Где используется механизм кулисный? Реферат: Кулисный механизм. Практическое применение Кривошипно кулисный механизм

Кулисный механизм

К атегория:

Машиноведение

Кулисный механизм

В технике широко распространены кулисные механизмы, также являющиеся видом шарнирного четырехзвенника. У этих механизмов кривошип закреплен неподвижно (является стойкой), а шатун превращается в кривошип и, вращаясь, приведет во вращение ползун и, следовательно, его направляющую. При этом ползун будет перемещаться поступательно вдоль направляющей.

Рис. 1. Кулисный механизм с вращающейся кулисой:

Такой механизм имеет четыре звена: стойку, кривошип, кулисный камень - ползун и кулису. Этот механизм получил название кулисного с вращающейся кулисой. Если кулису заменить цилиндром, а камень - поршнем, то получим механизм вращающегося цилиндра, применяемый в насосах и компрессорах.

Как видно из рисунка 1, за один полный оборот кривошипа (а следовательно, кулисы или цилиндра) камень (или ползун) сделает полное двойное движение, причем его ход, как и прежде, равен расстоянию между мертвыми точками, т. е. расстоянию между шарнирами стойки (прежний радиус кривошипа).

Таким образом, механизм вращающейся кулисы получился в результате преобразования кривошипно-шатунного механизма и по характеру относительного движения звеньев совершенно подобен ему.

Ведущим звеном является кривошип, равномерно вращающийся вокруг оси. При этом кулиса отклоняется на наибольший угол, когда кривошип приходит в крайние положения, т. е. когда он становится перпендикулярным оси кулисы (ползуна).

Качающуюся кулису применяют в паровых машинах паровоза, в строгальных и других станках. По этому принципу работает поперечно-строгальный станок с качающейся кулисой (рис. 105).

Кулиса имеет на верхнем конце прорезь, в которую входит шарнир ползуна, с укрепленным на нем резцом.

Ведущее звено (кривошип) вращается равномерно против часовой стрелки. При этом кулисный камень, находясь в верхнем положении, перемещает верхний конец кулисы, а вместе с ней и ползун станка справа налево, причем резец проходит рабочий ход, т. е. снимает стружку.

Когда камень идет вниз, верхний конец кулисы идет обратно, слева направо, вместе с ползуном и резцом, т. е. проходит холостой ход, так как стружка не снимается.

Рис. 2. Кулисный механизм с качающейся кулисой:
1 - стойка; 2 - кривошип; 3 - кулиса; 4 - ползун.

Возможность сократить время холостых ходов - основное преимущество кулисного механизма по сравнению с кривошипно-шатунным.

Рис. 3. Кулисный механизм строгального станка:
1 - приводной вал; 2 - ведущее зубчатое колесо; 3 - ведомое зубчатое колесо; 4 - рычаг; б - резец; 6 - шарнирное соединение кулисы и рычага; 7 - прорезь кривошипа; 8 - палец кривошипа; 9 - ползун (кулисный камень); 10 - кулиса; MN - рабочий ход; NM - холостой ход.

Если говорить о кулисном механизме, то начать стоит с того, что "кулиса" - это французское слово, которое можно перевести на наш язык, как "деталь" или же "звено".

Общая информация

С технической точки зрения под кулисным механизмом понимают устройство, задачей которого является преобразовывать вращательное или же качательное движение в возвратно-поступательное. Однако данный механизм может выполнять и обратную функцию. Если говорить об общей классификации данного устройства, то оно может быть трех типов - это вращающийся тип, качающийся тип или движущийся прямолинейно. Однако, если разбираться в сути кулисного механизма, то становится понятно, что любую его разновидность можно отнести к рычажному типу устройств. Кроме того, важно отметить, что работа кулисы осуществляется в паре с еще одной деталью, которая называется ползун. Данная деталь также является вращающейся частью в общей конструкции механизма.

Преимущества и материал

Основным преимуществом данного механизма является обеспечение довольно высокой скорости ползуна, которую он развивает при выполнении обратного хода. Данное преимущество привело к тому, что такое устройство стало очень широко использоваться в том оборудовании, которое имеет холостой обратный ход. К тому же, если мы будем сравнивать кулисный механизм с кривошипно-шатунным, к примеру, то первый способен транслировать намного меньше усилия в сравнении со вторым.

Чаще всего кулисное устройство используется для того, чтобы как можно эффективнее преобразовывать равномерное вращательное движение кривошипа во вращательное движение непосредственно кулисы. Стоит отметить, что это движение осуществляется неравномерно. Однако бывают случаи, когда движение кулисы будет все же равномерным. Чаще всего это происходит в том случае, если расстояние между опорами кривошипа и его кулисой равняется длине самого кривошипа. В такой системе кулисный механизм будет одновременно являться еще и кривошипно-шатунным, который снабжен кулисой с равномерным движением.

