Кривошипно-ползунный механизм Советский патент 1988 года по МПК F16H21/18 

rtt

СЛ

Mr

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к кривопшпно-пол зунным механизмам, может быть использовано в устройствах, где требуется преобразование вращательного движения в колебательное и является усовершенствованием кривошипно-пол- зунного механизма по авт. св. № 1145188.,

Цель изобретения - повышение долговечности и КПД механизма за счет улучшения смазки трущихся поверхностей косой втулки и качающейся шайбы.

На фиг. 1 показан механизм, вщ спереди; на фиг.2 - то же, сечение по плоскости симметрии; на фиг.З - качающаяся шайба, общий вид на фиг.4 - расчетная схема; на фиг.З - вид А на фиг.4.

Механизм содержит корпус 1, кривошипный вал 2 с косой втулкой 3, качающуюся шайбу 4 в форме куба или параллелепипеда, ведомое звено 5 с прямолинейными направляющими 6 в виде сквозного паза и размеренные между рабочими гранями качающейся шайбы 4 и направляющими 6 ведомого звена 5 упругие резино-металличес- кие прокладки 7. Ведомое звено 5 установлено в корпусе 1 с возможность вращения вокруг оси, перпендикулярной оси вращения кривошипного вала 2, при этом оси вала 2, косой втулки 3 и ведомого .звена 5 пересечены одной точке О, а качающаяся шайба 4 зафиксирована на косой втулке 3 от смещения вдоль оси вала 2 (фиксатор не показаны). Плоскость 8 симметрии механизма проходит через оси вращения вала 2 и ведомого звена 5. Оси кривошипного вала 2 и кривошипа (косой втулки) 3 пересечены под углом о Весь кривошипно-ползунньй узел механизма погружен в масляную ванну (не показана).

Для улучшения условий смазки в отверстии качающейся шайбы 4 вдоль плоскости 8 симметрии механизма выполнены диаметрально расположенные пазы 9 с боковыми поверхностями 10, образованными сторонами равнобедренных треугольников, вершины В которых расположены на плоскости 8 симметрии, а стороны 10 пересечены с поверхностью отверстия качакицейся шайбы 4 в точках А, (фиг.4 и 5). Точки А, расположены на сторонах центрального угла 2 ot с центром на оси отверстия качакяцейся шайбы 4, причем

2о1 2(J-f8

0

5

0

5

0

5

где - arcsin. - где JP arcstn (2B+1)a«;tg2y

угол между плоскостью 8 симметрии и прямой, проведенной из точки о пересечения оси кривошипного вала 2 с торцом качающейся шайбы 4 в точку Ау пересечения стороны 10 треугольника с поверхностью отверстия качающейся шайбы 4 1 -sin5( S inS + cosS)

В

- расчетsin STs S «Г ньй конструктивный коэффициент} л

с- . а-tgO , .

С arcsin К угол

между прямой, проведенной из точки О пересечения оси кривошипного вала 2 с торцом качающейся шайбы 4 в точку А, пересечения стороны 10 треугольника с поверхностью отверстия, и стороной центрального угла 2ui;

А - отношение длины L плеча ведомого звена 5 к длине L плеча кривошипного вала 2 при расположении оси косой втулки 3 в плоскости 8 симметрии (фиг.4), при этом

(a tgSsin arctg 5-|i- +-, tg Jcos arctg ) arctg - кLКR

tg T 5: 1;

a - половина длины качающейся шайбы 4,

R - радиус отверстия ; качающейся шайбы 4, ;

S - угол между продольными осями кривошипного вала 2 и косой втулки 3.

Места контакта наружной поверхности косой втулки 3 с поверхностью отверстия качающейся шайбы 4 (фиг,4 и 5) при наличии пазов 9 смещаются в точки А,, лежащие на сторонах центрального угла 2ai. Следовательно длина плеча ведомого звена 5

а

cos 5

- 1 cos У sin

(1)

а длина плеча кривошипного вала 1 cosy cos S,

L,

(2)

Из треугольника О, О А, (фиг, 5) следует, ,что

(а tg cos +TJRz-a tg ) cosjcos

Для получения вращающего момента необходимой минимальной величины соблюдают условие

-Л 1.

(5)

Из условия (4) видно, что имеет максимальное значение при максимальном значении угла у (фиг. 4 и 5)

(а tg&sinarctg.. +-jR2-a2 соs arctg ) sin arctg

- tg & X 5 1.

(6)

Если угол 8 между осями кривошипного вала 2 и косой втулки 3 задается конструктивно, то величины оС и Ti взаимо.зависимы и определяются расчетным путем в зависимости от условий нагружения механизма.

