RU186867U1

RU186867U1 - Laboratory installation for modeling the balance of inertia of the crank-slide mechanism with different arrangement of sliders

Info

Publication number: RU186867U1
Application number: RU2018138731U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Война; Сергей Борисович Бережной
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2019-02-06

Abstract

Предполагаемая полезная модель относится к машиностроению и может быть использована при проведении экспериментальных исследований неуравновешенности кривошипно-ползунных механизмов с различным расположением ползунов. Техническим результатом является получение экспериментальных данных при проведении исследований уравновешенности кривошипно-ползунных механизмов с различным расположением ползунов. Лабораторная установка для моделирования уравновешивания сил инерции кривошипно-ползунного механизма с различным расположением ползунов включает основание, катки, тензобалку, корпус стойки кривошипов, два кривошипа, а также ведомый шкив, шатуны, электродвигатель, который приводит во вращение кривошипы посредством круглоременной передачи. При этом стенка выполнена в виде полукруга, центр которого совпадает с центром вращения кривошипа, в стенке выполнены дополнительно четыре пары прямых сквозных отверстий для крепления направляющих и стоек. 7 ил.

The proposed utility model relates to mechanical engineering and can be used in experimental studies of the imbalance of crank-slide mechanisms with different arrangement of sliders. The technical result is to obtain experimental data when conducting studies of the balance of the crank-slide mechanisms with different locations of the sliders. A laboratory setup for modeling the balancing of the inertia of a crank-slide mechanism with different arrangement of sliders includes a base, rollers, a tensile beam, a rack housing of cranks, two cranks, as well as a driven pulley, connecting rods, an electric motor that rotates the cranks by means of a round-the-clock transmission. The wall is made in the form of a semicircle, the center of which coincides with the center of rotation of the crank, and the wall has four additional pairs of straight through holes for attaching rails and racks. 7 ill.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к машиностроению и может быть использована при проведении экспериментальных исследований по уравновешиванию кривошипно-ползунных механизмов с различным расположением ползунов.The proposed utility model relates to mechanical engineering and can be used in experimental studies on balancing crank-slide mechanisms with different arrangement of sliders.

Известна лабораторная установка для моделирования уравновешивания сил инерции кривошипно-ползунного механизма с оппозитным расположением ползунов (патент №178697), предназначенная для моделирования уравновешивания сил инерции подобных механизмов, а также для измерения величин их неуравновешенности. Ее недостатком является отсутствие возможности оценивать неуравновешенность кривошипно-ползунных механизмов с различным расположением ползунов, включая оппозитное, V-образное и вертикальное.A known laboratory setup for modeling the balancing of the inertia of the crank-slide mechanism with the opposite arrangement of sliders (patent No. 178697), designed to simulate the balancing of the inertia of such mechanisms, as well as to measure the magnitude of their imbalance. Its disadvantage is the inability to assess the imbalance of the crank-slide mechanisms with different arrangement of sliders, including the opposite, V-shaped and vertical.

Задачей предполагаемой полезной модели является усовершенствование лабораторной установки, способствующее расширению ее функциональных возможностей.The objective of the proposed utility model is to improve the laboratory setup, contributing to the expansion of its functionality.

Техническим результатом является повышение точности полученных экспериментальных данных при проведении исследований по уравновешиванию кривошипно-ползунных механизмов с различным расположением ползунов.The technical result is to increase the accuracy of the obtained experimental data when conducting studies on balancing crank-slide mechanisms with different arrangement of sliders.

