штока, связанного одним концом с ползуном, и тарированной пружины, размещенной на штоке.

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет демонстрировать широкий комплекс исследований шарнирно-рычажных и кри- вошипно-ползунных механизмов. Установка содержит основание 1, на котором смонтирован кривошипно-ползун- ный механизм, связанный с электродвисл ее 4 О5 vl

л

2 } Г }s г« VJ

tpuz.Z

16

46 4tt

74Л.

8i/A А А А yS V/,./ у У, у, у, Х у /.//.(У

JJ

7

J237lfj -

(Риг. 5

ВНИИПИ Заказ 4440/54Тираж Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгоролт, уд. Проектная, 4