Головна Лікування

Де використовується механізм кулісний? Кулісний механізм. Практичне застосування Описати роботу та застосування кулісного механізму

Контркривошип. Рухи золотника і поршня мають бути строго узгоджені один з одним, інакше парова машина не зможе нормально працювати. Тому привід золотника здійснюється від додаткового - золотникового - кривошипа, посадженого на ту ж вісь, що і головний поршневий кривошип, і з'єднаного з повзуном золотника своїм дишлом.

У попередньому параграфі було наочно показано, що при передньому ході паровоза, коли головний кривошип знаходиться вище за осю колеса (див. рис. 59, а), золотник (зображений суцільними лініями) повинен бути зміщений назад від свого середнього положення, щоб забезпечити постачання робочої ( на малюнку задньої) порожнини циліндра парою та повідомлення неробочої його порожнини (на малюнку передньої) з фарсовим конусом. Коли ж головний кривошип знаходиться нижче осі колеса, то при тому передньому ході паровоза золотник повинен бути зрушений вперед від свого середнього положення (див. рис. 59,б). Отже, в момент зміни напрямку руху поршня, тобто в п.м.т і з.м.т, золотник обов'язково повинен перебувати в своєму середньому положенні, готуючись до впуску пари в одну порожнину циліндра і випуску пари з іншої. Звідси ясно: якщо приводити золотник в рух від спеціального золотникового кривошипа, то цей кривошип повинен бути посаджений під кутом 90 ° до головного кривошипа, чому його і називається контркривошипом.

Для руху паровоза заднім ходом необхідно, щоб при розташуванні кривошипа вище осі колеса (див. рис. 59, а) свіжа пара з котла подавалася в передню порожнину циліндра, а задня порожнина в цей час була повідомлена з атмосферою. Це можна зробити, якщо диски золотника займуть положення, позначене на рис. 59 а штриховими лініями, тобто дзеркальне по відношенню до їх місцезнаходження при передньому ході (окреслено суцільними лініями). У цьому випадку пара з котла по патрубку 2 потрапить у золотникову камеру 5 між дисками золотника 4, показаними штриховими лініями, потім каналом 6 надійде в передню порожнину циліндра і почне тиснути на поршень 9, змушуючи його переміщатися в бік задньої кришки. Разом з поршнем у тому напрямі рухатимуться з'єднані з нею деталі.— качалка 10 і повзун 12.

У тому, що повітря (на початку руху) або пара, що знаходяться в задній порожнині циліндра, і при задньому ході не протидіятимуть силі свіжої пари, легко переконатися. У цьому випадку задня порожнина циліндра з'єднана з атмосферою через канал 7 (див. рис. 59,а), простір золотникової камери 5 позаду заднього диска золотника (зображений штрихами), патрубок 1 і конус форсовий.

Так само і при русі кривошипа в межах півкола, що лежить нижче осі колеса (див. рис. 59,6), золотник при задньому ході повинен займати положення, опозитні по відношенню до своїх відповідних положень при передньому ході; одне з таких оппозитних положень показано на рис. 59 б штриховими лініями. У цьому випадку пара з котла, що увійшла через патрубок 2 в простір золотникової камери 5, обмежений дисками золотника 4 (штрихові лінії), по каналу 7 попрямує в задню порожнину циліндра і змусить поршень 9 рухатися у бік передньої кришки циліндра 8. Повітря або пар з передній порожнині циліндра будуть видалятися через канал 6 частина золотникової камери 5, розташовану перед переднім диском (штрихові лінії) золотника 4, і далі через патрубок 3 і форсовий конус-в атмосферу.

Кривошип та контркривошип, взаємне становище. Розглядаючи рис. 61 легко дійти висновку: якщо при положенні головного кривошипа і лоршня в з.м.т золотник знаходився в середньому положенні, як зазначено на малюнку, то при подальшому русі паровоза переднім ходом золотник повинен рушити назустріч поршню, щоб відкрити канал 7 для впуску пара в задню порожнину циліндра і одночасно відкрити канал 6 для випуску пари з передньої порожнини циліндра. А такий зустрічний рух поршня і золотника можливий тільки в тому випадку, якщо контркривошип 13 відстає у своєму обертанні від кривошипа 15, тобто посаджений так, як зазначено на рис. 61. Це можна перевірити. У паровоза, що рухається переднім ходом (див. стрілку напрям обертання), головний кривошип 15 із з.м.т описуватиме верхню півколо свого шляху, а пов'язана поршневим дишлом з його пальцем 14 поршнева група: поршень, качалка і повзун (на малюнку не показано) - віддалятися від ведучого колеса, тоді як контр кривошип 13, слідуючи у своєму обертанні за годинниковою стрілкою, слідом за кривошипом 15 і впливаючи пальцем 12 через тягу 11 на золотниковий повзун 10, що направляється паралелями 9, і з'єднану з ним золот змусить золотник 4 рухатися у бік провідного колеса, т. е. назустріч поршневої групи. При цьому задній диск золотника, зсуваючись вліво, почне відкривати канал 7 для впуску свіжої пари в задню порожнину циліндра через патрубок 2 і простір золотникової камери 5, розташоване між дисками золотника 4. Одночасно передній диск золотника, зрушуючи теж у бік ведучого колеса, повідомить передню порожнину циліндра з атмосферою через канал 6, простір золотникової камери між передньою кришкою і переднім диском золотника і далі через патрубок 3 з форсовим конусом.

Задній хід. Припустимо, що паровоз рухається заднім ходом, тобто колеса обертаються проти годинникової стрілки (див. рис. 61). Тоді, щоб змусити кривошип 15 описувати нижню півколо свого шляху, треба направити свіжу пару в задню порожнину циліндра через канал 7 і для цього зрушити золотник 4 в бік ведучого колеса. Однак контркривошип 13, навпаки, почне зрушувати золотник до його передньої кришки і подасть свіжу пару передню порожнину циліндра, з'єднавши задню порожнину каналами 7 і 1 з форсовим конусом. Це станеться тому, що при задньому ході контркривошип 13 зображений на рис. 61 не слідуватиме через 90° за кривошипом 15, а навпаки, випереджатиме його на той же кут. Щоб змусити машину рухатися заднім ходом, необхідно повернути контркривошип 13 дзеркальне (опозитне) положення, позначене на рис. 61 штрихпунктиром; тяга 11, що зв'язує палець контркривошипа з золотниковим повзуном 10 при новому положенні контркривошипа, зображена також штрих-пунктиром. Отже, щоб паровоз міг рухатися і вперед і назад контркривошип повинен для кожного напрямку руху встановлюватися у відповідне положення - переднього або заднього ходу.

Однак змінювати положення контркривошипа на ведучому колесі з прямого (передній хід) на оппозитне (задній хід) неконструктивно. Простіше забезпечити машину двома контркривошипами переднього і заднього ходу і в залежності від потрібного напрямку руху з'єднувати задню головку тяги 11 (до золотника) з відповідним контркривошвпом. Аж до Великої Вітчизняної війни у ​​паровозному парку СРСР були ще машини з двома контркривошипами, виконаними у вигляді ексцентриків, насаджених на середню частину провідної осі; це паровози з двоексцентриковим паророзподільним механізмом Стефенсона, Гуча та Аллана (паровози Р, Ч н, Ч к та ін).

Механізм зміни ходу з одним контркривошипом. Тим часом не важко застосувати для руху в обох напрямках один жорстко встановлений контркривошип, якщо привід золотника організувати через рівноплечий важіль першого роду 6 (рис. 62, а), вставлений між половинками розрізаної на дві частини тяги до золотника; тут її передню половинку 2 назвемо золотниковою тягою, а задню частину 3 - контркривошипний (ексцентриковий) тягою. Важель 6 закріплений своєю серединою за допомогою шарніра 7 на рамі паровоза. Слід звернути увагу: щоб переміщення золотника були при обох випадках закріплення золотникової тяги - на передній хід за нижній кінець важеля (суцільна лінія), на задній хід за верхній кінець важеля (штрихова лінія) - абсолютно однаковими, вісь гойдання (точка підвісу про) важеля 6 повинна знаходитись на осі золотникової камери, як показано на рис. 62, а. Якщо цієї умови не буде дотримано і між горизонтальними площинами, в яких лежать вісь золотникової камери і вісь точки підвісу про важіль 6 (рис. 62,б), виявиться відстань h, - рух золотника при передньому і задньому ході паровоза буде різним. Це легко перевірити. Якщо при передньому ході золотникова тяга 2, з'єднана з нижнім кінцем важеля 6, встановить при з.м.т золотник в середнє положення, коли задній кінець q золотникової тяги буде з'єднаний з верхнім кінцем q" важеля 6, при з.м.т виявиться, що золотник зміститься із середнього положення назад. Нове положення валика 1 золотникового повзуна буде s"; знайти його просто: адже довжина золотникової тяги qs залишається незмінною, тому приклавши вістря ніжки циркуля, розсунутого на цю величину qs, до верхнього кінця q" двоплечого важеля 6 при з.м.т, робимо іншою ніжкою засічку на осі золотникової втулки. Відстань s "s дорівнює зміщенню золотника із середнього положення через неправильне розташування точки підвісу про важіль 6. Мало того, щоб переміщення золотника при передньому і задньому ході були ідентичні, а в з.м.т і п.м.т він займав середнє положення , Необхідно точку захоплення q двоплечого важеля 6 контркривошипної (ексцентрикової) тягою 3 розташовувати в горизонтальній площині, в якій лежить вісь ведучого колеса, як показано на рис. 62, а.


Насправді, при встановленні машини в з.м.т і п.м.т місцезнаходження осі валика 1 золотникового повзуна має бути в обох випадках однаковим, що визначає середнє положення золотника. Припустимо, що точка захоплення рівноплечого важеля при з.м.т буде розташована на h мм вище горизонтальної площини, в якій лежить вісь колеса (рис. 62, в), центр валика 1 золотникового повзуна займає положення s, що відповідає середньому положенню золотника. Коли провідне колесо зробить півоберта і кривошип 4 займе положення п.м.т, палець n контркривошипа 5 встане в положення п 1 . Щоб знайти нове положення точки захоплення рівноплечого важеля 6, окреслимо з точки хитання про цього важеля частина дугового шляху t-t точки захоплення q, а з центру нового положення контркривошипного пальця n 1 зробимо на цьому шляху t-t засічку, розсунувши ніжки циркуля на довжину контр тяги 3, що визначається відстанню nq. Ця засічка q 1 визначить місце розташування точки захоплення при п.м.т. З точки q 1 зробимо засічку на лінії переміщення центру валика золотникового повзуна 1 розсунувши ніжки циркуля на довжину золотникової тяги 2, рівну qs. Отримана точка s 1 вкаже розташування центру валика золотникового повзуна при п.м.т., а відстань ss 1 визначить зсув золотника вперед із середнього положення, якого при правильно сконструйованому механізмі бути не повинно. Таким же шляхом можна показати, що зсув точки захоплення рівноплечого важеля при з.м.т вниз також викликає при п.м.т неприпустимий зсув золотника із середнього положення.

Правильне місце розташування точки захоплення а рівноплечого важеля встановлює цей важіль в середнє (пряме) положення і в з.м.т і п.м.т. Центр 5 валика 1 золотникового повзуна (див. рис. 62, с), що визначає положення золотника при з.м.т і п.м.т, буде знаходитися в тому самому місці (середньому положенні), якщо трикутники оqs і оq "s будуть рівні. Їх сторона os загальна, q"s = qs, оскільки це незмінна в процесі роботи довжина золотникової тяги 2, а сторони оq і оq" рівні між собою за умовою-важіль 6 рівноплеч. Таке можливо тільки в тому випадку, коли точки про - хитання важеля 6 і s - центру валика золотникового повзуна лежать на осі золотникової камери і трикутники qs і qs прямокутні. Тепер можна сформулювати два основних принципи, яким має відповідати зовнішній паророзподільний механізм.