Технический результат достигается предлагаемой лабораторной установкой для моделирования уравновешивания сил инерции кривошипно-ползунного механизма с различным расположением ползунов (впоследствии - лабораторная установка), включающей основание, на котором с помощью уголков установлена стенка. На основании жестко закреплен кронштейн, на котором жестко закреплен корпус стойки кривошипов. В корпусе стойки кривошипов посредством подшипников установлен с возможностью вращения палец кривошипов, на котором жестко закреплены два кривошипа, а также ведомый шкив. Шатуны соединяются с кривошипами и ползунами посредством шарниров с возможностью поворота. Ползуны установлены с возможностью возвратно-поступательного движения, на направляющих, которые жестко закреплены посредством стоек на стенке. На стенке жестко закреплен электродвигатель, который приводит во вращение кривошипы посредством круглоременной передачи, образованной ведущим шкивом, жестко закрепленным на валу электродвигателя, ведомым шкивом и круглым ремнем. Основание установлено на плоскости посредством двух катков с возможностью возвратно-поступательного перемещения. На стенке жестко закреплен упор, который соединен с концом упругой тензобалки, жестко закрепленной на неподвижной плоскости. На тензобалке наклеен тензодатчик с проводами. При этом стенка, выполнена в виде полукруга, центр которого совпадает с центром вращения кривошипа. В стенке выполнены дополнительно четыре пары прямых сквозных отверстий для крепления, каждая пара содержит нижнее и верхнее отверстие. Две пары отверстий расположены симметрично под углом 45 градусов к вертикальной оси лабораторной установки, причем центры нижних отверстий располагают на расстоянии, равном 1,5 длины кривошипа от центра вращения кривошипа. Две другие пары упомянутых отверстий располагают параллельно вертикальной оси лабораторной установки, напротив друг друга на расстоянии, равном длине кривошипа. При, этом центры нижних отверстий располагаются на расстоянии, равном 1,55 длины кривошипа от центра вращения кривошипа, а центры всех верхних отверстий располагаются на расстоянии, равном сумме 1,5 длины кривошипа и длины направляющей от центра вращения кривошипа.The technical result is achieved by the proposed laboratory installation for modeling the balancing of the inertia of the crank-slide mechanism with a different arrangement of sliders (subsequently - a laboratory installation), including a base on which a wall is installed using corners. The bracket is rigidly fixed on the base, on which the housing of the rack of the cranks is rigidly fixed. A crank pin is rotatably mounted in bearings in the crank strut housing through bearings, on which two cranks and a driven pulley are rigidly fixed. The connecting rods are connected to the cranks and sliders by means of hinges with the possibility of rotation. The sliders are mounted with the possibility of reciprocating motion on the rails, which are rigidly fixed by means of racks on the wall. An electric motor is rigidly fixed on the wall, which drives the cranks into rotation by means of a round-time transmission formed by a drive pulley rigidly fixed to the motor shaft, a driven pulley and a round belt. The base is mounted on a plane by means of two rollers with the possibility of reciprocating movement. A stop is rigidly fixed to the wall, which is connected to the end of an elastic tensile beam, rigidly fixed on a fixed plane. A strain gauge with wires is glued to the load bay. The wall is made in the form of a semicircle, the center of which coincides with the center of rotation of the crank. An additional four pairs of straight through holes for fastening are made in the wall; each pair contains a lower and an upper hole. Two pairs of holes are located symmetrically at an angle of 45 degrees to the vertical axis of the laboratory setup, and the centers of the lower holes are located at a distance equal to 1.5 of the length of the crank from the center of rotation of the crank. Two other pairs of said openings are arranged parallel to the vertical axis of the laboratory setup, opposite each other at a distance equal to the length of the crank. Moreover, the centers of the lower holes are located at a distance equal to 1.55 of the length of the crank from the center of rotation of the crank, and the centers of all the upper holes are located at a distance equal to the sum of 1.5 of the length of the crank and the length of the guide from the center of rotation of the crank.

Применение предлагаемой лабораторной установки позволит получать более точные экспериментальные данные при исследовании неуравновешенности кривошипно-ползунных механизмов с различным расположением ползунов.The application of the proposed laboratory setup will allow to obtain more accurate experimental data in the study of the imbalance of the crank-slide mechanisms with different locations of the sliders.

На фиг. 1 и 2 изображена работающая лабораторная установка в уравновешенном состоянии при оппозитном расположении ползунов: на фиг. 1 - фронтальная проекция, на фиг. 2 - разрез. На фиг. 3 изображена фронтальная проекция работающей лабораторной установки в уравновешенном состоянии при V-образном расположении ползунов. На фиг. 4 изображена фронтальная проекция работающей лабораторной установки в уравновешенном состоянии при вертикальном расположении ползунов.In FIG. 1 and 2 show a working laboratory setup in a balanced state with an opposite arrangement of sliders: in FIG. 1 is a front view, in FIG. 2 - section. In FIG. 3 shows a front view of a working laboratory setup in a balanced state with a V-shaped arrangement of sliders. In FIG. 4 shows a frontal view of a working laboratory setup in a balanced state with a vertical arrangement of sliders.