Конструкция и распространение механизма

На сегодняшний день самой распространенной конструкцией кулисы является четырехзвенная. Кроме того, все конструкции этого типа можно классифицировать на несколько групп в зависимости от того, какого типа третье звено в устройстве. Существуют такие классы, как: двухзвенные, кулисно-ползунные, кулисно-коромысловые, кривошипно-кулисные.

Наиболее частое применение эти механизмы находят в различного рода станках, таких как зубодолбежные, поперечно-строгальные и другие станки, которые можно отнести к металлорежущим типам. Суть кулисного механизма заключается в том, что эта одна из множества разновидностей кривошипно-шатунного. К использованию механизма с кулисой прибегают в том случае, если есть необходимость в оборудовании преобразовать вращательное движение в возвратно-поступательное. В строгальных типах станков применяется качающегося типа кулиса, а в устанавливается кулиса вращающегося типа.

Конструкция четырехзвенного механизма

Четырехзвенный кулисный механизм с кулисным камнем - это система, которую можно рассмотреть на примере строгального станка, где используется именно такой тип устройства. Работу данной системы можно описать следующим образом. Кривошип осуществляет круговое движение вокруг оси через кулисный камень, тем самым он побуждает кулису совершать качательное движение. Однако в это же время, если смотреть на движение кулисного камня относительно кулисы, то он будет совершать уже движение возвратно-поступательного типа. Такой вид устройства также часто используется в гидронасосах, которые обладают механизмами ротационного типа, с вращающимися лопастями. Кроме того, четырехзвенный механизм нашел свое применение и среди различных гидро- и пневмоприводов. В данном случае конструкция предполагает входной поршень на шатуне, который скользит во вращающемся или же качающемся цилиндре.

Кулисно-ползунный механизм

Данная модель механизма чаще всего применяется в лабораторных условиях, а также используется для обучения и ознакомления с этим устройством в условиях учебных лабораторий по таким дисциплинам, как прикладная и теоретическая механика.

Стоит сказать о том, что распространенный довольно широко многозвенный кулисно-ползунный механизм обладает достаточно большими размерами. Это происходит из-за того, что конструкция второго шатуна с ползуном проходит ниже, чем прямолинейное расположение стержня кулисы. Такая конструктивная особенность говорит о том, что начало шатуна будет проходить ниже, чем непосредственно кулисно-рычажное устройство. Это, в свою очередь, говорит о том, что такой механизм должен обладать высокой основой или станиной, а это значит, что необходимо будет затратить большее количество средств на его создание, так как лишний материал уходит на создание подобной станины. Стоит отметить, что именно этот фактор и считается наибольшей проблемой и главным недостатком всей системы в целом.

Кулисно-рычажное устройство

Кулисно-рычажный механизм - это изобретение, которое нашло свое применение в области машиностроения. Основной задачей данной системы является преобразование возвратно-поступательного движения в полноприводное вращательное. Цель, с которой изобретался этот механизм, состояла в том, чтобы повысить срок службы системы, а также поднять ее коэффициент полезного действия, или КПД. К тому же преследовались еще и такие цели, как расширение возможностей в области кинематики, за счет того, что система снабжалась второй кулисой, а также звенья системы выполнялись по-другому.

Кривошипно-кулисный механизм

После изобретения данной системы ее стали относить к шарнирно-рычажным механизмам, которые обладают гидроустройствами или пневмоустройствами, а целью их применения стала вентиляция на складах. Конструкция данного механизма довольно проста, и содержит она три основных элемента: это стойка, кривошип и кулиса. Задача, которая ставилась перед изобретателями данного устройства, - это улучшение надежности с одновременным упрощением в плане конструкции механизма. Прототипом для изобретения этой модели стали гидравлические или же пневматические механизмы, которые также использовали кулису с выполнением поступательного движения. Кроме того, в конструкцию входили также стойка, ползун, кривошип.

Ремонт

Как и любой другой механизм, кулисный также имеет свой срок службы. По истечении этого срока службы наступает время ремонта кулисного механизма. Однако случается и так, что устройство выходит из эксплуатации раньше положенного срока. Чаще всего в данном механизме изнашиваются или стираются такие его части, как кулиса, кулисный камень, зубчатое колесо, винты и гайки перемещения ползушки, а также сама ползушка с пальцем. Если поверхности пазов кулисы получили износ более чем на 0,3 мм, а также на них имеются глубокие задиры, то в качестве ремонта используют фрезерование с последующей операцией шабрения. Если износ не слишком сильный, можно обойти лишь шабрением, без фрезеровки.