  1. Вісь (точка підвісу) двоплечого важеля зміни ходу має розташовуватися на осі золотникової камери.
  2. Точка захоплення двоплечого важеля головкою контркривошипної (ексцентрикової) тяги повинна лежати в горизонтальній площині, в якій розташовується вісь провідної колісної пари.

Куліса . Міняти місце з'єднання золотникової тяги з рівноплечим важелем перед кожною зміною напрямку руху паровоза так само незручно, як поперемінно з'єднувати її з контркривошипом переднього або заднього ходу. Щоб уникнути такої незручності, двоплечий важіль цоц" замінюють кулісою 2 (рис. 63)—рамкою, всередині якої може ковзати без перекосу камінь 3. Задній кінець золотникової тяги 4 роблять у формі вилки, що облягає бічні торці куліси, і з'єднують з каменем , утримуваним на місці за допомогою шплінтів 6. Для з'єднання куліси з контркривошипною (ексцентриковою) тягою у неї внизу ззаду відковують вушко 1. При кулісі немає потреби перед зміною напрямку руху паровоза проводити будь-яку розбирання та складання в механізмі паророзподілу; з'єднаною з ним вилкою золотникової тяги вниз і паровоз рухатиметься переднім ходом, а якщо підняти камінь з вилкою в самий верх куліси, паровоз піде заднім ходом.

Скелетна схема такого механізму представлена ​​на рис. 62, г. На схемі задній кінець золотникової тяги 2 шарнірно з'єднаний з кулісним каменем 8, а передній кінець контркривошипної (ексцентрикової) тяги 3 шарнірно з'єднаний з нижнім кінцем куліси 6, яка підвішена і може коливатися на шарнірі 7,

Відсікання; перекриші; робоча ширина золотникового диска . Досі робота парової машини розглядалася в припущенні впуску пари в циліндр за весь час ходу поршня від одного мертвого становища до іншого. Хоча в такому випадку машина, здавалося, розвиває максимальну силу та потужність, проте це й неправильно та невигідно.

Невигідно тому, що після приходу поршня в мертву точку всю пару котлового тиску з порожнини циліндра, що відпрацювала, доведеться викидати в атмосферу, хоча він продовжує володіти тим же, практично, запасом потенційної енергії, який він мав при впуску. Мало того, випуск такої кількості пари з високим тиском відбуватиметься насилу: пара, що випускається, буде чинити велике протитиск на неробочу сторону поршня і тим самим віднімати значну частину сили і енергії, що розвиваються парою в робочій порожнині циліндра. Щоб використовувати потенційну енергію свіжої пари раціональніше, впуск його в циліндр припиняють задовго до приходу поршня в мертву точку. Тоді залишок свого ходу в даному напрямку поршень буде рухатися за рахунок розширення пари, що знаходиться в циліндрі. При цьому тиск і температура працюючої пари будуть помітно падати, а тому при випуску його з циліндра під час зворотного ходу поршня пар, що відпрацював, чинитиме значно менший опір; протитиск, який чиниться їм на неробочу сторону поршня, різко знизиться і одночасно істотно зросте к.п.д. парові машини. Припинення (відсікання) впуску пари в робочу порожнину циліндра до приходу поршня в мертву точку називається відсіченням, вимірюється в десятих частках ходу поршня і позначається грецькою буквою е (епсілон). Так, наприклад, відсічення е=0,6 означає, що на шести десятих ходу поршня в циліндр впускається свіжа пара, а решта чотирьох десятих свого ходу поршень рухається під дією пари, що розширюється. Розрахунками та практикою встановлено, що паровоз із двома паровими машинами (правою та лівою), кривошипи яких заклинені під кутом 90° один до одного, при будь-якому положенні своїх машин може рушити з місця, якщо відсічення встановлено е = 0,7-:-0 ,75.

Але, щоб зробити відсічення, тобто до приходу золотника в середнє положення закрити в золотниковому дзеркалі вікно - отвір каналу, але якому свіжа пара надходить у робочу порожнину циліндра, необхідно збільшити ширину золотникового диска з боку впуску пари на деяку величину, що визначає максимальний розмір відсічення. Цей додаток до ширини диска має назву перекрів впуску і його розмір позначається буквою е; на цю величину золотниковий диск у середньому положенні золотника перекриває впускну кромку вікна в золотниковій втулці (рис. 64); звідси назва - перекрівля.

Поршень зі качалкою, повзун і передня головка поршневого дишла, підходячи до мертвої точки, в якій вони повинні змінити напрямок руху, мають значний запас інерції. Щоб погасити її і зробити перехід через мертву точку більш плавним, ненаголошеним, вікно, через яке виходить з неробочої порожнини циліндра пар, що відпрацював, закривають до приходу поршня в з.м.т і п.м.т. Цим створюється так звана подушка із залишку пари в циліндрі. Для цього золотникові диски із зовнішніх, випускних сторін розширюють так, щоб при середньому положенні золотника випускні робочі кромки дисків перекривали кромку вікна на деяку величину г, яка називається перекрівлею випуску. Тоді загальна робоча ширина кожного диска виявляється рівною сумі ширини вікна а та обох перекришів - впуску ета випуску i, тобто. b = а + е + i.

Проміжні відсічення, кривизна лаштунки. Навантаження на паровоз змінюється у досить широких межах; він може везти поїзд великої маси з найбільшою можливою швидкістю, використовуючи всю потужність, яку дозволяють йому розвинути його парова машина та котел, а іноді потрібно, щоб паровоз прямував без складу, резервом і тоді витрата потужності на власне переміщення, звичайно, буде багато разів менше. Отже, парова машина паровоза повинна забезпечувати зміну потужності, що розвивається нею, в досить широких межах. Очевидно, змінювати для цього параметри пари, що готується котлом, зменшуючи його тиск і температуру, нераціонально: зниження тиску і температури

свіжої пари значно погіршить к.п.д. парові машини. Але це не головне. Навіть обслуговуючи той самий поїзд в однакових погодних умовах, машиніст змушений часто варіювати потужність парової машини в досить широких межах — від максимальної до нуля. Наприклад, слідуючи затяжним спуском, він закриває регулятор, і паровоз зі складом рухається під дією сил інерції і складової сили тяжіння; на рівнинній ділянці - використовує лише частину тієї потужності, яку може дати паровоз, а на крутому підйомі змушує паровоз розвинути максимальну потужність. Так як ці зміни потужності йдуть один за одним у різних комбінаціях і через невеликі проміжки часу, то регулювати зміну тиску пари в котлі і його температуру виявляється не тільки невигідним, але і неможливим.

Потужність, що розвивається паровою машиною паровоза, за інших рівних умов буде змінюватися пропорційно кількості пари, що витрачається, на цикл роботи машини. Чим раніше буде відбуватися відсікання (тобто чим менше вона буде), тим менше пара буде подано в циліндри парової машини і тим більшу частину свого ходу поршень проходитиме під дією пари, що розширюється. Але розмах куліси внаслідок незмінності розміру радіусу контркривошипа для даної машини постійний, і зменшити відсічення можна тільки одним шляхом: зрушивши кулісний камінь ближче до центру гойдання (точки підвісу) куліси. Це зменшить хід золотника пропорційно видаленню осі валика каменю куліс від точки її підвісу і тим самим змусить золотник виробляти відсічення раніше, тобто зменшить її. А це якраз і потрібно. Отже, зміна відстані від осі валика лаштунків до точки підвісу куліси пропорційно змінює відсічення, тобто наповнення циліндрів свіжою парою. На певній величині згаданої відстані відсікання стає нульовою, тобто впуск пари не відбувається. У цьому випадку переміщення золотника на відкриття не перевищує перекрівлі впуску, і парове вікно в золотниковій камері зовсім не відкривається. Коли ж вісь валика лаштунків збігається з віссю гойдання куліси (точкою підвісу), то рух золотника припиняється повністю, хоча куліса продовжує робити повний розмах.

Здавалося б, знайдений простий вихід для отримання на паровій машині паровоза малих відсічень. Однак, якщо куліса збереже прямолінійність свого лаза для каменю, то на малих відсічках вона працюватиме погано, нерівномірно. Справді, якщо поставити машину в п.м.т або з.м.т, коли куліса займе середнє положення, і почати зміщувати камінь у бік точки підвісу куліси, то золотник при цьому не залишатиметься на місці у своєму середньому положенні. Завдяки незмінності довжини золотникової тяги золотник у міру наближення каменю до точки підвісу куліси почне йти вперед із середнього положення тим далі, чим ближче до точки підвісу куліси буде пересунуто кулісний камінь (див. рис. 62, д).

Це нескладно встановити та довести також математичним шляхом. Насправді трикутники оаs і оа"s" прямокутні і за теоремою Піфагора

(аs) 2 = (оа) 2 + (оs) 2 та (а"s 1 ") 2 = (оа") 2 + (оs" 1) 2 .

Але гіпотенузи цих трикутників дорівнюють один одному, оскільки є незмінною від переміщення каменю в кулісі довжину золотникової тяги, тобто. аs = а"s" 1. Звичайно, рівні один одному і квадрати цих гіпотенуз, тобто. (аs) 2 = (а "s" 1) 2, а значить і (оа) 2 + (оs) 2 = (оа") 2 + (оs" 1) 2 .

Бо за побудовою оа"<оа , то й (оа") 2< (оа) 2 . Але тоді попередня рівність може бути дотримана лише в тому випадку, коли (оs 1 ") 2 > (оs) 2, тобто. оs 1 " > оs, що і потрібно довести: золотник при встановленні кулісного камію в позицію а"зрушить зі свого середнього становища вперед на величину ss 1 ", якщо куліса знаходиться у своєму середньому (високому) положенні.

Рішення поставленої задачі як елементарно, так і витончено: досить паз в кулісі для каменю зробити не прямолінійним, а описати радіусом, рівним довжині золотникової тяги, тобто рівним відстані між осями валика кулісного каменю і валика золотникового повзуна (див. рис. е). Тоді, якщо куліса поставлена ​​в середнє (пряме) положення і точка її підвісу лежить на осі камери золотника, то переміщення каменю по всій її довжині не викликатиме ніякого зсуву золотника з його середнього положення. Це вже механізм як зміни ходу, а й механізм наповнення (відсічок).

Тепер у двох основних принципах, яким повинен відповідати зовнішній паророзподільний механізм (див. с. 83), слова «двоплечого важеля зміни ходу» слід замінити словом «куліса» та додати до них ще третій.

3. Куліса повинна бути описана радіусом, що дорівнює довжині золотникової тяги і спрямована опуклістю назад.

Перекладний механізм. Щоб машиніст міг змінювати величину відсічення і напрямок руху паровоза зі свого місця в будці, парову машину паровоза постачають перекладним механізмом (рис. 65). Поперек рами паровоза укладають у підшипниках перекладний вал 12, кінці якого забезпечені важелями 13. За допомогою валиків підвіска 14 з'єднує важіль 13 з золотниковою тягою 2 і дозволяє в міру повороту перекладного вала 12 переміщати кулісний камінь по кулісі. Гвинт 8 з гайкою 9 кріплять біля крісла машиніста. Обертаючи цей гвинт за рукоятку маховика 7, машиніст переміщає гайку 9 вздовж гвинта, а з'єднана з гайкою перекладна тяга 10, впливаючи на важіль 11, закріплений на перекладному валу 12, повертає останній і через важіль 13 і підвіску 4 і підвіску 1. Щоб виключити довільний поворот гвинта 8, його постачають зубчастим колесом. За допомогою укріпленої на рамі клямки (на схемі не показано) машиніст фіксує зубчасте колесо і тим самим положення каменю в кулісі.