На фиг. 5, 6, 7 изображены фронтальные проекции работающей лабораторной установки в неуравновешенном состоянии (с отсоединенным ползуном без шатуна и двух шарниров) соответственно при оппозитном, V-образном и вертикальном расположении ползунов.In FIG. 5, 6, 7 depict frontal projections of a working laboratory setup in an unbalanced state (with a slider disconnected without a connecting rod and two hinges), respectively, with the opposite, V-shaped and vertical arrangement of sliders.

Лабораторная установка (фиг. 1 и 2) состоит из основания 1, на котором с помощью уголков 2 установлена стенка 3. На основании 1 жестко закреплен кронштейн 4, на котором жестко закреплен корпус стойки кривошипов 5. В корпусе стойки кривошипов 5 посредством подшипников 6 установлен с возможностью вращения палец кривошипов 7, на котором жестко закреплены кривошипы 8 и 9, а также ведомый шкив 10. Шатун 11 соединяется с кривошипом 8 и ползуном 13 посредством шарниров 14 и 15 с возможностью поворота. Шатун 16 соединяется с кривошипом 9 и ползуном 17 посредством шарниров 18 и 19 с возможностью поворота. Ползуны 13 и 17 установлены с возможностью возвратно-поступательного движения на направляющих 20 и 21, которые жестко закреплены посредством стоек 22 и 23 на стенке 3. На стенке 3 жестко закреплен электродвигатель 24, который приводит во вращение кривошипы 8 и 9 посредством круглоременной передачи, образованной ведущим шкивом 25, жестко закрепленным на валу электродвигателя, ведомым шкивом 10 и круглым ремнем 26. Основание 1 установлено на неподвижной плоскости 27 посредством катков 28 и 29 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. На стенке 3 жестко закреплен упор 30, который соединен с концом упругой тензобалки 31, жестко закрепленной на неподвижной плоскости 27. На тензобалке 31 наклеен тензодатчик 32 с проводами 33. При этом стенка 3 выполнена в виде полукруга, центр которого совпадает с центром вращения кривошипов 8 и 9. В стенке выполнены дополнительно четыре пары прямых сквозных отверстий для крепления, каждая пара содержит нижнее и верхнее отверстие. Две пары отверстий 34 расположены симметрично под углом 45 градусов к вертикальной оси лабораторной установки, причем центры нижних отверстий 34 располагают на расстоянии, равном 1,5 длины кривошипа от центра вращения кривошипа. Две другие пары отверстий 35 располагают параллельно вертикальной оси лабораторной установки, напротив друг друга на расстоянии, равном длине кривошипа 8. При этом центры нижних отверстий 35 располагаются на расстоянии, равном 1,55 длины кривошипа 8 от центра вращения кривошипа 8, а центры всех верхних отверстий 34 и 35 располагаются на расстоянии, равном сумме 1,5 длины кривошипа 8 и длины направляющей 20 от центра вращения кривошипа 8.The laboratory setup (Figs. 1 and 2) consists of a base 1, on which a wall 3 is installed using the corners 2. On the base 1, a bracket 4 is rigidly fixed, on which the housing of the crank strut 5 is rigidly fixed. with the possibility of rotation, the crank pin 7, on which the cranks 8 and 9 are rigidly fixed, as well as the driven pulley 10. The connecting rod 11 is connected to the crank 8 and the slider 13 by means of hinges 14 and 15 with the possibility of rotation. The connecting rod 16 is connected to the crank 9 and the slider 17 by means of hinges 18 and 19 with the possibility of rotation. The sliders 13 and 17 are mounted with the possibility of reciprocating movement on the guides 20 and 21, which are rigidly fixed by means of the struts 22 and 23 on the wall 3. On the wall 3, the electric motor 24 is rigidly fixed, which drives the cranks 8 and 9 into rotation by means of a round-time transmission formed a driving pulley 25, rigidly fixed to the motor shaft, a driven pulley 10 and a round belt 26. The base 1 is mounted on a fixed plane 27 by means of rollers 28 and 29 with the possibility of reciprocating movement. An abutment 30 is rigidly fixed on the wall 3, which is connected to the end of the elastic strain gauge 31, rigidly fixed on a fixed plane 27. The strain gauge 31 is glued with a strain gauge 32 with wires 33. The wall 3 is made in the form of a semicircle, the center of which coincides with the center of rotation of the cranks 8 and 9. An additional four pairs of straight through holes for fastening are made in the wall; each pair contains a lower and an upper hole. Two pairs of holes 34 are located symmetrically at an angle of 45 degrees to the vertical axis of the laboratory setup, and the centers of the lower holes 34 are located at a distance equal to 1.5 of the length of the crank from the center of rotation of the crank. The other two pairs of holes 35 are arranged parallel to the vertical axis of the laboratory setup, opposite each other at a distance equal to the length of the crank 8. The centers of the lower holes 35 are located at a distance equal to 1.55 of the length of the crank 8 from the center of rotation of the crank 8, and the centers of all the upper holes 34 and 35 are located at a distance equal to the sum of 1.5 the length of the crank 8 and the length of the guide 20 from the center of rotation of the crank 8.

