Шарнирный четырехзвенник

(57) Изобретен строению и мо для уравновеш рехзвенников. Ц ние качества ура четырехзвенник вания выполнен шарнирного чет подобным конту звенника. Криво ников жестко с механизма связ симостями. 1 ил,евибра вешив вводи ий машинного агрегата. Для уравнония главного момента необходимо дополнительные звенья.более близким к изобретению являханизм шарнирного четырехэвенниторый вводится уравновешивающее тво, состоящее из двух стержней, нных между собой шарниром и крея шарнирно к кривошипу и стойке бразом, что стержни, кривошип и образуют между собой параллелогй контур. Соотношения длин ураввающих звеньев, координаты точек ления к стойке и параметры геомасс уравновешивающих звеньев яются из условия равенства нулю о вектора сил инерции и условия ешенности первой гармоники глав- мента сил инерции механизма, Меимеет равный нулю главный вектор рции и уравновешенную первую гарглавного момента сил инерции, аеааГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Хабаровский институт инженеровлезнодорожного транспорта(54) ШАРНИРНЫЙ ЧЕТЫРЕХЗВЕННИК Изобретение относится к уравновешиванию и может быть использовано для исключения вибраций, передающихся на фундамент машинного агрегата от механизма шарнирного четырехзвенника с ведущим звеном, вращающимся с постоянной угловой скоростью,Известен механизм шарнирного четырехэвенника, состоящий из неподвижной стойки, кривошипа, шатуна и коромысла, Звенья соединены между собой шарнирно в следующей последовательности: стойка - кривошип, кривошип - шатун, шатун - коромысло, коромысло - стойка,Однако распределением масс подвижных звеньев механизма обеспечивается равенство нулю главного вектора сил инерции. Главный момент сил инерции остается неуравновешенным, зто приводит к тому, что на фундамент машинного агрегата передаются периодически изменяющиеся нагрузки, т,е, механизм будет источником ется ме ка, в ко устройс соедине пящихс таким о стойка раммны нове ши их креп метрии оп редел главног уравнов ного мо ханиэм сил ине монику ие относится к машиножет быть использовано ивания шарнирных четыель изобретения - повышевновешивания шарнирного а. Механизм уравновешив виде дополнительного ырехэвенника с контуром, ру шарнирного четырех шипы обоих четырехзвеноединены, а параметры аны определенными зави1724969 ев; величина главного момента неуравновешенных сил уменьшается на величину первой гармоники.Недостатком известного решения явлется неуравновешенность второй и последующих гармоник главного момента сил инерции, т.е. механизм будет оставаться источником вибраций фундамента машинного агрегата. Наличие вибраций фундамента машинного агрегата приводит к уменьшению надежности и долговечности узлов машины.Целью изобретения является повышение надежности и долговечности машинного агрегата за счет полного уравновешивания главного вектора и главного момента сил инерции шарнирного четырехзвенника. Для достижения поставленной цели в известном шарнирном четырехзвеннике, содержащем установленные на стойке кривошип и коромысло, связанные между собой шатуном, а также механизм уравновешивания в виде дополнительного шарнирного четырехзвенника, выполненного подобным контуру шарнирного четырехзвенника, кривошипы обоих четырехзвенников жестко соединены, а параметры механизма определены зависимостями 15/16 = 13/12 Яуз + 13 Яу 2/12 = 0; Яу 5 + 15 Яу 6/16 = 0; Я у + 11 (п)1 - Яу 2/12) + 15 о (16 п 5+ Яуб) соз/1316 = 0 ,13+3 Яу 2/12 .15 - 15 Яуб/16 = 0;32 - 12 Яу 2 - 16+ 16 Яу 6 = 0; Ях 1+ 15 б 06 пз 5+ Яуб) 61 п(д)/1316 = О Ях 2 = 0; ЯхЗ = 0; Ях 5 = 0; Яхб = О,где 1, 12, 13, 15, 16 - длины соответствующих звеньев;с - расстояние между шарнирами, соединяющими кривошип и коромысло со стойкой;Ях 1 Ях 2 ЯхЗ Ях 5 Яхб СтатИЧЕСКИЕ МО- менты масс соответствующих звеньев относительно продольных осей этих звеньев;Яу 1, Яу 2, ЯуЗ, Яу 5, Яуб - статические моменты масс соответствующих звеньев относительно поперечных осей этих звеньев;,12,.3, 35,.16 - моменты инерции масс соответствующих звеньев относительно точек пересечения продольных и поперечных осей;гп 2, а 5- массы соответствующих звеньд - угол поворота механизма уравновешивания относительно шарнирного четы рехзвенника вокруг шарнира, соединяющего кривошип со стойкой,5 На чертеже приведена схема шарнирного четырехзвенника с предлагаемымуравновешивающим приспособлением,Шарнирный четырехзвенник состоит изкривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, стойки10 4. Кривошип, шатун, коромысло соединенымежду собой шарнирами 7, 8. Кривошип икоромысло присоединены шарнирно к стойке в точках 9, 10. 