Если изнашивается кулиса, то в качестве ремонта сначала приводят в порядок стенки паза. При проведении работ чаще всего ориентируются на те участки, которые изношены менее, чем другие.

Кулисные механизмы предназначены для преобразования вращательного движения входного звена во вращательное движение выходного звена. Обычно в приборах (РЗГ) применяются в качестве промежуточных преобразователей между рычажной передачей и зубчатой передачей.

КМ с параллельными осями sin типа
b- расстояние между опорами, R- Длина рычага. 1-Кулиса 2- рычаг.	Функция преобразования: Схемные параметры:
КМ с параллельными осями sin типа модифицированный
	Функция преобразования: Схемные параметры:
КМ с параллельными осями tg типа
	Функция преобразования: Схемные параметры:
КМ с параллельными осями tg типа модифицированный
	Функция преобразования: Схемные параметры:
Кулисные ПМ с пересекающимися осями Это - пространственные ПМ. Оси перпендикулярны и лежат в одной плоскости. В этой же плоскости в начальном положении находится и центр контактирующего элемента – СФЕРЫ. Второй контактирующий элемент плоскость расположена в начальном положении // плоскости осей механизма. КМ с пересекающимися осями sin типа
	Функция преобразования: Схемные параметры:
КМ с пересекающимися осями tg типа
	Функция преобразования: Схемные параметры:
Поводковые механизмы Оси Поводковых механизмов могут пересекаться под углом 90º или отличным от него. Оси механизма лежат в параллельных плоскостях, отстоящих друг от друга на расстоянии, равном сумме радиусов контактирующих цилиндров. Поводковый Механизм sin типа
	Функция преобразования: Схемные параметры: Если z =1 , то x=0, означает ли это линейность ФП???
Поводковый Механизм tg типа
	Функция преобразования: Схемные параметры:

Конструирование Рычажных ПМ.

Какая ОШИБКА в изображении этого механизма???

РАСПОЛОЖЕНИЕ ЗВЕНЬЕВ И КП не соответствует условиям начального положения !!!

Форма рычагов часто получается очень сложной (хотя это плоские детали!). Такая форма необходима, чтобы не допустить пересечение траекторий ЗВЕНЬЕВ и касания звеньями СТОЙКИ при работе ПМ и при этом минимизировать!!! Вес звеньев.

В многозвенных плоских механизмах звенья перемещаются в разных плоскостях.(см рис.)

Статический Дисбаланс звеньев ПМ и его расчет

(Для к/проекта)

Появление момента от статического дисбаланса звена ПМ связано с тем, что центр масс звена находится не на оси вращения и, таким образом, даже в неподвижном состоянии в механизме возникают моменты и силы, обусловленные наличием гравитации, которые стремятся повернуть звенья, создают силовое воздействие на взаимосвязанные звенья.

Эту проблему надо обязательно учитывать при проектировании звеньев, выборе их конфигурации, материалов и пространственного расположения в приборе и машине.

Форма звеньев в механизмах технических систем очень разнообразна: есть и симметричные детали и асимметричные, у которых ц.т. не лежит на оси вращения.

На Рис. приведена конструкция рычага кулисного механизма тангенсного типа с параллельными осями.

Большая часть изгибов и прочих, кажущихся, “излишеств” формы обусловлена конструкцией всего прибора в сборе (детали не должны задевать друг за друга, при этом быть компактными и легкими). Однако конструкция звена также играет решающую роль с точки зрения получение момента дисбаланса.

Звено КМ (рычаг) в двух положениях; а - 0º, б – 30º

Рассчитаем дисбаланс этого рычага графо-аналитическим методом.

Разобьем конструкцию рычага на 4 части сверху вниз: цилиндр контактирующего элемента, плоская часть тела рычага, осевая часть рычага, эксцентрик синусного рычага и держатель эксцентрика.

Найдем центры масс указанных частей конструкции (в данном примере решение осуществлялось средствами AutoCAD© (большинство «чертежных КАДов» имеют возможности расчетов массо-центровочных характеристик (МЦХ) деталей)). Найдем примерные площади и объемы данных сегментов рычага. Результаты вычислений приведены в таблице ниже.

Как видно из схемы, в таком положении (0 град) звено достаточно хорошо сбалансировано – сумма моментов практически равна нулю, однако если рычаг наклонить на угол 30º, дисбаланс изменится. Для этого положения результаты даны в таблице.

Сборка кулисного механизма

К атегория:

Слесарно-механосборочные работы

Сборка кулисного механизма

Разновидностью кривошипно-шатунного механизма является кулисный механизм. Такие механизмы применяют в поперечно-строгальных и долбежных станках.

