шатуны рычажных механизмов

Рычажные механизмы. Часть 4. Шатуны

100 руб.

Описание товара

Рычажные механизмы часть 4. Шатуны

         Шатун это деталь рычажного механизма, которая соединяет ведущее звено – коленчатый (эксцентриковый) вал с выходным звеном механизма – ползуном (см. Рис 1а), рычагом (см. Рис 1б), коромыслом (см. Рис 1в) или является промежуточным звеном между двумя рычагами или двумя эксцентриковыми валами (см. Рис 1г), и при этом во всех случаях совершает плоско – параллельное движение.

1

          Учитывая специфику своего назначения шатун представляет собою тягу, которая может иметь достаточно массивную форму, на обоих концах которой выполнены элементы шарнирного соединения (втулки, оси, полуоси, сферическая поверхность). При этом, шатуны также как и коленчатые валы могут быть цельными или сборными, а также иметь ряд конструктивных особенностей связанных, прежде всего, со спецификой области техники, в которой работает конкретный рычажный механизм.

2

     На Рис 2 показаны шатуны  кривошипно – шатунных механизмов, шарнирно соединенные с коленчатым валом и ползуном, но их конструктивное исполнение имеет разительное отличие. На Рис 2а показан шатун тяжело нагруженного исполнительного механизма холодно – высадочного автомата, работающего в динамическом режиме, чем и объясняется его массивная конструкция и специфическая форма. На рис 2б показан шатун двигателя внутреннего сгорания который работает при высоких скоростях и должен иметь минимально возможную массу, поэтому он имеет ажурную конструкцию.

       В ряде случаев, прежде всего при значительном расстоянии между выходным звеном (ползуном, рычагом) и осью вращения коленчатого вала шатун выполняют из двух частей, соединяя их между собою посредствам резьбового соединения. Такая конструкция шатунов, которые в данном случае выполняют роль соединительных тяг, имеет место в  приводе вспомогательных механизмов различного технологического оборудования.

3

         На Рис 3 показана конструкция механизма выталкивания пресса, в котором для передачи движения от эксцентрикового вала 1 к  рычагу 7, который расположен от оси ведущего вала на значительном расстоянии использован  сборный шатун, состоящий из корпуса 2 и штока 3 с  проушиной, которые соединены  между собою  посредствам   муфты 4, положение которой фиксируется  контргайками 5. При этом рычаг 7 установлен на оси 8 и посредствам оси 6 соединен с проушиной штока 3, а посредствам оси 10 – с роликом 9, который  контактирует с  выталкивателем 11. Такая конструкция шатуна позволяет за счет регулировки его длин посредствам вкручивания и выкручивание резьбовых концов корпуса 2 и штока 3 в муфту 4 изменить положение рычага 7 и соответственно исходное положение толкателя 11, что необходимо при настройке механизма выталкивания.

4

            Шатуны обычно имеют сборную конструкцию и состоят из корпуса 1 и крышки 2, которые стягиваются призонными болтами 3, имеющими центрирующие поверхности, обеспечивающие точное центрирование крышки и корпуса шатуна, что важно, поскольку после совместной обработки в деталях шатуна отверстия под вкладыши 5 и 6 мотылевого подшипника они разбираются для сборки с коленчатым валом (см. Рис 4).  В соединении шатуна с мотылевой шейкой коленчатого вала и осью ползуна могут использоваться не только подшипники скольжения, но и подшипники качения. На Рис 5а показан шатун, соединение которого выполнено посредствам роликовых подшипников, расположенных в отверстиях его обоих головок . При небольших нагрузках передаваемых шатуном для его соединения с коленчатым валом и ползуном используются игольчатые подшипники, что позволяет уменьшить габаритные размеры его головок (см. Рис 5б).

       При наличии значительных относительных перекосов осей головок шатуна используются шаровые подшипники по ГОСТ 3635 – 78 или шаровые опоры. Примером такого соединения шатуна является тяга рулевого управления автомобиля, показанная на Рис 6

      Рис 6Рис 6 Соединение с рычагами тяги рулевого управления автомобиля

          Этот шатун, выполненный в виде сборной тяги регулируемой длины, состоящей из трубы 1, и наконечника 10, соединяемых разрезной втулкой 11 с внутренней резьбой и двумя клеммными соединениями 12 стягиваемыми болтами 13, соединен с рычагами управления посредствам двух шаровых опор, оси которых расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Шаровая опора наконечника 10 состоит из корпуса 7, в котором установлен шаровый палец 9 с гайкой, который своей опорной пятой 4 контактирует и пружиной 5, положение которой регулируется резьбовой пробкой 3 и контрится шплинтом 2, а также из распорной втулки 8 и резинового уплотнителя 6. Шаровая опора трубы 1 имеет аналогичную конструкцию.