Випередження (попередження) впуску та випуску пари. При знаходженні машини в з.м.т або п.м.т розглянутий вище механізм наповнення ставить кулісу, а тим самим золотник у середнє положення, при якому диски золотника, навіть з нульовими перекришками впуску і випуску, закривають вікна в дзеркалі золотника. Тоді в мертвій точці свіжа пара не може потрапити в циліндр, а відпрацьований - почати залишати циліндр. І тільки коли колеса перевіряться на деякий кут, робоча порожнина циліндра почне наповнюватися свіжою парою, а пара, що відпрацювала, почне виходити в конус і атмосферу. У перші моменти у вузьких щілинах між робочими кромками вікон і золотника буде відбуватися сильне м'яття пари, в результаті якого тиск пари в робочій порожнині наростатиме вельми повільно, а протитиск на неробочу сторону поршня також повільно падати. Так буде за відсутності перекрів. А якщо золотник, як це завжди буває, має перекришні, та ще досить великі, то впуск свіжої пари в робочу порожнину і випуск пари, що відпрацювала, з іншої порожнини почнуться, коли колесо провернеться на значний кут. Щоб такого не трапилося, щоб свіжа пара в робочу порожнину вже в мертвій точці надходила без істотного м'яття, а тиск пари, що відпрацювала, в мертвій точці різко впала, необхідно заздалегідь до приходу машини в з.м.т або п.м.т зрушити золотник з середнього становища на величину, велику перекриші впуску (і випуску), тобто організувати випередження (попередження) впуску та випуску. Лінійну величину випередження прийнято позначати грецькою літерою V з індексом внизу, що вказує попередження впуску або випуску лч. Лінійна величина випередження впуску коливається на паровозах СРСР у межах від 4 до 8 мм.

Зсунути золотник із середнього положення на величину перекришу впуску плюс лінійна величина випередження впуску (е+v е) можливо за рахунок відповідної зміни кута насадки контркривошипа щодо кривошипа, як показано на рис. 66, де d - Кут випередження, що забезпечує отримання потрібної величини v e .

У деяких системах паророзподілу застосовувався такий спосіб створення потрібного попередження впуску. Можна було б застосувати його й у аналізованому механізмі. Однак це не можна вважати раціональним і насамперед через змінну лінійну величину випередження, яка залежатиме від відсічення.

Справді, зменшення відсічення наближенням лаштунків до точки підвісу куліси скорочує хід золотника і відповідно зменшує величину лінійного попередження. Але малі відсічки, особливо на швидкохідних паровозах, використовуються на великих швидкостях, коли помітно скорочується тривалість відкриття вікна. А зменшення добутку величини відкриття вікна на тривалість його відкриття (час — переріз) суттєво впливає на зминання пари н наповнення циліндра пором та його спорожнення від відпрацьованого. При забезпеченні попередження за рахунок кута насадки виходить непереборне протиріччя; при великих швидкостях зменшується відсікання, а разом з нею зменшується час - перетин і попередження, що призводить до різкого падіння потужності парової машини.

Тому на паровозах є спеціальний механізм випередження, що забезпечує зсув золотника при знаходженні поршня в мертвих точках із середнього положення на величину перекрівлі впуску плюс лінійна величина випередження впуску (е + v е). Він складається (рис. 67) з маятника 3, підвішеного у верхній точці і з'єднаного з валиком золотникового повзуна в проміжній точці f. Повідець 1, закріплений на поршневому повзуні, з'єднується з нижньою точкою g маятника за допомогою маятникової тяги 2 такої довжини, щоб при знаходженні поршня (повзуна) на середині вісь маятника ходу була перпендикулярна осі циліндра (рис. 67, а).


Тут слід звернути увагу на те, що при положенні поршня (повзуна) на середині ходу кривошип не знаходиться у вертикальному положенні, а зрушений у бік циліндра на деякий кут. Справді, відстань аb, якщо точка b відповідає положенню центру валика повзуна на середині його ходу, дорівнює довжині поршневого дишла. Але ж і відстань сb є теж довжина цього ж дишла, одягненого на палець кривошипа, тобто сb-аb. Щоб знайти положення точки с, достатньо розчином циркуля, рівним аb, зробити на колі руху центру пальця кривошипа засічку з, використовуючи центрам вісь b валика повзуна. Кут або відповідна йому лінійна величина недоходу центру пальця кривошипа до вертикалі називаються кутом перебігу у і перебігом поршня hа.

Перебіг поршня легко визначити. Трикутники сhа та сhb прямокутні. За теоремою Піфагора

(сh) 2 + (hb) 2 = (сb) 2; (1)

(сh) 2 + (hа) 2 = (са) 2; (2)

Але hа + hb = аb = сb = L - це довжина поршневого дишла, са = R - радіус кривошипа, а hа = Х - шуканий перебіг. Тоді з (1) (сh) 2 + 2 = L 2; (сh) 2 + L 2 ~2LХ + Х2 = L2, отже, (сh) 2 + Х2 = 2LХ. Але з (2) (сh) 2 + Х 2 = R 2 означає 2LХ = R 2 і остаточно перебіг поршня дорівнює X = R 2 / 2L

Коли поршень прийде в мертву точку, тобто зробить зі свого середнього становища шлях, рівний радіусу кривошипа R, золотник повинен опинитися в положенні попередження впуску, тобто бути зрушеним із середнього положення на величину, рівну сумі перекривання впуску та попередження впуску , Т. е. е + v е (рис. 67, а, б).

Звідси співвідношення плечей маятника . Тоді v e

Усі величини правої частини рівняння для даного паровоза незмінні. Звідси випливає, що такий маятниковий механізм забезпечує сталість лінійного випередження впуску за будь-яких відсікань і швидкостей руху.

Кулісний механізм Вальшерта 1 . Кулісний механізм наповнення та маятниковий механізм випередження у своїй роботі вдало поєднуються один з одним. Коли поршень перебуває у мертвої точці, механізм випередження зрушує золотник на ту максимальну величину, яку він може його зрушити. Але в цей момент куліса займає своє середнє положення і тому вплив від контркривошипа на золотник дорівнює нулю. Адже якби не було механізму випередження, золотник під дією механізму наповнення знаходився б у своєму середньому становищі і переміщення каменю по кулісі в будь-якому напрямку на будь-яку величину не впливало на положення золотника.


Навпаки, коли поршень знаходиться на середині свого ходу, вплив механізму наповнення на золотник найбільший - він зрушує його на максимальну величину, що відповідає встановленій положенням каменю в кулісі відсікання. У цей момент маятник встановлюється перпендикулярно осі циліндра та його вплив на золотник відсутня. Якби механізму наповнення не було або, що те саме, камінь у кулісі був би поставлений у точку гойдання куліси, золотник перебував би у своєму середньому становищі.

Зазначена обставина дозволяє об'єднати обидва ці механізми в один загальний. Для чого достатньо розташувати точку підвісу куліс на висоті верхньої точки маятника і з'єднати передню головку золотникової тяги з цією точкою маятника (рис. 68). Тепер тягу 3 слід називати радіальною (її довжина є радіусом кривизни куліси).

Необхідно зауважити, що золотник у такому механізмі отримує від кулісної частини переміщення, зменшені на співвідношення плечей маятника в к=(tg)/(dg) разів.


Отже, у такому ж співвідношенні слід збільшити радіус контркривошипа або розміри куліс, щоб отримати необхідні переміщення золотника від механізму наповнення.

Особливості механізмів паророзподілу паровозів СРСР.

1. При відсіканні ?=0,75 у правильно зібраній та відрегульованій двоциліндровій паровій машині простої дії при будь-якому положенні кривошипів, принаймні одна порожнина якого-небудь циліндра повідомлена з простором між дисками золотника; отже, при відкритому регуляторі паровоз обов'язково рушить з місця. Тому розміри куліси обмежені максимальним відсіканням ?=0,75 .

Але тоді для дотримання другого принципу механізму наповнення довелося б забезпечити кулісу дуже довгим хвостовиком dp 0 (Рис. 69), а це в свою чергу вимагало б значно збільшити радіус контркривошипа для створення необхідного ходу золотника. Щоб зберегти радіус контркривошипа у певних межах, зменшують довжину хвостовика куліси, піднімаючи точку захоплення її на висоту. h над збігаються віссю циліндра і лінією центрів рухомих колісних пар А-А.

На паровозах Е в/і" найменша відстань точки захоплення від осі циліндрів h = 230 мм, а на паровозах Л-близько 100 мм.

Нове положення точки захоплення р визначають перенесенням колишнього становища р 0 по дузі, описаній із центру про провідної колісної пари, до перетину з прямої, паралельної осі циліндра і віддаленої від неї на h , мм. Тоді рівносторонній трикутник m 0 p 0 m 1 0 повертається на кут? у нове становище mpm 1 зменшуючи свою основу (подвоєний радіус контркривошипу) пропорційно зменшенню відстані від точки підвісу про" куліси до точки захоплення її, тобто

Внаслідок цього кут між кривошипом та контркривошипом (кут насадки) не залишається прямим, а збільшується на кут повороту ?.

2. Бажання, не порушуючи габаритних рамерів, вписати циліндр більшого діаметра для отримання більшої потужності змусило підняти циліндр.

У паровозах Е в/і досягнуто нахилом осі циліндра Б—Б, що перетинається з геометричною віссю провідної колісної пари (рис. 70, а). У цьому з.м.т., п.м.т. і точка захоплення куліси р 0 залишаються на одній прямій - осі циліндра; радіус контркривошипу ( ом 0 і ом 10 ) повертається в нове положення, зберігаючи кут насадки 90°, і зменшується відповідно укороченню хвостовика куліси за рахунок підйому точки захоплення на h , мм. При цьому треба враховувати, що при середньому положенні поршня маятник, залишаючись перпендикулярним до осі циліндрів, вже не буде вертикальний. Нахил циліндрів до горизонталі на паровозах Е в/й n:l=1:30.

В інших випадках конструктори, залишивши вісь циліндра Б-Б горизонтальною, підняли її на деяку висоту. h 1 (рис. 70, б) над віссю центрів рухомих колісних пар А-А. На паровозах Л різниця висот h 1 = 20 мм, на Е а, Е м - h 1 = 50,8 мм.

Тоді, як бачимо на рис. 70 б, мертві точки центру пальця кривошипа виявляться розташованими не оппозитно, а по кінцях ламаної лінії до 3 ок п : точки до 3 і до п - суть місця перетину кола, що описується центром пальця кривошипа, з прямими, що проходять через крайні положення s з і s п центру валика поршневого повзуна і через проекцію геометричної осі провідної колісної пари.

Місцезнаходження центру пальця контркривошипа при п.м.т. (крапка м 0 ) та з.м.т. (крапка м 10 ) визначають перетином описуваного ним кола з перпендикулярами, відновленими з точки про до відповідних положень радіуса кривошипа, так як кут насадки контркривошипа залишається рівним 90 °.

Оскільки кути ? і ? між вертикаллю та напрямками радіусу контркривошипу при п.м.т. та з.м.т. різні, то лінія м 0 ом 10 не пряма, а ламана, і визначення середнього становища точки захоплення р 0 куліси потрібно знайти перетин дуг а-а і б-б , описаних радіусом, рівним довжині контркривошипної (ексцентрикової) тяги ( м 0 р 0 = м 10 р о ), з точок м 0 і м 10 . Як бачимо на рис. 70, б, точка р 0 лежить на бісектрисі кута s з оs путвореного положеннями осі поршневого дишла за п.м.т. та з.м.т. і виявляється піднятою над площиною центрів рушійних колісних пар А-А на h , мм. Слід зазначити, що для кращого виявлення змін, що відбуваються в механізмі, на рис. 70, б h 1 взято в масштабі, в кілька разів більшому, ніж решта елементів.

Кругова діаграма. Наочний зв'язок переміщень золотника, величини відкриття вікон та зміни фаз паророзподілу в залежності від кута повороту кривошипу дозволяє встановити кругову діаграму. Для її побудови необхідно знати такі параметри машини: довжину поршневого дишла L, радіус кривошипу R, перекриші впуску е та випуску i , лінійне попередження впуску v е та ширину вікна а на робочій поверхні золотникової втулки.

