Шарнирные механизмы: анализ, типы, использование

За длительный срок создали просто очень большое число самых разнообразных механизмов, которые предназначены для передачи усилия. Довольно обширное распространение получил рычажок. Он отличается внушительным количеством разных свойств, которые должны предусматриваться. Провести правильный расчет возможно лишь при рассмотрении всех сил и факторов.

Структурный анализ шарнирных механизмов

Проводя изыскание шарнирного механизма необходимо выделять внимание права выбора 2-ух ключевых направленностей, одно из которых связано с непосредственным анализом, другой соединением. Оба понятия значительно друг от друга отличаются, что необходимо брать во внимание. Структурный анализ – процесс определения структурных свойств, который может заключаться в следующем:

1. Определении кинематической пары.
2. Изучение структур групп.
3. Обозначение свойств связи кинематической цепи.

Сегодня анализ проходит для определения недостатков структуры, которые в последующем если понадобится могут устраняться.

Каждый случай исследования по-своему уникален. В рассматриваемом случае уделим внимание плоскому шарнирному механизму, отличающийся нерациональной структурой. Его специфики заключаются в приведенных ниже моментах:

1. Трудоспособность механизма сберегается только при определенном соответствии длины звеньев. Образующаяся фигура в ходе построения напоминает параллелограмм.
2. Чтобы исключить допустимости эксплуатации устройства с дефектами необходимо точно знать о наличии или отсутствии избыточных связях, возможности пассивного распространения и их количества. Необходимо учесть, что они могут появляться исключительно в кинематических цепях замкнутого контура.
3. На данное время выделяют два основных типа контуров: замкнутые и зависимые. Независимым считается вариант выполнения, у которого хотя бы один компонент контура отличается от других.

Зависимые варианты выполнения дублируют друг друга. Для определения числа контура применяется специализированная формула.

Также чтобы исключить допустимости возникновения дефекта делаются расчёты количества структурных групп и некоторые прочие моменты. В общем необходимо заявить, что проводимый анализ направлен на достижение следующих задач:

1. Построение самых разных механизмов. При этом проходит обозначение подвижности и маневренности, так как аналогичные параметры являются ключевыми.
2. Создание плоских механизмов. Процедура предполагает анализ состава структуры, а еще определяет подвижности.

В общем необходимо заявить, что преследуемые цели очень часто направлены на обозначение вероятной деформации структуры. Провести настоящий анализ возможно лишь при всестороннем рассмотрении механизма.

Классификация шарнирных механизмов

Все шарнирные механизмы классифицируются по достаточно немалому количеству самых разных признаков. При этом одинаковыми свойствами можно назвать больший коэффициент КПД и очень высокую нагрузочную способность, простоту функционирования. Очень простые шарнирные механизмы встречаются в разных промышленных областях. Главная классификация проходит по принципу действия:

1. Четырехзвенники.
2. Кривошипно-шатунный.
3. Кулисные механизмы.

Приведенные варианты как правило ставятся для достижения очень разнообразных целей.

Примером можно назвать установку для вертикального подъема самых разных грузов или устройств.

Обширное распространение получил коленно-рычажный механизм из-за причины простоты конструкции и продолжительного срока эксплуатации.

Показатели качества шарнирных механизмов

Для формирования общего описания устройства используются разные показатели качества, которые могут касаться довольно различных факторов. Самыми популярными можно назвать:

1. КПД является наиболее основным параметром, который рассматривается при разработке довольно различных механизмов. Эта безразмерная величина определяет кол-во энергии, которая используется для достижения заданных целей с учетом потерь. Необходимо учесть тот фактор, что аналогичный критерий шарнирного механизма находится всегда меньше единицы, другими словами во время работы появляются потери. При приближении значения КПД к единице значительно уменьшаются потери, а еще увеличивается качество шарнирного механизма. Сделать расчет рассматриваемого критерия весьма не легко, так как для этого нужны очень разные формулы.
2. Ход механизма также принимается во внимание во время проектирования подходящего устройства. Ход устанавливается начальной и конечной точкой. При этом необходимо учесть, что в большинстве случаев выполнить расчеты весьма не легко, так как траектория движения может быть криволинейной.
3. Угол размаха коромысла меряется путем вычитания 2-ух крайних точек положения на момент работы. Во многих случаях устройство совершает повторяющееся цикличное движение.
4. Показатель, отражающий неравномерность распределения средней скорости. Данный показатель устанавливается соотношением времени хода в холостую к рабочему. Провести необходимые расчеты возможно лишь при применении формул, а еще построении чертежа.
5. Угол давления и передачи. Аналогичный параметр представлен соотношением острого угла между векторной энергичной силы, которая действует на предшествующем звене.