Рис 7Рис 7 Конструкция сборного, регулируемого по длине шатуна
сообщающего привод от коленчатого вала технологического
оборудования поворотному столу

         На Рис 7 показана конструкция сборного, регулируемого по длине шатуна сообщающего привод от коленчатого вала технологического оборудования поворотному столу, расположенному на значительном расстоянии, при этом, вращение коленчатого вала и поворотного стола происходит во взаимно перпендикулярных плоскостях. Для соединения головок шатуна с коленчатым валом и проушиной поворотного стола он снабжен корпусами с взаимно перпендикулярными расточками, в которых установлены подшипники и оси. Движение от коленчатого вала 1, установленного на подшипниках скольжения 2 в станине технологического оборудования 3, посредствам эксцентрикового пальца 5, на котором установлены шарикоподшипники 10, наружные кольца которых зафиксированы крышками 7 и 8 передается корпусу 9. Этот корпус во второй расточке которого расположены шарикоподшипники 10, посредствам оси 12 соединенной с проушиной 13 сообщает шатуну, состоящему из ведущей сварной вилки 14, тяги 16, положение которой фиксируется контргайками 16 плоскопараллельное движение. При этом ведомая сварная вилка 17 шатуна, посредствам проушины13, оси 12, установленной на шарикоподшипниках 10 в расточке второго корпуса 9 передает движения поворотному столу. При этом проушина 19 поворотного стола соединяется в корпусом 9 посредствам оси 18 на которой установлены подшипники 10, расположенные в расточке корпуса 9 и зафиксированные крышками 11.

К шатунам кривошипных исполнительных механизмов, применяемым в технологическом оборудовании, предъявляются достаточно высокие требования по жесткости, которую сложно обеспечить в узком шатуне располагающимся в ограниченном пространстве между стойками станины. Существенное влияние на жесткость сборного шатуна состоящего из крышки и нижней части оказывает способ фиксации этих его частей.

Рис 8Рис 8 Конструкция сборного шатуна с повышенной жесткостью фиксации крышки относительно его нижней части

          На Рис 8 показана конструкция сборного шатуна с повышенной жесткостью фиксации крышки относительно его нижней части. Предлагаемый сборный шатун содержит нижнюю часть 1 с запрессованной в отверстие ее головки втулкой 2, вкладыши 3 и 4 установленные в отверстие образованное крышкой 5 и нижней частью 1 шатуна, которые стянуты болтами 6 с гайками 7 законтренными после затяжки шплинтами 7. В плоскости разъема крышки 5 и нижней части шатуна 2 установлены мерные прокладки 9, позволяющие обеспечить зазор между вкладышами и мотылевой шейкой коленчатого вала, на которую устанавливается сборный шатун. Жесткая фиксация крышки 5 и нижней части шатуна 1 обеспечивается за счет наличия на крышке выступов прямоугольной формы,        входящих по плотной посадке в двух перпендикулярных направлениях в ответный паз в нижней части шатуна.

Рис 9Рис 9 Шатун, шарнирное соединение которого с ползуном выполнено без      использования оси в его нижней головке

Для повышения жесткости исполнительного механизма тяжело нагруженного технологического оборудования в составе его кривошипно – шатунного механизма используется шатун шарнирное соединение которого с ползуном выполнено без использования оси в его нижней головке (см. Рис 9). В этом случае шатун 1 установленный на мотылевой шейке коленчатого вала 2 выполняется с двумя цилиндрическими поверхностями нижней 4 и верхней 6, центр радиуса которых расположен в одной точке. При этом он располагается внутри замкнутой полости ползуна 3 рамного типа и контактирует с ним в нижней части со вставки 5, а верхней части со вставкой 7. При вращении коленчатого вала 2 шатун совершает плоско – параллельное движение и перемещая ползун 3 вниз контактирует с своей нижней цилиндрической поверхностью 4 со вставкой ползуна 5, а при движении ползуна вверх контактирует своей верхней цилиндрической поверхностью 6 со вставкой ползуна 7.