Лабораторная установка работает следующим образом.Laboratory installation works as follows.

При работе лабораторной установки в уравновешенном состоянии (фиг. 1, 2) вращение с вала электродвигателя 24 через ведущий шкив 25, круглый ремень 26 и ведомый шкив 10 передается на палец кривошипов 7, вместе с которым вращаются кривошипы 8 и 9. Кривошип 8 приводит в движение шатун 11 и ползун 13 через шарниры 14 и 15, а кривошип 9 приводит в движение шатун 16 и ползун 17 через шарниры 18 и 19. При этом ползуны 13 и 17 совершают возвратно-поступательное движение, а шатуны 11 и 16 совершают плоскопараллельное движение в противофазах, их силы инерции уравновешивают друг друга, основание 1 лабораторной установки остается неподвижным, а упор 30 не воздействует на тензобалку 31.When the laboratory setup is in a balanced state (Fig. 1, 2), rotation from the shaft of the electric motor 24 through the drive pulley 25, the round belt 26 and the driven pulley 10 is transmitted to the crank pin 7, with which the cranks 8 and 9 rotate. the movement of the connecting rod 11 and the slider 13 through the hinges 14 and 15, and the crank 9 drives the connecting rod 16 and the slider 17 through the hinges 18 and 19. In this case, the sliders 13 and 17 perform a reciprocating movement, and the connecting rods 11 and 16 perform plane-parallel motion in antiphases, their inertia forces balance dr ug friend, the base 1 of the laboratory setup remains stationary, and the emphasis 30 does not affect the strain gauge 31.

Аналогично моделируют уравновешенное состояние лабораторной установки при V-образном (фиг. 3) расположении ползунов 13 и 17, для чего стойки 22 и 23 направляющих 20 и 21 устанавливаются в отверстия 34, а также при вертикальном (фиг. 4) расположении ползунов 13 и 17, для чего стойки 22 и 23 направляющих 20 и 21 устанавливаются в отверстия 35.The balanced state of the laboratory setup is simulated in the same way with the V-shaped (Fig. 3) arrangement of the sliders 13 and 17, for which the racks 22 and 23 of the guides 20 and 21 are installed in the holes 34, as well as with the vertical (Fig. 4) arrangement of the sliders 13 and 17 why racks 22 and 23 of the guides 20 and 21 are installed in the holes 35.