Каждый параметр рассматриваемые по отдельности, после этого составляется оценочный анализ, отражающий общее состояние механизма.

Коленно-рычажный механизм

Современный коленно-рычажный механизм используется в тех случаях, когда на исполнительный орган следует передать значительное усилие, однако при этом движущая сила не должна быть большой. При этом часто в качестве привода применяется гидравлика, которая в большинстве случаев определяет важные характеристики конструкции. Плюсами можно назвать приведенные ниже моменты:

1. Большая скорость перемещения при холостом ходе. Благодаря этому появляется возможность проводить установку устройства в случае, когда необходимо обеспечить быстрый ход подвижного элемента. Примером можно назвать оборудование, которое предназначено для фрезеровки или точения, так как оно имеет очень много подвижных узлов, которые должны иногда менять собственное положение.
2. Маленькие линейные размеры рабочего гидравлического цилиндра. Данное свойство определяет возможность создания небольшой конструкции. В наши дни более всего цениться собственно компактность, так как оборудование становится все легче и меньше. Благодаря этому упрощается установка и обслуживание.
3. Пониженный показатель количества жидкости для работы в системе. Благодаря этому значительно уменьшаются затраты при обслуживании. Иногда необходимо проводить пополнение объема жидкости, так как работа конструкции приводит к его расходу.

Впрочем, у аналогичного варианта выполнения есть очень большое количество минусов, посреди которых отметим:

1. Очень большая цена привода и необходимость в периодическом обслуживании. Собственно поэтому устройство монтируется в том случае, когда необходимо провести передачу значительного усилия. При изготовлении шарнирного механизма аналогичного типа используются материалы с большой стойкостью к влиянию внешней среды.
2. Есть возможность повреждения магистрали, что оказывается основой вытекания жидкости для работы и появления иных проблем. Особенности конструкции конструкции формируют то, что есть вероятность появления довольно различных проблем, например, проскок самого большого положения.

Выделяют несколько вариантов рассматриваемого устройства, они все отличаются некоторыми рабочими характеристиками.

Устройство и рабочий принцип одинарного механизма смыкания

Аналогичный аппарат предоставлен комбинированием нескольких конструктивных компонентов, благодаря им обеспечивается передача и увеличение усилия. Важными деталями можно назвать:

1. Две недвижымые траверсы. Их соединение проходит с помощью цилиндрической колонны.
2. Крепление проходит с помощью гаек и добавочных гаек, которые намного увеличивают прочность системы.
3. Передача усилия выполняется за счёт гидравлического цилиндра. Его крепление проходит с помощью шарниров.
4. Также есть серьги.

Рабочий принцип механизма довольно не простой. Отличается он так:

1. Смещение поршня вниз в гидравлическом блоке происходит выпрямление серьги, она соединяется с горизонтальной осью.
2. В результате сочетания осей происходит соединение шарниров.
3. Шарниры устанавливаются таким образом, чтобы при контакте расстояние между ними было меньше, чем общаяя длина двух серег.
4. Выпрямление серег происходит благодаря распорного усилия.

Вышеприведенная информация определяет то, что основным минусом конструкции становятся нескомпенсированные боковые усилия, которая появляются из-за нагрузки втулок и колонн. Собственно поэтому лучше всего применять такой способ выполнения лишь в случае передачи маленького усилия.

Устройство и рабочий принцип сдвоенного механизма

Самое большое распространение обрела конструкция коленно-рычажный механизма сдвоенного типа. Она состоит из таких элементов:

1. Неподвижной траверсы.
2. Гидравлического цилиндра.
3. 4-ре колоны, работающие для сцепления весомой части к плите.
4. Подвижная плита.
5. Пятишарнирный механизм.
6. Серьги.
7. Шарниры.
8. Салазки.

Характерной спецификой можно назвать наличие пятишарнирного механизма. Он состоит из приведенных ниже деталей:

Гидравлический выталкиватель обеспечивается убирание отлитых изделий из формы. При этом использование пятишарнирного механизма обеспечивает передачу высокого усилия для открытия формы. Расширить ход плиты при открывании можно за счёт изменения передней серьги. Также может проходит изменение расстояния между шарнирами, которые также размещены на неподвижной траверсе. Особенные особенности конструкции конструкции формируют фактически полное отсутствие бокового усилия, которое полностью возмещается. Собственно поэтому устройство ставится очень часто, так как вероятность потери груза значительно уменьшается.