Рис 10Рис 10 Конструкция короткошатунного механизма

        При необходимости создать малогабаритный жесткий кривошипно – шатунный механизм для технологического оборудования применяются короткошатунные механизмы (см. Рис 10). Этот механизм содержит, установленный в направляющих 2 станины 1 ползун 3, связанный с мотылевой шейкой 5 эксцентрикового вал посредствам короткого шатуна 6 и цилиндрической шайбы 7 с выборкой под установку шатуна, при этом, коренные шейки 4 эксцентрикового вала установлены в буксах станины на соответствующих подшипниках (на Рис 10 не показаны). Внешняя поверхность короткого шатуна 6 выполненная с большим радиусом R контактирует непосредственно с поверхностью отверстия ползуна 3, а внешняя поверхность, выполненная меньшим радиусом r контактирует с фигурной выборкой цилиндрической шайбы 7, жестко закрепленной в ползуне 3 посредствам шпонки 8. При этом, поверхность шатуна радиусом r, контактирующая с ответной                  поверхностью шайбы 7 и поверхность шатуна R, контактирующая с отверстием в ползуне 3 имеют общий центр.

Рис 11Рис 11 Кривошино – ползунный механизм с цилиндрическим шатуном

          Для уменьшения расстояния от оси коленчатого вала до нижней опорной плоскости ползуна применяется цилиндрический шатун, который также как и в рассмотренных ранее примерах располагается во внутренней полости рамного ползуна (см. Рис 11). Этот шатун 3, установленный посредствам сферических роликоподшипников 2 на кривошипной шейке эксцентрикового вала 1, в нижней части взаимодействует своим зубчатым сектором 5 с ответным зубчатым сектором 6, установленным на опорной колодке 5, которая закреплена на рамном ползуне 10. При этом, шатун 3 своей верхней частью взаимодействует с роликами 7, расположенными на коромысле 9, которое посредствам оси 11 шарнирно установлено на рамном ползуне 10. При вращении эксцентрикового вала 1 оси подшипников 2 и нижние точки шатуна 3 перемещаются по дугам, центры которых лежат на оси 11 коромысла 9. При этом шатун 3 совершает возвратно – качательное движение по опорным колодкам 4 без проскальзывания за сет перекатывания зубчатых секторов 5 по секторам 6 ползуна 10.

Рис 12Рис 12 Шатун, головки которого содержат самоустанавливающиеся вкладыши

             Для повышения несущей способности исполнительного кривошипно – шатунного механизма за счет равномерного распределения нагрузки в шарнирных соединениях шатун выполняется самоустанавливающимся (см. Рис 12). В этом случае сочленение шатун 1 сочленяется с осью 2 через промежуточный вкладыш 3, который своей внутренней поверхностью 4 охватывает ось 2, а его наружная цилиндрическая поверхность 5 устанавливается в верхнюю головку 6 шатуна 1 и фиксируется в нем в осевом направлении стопорными кольцами 7. При этом оси внутренней 4 и наружной 5 цилиндрических поверхностей вкладыша взаимно перпендикулярны 3. Кривошипная разъемная головка 8 шатуна 1 сочленяется с мотылевой шейкой 9 коленчатого вала посредствам разъемного вкладыша 10, внутренняя цилиндрическая поверхность которого 11охватывает шейку 9, а наружная цилиндрическая поверхность 12 вставлена в кривошипную головку 8 шатуна 1. При этом оси 11 и 12 цилиндрических поверхностей вкладыша 10 взаимно перпендикулярны. Каждая половина разъемного вкладыша 10 выполнена с лысками 13 параллельными плоскости разъема вкладыша, на которых просверлены отверстия для стяжных болтов 14, соединяющих части вкладыша в единое целое. В кривошипной головке 8 в месте примыкания к торцам вкладыша установлены вставки 15 обеспечивающие плотную посадку в разъеме головки. При работе кривошипно – шатунного механизма ось 2 шатунная шейка 9 коленчатого вала вращаются во вкладышах 5 и 10 как в обычных подшипниках. При этом, вкладыш 3 фиксируется в верхней головке 6 шатуна в осевом правлении стопорными кольцами 7, а вкладыш 10 в шатунной головке 8 шатуна – вставками 15. Наружные поверхности вкладышей 2 и 10 имеют возможность поворачиваться в в верхней и кривошипной головках шатуна, образуя таким образом шарнир Гука.