Побудова діаграми починається із проведення двох взаємно перпендикулярних осей — діаметрів кривошипного кола (рис. 71, а). Вибравши масштаб (зазвичай використовують 1:4 або 1:5), проводять нарис кривошипного кола.


Для обліку кінцевої довжини поршневого дишла за відомою формулою Х = R 2 / 2L підраховують перебіг поршня в середині його ходу (поправку Брікса) і в тому ж масштабі відкладають його від вертикальної осі кривошипного кола у бік, протилежний циліндру. Бо на рис. 71 діаграма креслиться правої машини паровоза, поправка Брикса відкладена ліворуч від вертикальної осі. Точку перетину лінії поправки Брікса з горизонтальною віссю кривошипного кола позначають буквою o 0 . Це буде центр обертання кривошипа (полюс кривошипних променів). Підрахувавши розмір умовного контркривошипа випередження ( r 1 = е+v е ), відкладають його вліво від точки про 0 у масштабі, вибраному для величин, пов'язаних з переміщенням золотника (найчастіше використовують М1:1 або М2:1). Отриману точку позначають цифрою I" оскільки вона відповідає положенню золотника у першій позиції, коли кривошип знаходиться у з.м.т. Відповідно, на кривошипному колі точка з.м.т. - Перетин променя кривошипа з його колом - відзначається цифрою I . Це точка початку впуску пари в циліндр.

Щоб знайти друге положення кривошипу, що відповідає кінцю впуску, слід горизонтальним діаметром кривошипного кола відкласти від з.м.т. шлях, що проходить поршнем до розрахункової відсічки, що визначає наповнення циліндра свіжою парою. На рис. 71 відкладена величина, що відповідає відсіченню ? =0,4 . Шлях, що проходить поршнем до відсічення Н? =? , де Н=2R - Перехід поршня за поворот колеса на 180 °.

Точка перетину перпендикуляра, відновленого з місця на горизонтальному діаметрі, що відповідає положенню поршня в момент відсічення, з верхньою половиною кривошипного кола дасть точку II що визначає положення кривошипу в кінці впуску. Лінію кривошипу одержують, з'єднавши точку II з точкою про 0 .

Якщо в обраному для золотника масштабі (1:1 або 2:1) розкрити циркуль на величину перекрівлі впуску та з полюса про 0 , Як із центру, зробити засічку на лінії кривошипа в момент даної відсічки, то визначиться положення золотника в той же момент, тобто точка ІІ".

Оскільки точка I" представляє в обраному масштабі відхилення золотника від середнього становища в момент початку впуску (положення кривошипу в точці I , Т. е. в з.м.т.), точка II" - є відхилення золотника від середнього положення в момент відсічення (положення кривошипу в точці II -«Відсікання»), а крапка про 0 відповідає нульовому відхилення золотника від середнього становища, т. е., власне, його середньому становищу, всі ці точки повинні лежати на загальної золотникової колу наповнення (впуску). Відомі різні способи знаходження розташування центру кола, що проходить через три задані точки як математичні, так і графічні. На рис. 71 б показаний елементарний графічний спосіб - за допомогою перпендикулярів до середини хорд, що з'єднують точки I" і II" з точкою про 0 . Довільно взятим радіусом г x зроблено засічки з кожної з трьох точок, а отримані відповідні точки а і b , а також з і d з'єднані між собою прямими. Перетин цих прямих дає центр золотникового кола наповнення, що проходить через три основні точки, що належать їй. I" , II" і про 0 , як показано на рис. 71, ст.

Через центр золотникового кола про" та полюс кривошипних променів про 0 проводять пряму до перетину її у двох місцях з кривошипним колом, отримуючи лінію найбільших відхилень золотника із середнього становища. Відстань місця її перетину із золотниковим колом наповнення (точка f ) від горизонтального діаметра кривошипного кола є умовний контркривошип наповнення при даній відсічці, чисельно рівний . Інакше кажучи: така відстань від центру ведучого колеса мав би мати при дайному відсіканні центр пальця контркривошипа, що надає своїм безпосереднім впливом на золотник такий самий вплив, як весь дійсний кулісний механізм Вальшерта, представлений на рис. 68. Одночасно, точка f визначає величину найбільшого відхилення золотника (відстань про 0 f ) із середнього становища при прийнятому відсіканні ?=0,4 .

Відклавши від крапки про 0 на нижній частині лінії найбільших відхилень золотника радіус золотникового кола наповнення ( r? =о"про 0 ) з отриманої точки про "" , як із центру, проводять золотникове коло випуску того ж радіуса. г ? оскільки відхилення золотника від середнього становища буде в обидві сторони однаковим (див. рис. 71, в). Відстань між точками f і h представить хід золотника за половину обороту провідного колеса у прийнятому масштабі.

Продовжуючи дугу відсічення, що описується з центру про 0 радіусом, рівним перекрівлі впуску е , отримують на золотниковому колі впуску крапку VI" , а провівши через цю точку та центр про 0 промінь до перетину з кривошипним колом — точку VI . Ці точки визначають положення кривошипа в момент початку відкриття вікна на впуск, тобто. момент попередження впуску.

У масштабі, прийнятому для переміщень золотника (1:1 або 2:1), поставивши голку циркуля в крапку про 0 , наносять на золотниковому колі випуску дугу «відсічки випуску» радіусом, рівним перекрівлі випуску i (Рис. 71, г). При цьому на золотниковому колі одержують точки перетину III" і V" через які з центру про 0 проводять промені до перетину їх із кривошипним колом. Тоді на останній визначаються ще дві точки положення кривошипу: III - відповідна початку попередження випуску, та V - Вказує момент закриття вікна на випуск і початку стиснення пари, що залишилася в задній порожнині циліндра.

Побудову кругової діаграми закінчують відміткою крапок IV" і IV , що лежать на горизонтальному діаметрі кривошипного кола, тобто відповідають положенню кривошипу в п.м.т. Ці точки момент початку випуску (див. рис. 71, г).

Бо точка f лежить на перпендикулярі, відновленому у точці I" до горизонтального діаметра кривошипного кола, то діаметр золотникового кола fо 0 = 2r? у прийнятому при побудові її масштабі виражає і половину найбільшого відхилення золотника від його середнього становища, і величину сумарного (еквівалентного) контркривошипа, що замінює при даному відсіканні весь паророзподільний механізм Вальшерт, зображений на рис. 68. Чисельно цей контркривошип дорівнює

оскільки умовні контркривошипи випередження і наповнення, як випливає з кругової діаграми ( r 1 лежить на горизонтальному діаметрі кривошипного кола, а r 2 паралельний її вертикальному діаметру), перпендикулярні один одному і для їхнього складання можна використовувати теорему Піфагора. Ця властивість закладена була при побудові зовнішнього механізму паророзподілу Вальшерту: коли кулісна частина механізму надає переміщення золотника найбільший вплив (середина ходу поршня), частина, яка здійснює випередження, зовсім не впливає на золотник (див. рис. 67, а). І навпаки: коли маятниковий механізм випередження зрушує золотник на найбільшу величину, яку він може його зрушити (мертві точки, див. рис. 67, б), механізм наповнення не впливає на золотник (куліса в середньому положенні).

Аналіз кругової діаграми. В обраному масштабі (М 1:1 або М 2:1) величина еквівалеїтого коитркривошипа визначається на діаграмі відрізком fо 0 (див. рис. 71, г), тобто найбільшим відхиленням золотника від середнього становища, а кут випередження ? ? для нього при даній відсічці укладено між вертикальним діаметром кривошипного кола та лінією найбільшого зсуву золотника fh.

Якщо прийняти велику величину відсічення, то центр золотникового кола впуску через догляд точки II" вправо підніметься, а завдяки цьому розмір її радіусу збільшиться, тому що точки I" і про 0, Якими вона проходить, залишаться на колишніх місцях. Відповідно підніметься і точка f , а отже, зміниться (зменшиться) кут між лінією найбільших відхилень золотника із середнього становища та вертикаллю (перпендикуляром до лінії руху поршня). Відстань fо 0 (оскільки точка про 0 залишиться на колишньому місці) теж має збільшитися; отже, зі збільшенням відсічки зростає перебіг золотника.

Отже, зі збільшенням відсічення:

1) зростає хід золотника ( r0,6 >r 0,4 );

2) суттєво збільшується найбільша величина відкриття вікна;

3) зменшується кут випередження - ? 0,6

Все це забезпечує збільшення сили, що розвивається в циліндрі парової машини зі збільшенням відсічення, зменшуючи м'яття пари при впуску з одночасним зростанням кількості пари, що увійшла в циліндр, за один цикл.

Кругова діаграма дозволяє математично зв'язати кут повороту кривошипа із з. м. т. та переміщення золотника при цьому повороті. Допустимо (див. рис. 7!1„ г) кривошип із з. м. т. повернувся на кут ? . У цьому випадку відхилення золотника нз середнього положення представлено відрізком f? про 0 = у .

Кут ff? про 0 = 90°, як вписаний, що спирається на діаметр. Тоді f? про 0 = fо 0 cos? або у = r ек соs (90 - ? ? - ?) = r ек sin (? ? + ?)

Отримане вираз представляє рівняння руху золотника в паророзподільному механізмі Вальшерта, що зв'язує кут повороту кривошипу ? , відсічення r ек і ? ? , з переміщенням золотника у .

Слід, проте, сказати, що у реальному механізмі немає повного збігу фактичного відхилення золотника від середнього становища з підрахованим по виведеним математичним рівнянням. Це залежить насамперед від кінцевої довжини тяг, що передають рух. Адже в круговій діаграмі враховано виправлення тільки для поршня. Але головне, необхідність підвішування деталей механізму вносить свої похибки у рух його ланок. Так, лаштунковий камінь встановлюється в кожне положення за рахунок того, що радіальна тяга утримується підвіскою 13 на певній висоті (див. рис. 68). При хитанні куліси 12 під дією зусилля, що передається їй контркривошипной (ексцентрикової) тягою 5 від контркривошипа 6 під час руху паровоза, місце куліси, де в даний момент знаходиться кулісний камінь 4, описує дугу а - а з центром А у точці підвісу куліси. У той же час точка підвісу радіальної тяги 13 описує дугу b - b з центром на валику важеля 11, на якому хитається підвіска 13. Мало того, і передній кінець радіальної тяг теж описує спрямовану опуклістю в зворотний бік дугу h - h з центром у точці f — проекцій осі валика золотникового повзуна 14. Все це призводить до того, що кулісний камінь під час роботи не залишається на одній відстані від точки її підвісу, а робить складний рух, який називається грою каменю в кулісі. Це не тільки викликає збільшення зносу каменю і паза куліси, але впливає і на точність паророзподілу, в результаті чого виникає різниця у відсіканні, а отже, і в зусиллі, що розвивається по качалці в передній і задній порожнині одного і того ж циліндра. Ще гірша справа, коли кулісний камінь знаходиться у верхній половині куліси, тому що при цьому дуга с - с , що описується ним, і дуга b - b місця з'єднання радіальної тяги 3 з підвіскою 13 спрямовані опуклостями в різні боки; від цього «гра» лаштункового каменю істотно зростає. Саме тому конструкцією механізму передбачено використання верхньої половини куліси для заднього ходу паровоза, який застосовується значно рідше за передній і зазвичай з меншими навантаженнями.

Слід звернути увагу на те, що точки II і VI на круговій діаграмі, а також точки III і V (див. рис. 71) попарно пов'язані один з одним. Зміна відсічення змушує пересунутись і зайняти нове положення не лише точку II , Що визначає кінець впуску, тобто власне відсічення, а й точку VI - Початок попередження впуску. Зі збільшенням відсічення попередження впуску починається пізніше, внаслідок зменшення кута випередження ? е .