Салазки можно назвать основополагающей частью конструкции. Они нужны для разгрузки колонн от оказываемой нагрузки подвижной плиты. Во время их изготовления используется материал, который отличается большой устойчивостью к износу и прочими привлекательными качествами. Точность размеров салазок дает возможность исключить значительно отклонение при движении подвижного элемента.

Проблемы которые могут появится и важные характерности

Во время работы рассматриваемого механизма существует вероятность появления довольно различных проблем. Примером можно назвать проскок положения предела и остальные. Для устранения проблем следует:

1. Проводить оперативное обслуживание.
2. Исполнять технику безопасности.
3. Исполнять периодическую замену самых разных деталей.

Также необходимо выделять внимание тому, какой период смазки коленно-рычажного механизма. Исключительно при своевременной подаче вещества для смазки можно значительно уменьшить степень износа важных элементов. Необходимо учесть, что для рассматриваемого шарнирного механизма требуется специализированная жидкость, обладающая специальными качествами.

Проскок положения предела

Как выше было отмечено, довольно обширное распространение получил случай проскока положения предела. Среди свойств данного момента отметим следующее:

1. На момент, когда все три шарнира находится на одной линии оказывается самое большое усилие смыкания.
2. В этом положении шток вытянут максимально, неосторожные действия могут оказаться причиной повреждения конструкции.
3. Если конструкция была настроено неверно, то серьги проскакивают положение крайней точки. Такое явление оказывается основой, по которой шток не может вернуться в первое положение.

На момент самого большого перемещения штока оказывается сильное давление, благодаря чему появляется вероятность деформации важных элементов. Собственно поэтому проскок положения предела приводит к ударам царапинам и так далее станка.

Проблема может появляться также в случае неверной регулировки шарнирного механизма. Примером можно назвать случай, когда усилия цилиндра недостаточно для открытия важных элементов. Характерности проблемы такие:

1. На колонны во многих случаях одеваются ленточные нагреватели.
2. За счёт нагрева до конкретной температуры происходит удлинение колонны, благодаря чему уменьшается степень оказываемой нагрузки.

В таком случае не позволяется открывать форму до полного открытия колонн. Связывают это с тем, что появляющаяся нагрузка будет причиной деформации направляющих компонентов. Если они потеряют собственную форму, то в последующем значительно усложниться ход подвижных компонентов.

Шарнирно-рычажные механизмы

Аналогичный вид механизма также получил очень большое распространение. При этом за его большой эксплуатационный период было изобретено пару вариантов выполнения, которые отличаются собственными некоторыми особенностями. Выделяют такие варианты шарнирно шарнирных механизмов:

1. С 2-мя кривошипами.
2. Кривошипно-коромысловые.
3. 2-ух коромысловые.

Примером применения варианта выполнения с 2-мя кривошипами можно назвать перенос тяжёлой заготовки с тележки на обрабатывающий станок. Его конструкция отличается следующими характерностями:

1. В виде основы применяется две четырехлучевые звездочки, которые закрепляются на валу.
2. Также фиксация выполняется за счёт шарнирного соединения с осью и четырьма ложементами. На момент влияния усилия они делают двухкривошпный механизм, который принимает часть нагрузки.
3. Валы закрепляются на подшипниках скольжения, которые размещены в корпусе. С помощью опоры они ставятся на общей раме, принимающую главную нагрузку.

Собственно особенности конструкции в большинстве случаев формируют то, где и как может использоваться устройство.

Как высчитать простой шарнирный механизм собственными силами?

Перед непосредственным разработкой механизма следует выполнить расчеты главных показателей, а еще выстроить схему распределения нагрузок. Силовой расчет шарнирного механизма проходит после определения начальных данных:

1. Создается кинематическая схема массы и факторов, инерции звеньев и положения центров массы.
2. Принимается во внимание закон движения механизма.
3. Устанавливается внешнее силовое нагружение.
4. Рассчитывается угол перекрытия рычажном механизме.

Проводимый кинематический и силовой учитывает создание системы координат, которая применяется для расчета кинематических параметров. Кулисно-рычажный вариант выполнения проектируется при разработке системы координат и обозначением всех сил. Для проектирования требуется очень много самых разных формул, при этом в конце необходимо выполнить проверку.

В основном, рассматриваемая работа делается инженерами, который берут во внимание ГОСТ проектирование. Связывают это с тем, что структурная формула плоских рычагов подбирается в зависимости от области их использования.

Требования безопасности

Во время проектирования и монтаже шарнирного механизма берутся во внимание условий безопасности. Они в большинстве случаев зависят от сфере использования устройства, а еще свойств именно механизма.