Рис 13Рис 13 Конструкция шатуна со встроенным предохранительным устройством

         В исполнительных механизмах технологического оборудования, в процессе работы которого часто возникают значительные перегрузки, способные привести к существенным поломкам в шатун встраивается предохранительное устройство самовосстанавливающегося типа. Такая конструкция сборного шатуна показана на Рис 13. Он состоит из кривошипной головки в состав которой входит корпус 1, в отверстии которого установлен подшипник 2 , с обоих сторон запертый крышками 3 и 5, стянутыми болтами 5, нижней головки 6 с шаровым наконечником 9, которая соединена с корпусом 1 посредствам двух упругих пластин 7 закрепленных болтами 8. При возникновении увеличенного технологического усилия в исполнительном механизме оборудования упругие пластины прогибаются, исключая поломку других деталей механизма, а после прекращения действия повышенного усилия они принимают свою первоначальную форму.

Рис 14Рис 14 Конструкция шатуна со встроенными упругими стержнями

       Аналогичная задача решается путем введения в конструкцию сборного шатуна двигателя внутреннего сгорания упругих стержней (см. Рис 14) В этом случае шатун содержит верхнюю головку 1, соединенную с кривошипной головкой посредствам двух расположенных параллельно продольной оси шатуна двух упругих стержней 3, которые фиксируются в кривошипной головке пальцами 6, а в верхней головке штифтом 7. При этом кривошипная головка шатуна выполнена разъемной и состоит из корпуса 2 и крышки 4, которые стягиваются болтами 5.

Рис 15Рис 15 Конструкция прицепного шатуна двигателя внутреннего сгорания

       В V – образных двигателях возникает необходимость на каждой мотылевой шейке коленчатого вала иметь шатун, приводящий в движение два поршня перемещающиеся в последовательно – параллельном режиме. Конструкция такого прицепного шатуна показана на Рис 15. Он содержит главный шатун 1, в теле которого выполнена проушина 2 с расположенной в ней втулкой 3 с окном 4, в которой находится палец 5 с двумя резьбовыми отверстиями 6 и центральным цилиндрическим отверстием 7. Прицепной шатун 8 в нижней части имеет вогнутую цилиндрическую пяту 9 , в которой выполнены отверстия под шпильки 10 и одно отверстия по сои шатуна под штифт 11.

Рис 16Рис 16 Конструкция гайки для фиксации ходового винта в корпусе шатуна

            В конструкции исполнительных кривошипно – шатунных механизмов универсального технологического оборудования, которое предназначено для выполнения различных операций, должна быть предусмотрена регулировка исходного положения ползуна в достаточно широком диапазоне. Такая регулировка наиболее простым способом обеспечивается за счет изменения длины шатуна. Например, в шатуне универсальных механических прессов головка, шарнирно соединяемая с ползуном, выполняется в виде ходового винта с шаровым концом, который образует с ответной деталью ползуна шарнирное соединение , при этом регулировка длины шатуна осуществляется вкручиванием и выкручиванием этого винта на требуемую величину с последующей фиксацией (см. Рис 16). Предлагаемая конструкция шатуна состоит из корпуса 1 в котором выполнена кривошипная головка, ходовой винт 2 с шаровым концом, вкрученный в корпус и стопорной гайки 3, с клеммным замком, в отверстии котором установлен винт 4 и болта 5 для фиксации осевого положения гайки, Для регулировки длины шатуна ослабляют клеммный замок гайки 3, откручивая при этом винт 4, затем вращая ходовой винт 2 в нужную сторону изменяют длину шатуна а затем снова винтом 4 зажимают клеммный замок гайки 3. Такая конструкция фиксирующей гайки позволяет полностью разгрузить ее от воздействия технологического усилия воспринимаемого шатуном.

Рис 17Рис 17 Конструкция автоматизированного механизма фиксации ходового винта в корпусе шатуна

           Если шатун используется в составе исполнительного кривошипно – шатунного механизма автоматизированного оборудования, то фиксации ходового винта после регулировки должна выполняться также в автоматизированном режиме для чего в шатун встраиваются сооветствующие устройства (см. Рис 17). Это зажимное устройство содержит регулируемые по длине стержни 1, размещенные в сквозных отверстиях корпуса 3 шатуна, а также гайки 5 и хвостовик 6, установленный посредствам резьбового соединения в отверстии фланца 4 стержня 1, приводной валик 8 с кулачками 9 и 10, размещенный в проушинах 7 корпуса 3, нажимную планку 11 с отверстиями 12 и сочлененную с ней фрикционную вставку 13. На бурте 14 между фланцем 4 и корпусом 3 устаноовлены тарельчатые пружины 15, посредствам которых тяги 1 с планкой 11 постоянно поджимают фрикционную вставку 13, расположенную в пазу 16, к ходовому винту 17 фиксируя, таким образом, его положение относительно корпуса 3 шатуна. Кроме того приводной валик 8 жестко соединен с рычагом 18, который своим выступом контактируем с мембраной 20 пневмокамеры 19, расположенной в корпусе 3 шатуна.