Для предотвращения удаления масля- ;Ной пленки с наружной поверхности косой втулки 3 кромками пазов 9 стороны

10 этих пазов вьтолняют касательными к поверхности отверстия качающейся шайбы 4 в точке А,, т.е. угол между стороной угла nL. и соответствующей стороной 10 паза 9 равен 90. Это способствует образованию по кромкам пазов 9 масляных клиньев и улучшает условия смазки трущихся поверхностей косой втулки 3 и качающейся шайбы 4.

что

1 а tgS °sy cos а tgS

sin

R

sin

После подстановки находят, что

tg5 cosjj +-|R2-a2tg25sin2y. (3)

Отношение длины L плеча ведомого звена 5 к длине L, плеча кривошипного вала 2 при расположении продольной

оси косой втулки 3 в плоскости 8 СИ11

метрии с учетом уравнений(1)-(3) характеризуется выражением

- tg

J- - arctg

tgi

fl МО КС

Однако при у /иакс (фиг. 5) точка онтакта А( перемещается в положение А на горизонтальный диаметр косой втулки 3 и качающаяся шайба 4 как кинематический элемент перестает существовать. Следовательно, для обеспечения работоспособности механизма должно соблюдаться условие

5

g

g

С целью сохранения прочности ка- чающейся шайбы 4 боковые поверхности 10 каждого из пазов 9 пересечены поверхностью 11, перпендикулярной плоскости 8 симметрии. Для исключения трения поверхности косой втулки 3 с поверхностью 11 последняя удалена от оси 0( отверстия качающейся шайбы 4 на расстояние, большее R, но меньшее

R cosoi,

Для улучшения поступления смазки к наиболее нагруженным участкам косой втулки 3 и качающейся шайбы 4, расположенным у торцов последней, на торцах вдоль плоскости 8 симметрии выполнены сквозные прорези 12 (фиг.З), ширина S которых ограничена линиями пересечения сторон 10 пазов 9 с по5

верхностями 11, а глубина выбирается в зависимости от конструктивных параметров шайбы 4 И условий ее нагру- жения.

Механизм работает сле,цующим образом.

При вращении кривошипного вала 2 кривошип (косая втулка) 3, вращаясь в отверстии качающейся шайбы 4, сообщает ей сложное движениеj состоя- щее из двук крлебательньк движений - вокруг оси OY и вокруг оси OZ. Ве;- домому звену 5 сообщаются только колебания вокруг оси OZ, Колебания вокруг оси OY звену 5 не передаются, так как качающаяся шайба 4 перемещается по направляющим 6 звена 5 без передачи усилий на него. Упругие гдро- кладки 7 обеспечивают беззазорное сопряжение качающейся шайбы 4 со звеном 5, а также воспринимают ударные нагрузки. Пазы 9 и прорези 12 обеспечивают надежное поступление смазки к местам контакта поверхностей косой

втулки 3 и качающейся шайбы U, же вьшос продуктов износа

а такФормула изобретения

atgSsinarct -|§-+jR2-aUg2§

,а tgS x ,ft .а tgS

cos arctg -gg-jcos osinarctg

кк

a R - S половина длины качающейся

шайбы;

радиус отверстия качающейся

шайбы/

угол между продольными ося}м

кривошипного вал:а и косой

втулки.

().

2ci

1435868

двумя сторонами равнобедренного треугольника, вершина которого расположена на плоскости симметрии, а указанные стороны пересечены с поверхностью отверстия в точках, расположенных на сторонах центрального угла

2 (у - еь

2о6 где J

5

0

5

В

arc sin-л К®

( угол между плоскостью симметрии и прямой, проведенной из точки пересечения оси кривошипного вала с торцом качающейся шайбы в точку пересечения стороны треугольника с поверхностью отверстия ;

1 sins () sinS()

четный конструктивный коэффициент,а tg

arcsin

К

sin у - угол

0

5

между прямой, проведенной из точки пересечения кривошипного вала с торцом качающейся шайбы в точку пересечения стороны треугольника с поверхностью отверстия, и стороной центрального угла отношение длины плеча ведомого звена к длине плеча кривошипного вала при расположении оси косой втулки в плоскости симметрии, при этом

--tgj 5:1,

меньшее

50

тем, что боковые поверхности каждого из пазов пересечены с поверхност 45 образованной плоскостью, перпендикулярной плоскости симметрии и удаленной от оси отверстия качающейся шайбы на расстояние, большее R, но Е.

COSol

4, Кривошипно-ползунный механизм по пп, 1 и 3, отличающийс тем, что на торцах качающейся шайбы вдоль плоскости симметрии вьшолнены 55 сквозные прорези, ширина которых ограничена линиями пересечения боковых поверхностей пазов с плоскостями, перпендикулярными плоскости симметрии.

& li

8

Ч

// /ff г 7

/Г

А „

5