Среди свойств данного момента можно подчеркнуть следующее:

1. Во время изготовления должен выбираться материал, который станет подходить всем необходимым потребностям. Примером можно назвать высокую устойчивость к коррозии. Во время проектирования указывается то, какой собственно материал должен использоваться во время изготовления устройства. Часто предпочтение отдают углеродистой стали и легированным сплавам. Некоторые детали могут быть сделаны из уплотнительных и остальных материалов, все будет зависеть то определенного случая.
2. Во время проектирования принимается во внимание то, как происходит перераспределение нагрузки. Связывают это с тем, что в определенных местах она будет критичной.
3. Под энергичным элементом при подъеме тяжёлых объектов не должно находится людей, иного оборудования, а еще частей самого шарнирного механизма. Это связано с большой вероятностью падения переносимого груза.
4. Перед непосредственным использованием оборудования следует проводить зрительный осмотр, который дает возможность определить наличие или отсутствие повреждений. По мимо этого, должно проходит периодичное обслуживание. Даже малый дефект будет причиной большого снижения прочности шарнирного механизма. Периодичное обслуживание дает возможность значительно увеличить служебный срок устройства.
5. Не позволяется использовать механизм не по назначению. Перед каждым его применением исследуется надежность крепления. Нагрузка должна оказываться на конструкцию должным образом, так как в другом случае происходит ошибочное перераспределение силы. Собственно поэтому во время проектирования указывается то, как устройство должно ставиться и как применяться.
6. При использовании принимается во внимание то, на какую самую большую нагрузку рассчитано оборудование. Слишком больший коэффициент будет причиной, по которой происходит повреждение важных элементов. Во время проектирования принимается во внимание то, какая нагрузка может оказываться на конструкцию.

В основном, подходящее руководство по использованию устройства составляется конкретно на месте его эксплуатации в согласии с установленными нормами. Связывают это с тем, что шарнирные механизмы получили очень большое распространение, как правило ставятся в качестве составного узла иного оборудования.

Как говорит практика, механизм смыкания считается наиболее травмоопасной частью ТПА. Собственно поэтому при его применении необходимо выделять много внимания моменту предоставления безопасности.

При этом узел оснащен тремя важными независимыми системами:

1. Гидравлическая. Данная часть монтируется в большинстве случаев для передачи усилия. Гидравлика обрела очень большое распространение, так как она необходима для непосредственной передачи усилия. Гидравлическая часть основывается на подаче специализированной жидкости, с помощью нее проходит передача усилия. Гидравлика несет с собой опасность из-за причины того, что подвижный детали могут передавать усилие. По этому все важные элементы обязаны быть защищенными от влияния внешней среды, для чего проходит установка самых разных кожухов.
2. Механическая. Механика в ответе за непосредственную передачу усилия и достижения иных целей. Ошибочная работа устройства будет причиной повреждения и деформации. Механика также защищается специализированными кожухами, так как попадание чужих компонентов не позволяется.
3. Электрическая. Для управления механизмом проходит установка электрической части. Она обязана быть защищена от влияния внешней среды, так как даже небольшое влияние механики будет причиной повреждения магистрали электрического снабжения.

Опасность с собой несет и электрическая часть, состоящая из конечных выключателей. Схема подсоединения учитывает применение как минимум 2-ух выключателей, устройство должно обесточиваться в случае выхода из строя одного из них.

Механическая защитная система действует путем прерывания масляной подачи в гидравлический цилиндр. При этом проходит слив масла с цилиндра в общую емкость. Такая система срабатывает даже при незначительном повреждении устройства.

Область использования

Шарнирные механизмы получили очень большое применение, что в первую очередь можно связать с их хорошими качествами перед остальными устройствами, которые ставятся для перевозки грузов и иной передачи усилия. Анализируя область использования необходимо уделять свое внимание следующим моментам:

1. Очень часто рычажок ставится для подъема груза. Он считается неотъемлемым элементом достаточно немалого количества разных устройств, которые приводятся в движение ручной силой.
2. Встречаются в производственных цехах, в химической промышленности, в автомобилестроении и многих остальных отраслях.
3. Область использования исчерпывается типом используемого материала во время изготовления весомых частей, принципом действия, а еще самой большой потенциальной нагрузкой, которая оказывается на рабочий орган.

Сегодня шарнирные механизмы получили очень большое распространение, используют при разработке разного оборудования. При этом если важна экономия, то рычажок можно сделать собственными руками.

Напоследок напомним, что провести собственными силами проектирование рычага весьма не легко. Это связано с необходимостью использования достаточно немалого количества самых разных формул, построением графиков соответствия и многими прочими моментами. Допущенная ошибка будет причиной повреждения механизма на момент эксплуатации, большого снижения критерия КПД и появления множества прочих проблем.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.