     Для выполнения регулировки длины шатуна сначала выполняется расфиксация ходового винта 17, осуществляемая пнемокамерой 19, мембрана которой под действием сжатого воздуха перемещает рычаг 18, поворачивая его вместе с осью 8 по часовой стрелке, при этом кулачки 9 и 10 последнего сжимают тарельчатые пружины 15 и перемещают стержни 1 влево, освобождая, таким образом, винт 17 от воздействия фрикционной накладки 13. После выполнения регулировки положения винта 17 выполняется его фиксация в корпусе 3 шатуна, которая осуществляется путем сброса в атмосферу воздуха из пневмокамеры , что приводит к возврату в исходное положение всех деталей механизма. При этом фиксация винта 17 осуществляется за счет усилия тарельчатых пружин 15.

Рис 18Рис 18 Кривошипно – шатунный механизм с устройством для изменения длины шатуна

            Для регулировки длины шатуна исполнительного кривошипно – шатунного механизма специального технологического оборудования, величина которой намного меньше чем в универсальном оборудовании используется другой конструктивный прием, заключающийся в установке в месте шарнирного соединения шатуна с ползуном эксцентриковой втулки, угловое положение которой может регулироваться (см. Рис 18). Такая конструкция механизма регулировки создает широкие условия для автоматизации процесса изменения длины шатуна. Он содержит шатун 1 установленный на мотылевую шейку 3 коленчатого вала и соединенный с ползуном 5 кривошипно – шатунного механизма по-средствам эксцентриковой втулки 2 и расположенной в ее отверстии оси 4, при этом в проушине 7 эксцентриковой втулки 3 шарнирно установлена ось 8 с втулкой 9, в резьбовом отвести которой расположен регулировочный винт 10. Шаровая опора 12 винта 10 установлена в стакане 14 на подпятнике 15 и зафиксирована крышкой 17, при этом квадратный хвостовик 16 винта пропущен через отверстие в крышке17. Шатун 1 контактирует с мотылевой шейкой 3 коленчатого вала посредствам подшипника скольжения 18, с эксцентриковой втулкой 2 посредствам подшипника скольжения 19, а эксцентриковая втулка 2 с осью 4 посредствам подшипника скольжения 20. В осевом направлении ось 4 зафиксирована шайбой 21 и болтами 22.
Для изменения длины шатуна 1 регулировочный винт 10 вращают за квадратную головку 16 в нужную сторону вращают, который, при этом, вкручиваясь, или выкручиваясь из резьбовой втулки 9, заставляет эксцентриковую втулку 2 поворачиваться вокруг оси 4, и тем самым, изменяет положение ее оси, удлиняя или укорачивая шатун 1.

Рис 19Рис 19 Составной шатун безмуфтного механизма включения

        В различном технологическом оборудовании, особенно работающем в режиме одиночных ходов, достаточно эффективно используются механизмы безмуфтного включения, большинство конструкций которого строится на основе так называемого ломающегося шатуна, который состоит при этом из двух шарнирно соединенных между собою частей. Конструкция составного шатуна в составе безмуфтного механизма включении показана на Рис 19. Этот механизм содержит составной шатуна, верхнее звено 3 которого установлена на мотылевой шейке коленчатого вала 2, вращающегося в подшипниках станины 1, нижнее звено 4, которое посредствам оси 7 шарнирно соединена с ползуном 6, ось 5 шарнирно соединяющую обе части сборного шатуна. Нижняя часть 4 шатуна выполнена с проушиной, в которой установлена ось 8, шарнирно соединяющая ее с тягой 9, которая в свою очередь посредствам оси 10 соединена с тягой 11. Тяга 11 шарнирно установленная посредствам оси 13 в проушине кронштейна 13, закрепленного на станине 1, имеет выступ 15, в котором установлен регулировочный винт 21, зафиксированный контргайкой 22, при этом в проушине тяги 11 установлена ось шарнирно соединяющая ее со штоком 17 пневмоцилиндра 18, который посредствам оси 19 установлен на кронштейне 20 закрепленном на станине 1. Тяга 15 в месте контакта с регулировочным винтом 21 снабжена упругой вставкой 23.
Работает механизм безмуфтного включения следующим образом. При нахождения ползуна 6 удерживаемого уравновешивателем (на Рис 19 не показан) в крайнем верхнем положении вращение коленчатого вала 2 приводит к совершению звеньями 3 и 4 шатуна качательного движения, а шток 17 пневмоцилиндра 18, обе полости которого соединены с атмосферой, при этом, совершает поступательное движение. При подаче сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра 18 его шток 17 выдвигается и тяга 11, поворачиваясь на угол α, винтом 15 упирается в упругую вставку 23 тяги 9, образуя при этом с ней единое целое. Это приводит к тому, что звено 4 поворачивается на угол 𝝋 также образует со звеном 3 цельный шатун, который преобразует вращательное движение коленчатого вала 2 в поступательное движение ползуна 6. При необходимости совершить только один ход при достижении ползуном крайнего нижнего положения срабатывает соответствующий датчик положения и дает команду на сброс воздуха в атмосферу из поршневой полости пневмоцилиндра 18, в результате этого происходит разъединение тяг 9 и 11 и звенья 3 и 4 шатуна начинают качаться, а ползун под действием уравновешивателя возвращается в кране верхнее