Ще вже пов'язані один з одним крапка III - Початок попередження випуску та V - Кінець випуску (початок стиснення). Їх положення визначають два фактори: лінія найбільшого зсуву золотника, що представляє бісектрису кута, що охоплюється їх променями, а також величина і знак перекрівлі випуску. Справа в тому, що мале стиснення невигідне: воно збільшує витрату свіжої пари на заповнення шкідливого простору та підняття в ньому тиску до впускного. Однак у швидкохідних машинах, щоб тиск у кінці стиснення не перевищив котлового, перекриш випуску роблять негативним, тобто при середньому положенні золотника вікно на випуск пари вже відкрито. На круговій діаграмі негативний перекрих відкладається всередину золотникового кола впуску у вигляді дуги радіусу i . Величина відкриття вікна на випуск представляє для цього положення кривошипа суму відрізка всередині золотникового кола випуску і перекришн випуску. Будь-яка зміна даху випуску відразу змінює положення променів III і V , але при цьому зберігається симетричність їх розташування щодо лінії найбільшого зсуву золотника, а отже, і рівність кутів, що складаються ними з нею. При цьому відповідно змінюються фази паророзподілу, між якими проходять промені. III і V .

Слід зазначити, що ширина вікна в деяких паровозів менше за переміщення золотника за вирахуванням перекрівлі впуску, тобто. а< у— е .

В цьому випадку при перебігу золотника відкриття вікна, не змінюючись, залишається максимальним. Це враховує дуга кола, проведена з точки про 0 як із центру радіусом

r = е + а.

Теоретична індикаторна діаграма. Послідовний зв'язок фаз паророзподілу, їх тривалість, що вимірюється в частках ходу поршня, зміна тиску пари в порожнині циліндра і робота, що здійснюється парою, за хід поршня наочно представлені в індикаторній діаграмі. У верхній частині рис. 72 побудована кругова діаграма при відсіканні ? = 0,4 для задньої порожнини правої машини паровоза з наступними даними, мм:

Уздовж кривошипного кола розписані фази паророзподілу, укладені між відповідними променями положення кривошипу:

I (З. м. т.) - II впуск;

II — III - Розширення;

III — IV (п.м.т.)-попередження випуску;

IV —V - Випуск;

V — VI - Стиснення;

VI —I (З. м. Т.) - Попередження впуску.

На золотникових колах показані частини ах променів положення кривошипу; довжина цих частин є у вибраному масштабі (М 1:1 або М 2:1) шириною відкриття вікон для впуску (на верхньому колі) або випуску (на нижньому колі).

Під круговою діаграмою побудовано теоретичну індикаторну діаграму. Для цього на відповідній відстані від кругової діаграми паралельно горизонтальному діаметру кривошипного кола проводять вісь переміщень поршня Н, що становить лінію нульового тиску р = 0. З точок I (з.м.т.) та IV (П.м.т.) кругової діаграми на вісь Н опускають перпендикуляри, підстави яких визначають на осі крайні точки ходу поршня. Від лівої з них відкладають вліво в масштабі, прийнятому для кривошипного кола, величину шкідливого простору V вр і з отриманої точки відновлюють перпендикуляр - вісь тисків р.

У довідковій літературі (наприклад, у паспортних книжках паровозів) шкідливий простір вказано у відсотках робочого об'єму циліндра. Оскільки останній

де d -внутрішній діаметр циліндра, а отже ?d 2 /4=S представляє поперечний переріз циліндра (площа поршня), очевидно, що вісь ходу поршня H одночасно є віссю об'ємів циліндра V значення яких пов'язані постійним коефіцієнтом S . Тому на діаграмі лінійна величина шкідливого простору становитиме стільки ж відсотків від ходу поршня, скільки має обсяг шкідливого простору від робочого об'єму циліндра.

Для побудови лінії впуску відкладають у прийнятому масштабі по осі тисків абсолютний робочий тиск котла р до (тобто нехтуючи втратами на опір у трубах і каналах) і переносять цю ординату на перпендикуляри, що опускаються з крапок I і II кругової діаграми на вісь Н . Отримані точки 1 і 2 з'єднують горизонтальною лінією - прямий впуску.

Лінію розширення будують з точки 2 індикаторної діаграми як адіабату (тобто з огляду на відсутність підведення тепла) з показником ступеня (для перегрітої пари) к=1,33. Для цього з початку координат 0 (рис. 73) проводять дві допоміжні прямі: одну У під кутом 30° до осі абсцис Н , іншу Б під кутом 40° до осі ординат р . Порядок визначення точок адіабат ​​показаний стрілками: з точки 2 проводиться горизонталь до осі ординат; під кутом 45° отримана точка проектується на допоміжну лінію Б і з цієї проекції до проводиться нова горизонталь кl . Потім з точки 2 проводиться вертикаль до перетину t з допоміжною лінією У ; крапка t зноситься під кутом 45° на вісь абсцис, і з перетину з нею u відновлюється перпендикуляр; точка зустрічі перпендикуляра з раніше отриманою горизонталлю кl дає нову точку А 1 що належить адіабаті. Повторюючи цей прийом з точки А 1 отримують положення точки A 2 і т. д. Через знайдені точки адіабати проводять плавну криву, яка має обов'язково перетнути вертикаль, що з'єднує точки IV і 4 обох діаграм.

Місце перетину перпендикуляра, опущеного з точки III на вісь абсцис, з побудованою адіабатою визначає момент початку випередження випуску на індикаторній діаграмі — точку 3 (див. рис. 72).

Для проведення лінії випуску на перпендикулярі, опущеному з точки IV , відкладають від точки його перетину з віссю абсцис відрізок, що відповідає у прийнятому масштабі величині атмосферного тиску, тобто 0,1 МПа (1 кгс/см2) - точка 4; через цю точку проводять горизонтальну лінію випуску до перетину з перпендикуляром з точки V - Точка 5. З'єднавши прямий точки 3 і 4, отримують лінію попередження випуску.

З точки 5, використовуючи допоміжні прямі, знаходять точки адіабати стиснення, беручи початкову точку 5. Порядок побудови цієї кривої ясний на діаграмі рис. 73 де початкова точка позначена для цього випадку буквою A 4 . Проводячи лінії, як зазначено стрілками, одержують точку А 3 і т. д. Побудову продовжують до перпендикуляра, опущеного з точки I (Див. рис. 72). Плавну криву стиснення проводять з точки 5 до зустрічі з перпендикуляром з точки VI , це і буде точка 6 - початок попередження впуску. З'єднавши пряму точку 6 і /, отримують лінію попередження впуску, і побудова теоретичної індикаторної діаграми закінчено.

Справжня індикаторна діаграма. Ряд причин, з яких головні — м'яття пари при проході через котловий та циліндровий тракти та втрата тепла, суттєво зменшують площу та спотворюють форму індикаторної діаграми, як це видно на рис. 72.

На шляху з парового простору котла пар помається і втрачає тиск через опори в паросушителі, регуляторі, пароперегрівальних елементах і паровпускних трубах. В результаті в золотниковій коробці тиск пари відчутно менше, ніж було в казані. У циліндровому тракті пара має проходити через щілини, що відкриваються золотником, вікна та канали, що також викликає значне м'яття. Більшість втрат парою своєї потенційної енергії зростає зі збільшенням числа циклів в одиницю часу, тобто зі зростанням швидкості руху паровоза, тому що в цьому випадку швидкість руху пари по паровому тракту зростає, а опір, що викликає м'яття, пропорційно квадрату витрати пари, який своєю чергою пропорційний швидкості пари. Тому різниця між теоретичною та дійсною індикаторною діаграмами залежить від відсічки.

Отже, точка I" (див. рис. 72) - початок впуску - дійсної індикаторної діаграми лежить істотно нижче точки I теоретичної діаграми. Ця різниця може досягати кількох десятих МПа (кілька кгс/см2).

У початкові моменти впуску свіжа пара стикається з охолодженими м'ятою парою каналами, стінками циліндра і поршня і значно знижує свою температуру перегріву. Це явище називають контракцієюперегрітої пари. Вона може в деяких випадках досягати часткової конденсації пари. Крім того, у відкритій золотником щодо невеликої щілини для проходу пари відбувається його інтенсивне м'яття. Тому лінія впуску 1"—2" дійсної діаграми має різке падіння спочатку, а потім йде не горизонтально, як лінія 1—2 теоретичної діаграми, але з більшим чи меншим нахилом.

Перед точкою 2" , коли для проходу пари залишається все більш стиснута щілина, падіння тиску прискорюється. За точкою 2" крива розширення пара нахилена спочатку крутіше, ніж адіабату, а з деякої точки Г , навпаки, вона стає легше адіабати аж до точки 3" . Це тим, що у ділянці 2"-Г пар віддає частину свого тепла новим ділянкам холодніших стінок циліндра, тоді як на ділянці Р-3" температура пари, що продовжує розширюватися, стає нижче температури навколишніх стінок, і останні починають повертати йому накопичене в них тепло.

У точці 3" починається попередження випуску, і тиск пари різко падає до точки 4" . Відмінність кривої 3"—4" від прямої 3—4 пояснюється теплообміном пари зі стінками, подібними до такого ж явища на лінії 2"—3" .

Випуск проходить при тиску трохи вище атмосферного, так як поршню доводиться виштовхувати «ліниво» пар майже атмосферного тиску, що виходить. Залежно від швидкості руху паровоза, що впливає швидкість поршня, лінія 4"—5" піднята над лінією 4—5 на більшу чи меншу величину. У своїй другій половині на близькій до прямої лінії 4"—5" в деякій точці Е виникає «бугор», що зникає в точці Ж . Справа в тому, що лінійна швидкість руху поршня не однакова у різних місцях його ходу; вона найбільша в середній частині ходу поршня, коли кут між кривошипом і віссю циліндра близький до 90° і навпаки значно зменшується в міру наближення поршня до мертвих точок. Адже при обертанні колеса, коли кривошип складає з віссю циліндрів кут, близький прямому, деякому числу градусів його повороту відповідає значно більший відрізок шляху, ніж описуваний поршнем недалеко від мертвої точки при повороті кривошипа на той же кут. Тому в циліндрі на ділянці між точками Е-Ж інтенсивне виштовхування пари з циліндра призводить до підвищення тиску.

Початок у точці 5" стиск завдяки більшому початковому тиску, ніж у точці 5 , відхиляє лінію дійсного стиску 5"—6" від теоретичної адіабати 5—6 .

Еліптична діаграма. Хоча залежність величини і напрями переміщення золотника наочно представляє кругова діаграма, але практично набагато зручніше користуватися при цьому еліптичної діаграмою, де переміщення золотника пов'язані з місцем розташуванням і напрямом руху поршня. Справа в тому, що вимір кута повороту кривошипа на паровозі дуже важко, завдяки чому виникають абсолютно неприпустимі похибки, тоді як положення поршня в кожний момент можна визначити з будь-якою достатньою точністю дуже простими прийомами.

Крім того, еліптичну діаграму можна за допомогою елементарного обладнання записати на кожній стороні будь-якого паровоза і порівнявши її з побудованою теоретичною, виявити похибки і відповідно виправити механізм паророзподілу.

Побудова еліптичної діаграми після того, як побудована кругова, починають з проведення осі х - х (рис. 74) паралельно горизонтальному діаметру кругової діаграми (з.м.т. - п.м.т.) і на достатній від неї відстані, щоб найбільші відхилення золотника уклалися поза її межами. Для цього достатньо, щоб вісь х - х була віддалена від найнижчої точки кругової діаграми на діаметр золотникового кола.

