Klikový mechanismus

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 10. února 2022; kontroly vyžadují 2 úpravy .

Klikový mechanismus (KShM) je navržen tak, aby převáděl vratný pohyb pístu na rotační pohyb (například na rotační pohyb klikového hřídele u spalovacích motorů) a naopak. Díly KShM jsou rozděleny do dvou skupin, jedná se o pohyblivé a pevné části:

Pohyblivý: píst s pístními kroužky, pístní čep , ojnice , klikový hřídel s ložisky nebo klikou , setrvačník .
Stacionární: blok válců (je základní částí spalovacího motoru ) a je společným odlitkem s klikovou skříní , hlavou válců, setrvačníkem a skříní spojky, spodní klikovou skříní ( jímkou ), vložkami válců, víka bloků, spojovací prvky, těsnění víka bloku, konzoly, polokroužky klikové hřídele.

Jak to funguje

Přímé schéma: Píst pod vlivem tlaku plynu provádí translační pohyb směrem ke klikové hřídeli. Pomocí kinematických dvojic "píst-ojnice" a "ojnice-hřídel" se translační pohyb pístu převádí na rotační pohyb klikové hřídele. Klikový hřídel se skládá z:

čepy ojnice
kořenové krčky
protiváha

Reverzní schéma: Klikový hřídel působením působícího vnějšího krouticího momentu vykonává rotační pohyb, který se prostřednictvím kinematického řetězce "hřídel-spojovací tyč-píst" převádí na translační pohyb pístu.

Typy a typy KShM

Centrální KShM, ve kterém se osa válce protíná s osou klikového hřídele.
Odsazení KShM, ve kterém je osa válce posunuta vzhledem k ose klikového hřídele o určitou hodnotu;
KShM ve tvaru V (včetně s taženou ojnicí), ve kterém jsou dvě ojnice pracující na levém a pravém válci umístěny na jedné klice klikového hřídele.

Podle poměru zdvihu a průměru pístu rozlišují:

krátký zdvih [1] (S/D<1) KShM;
dlouhý zdvih (dlouhý zdvih) (S/D>1) KShM.

V automobilových vysokootáčkových motorech s vnitřním spalováním převládá schéma krátkého zdvihu.

Přítomností boční síly na pouzdro KShM se stane:

kmen [2] (s boční silou);
křížová hlava [3] (nezatížený píst);

Historie

V přírodě

Zadní končetiny kobylky jsou klikovým mechanismem s neúplnou rotací.
Stehno a bérce člověka a androidích robotů také představují klikový mechanismus s neúplným otočením.

V římské říši

Nejstarší důkaz o klikě kombinované s ojnicí na stroji pochází z pily z Hierapolis , 3. století našeho letopočtu, římského období, a byzantských kamenořezných pil v Gerasu v Sýrii a Efezu v Malé Asii (6. století n. l.). [4] Další taková pila mohla existovat ve 2. století našeho letopočtu. E. v římském městě Augusta Raurica (dnešní Švýcarsko), kde byla nalezena kovová klika. [5]

Pohybové rovnice pístu (pro centrální klikovou hřídel)

Definice

l - délka ojnice (vzdálenost mezi osou ojnice a osou kliky)
r - poloměr kliky (vzdálenost mezi osou kliky a středem kliky, to znamená polovina zdvihu pístu
A - úhel natočení kliky (z "horní úvratě" do "dolní úvratě")
x je poloha osy ojnice (od středu kliky podél osy válce)
v je rychlost osy ojnice (od středu kliky podél osy válce)
a je zrychlení osy ojnice (od středu kliky podél osy válce)
ω je úhlová rychlost kliky v radiánech za sekundu (rad / sec)

Úhlová rychlost

Úhlová rychlost kliky v otáčkách za minutu (RPM):

\omega ={\frac {2\pi \cdot \mathrm {RPM} }{60}}

Vztahy v trojúhelníku

Jak je znázorněno na obrázku, střed kliky, osa kliky a osa ojnice tvoří trojúhelník NOP.
Z kosinové věty vyplývá, že:

l^{2}=r^{2}+x^{2}-2\cdot r\cdot x\cdot \cos A

Rovnice ve vztahu k úhlové poloze kliky (pro centrální klikovou hřídel)

Rovnice, které popisují cyklický pohyb pístu vzhledem k úhlu natočení kliky.
Příklady grafů těchto rovnic jsou uvedeny níže.