Рис 20Рис. 20. Упрощенная конструкция безмуфтного механизма включения.

          На Рис. 20 показана упрощенная конструкция безмуфтного механизма включения, в которой в отличии от предыдущей конструкции отсутствуют дополнительные рычаги, управляющие ломающимся шатуном. Он состоит из установленного в направляющих станины 1 ползуна 2, получающего привод возвратно – поступательного движения от коленчатого вала 3 посредством сборного шатуна 4, связанного с ползуном 2 с помощью сферического шарнира 9, при этом шатун 4 содержит ведущее 5 и ведомое 6 колено, цилиндрические поверхности которых образуют шарнирное соединение, при этом последнее состоит из диска 7 и регулировочного винта 8, а диск 7 выполнен с цапфами 10, расположены в ответных отверстиях проушин 11 ведущей части 5 шатуна 4. Кроме того цапфы 10 расположены эксцентрично относительно оси диска 7, что обеспечивает наличие зазора между цилиндрическими поверхностями ведущего 5 и ведомого 6 колен ломающегося шатуна 4, необходимый при холостом ходе исполнительного кривошипно-шатунного механизма пресса. Ползун 2 для обеспечения его гарантированного нахождения в верхнем исходном положении, даже при выключенном положении ломающегося шатуна 4 посредством оси 12 и тяги 13 соединен со штоком уравновешивателя 14. На ведущем колене 5 шатуна жестко закреплен кронштейн 15, который шарнирно соединен со штоком 16 пневмоцилиндра 17 управления безмуфтным механизмом включения, при этом его корпус посредством коромысла 19 шарнирно соединен с кронштейном 20, закрепленным на задней стенке станины 1 пресса. Кронштейн 20 снабжен выступом 22, а коромысло 19 – выступом 21 которые имеют возможность эпизодического взаимодействия.
Работает механизм следующим образом. При постоянном вращении коленчатого вала 3 по команде от системы электропневмоавтоматики сжатый воздух подается в штоковую полость пневморцилиндра управления 17, в результате этого и благодаря шарнирному соединению корпуса пневмоцилиндра с коромыслом 19 происходит взаимно противоположное перемещения его штока 16 и корпуса, что приводит к повороту коромысла 19 против часовой стрелки и его выступ 21 упирается в выступ 22 кронштейна 20, а шток 16 пневмоцилиндра при этом сжимая пружину 18, воздействует на кронштейн 15, с которым он шарнирно соединен, и тем самым обеспечивается удержание ведущего 5 и ведомого 6 колен шатуна 4 в замкнутом виде (как показано на рис 20). При этом происходит передача движение от коленчатого вала 3 ползуну 2 через замкнутый шатун 4. При прекращении по команде от системы электропневмоавтоматики подачи сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра управления 17, под действием вращающегося коленчатого вала 3 и усилия уравновешивателя 14 происходит слом колен 5 и 6 шатуна 4 и вывод из контакта их цилиндрических поверхностей образующих шарнир, что приводит за счет эксцентричной установки цапф 10 относительно оси диска 7 к образованию зазора S между ними. Затем колена 5 и 6 шатуна 4 начинают совершать качательое движения относительно соединяющих их цапф 10, а ползун 2, при этом, под действием усилия уравновешивателя 14, при постоянно вращающемся коленчатом валу 3, находится в крайнем верхнем положении. Одновременно с этим под действием пружины 18 осуществляется свободное перемещение и опускание корпуса пневмоцилиндра управления 17 и поворот коромысла 19 по часовой стрелке. После прихода корпуса пневмоцилиндра 17 в крайнее нижнее положение он начинает совершать плоско-параллельное движение поворачиваясь относительно точек шарнирного соединения с кронштейном 15 и коромыслом 19, получая при этом движение от вращающегося с постоянной скоростью коленчатого вала 3. При последующей подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра управления 17 ползун 2 совершает рабочий ход.