Потім лінію перебігу поршня від з.м.т. до п.м.т. ділять на 10 рівних частин і намічають на кривошипному колі 18 місць положень кривошипа (точки 1,2,3, . . 9,9", 8" . . . 2",1") і одночасно відзначають всі 11 положень поршня (точки 0, 1 ... 9, 10) на осі х - х. Проводять промені із полюса про 0 до 18 точок положення кривошипу. Вимірювачем визначають зсув золотника по кожному променю та на відновленому з відповідної точки на осі х - х Перпендикуляр відзначають зсув золотника від осі, тобто від його середнього положення. Наприклад, положення кривошипа в з.м.т. (крапка I ) беруть відстань o 0 -I" — від полюса до зовнішнього краю золотникового кола та відкладають його від крапки про по осі х - х по перпендикуляру вгору - лінія про - про (I) . Цю операцію продовжують, отримуючи відрізки перпендикулярів, до точки 8, відповідної прийнятої відсічки ( ? = 0,4 ) приходу золотника в середнє положення (точка 8 лягає на вісь х - х , Оскільки переміщення золотника дорівнює нулю). Продовжуючи цю операцію далі перпендикуляри відкладають вниз від осі х-х , а пройшовши точку 3, зсув золотника знову відкладають нагору від осі х-х . Іншими словами, зсув золотника, що вимірюється по колу впуску, відкладається вгору від осі х - х , А зрушення, що вимірюється по колу випуску, відкладається вниз.

Останніми наносять точки найбільшого зсуву (А і Б з довжиною перпендикуляра, що дорівнює діаметру золотникового кола) і точки меж фаз, що залишилися ( II, III, V та VI ). Через усі отримані на планшеті еліптичної діаграми точки проводять плавну криву, контур якої нагадує еліпс. Якби кругова діаграма будувалася без урахування поправки Брікса, то еліпс вийшов би математично точний. Кінцева довжина шатуна викликає його спотворення, роблячи «різними» половини ходу поршня: у задній частині циліндра менше ( про 0 -З.м.т.), а в передній більше ( про 0 - П.м.т.) на величину поправки R 2 /2L .

Закінчується побудова еліптичної діаграми проведенням перекривних ліній. Від осі х - х вгору відкладають величину перекрівлі впуску е , а вниз - перекрівлі випуску i якщо вона позитивна, і вгору - якщо негативна. Через отримані точки проводяться горизонталі в межах усієї довжини ходу поршня. Якщо будова велася акуратно і правильно, точки II і VI повинні опинитися на лінії перекрівлі впуску, а точки III і V - На лінія перекрівлі випуску. Заштриховані вертикалями частини діаграми над перекрівлею впуску та під перекрівлею випуску є відкриття парового вікна відповідно на впуск і випуск.

При перевірці якості регулювання паророзподілу можна легко і з бажаною точністю заміряти переміщення поршня і золотника, а по них побудувати еліптичну діаграму, яка при порівнянні з паспортною дозволить виявити дефекти в регулюванні.

Потужність паровоза. Сила тяги. Площа індикаторної діаграми виражає роботу, яку здійснює пара в циліндрі за один оберт колеса. Справді, якщо виміряти площу дійсної індикаторної діаграми та розділити її на хід поршня, виходить середній індикаторний тиск пари в циліндрі р i .

Помноживши його на поперечний переріз циліндра (площа поршня 5), набувають середньої сили, що діє на поршень у весь час його ходу. Добуток цієї сили на хід поршня і на дві робочі порожнини циліндра дасть індикаторну роботу за один цикл (за один оберт колеса) в одному циліндрі:

Це можна перевірити правилом розмірності

Якщо роботу помножити на число циліндрів парової машини паровоза М і число циклів, здійснюваних машиною за 1 з, т. е. на частоту обертання n , то визначиться індикаторна потужність, що розвивається паровозом:

Це можна пов'язати зі швидкістю руху паровоза V і діаметром його рушійних коліс D

Частота обертання рушійних коліс паровоза дорівнює швидкості руху, поділеної на довжину кола рушійного колеса:

і тоді формула індикаторної потужності, що розвивається паровозом, буде

Але Н=2R . Тоді для двоциліндрового паровоза (М=2) після скорочення? і числових множників формула набуває вигляду:

Якщо середній тиск у циліндрі ( рi ) визначати над ньютонах на квадратний метр, а мегапаскалях, у яких зручніше будувати індикаторні діаграми, треба мати у вигляді співвідношення 1 МПа = 9,80665 x 10 5 Н/м2. Тоді формула потужності паровоза по СІ набуває вигляду:

якщо V — м/с, а d, D і R — м.с.

З тягових розрахунків відомо, що, де Fк -—дотична (тобто прикладена до обіду рушійних коліс) сила тяги паровоза, кгс, яка вказується в паспортних книжках паровозів і за якою роблять тягові розрахунки; v 1 = 3,6 v швидкість руху паровоза, км/год, відповідна швидкості V , м/с, при якій знято індикаторну діаграму.

1 ВАЛЬШЕРТ — бельгійський інженер, який запропонував цей механізм у 1844 р.

Е в / і - паровоз Е всіх індексів (Е у, Е м і т. Д.).

Кулісна пара – це різновид важільних механізмів. Вона перетворює обертальний рух у зворотно-поступальний чи навпаки. При цьому ланка, що обертається, може здійснювати не повний оборот. Тоді його називають коливальним. Механізм складається з двох основних ланок-куліси і повзуна. Один кінець куліс закріплений на нерухомій осі.

Куліса є прямий або вигнутий важіль з прорізом, в якій ковзає кінець іншого важеля. Він рухається щодо лаштунки прямолінійно. Кулісні механізми бувають коливаються, обертаються і прямі.

Кривошипно-кулісні механізми здатні забезпечувати високу швидкість лінійного переміщення виконавчих органів. Характерним прикладом механізму лаштунків служить система управління клапанами в автомобільних моторах, пристрій управління реверсом парового двигуна і т. д.

Використовуються лаштунки в металообробних і деревообробних верстатах, там, де робочий орган повинен здійснювати багаторазові лінійні переміщення зі зворотним ходом.

Ще одна область застосування-аналогові обчислювальні пристрої, там кулісні пари допомагають визначати значення синусів або тангенсів заданих кутів.

Види кулісних механізмів

Виходячи з типу рухомої ланки важільного схеми в установках і рухомих вузлах використовуються такі види кулісних пар:

  • Повзунний. Система важелів, що складається з чотирьох ланок. Основні частини- це куліса та повзун із зафіксованою напрямною. Вона дає повзуну єдиний ступінь свободи для здійснення лінійних переміщень. Гойдання куліси перетворюються пристроєм на лінійне переміщення повзуна. Кінематична схема оборотна-можливе і зворотне перетворення руху.
  • Кривошипний. Кривошипно-кулісний механізм побудований за чотириважільною кінематичною схемою. Передає обертання кривошипа кулісі, що також обертається або гойдається. Поширений у промислових установках, наприклад — у поздовжньо-довбання та стругання. Для них застосовують кривошипно-коромисловий механізм з кулісою, що обертається. Така схема забезпечує дуже високу швидкість прямого ходьби та повільне повернення. Застосовується також в установках для пакування.
  • Двокулісний. У кінематичній чотириланковій схемі є пара лаштунків. Передається обертання чи хитання через проміжний важіль. Передатне число незмінне і становить одиницю. Застосовується в муфтах, що компенсують.
  • Коромисловий. Складається з коромисла, куліси і шатуна, що їх зв'язує. Дозволяє розташовувати осі симетрії зон руху, провідного та веденого ланок під кутом близько 60°. Знаходить застосування у автоматизованих виробничих лініях

Рідше знаходить застосування в транспортних засобах і деяких вимірювальних приладах прямолінійно-напрямний або конхоїдальний механізм, що стоїть кілька особняком.

Конструктивні особливості

Пристрій є одним із підвидів кривошипно-шатунного механізму. Більшість кулісних пар побудовано за чотириланковою кінематичною схемою.

Третя ланка визначає тип механізму: двокулісний, повзунний, коромисловий чи кривошипний.

Схема містить як мінімум дві нерухомі осі та від однієї до двох рухомих осей.

У середині куліси розташовується проріз, яким переміщається рухома вісь. До неї шарнірно закріплений кінець (або інша частина) повзуна, коромисла чи другої куліси.

Залежно від співвідношення довжин у кожен момент виконавчий орган може описувати як прості траєкторії (лінійні, кругові або частина кола), складні у вигляді багатокутників або замкнутих кривих. Вид траєкторії визначається законом руху кінематичної пари – функцією координат виконавчого органу від кута повороту осі, положення повзуна або часу.

Принцип дії механізму

Принцип дії ґрунтується на базових законах прикладної механіки, кінематики та статики, що описує взаємодію системи важелів, що мають як рухливі, так і нерухомі осі. Елементи системи вважаються абсолютно жорсткими, але з кінцевими розмірами і масою. Виходячи з розподілу мас розраховується динаміка лаштункового механізму, будуються діаграми прискорень, швидкостей, переміщень, розраховуються епюри навантажень та моментів інерції елементів.

Сили вважаються прикладеними до нескінченно малих точок.

Важелевий пристрій, що має два рухомі елементи (куліса і кулісний камінь) називають кінематичною парою, в даному випадку кулісною.

Найчастіше зустрічаються плоскі схеми із чотирьох ланок. Виходячи з виду третьої ланки важільного механізму, розрізняють кривошипні, коромислові, двокулісні та повзунні механізми. Кожен з них має власний спосіб перетворення виду руху, але всі вони використовують єдиний причіп дії - лінійне або обертальне переміщення важелів під дією доданих сил.

Траєкторія руху кожної точки кривошипно-кулісного механізму визначається співвідношенням довжин плечей та робочими радіусами елементів схеми.

Обертова або хитна ланка системи важелів впливає на поступово рухається ланка в точці їх зчленування. Воно починає переміщення в напрямних, що залишають цій ланці лише один ступінь свободи, і рухається доти, доки не займе крайнє положення. Це положення відповідає або першому фазовому куту ланки, що обертається, або крайньому кутовому положенню коливається. Після цього при продовженні обертання або хитання у зворотний бік прямоланкове ланка, що рухається, починає переміщення в зворотному напрямку. Зворотний хід триває до тих пір, поки не буде досягнуто крайнього положення, що відповідає або повному обороту ланки, що обертається, або другої граничної позиції коливається.

Після цього робочий цикл повторюється.

Якщо кулісний механізм, навпаки, перетворює поступальний рух на обертальний, взаємодія здійснюється у зворотному порядку. Зусилля, що передається через зчленування від повзуна, прикладається осторонь осі обертання ланки, що має можливість повороту. Виникає крутний момент, і ланка, що обертається, починає повертатися.

Переваги та недоліки кулісного механізму

Основною перевагою пристрою є його здатність забезпечити високу лінійну швидкість поворотного руху. Ця властивість знайшла застосування у верстатах та механізмах, які за умовами роботи мають холостий зворотний хід. Це насамперед довбалі та стругальні верстати. Застосування кулісно-важільного механізму приводу дозволяє суттєво підвищити загальну ефективність використання установки, скоротивши час на непродуктивні такти.

Перевагою двокулісних систем, що застосовуються в аналогових обчислювальних пристроях, є висока надійність та стабільність їх роботи. Вони відрізняються високою стійкістю до таких факторів зовнішнього середовища, ка вібрації та електромагнітні імпульси. Це зумовлювало їх широке застосування у системах супроводу цілей та наведення озброєнь.

Недоліком даної кінематичної схеми є малі зусилля, що передаються. Кривошипно-шатунна схема дозволяє зраджувати в кілька разів більшу потужність.

Недоліком аналогових обчислювальних пристроїв є виняткова складність або навіть неможливість їхнього перепрограмування. Вони можуть обчислювати лише одну, наперед задану функцію. Для обчислювальних систем загального призначення це неприйнятно. З розвитком програмно-апаратних засобів цифрової техніки, підвищенням її надійності та стійкості до впливів довкілля такі обчислювальні системи зберігаються у нішах вузькоспеціальних застосувань.