Для работы лабораторной установки в неуравновешенном состоянии с нее демонтируют ползун 17 и шатун 16 с шарнирами 18 и 19. При работе лабораторной установки в неуравновешенном состоянии при оппозитном расположении ползунов (фиг. 5) вращение с вала электродвигателя 24 через ведущий шкив 25, круглый ремень 26 и ведомый шкив 10 передается на палец кривошипов 7, вместе с которым вращаются кривошипы 8 и 9. Кривошип 8 приводит в движение шатун 11 и ползун 13 через шарниры 14 и 15, а кривошип 9 работает вхолостую. При этом ползун 13 совершает возвратно-поступательные движения, а его сила инерции заставляет основание 1 перемещаться при перекатывании катков 28 и 29 по неподвижной плоскости 27. Перемещаясь, основание 1 через упор 30 воздействует на тензобалку 31, которая изгибается, а тензодатчик 32 деформируется, передавая сигнал через провода 33 на регистрирующую аппаратуру.To operate the laboratory installation in an unbalanced state, a slider 17 and a connecting rod 16 with hinges 18 and 19 are dismantled from it. When the laboratory installation is in an unbalanced state with the opposite position of the sliders (Fig. 5) rotation from the motor shaft 24 through the drive pulley 25, round belt 26 and the driven pulley 10 is transmitted to the crank pin 7, with which the cranks 8 and 9 rotate. The crank 8 drives the connecting rod 11 and the slider 13 through the hinges 14 and 15, and the crank 9 is idle. While the slider 13 makes a reciprocating motion, and its inertia force causes the base 1 to move when rolling rollers 28 and 29 on a fixed plane 27. Moving, the base 1 through the stop 30 acts on the strain gauge 31, which bends, and the strain gauge 32 is deformed, transmitting the signal through the wires 33 to the recording equipment.

Аналогично моделируют неуравновешенное состояние лабораторной установки при V-образном (фиг. 6) и вертикальном (фиг. 7) расположении ползунов.Similarly simulate the unbalanced state of the laboratory setup with a V-shaped (Fig. 6) and vertical (Fig. 7) arrangement of sliders.

При моделировании неуравновешенного состояния лабораторной установки при V-образном расположении ползунов (фиг. 6) с нее демонтируют ползун 17 и шатун 16 с шарнирами 18 и 19, а направляющая 20 с ползуном 13 и стойками 22 устанавливается в отверстия 34. При работе лабораторной установки в неуравновешенном состоянии при V-образном расположении ползунов вращение с вала электродвигателя 24 через ведущий шкив 25, круглый ремень 26 и ведомый шкив 10 передается на палец кривошипов 7, вместе с которым вращаются кривошипы 8 и 9. Кривошип 8 приводит в движение шатун 11 и ползун 13 через шарниры 14 и 15, а кривошип 9 работает вхолостую. При этом ползун 13 совершает возвратно-поступательные движения, шатун 11 совершает плоскопараллельное движение, а их силы инерции заставляют основание 1 перемещаться при перекатывании катков 28 и 29 по неподвижной плоскости 27. Перемещаясь, основание 1 через упор 30 воздействует на тензобалку 31, которая изгибается, а тензодатчик 32 деформируется, передавая сигнал через провода 33 на регистрирующую аппаратуру.When modeling the unbalanced state of the laboratory installation with a V-shaped arrangement of sliders (Fig. 6), a slider 17 and a connecting rod 16 with hinges 18 and 19 are dismantled from it, and a guide 20 with a slider 13 and racks 22 is installed in the holes 34. When the laboratory installation is operating, unbalanced state with a V-shaped arrangement of the sliders rotation from the shaft of the electric motor 24 through the drive pulley 25, the round belt 26 and the driven pulley 10 is transmitted to the crank pin 7, with which the cranks 8 and 9 rotate. The crank 8 drives the connecting rod 11 and the slider 13 through the hinges 14 and 15, and the crank 9 is idle. In this case, the slider 13 makes a reciprocating motion, the connecting rod 11 performs a plane-parallel motion, and their inertia forces cause the base 1 to move when rolling rollers 28 and 29 on a fixed plane 27. Moving, the base 1 through the stop 30 acts on the strain gauge 31, which bends, and the strain gauge 32 is deformed, transmitting a signal through the wires 33 to the recording equipment.