Рис 21Рис. 21. Конструкция безмуфтного механизма включения с составным
шатуном, ведущая и ведомая части которого образуют телескопическое
соединение.

             На Рис. 21 показана конструкция безмуфтного механизма включения с составным шатуном, ведущая и ведомая части которого образуют телескопическое соединение. Он содержит кривошипный вал 1, на котором смонтирована верхняя часть составного шатуна состоящая из головки 2 и толкателя 3, а также телескопически соединенная с верхней, нижняя часть шатуна состоящая из скрепленных шпильками 6 корпуса 4 и головки 5, при этом последняя своей сферической поверхностью 7 опирается на сферическую шайбу 8, закрепленную в ползуне 9 и фиксируется в ползуне фланцем 10, который закреплен на верхнем торце ползуна болтами 11.Толкатель 3 имеет возможность поступательно перемещаться в направляющих 12 корпуса 4 и несет на себе палец 13, выступающие концы который расположены в продольном пазу корпуса 4. Кроме того на корпусе 4 закреплены два пневмоцилиндра управления 14 и 15, которые шарнирно соединены с затвором 16, размещенным в поперечном пазу корпуса.
Работает механизм следующим образом. При включении привода кривошипный вал 1 вращаясь сообщает плоско-параллельное движение верхней части шатуна исполнительного кривошипно-шатунного механизма пресса. При втянутых штоках пневмоцилиндров управления 14 и 15 (сжатый воздух подается в штоковую полость) затвор 16 перекрывает отверстие в головке 5 и таким образом запирает в нижней части шатуна толкатель 3, делая составной шатун единой монолитной конструкцией, что позволяет ему передавать движение от кривошипного вала 1 ползуну 9. Для остановки ползуна 9 сжатый воздух подается в поршневые полости пневмоцилиндров управления 14 и 15, штоки которых перемещают затвор 16 в обратном направлении, открывая при этом отверстие в головке 5 для свободного перемещения в нем толкателя 3. Включение механизма производится при обратом холостом ходе ползуна 9, возврат и удержание в верхнем положении которого осуществляется уравновешивателем (на Рис. 21 не показан). При этом кривошипный вал 1 продолжает вращаться с постоянной скоростью и сообщает плоскопараллельное движение верхней части шатуна, в результате чего толкатель 3 перемещается поступательно в отверстии нижней части шатуна, а последняя совершает только небольшое качательное движение, поворачиваясь относительно шарнирного соединения с ползуном 9

Рис 22Рис. 22.Конструкция безмуфтного механизма включения, основанного на изменении расположения верхнего шарнирного соединения шатуна.