Проектування (виробництво) кулісного механізму

Незважаючи на простоту пристроїв лаштункового механізму, що здається, для того, щоб він працював ефективно, потрібно провести велику роботу з його розрахунку та проектування. При цьому розглядаються такі основні аспекти:

  • продуктивність та ККД;
  • собівартість виробництва та експлуатації;
  • відмовостійкість та міжремонтний ресурс;
  • точність дії;
  • безпека.

Враховуючи складність взаємовпливу цих аспектів один на одного, розрахунок кривошипно-кулісного механізму являє собою багатоступінчасте ітеративне завдання.

У ході проектування проводять такі види розрахунку та моделювання:

  • розрахунок кінематики;
  • динамічний розрахунок;
  • статичний розрахунок.

Зазвичай проектування та розрахунок розбивається на такі етапи:

  • Визначення закону руху розрахунково-аналітичним або графоаналітичним методом.
  • Кінематичне моделювання. Виконання загального плану, швидкісного плану, графічне моделювання моментів інерції, графіка енергомасових залежностей.
  • Силове моделювання. Побудова плану прискорень, епюр сил, прикладених до ланок у кількох становища.
  • Синтез кулісно-важільного механізму. Побудова графіків переміщення, швидкості, прискорення графіко-диференціальним методом. розрахунок динаміки лаштункового механізму та його динамічний синтез.
  • Перевірка на відповідність до закону руху. Остаточне профілювання лаштунків.
  • Перевірка на дотримання норм безпеки та охорони праці.
  • Випуск креслень.

Розрахунок і проектування лаштункового механізму довгий час був дуже трудомісткий процес, що вимагав великого зосередження та уважності від конструктора. Останнім часом розвиток засобів обчислювальної техніки та програмних продуктів сімейства CAD-CAE суттєво полегшив усі рутинні операції з розрахунку. Конструктору достатньо вибрати відповідну кінематичну пару або ланку з програм бібліотек, що поставляються виробником, і задати їх параметри на тривимірній моделі. Існують модулі, на яких достатньо відобразити графічно закон руху, і система сама підбере та запропонує на вибір кілька варіантів кінематичної його реалізації.

Галузь застосування

Кулісні механізми знаходять застосування в тих пристроях та установках, де потрібно перетворити обертання або хитання в поздовжньо-поступальне переміщення або зробити зворотне перетворення.

Найбільш широко вони використовуються в таких металообробних верстатах, як стругальні та довбання. Важлива перевага кулісно-важільного механізму полягає в його здатності забезпечувати високу швидкість руху на зворотному ході. Це дає можливість суттєво підвищити загальну продуктивність обладнання та його енергоефективність, скоротивши час, що витрачається на непродуктивні, неодружені рухи робочих органів. Тут же знаходить застосування кулісний механізм із регульованою довжиною повзуна. Це дозволяє якнайкраще наполягати кінематичну схему виходячи з довжини заготовки.

Механізм конхоїдального типу застосовується в легкому колісному транспорті, що приводиться в дію ножної м'язової силою людини - так званому крокоході. Людина, що керує машиною, імітуючи кроки, по черзі натискає на педалі механізму, закріпленого на осі з одного кінця. Кулісна пара перетворює коливальний рух обертання приводного валу, що передається далі ланцюговим або карданним приводом на провідне колесо.

У аналогових обчислювальних машинах широко застосовувалися звані синусні і тангенсні кулісні механізми. Для візуалізації різних функцій у них застосовуються повзунні та двокулісні схеми. Такі механізми використовувалися у тому числі в системах супроводу цілей та наведення озброєнь. Їх характерною рисою була виняткова надійність і стійкість до несприятливих впливів довкілля (особливо- електромагнітних імпульсів) і натомість достатньої на вирішення поставлених завдань точності. З розвитком програмних та апаратних засобів цифрової техніки сфера застосування механічних аналогових обчислювачів сильно скоротилася.

Ще одна важлива сфера застосування кулісних пар-пристрою, в яких потрібно забезпечити рівність кутових швидкостей куліс при збереженні кута між ними. Муфти, в яких допускається неповна співвісність валів, системи живлення автомобільних двигунів, пристрій реверсу на паровому двигуні.

Вступ

1. Передавальні механізми.

2. Передня опора (шасі літака ТУ-4)

Література


Вступ

КУЛІСА (франц. coulisse), ланка лаштункового механізму, що обертається навколо нерухомої осі і утворює з іншою рухомою ланкою (повзуном) поступальну пару. По виду руху розрізняють куліси, що обертаються, гойдаються, прямолінійно рухаються.

КУЛІСНИЙ МЕХАНІЗМ, важільний механізм, до складу якого входить куліса.

Кулісний механізм, шарнірний механізм, в якому дві рухомі ланки - куліси і кулісний камінь - пов'язані між собою поступальною (іноді обертальною при дуговій кулісі) кінематичною парою.

Найбільш поширені плоскі чотириланкові кулісні механізми в залежності від типу третьої рухомої ланки діляться на групи: кривошипно-кулісні, кулісно-коромислові, кулісно-повзунні, двокулісні. Кривошипно-кулісні механізми можуть мати кулісу, що обертається, гойдається або поступально-рухомі. Кулисно-коромислові механізми, що виходять з попередніх при обмеженні кута повороту кривошипа, виконують з кулісою, що гойдається (рис. 1, а) і поступально-рухомою (рис. 1, б),

застосовують для перетворення руху, а також як т.з. синусних механізмів (рис. 1, в) лічильно-вирішальних машин. Кулисно-повзунні механізми призначаються для перетворення коливального руху в поступальне або навпаки, а також використовуються як тангенсний механізм в лічильно-вирішальних машинах. У машинах знаходять застосування двокулісні механізми (рис. 2),

що забезпечують рівність кутових швидкостей лаштунків при постійному куті між ними. Цю властивість використовують, наприклад, в муфтах, що допускають зміщення осей валів, що з'єднуються. Складні багатоланкові кулісні механізми застосовують для різних цілей, наприклад, у системах регулювання наповнення циліндрів двигунів внутрішнього згоряння, реверсивних механізмах парових машин та ін.

1.Передавальні механізми

До передатних відносяться планетарний та кривошипношатунний механізми. Ці механізми дозволяють здійснювати складний рух.

У планетарному механізмі обертальний рух перетворюється на планетарне, при якому деталь обертається навколо своєї осі і одночасно навколо іншої осі (наприклад, так рухаються планети у просторі - звідси назва механізму).

Планетарний механізм (рис. 1.а) складається з двох зубчастих коліс: ведучого 1, яке називається сонячним, і веденого 4, яке називається сателіт (їх може бути кілька). Необхідними умовами роботи даного механізму є жорстке з'єднання цих коліс за допомогою важеля - водила 2, який надає рух сателіту, і нерухомість сонячного колеса 3. Планетарний механізм може бути виконаний на базі двох передач: зубчастої (а, б) із зовнішнім або внутрішнім зачепленням або ланцюговий (в). На основі ланцюгової передачі можна передавати планетарний рух на більшу відстань, ніж на основі зубчастої.

Мал. 2. Планетарні механізми

Кривошипно-шатунний (кривошипно-повзунний, кривошипно-кулісний) механізм служить для перетворення обертального руху на зворотно-поступальний (рис. 2.). Механізм складається з провідного органу кривошипа 1, який на валу здійснює обертальний рух, і шатуна 2, повзуна 3 (б) або куліси, які здійснюють зворотно-поступальний рух. Шатун з'єднаються за допомогою пальця 4 з робочим органом поршнем 3 (а). На рис. 2.б дано варіант кривошипно-повзунного механізму, наприклад, в овочерізках.

Мал. 3. Кривошипно-шатунний та кривошипно-повзунний механізми

2. Передня опора (шасі літака ТУ-4)

Опора розташовується у носовій частині фюзеляжу. Ніша опори обмежена зверху підлогою кабіни екіпажу, з боків поздовжніми балками у вигляді суцільних стінок з поясами по верху та низу, спереду та ззаду ніша зашита суцільними стінками посилених шпангоутів. Знизу ніша закривається двома бічними стулками, шарнірно підвішеними до поздовжніх балок.

Стійка передньої опори складається з амортизатора, у верхній частині якого приварена траверса з двома циліндричними цапфами з боків. За допомогою цих цапф стійка шарнірно підвішується до двох вузлів, встановлених на бічних балках ніші (Рис.6)

Вузли роз'ємні та забезпечені бронзовими втулками, до яких подається мастило від маслянок. Цапфи входять до цих втулок і притискаються до корпусу вузла кришками на болтах. На нижньому кінці штока амортизатора жорстко закріплено корпус механізму розвороту коліс. Усередині корпусу на роликовому підшипнику та бронзовому підп'ятнику обертається шпиндель, до якого знизу за допомогою похилої труби приєднуються осі коліс (Рис.7.)

Колеса своїми підшипниками встановлюються на ці осі і закріплюються ліворуч і праворуч затяжними гайками з наступною контровкою шплінтами. При дії на колеса бічних навантажень шпиндель повертається у корпусі механізму не більше кутів, обмежених упорами на корпусі. Розворот літака на землі забезпечується диференціальним гальмуванням коліс головних опор та вільним орієнтуванням у напрямку руху коліс передньої опори.

На шпинделі спереду закріплений кронштейн, від якого спеціальним потягом рух розвороту коліс передається на гідравлічний демпфер шиммі. Демпфер лопаткового типу закріплений болтами на корпусі механізму розвороту (Рис.8.)

Тяга шпинделя через важіль обертає валик з рухомими лопатками та переганяє рідину з однієї порожнини до іншої. Опір рідини запобігає розвитку автоколивань типу шиммі.

Для встановлення коліс у нейтральне положення після відриву літака від землі усередині шпинделя змонтовано пружинно-роликовий механізм встановлення коліс по польоту. Він складається з гойдалки, закріпленої шарнірно у верхній частині шпинделя. На зовнішньому кінці гойдалки встановлений ролик, а її внутрішній кінець за допомогою вертикального стрижня тисне на пружину, закріплену в шпинделі і має попередню затяжку порядку 4000 Н (Рис.9.)

Рис.7. Рис.8. Рис.9.

При розвороті коліс шпиндель переміщає гойдалку з роликом по колу вперед або назад, змушуючи ролик перекочуватися по профільованій циліндричній поверхні, яка закріплена на корпусі механізму розвороту. Профіль виконаний таким чином, що будь-який розворот коліс від нейтрального положення переміщує ролик нагору і, стискаючи пружину, збільшує зусилля на ролик. У такому відхиленому від нейтралі положенні ролик може утримуватися лише бічними навантаженнями на колесах. Після відриву літака від землі ці навантаження на колесах зникають і зусилля пружини змушує ролик скочуватися в нижню точку профілю, встановлюючи колеса в нейтральне положення по льоту.

Амортизатор стійки рідинно-газовий плунжерний тип з голкою. Циліндр і шток амортизатора пов'язані між собою дволанкою, що виключає розворот штока в циліндрі.

У випущеному положенні стійка утримується заднім підкосом, що складається. Нижня ланка підкосу виконана у вигляді штампованої вилки, яка кріпиться до цапф на муфті циліндра. Верхня ланка підкосу є звареною трубчастою рамою, яка своїми цапфами кріпиться до двох вузлів на бічних стінках ніші.

Між собою верхнє і нижнє ланки підкосу пов'язані просторовим шарніром, що складається з сережки і двох взаємно перпендикулярних болтів (Мал.10.). До верхньої ланки підкосу приєднаний гвинтовий витяг, другий кінець якого пов'язаний з редуктором (Рис.11.)

Конічна шестерня редуктора отримує обертання від двох незалежних електроприводів, один із яких живиться від аварійної мережі. Обертання шестерень редуктора передається на сталевий гвинт, на якому встановлена ​​бронзова гайка (Рис.12.)

Переміщення гайки вздовж осі гвинта сталевою трубою з вільчастим наконечником, приєднаним до підкосу, повертає його верхню ланку вгору при прибиранні та вниз при випуску стійки. На корпусі витягу встановлені два блоки кінцевих вимикачів, які вимикаю привід у крайніх положеннях стійки і забезпечують її надійну фіксацію за рахунок самогальмування гвинтової пари (Рис.13.)