Кулисный механизм показан на рис. 1. Основной деталью кулисного механизма является кулиса, сидящая на оси и качающаяся относительно ее. Сзади кулисы насажен кривошипный диск, имеющий радиальный паз, в котором может перемещаться палец кривошипа с помощью винта, приводимого в движение валиком через конические зубчатые колеса. Диск своим хвостовиком сидит в стенке станины и приводится во вращение зубчатым колесом от привода станка.

Рис. 1. Механизм качающейся кулисы поперечно-строгального станка

На палец посажен камень (сухарь), который входит в продольный паз кулисы. При вращении кривошипного диска камень заставляет кулису качаться около своей оси, а сам перемещается вдоль паза кулисы. Верхний палец кулисы свободно соединяется с ползуном станка и заставляет его двигаться возвратно-поступательно по горизонтальным направляющим.

Преимуществом кулисного механизма является большая скорость обратного хода ползуна. Это особенно важно в станках, где обратный ход является холостым. Но, с другой стороны, кулисный механизм может передавать значительно меньшие усилия, чем кривошипно-шатунный.

Детали кулисного механизма, т. е. кулису, кривошипный диск, камень делают из чугунного литья, пальцы, валики, оси, зубчатые колеса - из стали. Кривошипный диск одновременно выполняет и роль маховика.

Сборку кулисного механизма обычно начинают с соединения кривошипного диска с вкладышем, через который пропускают валик. На конец валика на шпонке устанавливают коническое зубчатое колесо. Винт ввинчивают в отверстие пальца кривошипа, а на другом конце винта, где нет резьбы, в шпоночное гнездо устанавливают шпонку. Затем коническое зубчатое колесо сцепляют с зубчатым колесом, которые регулируют, изменяя толщину распорных колец или регулировочных шайб, и проверяют на краску по пятну касания зуба.

Винт нижним концом вводят в отверстие зубчатого колеса, а затем в отверстие уступа. Когда палец войдет в паз кривошипного диска, винт закрепляют гайкой. После этого собранную сборочную единицу хвостовика диска вставляют в отверстие станины. Затем на ось кулисы надевают втулку, а на нее устанавливают кулису.

Далее на ось на шпонке устанавливают зубчатое колесо. В продольный паз кулисы вводят камень и собранную сборочную единицу соединяют с кривошипным диском. При этом ось должна войти в соответствующее отверстие станины, а головка кулисы - в паз ползуна (ползун на рисунке не показан). После этого палец вводят в отверстие камня и закрепляют винтом. На конец хвостовика кривошипного диска надевают эксцентрик механизма подачи, на резьбу валика навинчивают стопорную гайку.

После этого кулисный механизм регулируют изменением длины хода ползуна путем изменения радиуса кривошипного пальца (эксцентриситета). При вращении валика рукояткой, надеваемой на его квадратный конец, через конические зубчатые колеса винт перемещает палец вдоль кривошипного диска и изменяет эксцентриситет. Наибольшая длина хода будет при наибольшем эксцентриситете.

В правильно собранном и установленном станке направляющие кулисы должны находиться в плоскости, перпендикулярной оси. Эта ось должна занимать горизонтальное положение, а направляющие кулисы лежать в вертикальной плоскости. Их перпендикулярность проверяют рамным уровнем. Кроме того, индикатором проверяют перпендикулярность торца кривошипного диска оси.

Кулисный механизм

Кулисный механизм – рычажный механизм, в состав которого входит кулиса. В различных машинах, станках и другом оборудовании широко применяются различные виды кулисного механизма:

1) кулисно-ползунный механизм;

2) кривошипно-кулисный механизм;

3) двухкулисный механизм;

4) коромыслово-кулисный механизм.

Кулисно-ползунный механизм – рычажный четырехзвенный механизм, содержащий кулису и ползун с неподвижной направляющей. Такой механизм служит для преобразования качательного движения кулисы в поступательное движение ползуна или наоборот, поступательного движения ползуна в качательное движение кулисы.

Кривошипно-кулисный механизм - рычажный четырехзвенный механизм, в состав которого входят кривошип и кулиса. Указанный механизм служит для передачи и преобразования вращательного движения кривошипа во вращательное или качательное движение кулисы и, наоборот, движения кулисы во вращение кривошипа. Кривошипнокулисный механизм используется весьма широко в строгальных, долбежных станках, упаковочных автоматах и других машинах.

Двухкулисный механизм – рычажный четырехзвенный механизм, в состав которого входят две кулисы.

Данный механизм служит для передачи вращательного или качательного движения от одной кулисы к другой; используется в компенсирующих муфтах (благодаря тому, что передаточное отношение двухкулисного механизма постоянно и равно единице).

В этом механизме кулисы взаимодействуют посредством промежуточного звена – шатуна.