RU2085791C1

RU2085791C1 - Opposite crank-slider mechanism

Info

Publication number: RU2085791C1
Application number: RU95110166/28A
Authority: RU
Inventors: В.И. Доронин
Original assignee: Дальневосточная государственная академия путей сообщения
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: transfer mechanisms for conversion of rotary motion of drive shaft into opposite reciprocating coaxial motions of two sliders and vice versa. SUBSTANCE: crank 3 is made in form of hollow shaft, sliders 5 and 6 are identical, hinges 9 and 10 connecting the ends of connecting rods with respective arms of crank 3 are spherical in shape are mounted on inner surface of hollow shaft at diametrically opposite points; longitudinal axis of guide of sliders 5 and 6 intersects axis of rotation of crank 3 ar acute angle. Proposed mechanism may be used in piston pump and compressors, internal combustion engines and steam machines. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к передаточным механизмам, которые преобразуют вращательное движение ведущего вала во взаимно-противоположные возвратно-поступательные соосные движения. The invention relates to transmission mechanisms that convert the rotational movement of the drive shaft into mutually opposite reciprocating coaxial movements.

Известен кривошипно-ползунный механизм, двухцилиндрового двигателя, содержащий стойку с направляющей для двух соосно движущихся ползунов, на стойке шарнирно закреплены двуплечий кривошип, а также двуплечие коромысла, одно плечо каждого коромысла шатуном соединено с соответствующим ползуном, а другое плечо коромысла вторым шатуном с соответствующим плечом коромысла 1. Known crank-slide mechanism, a two-cylinder engine containing a rack with a guide for two coaxially moving sliders, a two-arm crank and a two-arm rocker arm are pivotally mounted on the rack, one arm of each rocker arm is connected to the corresponding slider by the connecting rod, and the other arm of the rocker arm with the second crank arm Rocker 1.

Недостатком данного механизма является его многозвенность, что приводит к снижению определенность движения его составных частей из-за упругой деформации звеньев и из-за наличия зазоров в кинематических парах. The disadvantage of this mechanism is its multi-linkage, which leads to a decrease in the certainty of the movement of its components due to the elastic deformation of the links and due to the presence of gaps in the kinematic pairs.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков является оппозитный кривошипно-ползунный механизм, содержащий стойку с прямолинейной направляющей, двуплечий кривошип с фиксированной на стойке осью вращения, установленные в направляющей два идентичных ползуна, два шатуна, каждый из которых шарнирно соединен с соответствующими ползуном и плечом кривошипа, центральная точка кривошипа совпадает с точкой пересечения оси вращения кривошипа и продольной оси направляющей ползунов 2. The closest technical solution for the totality of features is the opposite crank-slide mechanism, comprising a rack with a straight guide, a two-arm crank with a rotation axis fixed on the rack, two identical sliders, two connecting rods installed in the guide, each of which is pivotally connected to the corresponding slide and crank arm , the center point of the crank coincides with the intersection of the axis of rotation of the crank and the longitudinal axis of the guide slide 2.

Недостатком данного механизма является наличие избыточной связи, что делает механизм более чувствительным к изменению размеров звеньев, которые возникают при изготовлении звеньев, при сборке. Эти отклонения приводят к значительному возрастанию сопротивления движению, к интенсивному износу контактирующих поверхностей, что приводит к уменьшению времени его безотказной работы. The disadvantage of this mechanism is the presence of excessive communication, which makes the mechanism more sensitive to changes in the dimensions of the links that occur during the manufacture of links during assembly. These deviations lead to a significant increase in resistance to movement, to intensive wear of the contacting surfaces, which leads to a decrease in the time of its trouble-free operation.

Задачей изобретения является создание механизма, обеспечивающего полное уравновешивание сил инерции поступательно движущихся частей, простота в изготовлении и сборке, отсутствие повышенного износа контактирующих поверхностей и большого сопротивления движению от избыточных связей и от нагружения шатунов. The objective of the invention is to create a mechanism that provides a complete balancing of the inertia of the translationally moving parts, ease of manufacture and assembly, the absence of increased wear of the contacting surfaces and high resistance to movement from excessive connections and from the loading of the connecting rods.

Для достижения этой задачи в оппозитном кривошипно-ползунном механизме, содержащем стойку с прямолинейной направляющей, двуплечий кривошип с фиксированной на стойке осью вращения, установленные в направляющей два идентичных ползуна, два шатуна, каждый из которых шарнирно соединен с соответствующими ползуном и плечом кривошипа, центральная точка кривошипа совпадает с точкой пересечения оси вращения кривошипа и продольной оси направляющей ползунов, кривошип выполнен в виде полого вала, шатуны - идентичными, шарниры, связывающие концы шатунов с соответствующими плечами кривошипа, выполнены сферическими и установлены на внутренней поверхности полого вала в диаметрально противоположных точках, а продольная ось направляющей ползунов пересекает ось вращения под острым углом. To achieve this goal, in an opposed crank-slide mechanism containing a rack with a straight guide, a two-arm crank with a rotation axis fixed on the rack, two identical sliders, two connecting rods installed in the guide, each of which is pivotally connected to the corresponding slide and crank arm, the central point the crank coincides with the point of intersection of the axis of rotation of the crank and the longitudinal axis of the slide guide, the crank is made in the form of a hollow shaft, the connecting rods are identical, the hinges connecting the ends of the tuns with respective crank arms are made spherical and are mounted on the inner surface of the hollow shaft at diametrically opposite points, and the longitudinal axis of the guide slide intersects the rotation axis at an acute angle.