При моделировании неуравновешенного состояния лабораторной установки при вертикальном расположении ползунов (фиг. 7) с нее демонтируют ползун 17 и шатун 16 с шарнирами 18 и 19, а направляющая 20 с ползуном 13 и стойками 22 устанавливается в отверстия 35. При работе лабораторной установки в неуравновешенном состоянии при вертикальном расположении ползунов вращение с вала электродвигателя 24 через ведущий шкив 25, круглый ремень 26 и ведомый шкив 10 передается на палец кривошипов 7, вместе с которым вращаются кривошипы 8 и 9. Кривошип 8 приводит в движение шатун 11 и ползун 13 через шарниры 14 и 15, а кривошип 9 работает вхолостую. При этом ползун 13 совершает возвратно-поступательные движения, шатун 11 совершает плоскопараллельное движение, а их силы инерции заставляют основание 1 перемещаться при перекатывании катков 28 и 29 по неподвижной плоскости 27. Перемещаясь, основание 1 через упор 30 воздействует на тензобалку 31, которая изгибается, а тензодатчик 32 деформируется, передавая сигнал через провода 33 на регистрирующую аппаратуру.When modeling the unbalanced state of the laboratory installation with a vertical arrangement of sliders (Fig. 7), a slider 17 and a connecting rod 16 with hinges 18 and 19 are dismantled from it, and a guide 20 with a slider 13 and racks 22 is installed in the holes 35. When the laboratory installation is in an unbalanced state with the vertical arrangement of the sliders, rotation from the shaft of the electric motor 24 through the drive pulley 25, the round belt 26 and the driven pulley 10 is transmitted to the crank pin 7, with which the cranks 8 and 9 rotate. The crank 8 drives the connecting rod 11 and the slider 13 via the hinges 14 and 15 and the crank 9 is idling. In this case, the slider 13 makes a reciprocating motion, the connecting rod 11 performs a plane-parallel motion, and their inertia forces cause the base 1 to move when rolling rollers 28 and 29 on a fixed plane 27. Moving, the base 1 through the stop 30 acts on the strain gauge 31, which bends, and the strain gauge 32 is deformed, transmitting a signal through the wires 33 to the recording equipment.

Таким образом, лабораторная установка позволяет получать экспериментальные данные при моделировании неуравновешенности сил инерции кривошипно-ползунного механизма с различным расположением ползунов.Thus, the laboratory setup allows you to obtain experimental data when modeling the imbalance of the inertia of the crank-slide mechanism with a different arrangement of sliders.

Claims

Laboratory installation for modeling the balancing of the inertia of the crank-slide mechanism with different arrangement of sliders, including the base on which the wall is mounted using the corners, the bracket is rigidly fixed to the base, the housing of the crank strut is rigidly fixed, the bearings are mounted with bearings rotation of the crankshaft finger, on which two cranks are rigidly fixed, as well as the driven pulley, the connecting rods are connected to the cranks and sliders by means of hinges the ditch is rotatable, and the sliders are mounted with the possibility of reciprocating motion on guides that are rigidly fixed by means of struts on the wall, an electric motor is rigidly fixed to the wall, which drives the cranks into rotation by means of a round-belt transmission formed by a drive pulley rigidly fixed to the motor shaft, driven pulley and round belt, the base is mounted on a plane by means of two rollers with the possibility of reciprocating movement, the wall is rigidly closed An emphasis is fixed, which is connected to the end of an elastic strain gauge rigidly fixed on a fixed plane, and a strain gauge with wires is glued on the strain gauge, characterized in that the wall is made in the form of a semicircle, the center of which coincides with the center of rotation of the crank, four additional straight-through pairs are made in the wall mounting holes, each pair containing a lower and upper hole, two pairs of said holes are located symmetrically at an angle of 45 degrees to the vertical axis of the laboratory setup, the centers of the lower the holes are located at a distance equal to 1.5 of the length of the crank from the center of rotation of the crank, the other two pairs of the said holes are parallel to the vertical axis of the laboratory setup, opposite each other at a distance equal to the length of the crank, while the centers of the lower holes are located at a distance of 1, 55 the length of the crank from the center of rotation of the crank, and the centers of all the upper holes are located at a distance equal to the sum of 1.5 of the length of the crank and the length of the guide from the center of rotation of the crank.