15 Для уравновешивания в четырехзвенник введено уравновешивающее устройство, состоящее из первого 5 и второго 6 стержня, соединенных между собой шарниром 11. Первый стержень 5 прикреплен к 20 кривошипу шарниром 12, второй стержень6 прикреплен к стойке шарниром 13. Первый и второй стержни вместе со стойкой и кривошипом образуют четырехсторонний контур, подобный контуру основного четы рехзвенника с коэффициентом подобия К,так что выполняются следующие соотношения; 15 = К 13 16 = К 21 17 = КС 1; 18 = К 11; 30где 11, 12,3,5, 16 - длины соответствующихзвеньев;7 - расстояние между шарнирами 9и 12;35 18 - расстояние между шарнирами 9и 13;б - расстояние между шарнирами 9 и 10,Такой контур получается двойным по 40 воротом контура основного механизмавначале на 180 вокруг биссектрисы угла,образованного прямыми, соединяющимисоответственно шарниры 9 и 7, 9 и 10, азатем на угол д вокруг шарнира 9. Угол д мо 45 жет быть любым и выбирается из конструктивных,соображений,Распределение масс звеньев механизма осуществлено по следующей системе ал гебраических уравнений: 15/16 = 13/121 Яуз + 1 ЗЯу 2/12 = 0; Яу 5 + 15 Яу 6/16 = 0; Яул+ 11 (пы Яу 2/12) + 15 с (16 п 35+ Яуб) соз(д)/1316 = 0;55 ,13+3 Яу 2/12 - 15 - 15 Яуб/16 = 0; 12 - 12 Яу 2 16+6 Яу 6 = 0;Ях 1 + 15 о (6 п 15+ Яуб) 31 п(д)/1316 = 0; Ях 2= 0; Ях 3=0; Ях 5=0; Ях 6=0,Где 11, 12, 13, 15, 16 - длины соответственно 5. кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней;Ях 1, Ях 2, Яхз, Ях 5, Яхб - СтатИЧЕСКИЕ МО- менты масс соответственно кривошипа 1, 10 шатуна 2, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней относительно осей хь= 1, 2, 3, 5, 6, этих звеньев;Яу 1, Яу 2, Яуз, Яу 5, Яуб - статические мо менты масс соответственно кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней относительно осей У,= 1, 2, 3, 5, 6, этих звеньев; 201, 2, 3, 5, 36 моменты инерции масс соответственно кривошипа 1, шатуна 2 коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней относительно шарниров 9, 7, 10, 12, 13; 25а 2, л 15 - массы соответственно шатуна 2 и первого уравновешивающего стержня 5;с - расстояние между центрами шарниров 9 и 10; 30д - угол между прямой, соединяющейшарниры 9 и 10, и прямой, соединяющейшарниры 9 и 13,Кривошип 1 приводится во вращение спостоянной угловой скоростью вокруг шарнира 9 двигателем, расположенным на общей с механизмом стойке (не показан).Движение через шатун 2 передается на коромысло 3, совершающее вращательноедвижение вокруг шарнира 10. 40Посредством шарнирной связи 12 движение от кривошипа 1 передается уравновешивающим стержням 5 и 6. При этом,стержень 6 совершает вращательное движение вокруг шарнира 13, а стержень 5 - 45плоскопараллельное движение. Соотношения параметров четырехзвенника сдополнительным уравновешивающим приспособлением обеспечивают следующиекинематические зависимости: 506 =1 - Щ; 5 =1 - 3:где р 1, щ, р, р 5, р 6 - угловые скоростисоответственно кривошипа 1, шатуна 2,коромысла 3, первого 5 и второго 6 уравновешивающих стержней, 55Наличие подобных зависимостей междуугловыми скоростями звеньев и соотно-. щения масс, моментов инерций, длин, описываемых системой уравнений, обеспечит равенство нулю главного вектора и главного момента сил инерции. Следовательно, на стойку машинного агрегата не будут передаваться вибрации от механизма шарнирного четырехзвенника.Формула изобретения Шарнирный четырехзвенник, содержащий кривошип, шатун, коромысло, стойку и механизм уравновешивания в виде дополнительного шарнирного четы рехзвен ника, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества уравновешивания, дополнительный четырехзвенник выполнен подобным контуру шарнирного четы рехзвенника, кривошипы обоих четырехзвенников жестко соединены, а параметры механизма определены зависимостями15 1316 12Яу 1+ 11 гп 2 -Яу 2+1.2 - 12 Яу 2 - 6 + 16 Яу 6 = 0;с 1+ 1 1 ф 56+ Яуб) 31 п д= 0;15 С13 16Ях 2= 0; Яхз= О; Ях 5= О Яхб= 0 где 1, 12, 13, 15, 16 - длины соответствующих звеньев;б - расстояние между шарнирами, соединяющими кривошип и коромысло со стойкой;Ях 1 Ях 2, Яхз, Ях 5, Яхб - СТаТИЧЕСКИЕ моменты масс соответствующих звеньев относительно продольных осей этих звеньев;Яу 1, Яу 2, Яуз, Яу 5, Яуб - статические моменты масс соответствующих звеньев относительно поперечных осей этих звеньев;,12, 335, .6 - моменты инерции масс соответствующих звеньев относительно точек пересечения продольных и поперечных осей этих звеньев;п 12 и п 15 - массы соответствующих звеньев;д-угол поворота механизма уравновешивания относительно шарнирного четы рехэвенника вокруг шарнира, соединяющего кривошип со стойкой.1724969 Х едактор И. Ванюшкина Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцо Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 каз 116 ВНИИ Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Рэушская наб 4/5