На чертеже изображена схема оппозитного кривошипно-ползунного механизма в декартовой системе координат. The drawing shows a diagram of the opposite crank-slide mechanism in a Cartesian coordinate system.

Оппозитный кривошипно-ползунный механизм содержит стойку 1 с прямолинейной направляющей 2, двуплечий кривошип 3 с фиксированной на стойке осью вращения 4, установленные в направляющей 2 два ползуна 5 и 6, два идентичных шатуна 7 и 8, причем каждый шатун шарнирно соединен с соответствующими ползуном и плечом кривошипа, а центральная точка "O" кривошипа 3 совпадает с точкой пересечения оси 4 и продольной оси направляющей 2. Двуплечий кривошип 3 выполнен в виде полого вала (на чертеже передняя часть полого вала не показана). Шатуны 7 и 8 выполнены идентичными. Подвижные звенья механизма соединены между собой шарнирами 9, 10, 11, 12, причем шарниры 9 и 10 установлены на внутренней поверхности полого вала (кривошипа 3) и в диаметрально противоположных точках. Opposite crank-slide mechanism comprises a stand 1 with a straight guide 2, a two-arm crank 3 with a rotation axis 4 fixed on the stand, two slide 5 and 6 installed in the guide 2, two identical connecting rods 7 and 8, each connecting rod pivotally connected to a corresponding slide and the crank arm, and the center point “O” of the crank 3 coincides with the intersection of the axis 4 and the longitudinal axis of the guide 2. The two-arm crank 3 is made in the form of a hollow shaft (the front part of the hollow shaft is not shown in the drawing). The connecting rods 7 and 8 are identical. The movable links of the mechanism are interconnected by hinges 9, 10, 11, 12, and the hinges 9 and 10 are mounted on the inner surface of the hollow shaft (crank 3) and at diametrically opposite points.

Ось 4 вращения кривошипа совпадает с осью "O", продольная ось направляющей 2 расположена в плоскости O_xy, окружность, описываемая шарнирами 9 и 10, находится в плоскости O_x.The axis 4 of rotation of the crank coincides with the axis "O", the longitudinal axis of the guide 2 is located in the plane O _xy , the circle described by hinges 9 and 10 is in the plane O _x .

Продольная ось направляющей 2 пересекает ось 4 под острым углом α в центральной точке 0 кривошипа 3. The longitudinal axis of the guide 2 intersects the axis 4 at an acute angle α at the center point 0 of the crank 3.

Оппозитный кривошипно-ползунный механизм работает следующим образом. Opposite crank-slide mechanism works as follows.

При поворачивании кривошипа 3 вокруг оси 4 шарниры 9 и 10 перемещаются по окружности, лежащей в плоскости O_x, а ползуны 5 и 6 передвигаются по направляющей 2. За полный оборот кривошипа 3 ползуны 5 и 6 сделают по направляющей 2 прямой и обратный ход. При непрерывном вращении кривошипа 3 ползуны 5 и 6 будут совершать возвратно-поступательное движение вдоль направляющей 2 во взаимно-противоположных направлениях. Ускорение ползунов 5 и 6 равны по модулю и противоположны по направлению, ползуны имеют одинаковую массу. Поэтому силы инерции ползуна 5 и ползуна 6 равны по величине, направлены по одной прямой в разные стороны, т.е. силы инерции поступательно движущихся тел механизма будут полностью уравновешены.When the crank 3 is rotated around axis 4, the hinges 9 and 10 move along a circle lying in the O _x plane, and the sliders 5 and 6 move along the guide 2. For the full turn of the crank 3, the sliders 5 and 6 will make a direct and reverse stroke along the guide 2. With the continuous rotation of the crank 3, the sliders 5 and 6 will reciprocate along the guide 2 in mutually opposite directions. The acceleration of the sliders 5 and 6 are equal in magnitude and opposite in direction, the sliders have the same mass. Therefore, the inertia forces of slider 5 and slider 6 are equal in magnitude, directed along one straight line in different directions, i.e. the inertia forces of the translationally moving bodies of the mechanism will be fully balanced.

Использование изобретения позволяет при минимальном числе звеньев механизма (пять подвижных звеньев) и при непрерывном вращении кривошипа обеспечить полное уравновешивание сил инерции поступательно движущихся частей, связанных с ползунами, что позволяет упростить сборку механизма, уменьшить сопротивление движению и износ контактирующих поверхностей за счет того, что соединение звеньев в механизме осуществлено без избыточных связей. The use of the invention allows, with a minimum number of links of the mechanism (five moving links) and with continuous rotation of the crank, to fully balance the inertia forces of the translationally moving parts associated with the sliders, which allows to simplify the assembly of the mechanism, reduce the resistance to movement and wear of the contacting surfaces due to the fact that the connection links in the mechanism carried out without excessive connections.

Claims

Opposite crank-slide mechanism containing a rack with a straight guide, a two-arm crank with a rotation axis fixed on the rack, two identical sliders, two connecting rods installed in the guide, each of which is pivotally connected to the corresponding sliders and the crank arm, the central point of the crank coincides with the intersection point the axis of rotation of the crank and the longitudinal axis of the guide slide, characterized in that the crank is made in the form of a hollow shaft, the rods are identical, the hinges connecting the ends of the rods with the corresponding shoulders of the crank are spherical and mounted on the inner surface of the hollow shaft at diametrically opposite points, and the longitudinal axis of the guide slide crosses the axis of rotation of the crank at an acute angle.