Pozice

Poloha vzhledem k úhlu kliky (převedením vztahů v trojúhelníku):

l^{2}-r^{2}=x^{2}-2\cdot r\cdot x\cdot \cos A

l^{2}-r^{2}=x^{2}-2\cdot r\cdot x\cdot \cos A+r^{2}[(\cos ^{2}A+\sin ^{2}A)-1]

l^{2}-r^{2}+r^{2}-r^{2}\sin ^{2}A=x^{2}-2\cdot r\cdot x\cdot \ cos A+r^{2}\cos ^{2}A

{\displaystyle l^{2}-r^{2}\sin ^{2}A=(xr\cdot \cos A)^{2))

xr\cdot \cos A={\sqrt {l^{2}-r^{2}\sin ^{2}A))

{\displaystyle x=r\cos A+{\sqrt {l^{2}-(r\sin A)^{2))))

Rychlost

Rychlost vzhledem k úhlu natočení kliky (první derivace se bere pomocí pravidla derivace komplexní funkce ):

{\begin{array}{lcl}x'&=&{\frac {dx}{dA}}\\&=&-r\sin A+{\frac {\left({\frac {1} {2}}\right)\cdot (-2)\cdot r^{2}\sin A\cos A}{\sqrt {l^{2}-r^{2}\sin ^{2}A} }}\\&=&-r\sin A-{\frac {r^{2}\sin A\cos A}{\sqrt {l^{2}-r^{2}\sin ^{2} A}}}\end{array}}}

Zrychlení

Zrychlení vzhledem k úhlu kliky (druhá derivace přijatá pomocí pravidla složené funkce derivace a částečného pravidla ):

{\begin{array}{lcl}x''&=&{\frac {d^{2}x}{dA^{2}}}\\&=&-r\cos A-{\ frac {r^{2}\cos ^{2}A}{\sqrt {l^{2}-r^{2}\sin ^{2}A))}-{\frac {-r^{2 }\sin ^{2}A}{\sqrt {l^{2}-r^{2}\sin ^{2}A}}}-{\frac {r^{2}\sin A\cos A \cdot \left(-{\frac {1}{2}}\right)\cdot (-2)\cdot r^{2}\sin A\cos A}{\left({\sqrt {l^{ 2}-r^{2}\sin ^{2}A}}\right)^{3}}}\\&=&-r\cos A-{\frac {r^{2}(\cos ^ {2}A-\sin ^{2}A)}{\sqrt {l^{2}-r^{2}\sin ^{2}A))}-{\frac {r^{4}\ sin ^{2}A\cos ^{2}A}{\left({\sqrt {l^{2}-r^{2}\sin ^{2}A}}\right)^{3}} }\end{array}}

Příklad grafů pohybu pístu

Graf ukazuje x, x', x" versus úhel kliky pro různé poloměry kliky, kde L je délka kliky (l) a R je poloměr kliky (r) :

Animace pohybu pístu s ojnicí stejné délky a s proměnným poloměrem kliky v grafu výše:

Aplikace

Klikový mechanismus se používá u spalovacích motorů , pístových kompresorů , pístových čerpadel , šicích strojů , klikových lisů a při pohonu okenic některých bytových a trezorových dveří. Také klikový mechanismus byl použit u lištových sekaček .

Viz také

Spalovací motor

Jiné způsoby, jak převést rotační pohyb na přímočarý

Zde byla možnost změnit Heuken.

Poznámky

↑ Motor s krátkým zdvihem / M. A. Latin // Konda - Kun. - M . : Sovětská encyklopedie, 1973. - ( Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / šéfredaktor A. M. Prochorov ; 1969-1978, sv. 13).
↑ Kufrový motor // Tardigrades - Ulyanovo. - M . : Sovětská encyklopedie, 1977. - ( Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / šéfredaktor A. M. Prochorov ; 1969-1978, sv. 26).
↑ Křížový motor / V.I. Efanov // Konda-Kun. - M . : Sovětská encyklopedie, 1973. - ( Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / šéfredaktor A. M. Prochorov ; 1969-1978, sv. 13).
↑ 1 2 Ritti, Tullia; Grewe, Klaus; Kessener, Paul (2007), „Reliéf vodní kamenné pily na sarkofágu v Hierapolis a jeho důsledky“, Journal of Roman Archaeology, 20, str. 138-163
↑ Schioler, 2009

Literatura

Schioler, Thorkild. Die Kurbelwelle von Augst und die römische Steinsägemühle: [ angl. ] // Helvetia Archaeologica : J. - 2009. - Sv. 40, č. 159/160. - S. 113-124.
Grabovsky, A. A. Kinematika klikového mechanismu se dvěma klikovými hřídeli // Izvestiya MSTU MAMI. - 2009. - č. 2 (8). — s. 56–63.

Odkazy

Převod rotačního pohybu na přímočarý . Tool-land.ru . Staženo: 26. července 2019. (Ruština)
Klikový mechanismus (KShM) . carspec.info . Staženo: 26. července 2019. (Ruština)

Mechanismy
Rotační	mechanická převodovka zubatý planetární mávat řetěz pás třecí cykloidní kardan Kloub s konstantní rychlostí Mechanická spojka třecí vačkový kotouč zubatý odstředivý přejíždění Hrapová maltština
Přímý	Klikový posuvník Klika "Čelní deska - tyče" Vahadlové ložisko skotský hřeben a pastorek Převodovka šroub-matice Naviják brána Sarrus Lipkina - Posselye
...přibližně	watta Hoyken Čebyšev Klanna Jansen
Překladové	Rovnoběžník
Složený pohyb	vačka Výstřední Trammel čtyřčlánkový Véčko