Стулки ніші відкриваються при випуску і закриваються при збиранні стійки. У випущеному положенні стулки фіксуються кулісним механізмом, що складається із двох шарнірно зв'язаних між собою важелів, кінці яких приєднані до стулок. У відкритому положенні стулок важелі замикаються пружним стопором, що не дозволяє складатися важелям (Рис.14.)

У нижній частині штока амортизатора закріплений циліндричний кулачок. Наприкінці збирання стійки кулачок натискає на стопор лаштункового механізму і відмикає його. При подальшому русі стійки кулачок змушує складатися важелі і повертає стулки на закриття. У прибраному положенні стійки кулачок через важелі притискає стулки до окантування ніші та утримує їх у закритому положенні.

Література:

1. Артоболевський І. І., Механізми в сучасній техніці, т, 1-2, М., 1970

2. Кожевніков С. Н., Єсипенко Я. І., Раскін Я. М., Механізми, 3 видавництва, М., 1965;

3. Мелік-Степанян А. М., Проворнов С. М., Деталі та механізми, М., 1959

У техніці під кулісним механізмомрозуміється такий пристрій, який перетворює коливальний або обертальний рух в рух зворотно-поступальний, а також у зворотному порядку. Щодо класифікації, то кулісибувають обертовими, що рухаються прямолінійно і хитаються.

По суті, будь-який кулісний механізмвідноситься до категорії механізмів важільних. Саме слово « куліса» має французьке походження, і перекладається російською мовою, як « деталь» або « ланка» (« coulisse»). Сама кулісаскладає поступальну пару з так званим повзуном, який є ще однією ланкою конструкції, що обертається.

Головною перевагою кулісного механізмує те, що він забезпечує досить високу швидкість, яку повзун має у зворотному ході. Ця його особливість широко використовується в обладнанні, яке має холостий зворотний хід. В той самий час кулісний механізмв порівнянні з кривошипно-шатунним здатний транслювати набагато менші зусилля.

Матеріалом для виготовлення основних деталей кулісного механізму(тобто самої куліси, « сухаря», кривошипного диска) є в більшості випадків чавун, а для деталей допоміжних (зубчастих коліс, валів, втулок, пальців) – легована сталь. У конструкції цього механізму кривошипний диск, окрім своєї основної функції, відіграє ще й роль маховика.

Кулісні механізмивикористовуються для того, щоб рівномірний обертальний рух кривошипу ефективно перетворювати на обертальний рух куліси, що здійснюється нерівномірно. У тих випадках, коли відстань між осями опор кривошипу та кулісидорівнює довжині самого кривошипа, то кулісний механізмє одночасно і кривошипно-шатунним, забезпеченим лаштунками, що рухається рівномірно.

В даний час найбільш поширена така конструкція кулісяк чотириланкова. Залежно від того, який саме тип має третя ланка, ці кулісиподіляються на двокулісні, кулісно-повзунні, кулісно-коромисловіі кривошипно-кулісні.

Найчастіше куличні механізмивикористовуються в зубодовбежних, поперечно-стругальних та інших металорізальних верстатах.

За своєю суттю кулісний механізмє одним з різновидів механізмукривошипно-шатунного. Він використовується тоді, коли є необхідність у перетворенні обертального руху на рух зворотно-поступальний. У стругальних верстатах зазвичай застосовуються куліси, що коливаються, а в довбіжних верстатах – куліси, що обертаються.

Обертальний рух кулісним механізмампередається від коробок металообробного обладнання. Його вони перетворюють на рух зворотно-поступальний, який здійснює повзун. Від коливається кулісивін отримує нерівномірну швидкість ходу, причому найбільша її величина досягається тоді, коли кулісазнаходиться в середньому положенні, а найменша (тобто дорівнює нулю), коли кулісарозташовується в одному із крайніх положень.

Оскільки у повзуна швидкість холостого ходу суттєво вища, ніж ходу робітника, то так званий непродуктивний час використання металорізального обладнання значно скорочується. Крім цього, використання кулісного механізмудозволяє встановлювати таку довжину ходу повзуна, яка залежить від довжини оброблюваних заготовок.

У поперечно-стругальних верстатах рух кулісизабезпечується за рахунок обертання куліснихзубчастих коліс. Вони з'єднані з коробками швидкостей, що рухаються електродвигунами за допомогою клинопасових передач. Наявність механічної коробки швидкостей дозволяє отримувати різні числа подвійного ходу повзуна.

Проектування кулісного механізму також виконується за заданим коефіцієнтом зміни середньої швидкості ланки К υ .

Вихідні дані для синтезу:

    До - коефіцієнт зміни середньої швидкості веденої ланки;

    ℓ О1О3 ( м) - міжосьова відстань;

    ℓ Smax ( м) - хід супорта.

Потрібно визначити:

    довжину кривошипу ℓ О1А ( м), довжину куліси ℓ О3В ( м).

Рішення. Розраховується масштабний коефіцієнт довжини

μ ℓ = ℓ О1О3 /[О 1 О 3 ] = ( м/мм).

Вираховується креслярська довжина супорта S max = ℓ Smax /μ ℓ =( мм).

Через довільно обрану точку 3 проводиться вертикальна лінія у-у і на ній відзначається точка 1 (рисунок 2.4).

Потім вважається кут розмаху куліс за формулою (2.9) і відкладається від вертикальної лінії кут θ/2. Т.к. крайнім положенням кулісного механізму буде положення, коли кривошип і куліса розташовуються під прямим кутом, то довжина кривошипа визначиться з прямокутного трикутника ΔО 1 А 3:

ℓ О1А = ℓ О1О3 · Sin = (м). (2.14)

Кільцева довжина кривошипа визначиться з формули:

[Про 1 А] = ℓ О1А /μ ℓ = ( мм).

Довжина куліси визначиться із прямокутного трикутника О 1 КВ*:

ℓ О3В = ℓ Smax /2 = ( м). (2.15)

Кільцева довжина куліси обчислюється за формулою:

[Про 3 В] = ℓ О3В /μ ℓ = ( мм).

Малюнок 2.4 - До синтезу лаштунків

механізму

Механізм будується у двох крайніх положеннях і для заданого кута φ.

Виведення коефіцієнта зміни середньої швидкості К υ дано в п. 2.3.1.

2.3.3 Синтез лаштункового механізму з кулісою, що обертається

Вихідні дані для проектування:коефіцієнт зміни середньої швидкості До υ, довжина кривошипу
(м), хід повзуна ℓ Smax ( м), середня швидкість повзуна υ ср ( м/с), кут тиску  ( град).

Визначити:міжосьова відстань ℓ О1О3 ( м), довжину нижньої частини куліси ℓ О3В ( м), довжину шатуна ℓ ВС та побудувати схему механізму для кута φ = 120 о.

Рішення.Особливістю даного механізму є те, що куліса здійснює повний оберт навколо опори. Тому «мертвим» становищем вважається становище куліси в крайньому лівому та крайньому правому положеннях. При цьому шатун НДі мала частина куліси Про 3 Урозташовані на одній лінії. Також обов'язково, щоб хід повзуна Зпроходив через т.т. Про 3 - Центр обертання куліси (рисунок 2.5).

Малюнок 2.5 - До синтезу механізму з кулісою, що обертається.

Розраховуємо кількість обертів кривошипу

(2.16)

Кут холостого ходу

(2.17)

Кут перекриття

θ = 180 про
= (град).

Міжосьова відстань визначитися з трикутника О 1 О 3 В 0

(2.18)

Довжина важеля Про 3 (короткої частини куліси АВ) розрахується за формулою

. (2.19)

Довжина шатуна НД

(2.20)

Після розрахунків довжин м, визначаємо їх у ммта будуємо механізм у двох крайніх положеннях (див. п. 2.3.2).

Для побудови механізму для заданого положення кута "φ" необхідно відкласти заданий кут "φ" від т. " А Про» у бік частоти обертання n 1 на її траєкторії руху. Отримана точка « А" з'єднується з точками " Про 1 » та « Про 3 ». Механізм спроектований та побудований.

2.3.4Синтез кривошипно-повзунного механізму

Вихідні дані до синтезу:

    S B ( м) – хід поршня (повзуна),

    λ=ℓ АВ /ℓ ОА – відношення довжини шатуна до довжини кривошипу,

    υ СР ( м/с) – середня швидкість руху поршня.

Необхідно визначити:

    n 1 ( про/хв) - Число оборотів кривошипа;

    довжину кривошипу ℓ ОА ( м);

    довжину шатуна ℓ АВ ( м).

Рішення.У цьому механізмі швидкість робочого ходу дорівнює швидкості холостого ходу (? рх = ? хх). Тоді кут робочого ходу дорівнює куту неодруженого ходу, тобто. φ рх = φ хх (рисунок 2.1). Тому коефіцієнт зміни середньої швидкості поршня Удорівнює одиниці (До = 1). Виходячи з цих умов, не можна спроектувати кривошипно-повзунний механізм коефіцієнта зміни середньої швидкості веденої ланки К υ . Необхідно застосовувати кінематичний синтез.

Синтез провадиться наступним чином. Кутова швидкість кривошипу

ω 1 =πn 1 /30, (2.21)

де n 1 - Число оборотів кривошипа.

Час, за який кривошип здійснює повний обіг

t= 2π/ω 1 . (2.22)

Підставивши формулу (2.21) у вираз (2.22), маємо:

t= 2π30/πn 1 або t= 60/n 1 .

Відомо, що за повний оборот кривошипу ОА поршень Уздійснює два ходи. Тоді:

S B = 2ℓ ОА і 2S B = ?

Прирівнюючи ці два значення маємо

2ℓ ОА = 30υ порівн /n 1 .

Звідси: довжина кривошипу дорівнює

ℓ ОА =15υ ср /n 1 або ℓ ОА =1/2S B = ( м). (2.23)

Число оборотів кривошипа виразимо з формули ходу поршня

n 1 = 30υ ср / S B = ( про/хв). (2.24)

Довжину шатуна визначимо через відношення

ℓ АВ = λℓ ОА = ( м). (2.25)

Таким чином ми визначили всі невідомі параметри кривошипно-повзунного механізму. Знаходимо масштабний коефіцієнт довжини, довжини ланок у ммта будуємо механізм (рисунок 2.1).

Запитання для самоконторолю

    Сформулюйте завдання синтезу про відтворення заданого закону руху.

    Наведіть приклади механізмів, у яких потрібно отримати досить точне відтворення заданого закону руху.

    Визначте довжини кривошипу та шатуна в кривошипно-повзунному механізмі за його середньою швидкістю.

    Визначте розміри кривошипа та шатуна за коефіцієнтом зміни середньої швидкості та довжиною вихідної ланки в шарнірному чотириланці.

    Визначте довжину кривошипа та куліси в кулісному механізмі за коефіцієнтом зміни середньої швидкості вихідної ланки.

Останні матеріали розділу:

Чому немає прямих витрат 1с 8
Чому немає прямих витрат 1с 8

Налаштування "Перелік прямих витрат" у податковому обліку у програмі 1С Бухгалтерія 8.3 редакції 3.0. У програмі 1С Бухгалтерія 8.3 редакції 3.0

Бухоблік інфо Функція 1с програмування щоб не округляти
Бухоблік інфо Функція 1с програмування щоб не округляти

У програмі 1 C 8.3 Бухгалтерія змінити ціни номенклатури? Розглянемо процес встановлення та редагування цін у програмі 1С Управління торгівлею...

Розподіл витрат при застосуванні «Розширеної аналітики обліку витрат
Розподіл витрат при застосуванні «Розширеної аналітики обліку витрат

Ця стаття присвячена питанню обліку та розподілу додаткових витрат під час надходження (закупівлі) товару. Додаткові витрати,...