             На Рис 22 показана конструкция безмуфтного механизма включения, основанного на изменении расположения верхнего шарнирного соединения шатуна. Он содержит коленчатый вал 1, ведущий шатун 2, коромысло 4, ведомый шатун 3, шарнирно связанный с ползуном 9. Центральная часть коромысла 4, шарнирно установленная в станине на двух цапфах 11, имеет форму прямоугольного корпуса 12 в котором выполнена сквозная горизонтальная расточка с обоих сторон закрытая крышками правой 13 и левой 14 с расположенным в ней ползуном 6, С левого торца к ползуну 6 посредством шпильки 16 крепится поршень 15, а в правой крышке 13 установлен регулируемый упор 8. Шпилька 16 проходит в отверстие в крышке 14 и за счет установленной на ней пружины 17, усилие которой регулируется гайками 19, опирающимися на шайбу 18 постоянно поджимает ползун 6 к торцу крышки 14. Таким образом, в левой части корпуса 12 образован пневмоцилиндр одностороннего действия, способный перемещать ползун 6 из крайнего левого положения в крайнее правое.
Работает механизм следующим образом. Коленчатый вал 1 вращается с постоянной скоростью и сообщает при этом плоско-параллельное движение ведущему шатуну 2, который в свою очередь сообщает качательное движение коромыслу 4, которое может свободно поворачиваться на своих цапфах 11, установленных в опорных подшипниках станины. При отсутствии воздуха в штоковой полости пневмоцилиндра, ползун 6 находится в крайнем левом положении, которое соответствует расположению верхнего шарнирного соединения ведомого шатуна 3 в оси качания коромысла 4 и поэтому движение от коромысла 4 через шатун 3 ползуну 9 не передается, и он находится в крайнем верхнем положении. При подаче сжатого воздуха через отверстие 10 в штоковую полость пневмоцилиндра, поршень 15, преодолевая усилие пружины 17, перемещается вправо и при этом перемещает ползун 6 в крайнее правое положение, в результате чего верхнее шарнирное соединение шатуна 3 перемещается в горизонтальном направлении на определенное расстояние от оси качания коромысла 4 и при этом шатун 3 получает возможность перемещаясь плоско – параллельно передавать движение от коленчатого вала 1, ведущего шатуна 2 и коромысла 4 ползуну 9. Величина хода ползуна 9 определяется расстоянием верхнего шарнирного соединения ведомого шатуна 3 от оси качания коромысла 4 и регулируется упором 8. Для выключения исполнительного кривошипно-рычажного механизма пресса (прекращения движения ползуна 9) сжатый воздух сбрасывается из штоковой полости пневмоцилиндра через отверстие 10 и под действием пружины 17 поршень 15 вместе с ползуном 6 перемещается в крайнее левое положение соответствующее расположению верхнего шарнирного соединения ведомого ползуна 3 в оси качания коромысла 4. Выключение механизма происходит при холостом ходе ползуна 9, перемещающегося в крайнее верхнее положение, что обеспечивается системой электропневмоавтоматики пресса.

           Для обеспечения работоспособности шатуна в составе кривошипно – шатунного механизма необходимо не только выполнить его конструктивные элементы с учетом прочностных расчетов, но и обеспечить необходимые требования по его точности:
– посадку отверстий D, D1,
– допуски Δ на размеры H и A5,
– неперпендикулярность отверстия D к базовой плоскости А,
– непаралельность осей отверстий D и D1,
– непаралельность боковых плоскостей шатуна,
– неплоскостность боковых плоскостей шатуна,
– погрешность формы отверстий D и D1.

Рис 23Рис. 23 Требования по точности предъявляемые к шатуну

         Посадки отверстий шатуна D под установку втулки подшипника скольжения мотылевой шейки коленчатого вала и D1 под установку оси, соединяющей шатун с ползуном назначаются по H7 (см. Рис. 23). Допуск Δ на размер H устанавливается по h11. Допуск Δ на размер A5 первоначально устанавливается по 9 – 10 квалитету и уточняяется по результатам расчета соответствующей размерной цепи (см работу [1]). Неперпендикулярность отверстия D к базовой плоскости А, назначается по 7 – 8 степени точности ГОСТ 24643-81. Непаралельность осей отверстий D и D1 первоначально устанавливается по 6 – 7 степени точности ГОСТ 24643-81 и уточняется по результатам расчета соответствующей размерной цепи (см. работу [1]). Неплоскостность боковых плоскостей шатуна назначается исходя из возможности контроля их непаралельности. Погрешность формы отверстий D и D1 устанавливается согласно рекомендаций приведенных в работе [1], если нет других нормативных документов, регламентирующих требования к отверстиям шатуна кривошипно – шатунного механизма.

ЛИТЕРАТУРА.

Игнатьев Н. П. Основы проектирования Азов 2011г.
Игнатьев Н. П. Проектирование механизмов» Азов 2015г.

В статье использована информация из соответствующих разделов работы автора «Основы проектирования» и работы автора «Проектирование механизмов», изданной в 2015г.

В справочно – методическом пособии «Проектирование механизмов» помимо примеров конструкции рычажных механизмов содержится:
– примеры конструкции и рекомендации по применению рычажных и кулачковых  механизмов, механизмов прерывистого действия и комбинированных механизмов,
– примеры конструктивного исполнения и рекомендации по применению основных типов деталей вышеперечисленных механизмов: коленвалов, ползунов, рычагов и коромысел, кулачков и их шарнирных соединений,
– рекомендации по выбору типа привода механизма и примеры его выполнения,
– расчеты механизмов,
– пример построения циклограммы работы кулачкового автомата,
– методика проектирования механизмов,
– рекомендации по назначению требования по точности к механизмам и их типовым деталям,
– пример проектирования механизма имеющего оригинальную конструкцию

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 100 рублей.