Большая энциклопедия техники

Произвольное из условий связи ликвидирует одну степень свободы, т. е. устраняя одно из шести самостоятельных относительных перемещений в пространстве. Относительно условий связи кинематические пары подразделяются на пять классов. Число степеней свободы определяется по формуле W = 6 – S. Оставшиеся относительные движения звеньев необходимы для разделения кинематических пар внутри каждого класса. Относительно характера соприкосновения звеньев кинематические пары делятся на низшие, обладающие контактом по поверхностям, и высшие (определяются контактом по линиям или в точках). Высшие кинематические пары допустимы всех пяти классов, имеют много видов. Низшие пары возможны только трех классов и шести видов.

Кинематические пары подразделяются на геометрически замкнутые пары, в которых постоянное соприкосновение поверхностей создается благодаря форме включенных элементов, и незамкнутые пары, созданные таким образом, что замыкание производится при помощи прижимающей силы – силового замыкания. Примером может служить силовое замыкание в кулачковом механизме.

Простые пары определяются как пары, у которых относительное движение одного звена относительно другого соотносится с относительным движением второго звена в соотношении с первым звеном.

Поступательной парой называется пара, в которой одно из тел способно создавать только поступательное движение относительно другого тела.

Примером поступательной пары может служить тело, оснащенное призматическим каналом, в который устанавливается призма.

Вращательной парой является цилиндрическая втулка и установленный в нее шип, который оснащается закраинами, ограничивающими шип и не позволяющими покинуть втулку.

Винтовая пара представляет собой сочетание винта и гайки, при этом шагом является расстояние, находящееся между нарезками винта по ориентированности оси винта.

Поступательная пара рассматривается в качестве винтовой пары с шагом, соответствующим бесконечности.

Вращательная пара определяется как винтовая шагом, равным нулю.

В прямоугольной системе координат может наблюдаться три поступательных движения, происходящих в направлениях трех осей координат, три вращательных – вокруг осей.

Высшие пары определяются как пары, не выполняющие свойство простых пар, например шкив и перекинутый через него ремень, соединение зубчатых колес, полная трехгранная призма, дуговой двухсторонник, эллиптический циркуль и т. д. Движение первого звена в звене второго является обращенным относительно движения второго звена в первом звене.

Условными кинематическими парами считаются подвижные сопряжения с некоторым количеством промежуточных тел качения, например шарикоподшипники и роликоподшипники, промежуточных деформируемых элементов, например безлюфтовые шарниры устройств с плоскими пружинами.

Кинематическая цепь

Кинематическая цепь представляет собой последовательное соединение звеньев в пары. В случае, когда последнее звено соединяется с первым звеном, кинематическая цепь называется замкнутой. Если же последнее звено не соединено с первым звеном, цепь считается открытой. Принудительная кинематическая замкнутая цепь определяется как цепь, имеющая одно звено неподвижное, приобретает определенность движения, которая свойственна механизму. Если в принудительной цепи одно звено задается неподвижным, то считается, что цепь поставлена на этом звене, при этом, если ставить принудительную цепь последовательно на каждое из звеньев, можно создать такое количество механизмов, которое соответствует количеству звеньев в цепи. Принудительной цепью является шарнирная четырехсторонняя фигура, включающая четыре стержня, которые объединены при помощи шарниров, являющихся вращательными парами.

Кинетостатика механизмов

Кинетостатика механизмов представляет собой одну из частей теории динамики машин и механизмов, основанную на методе силового расчета, который позволяет находить реакции элементов кинематических пар механизма при известном законе движения устройства.

При рассмотрении всех сил, которые прикладываются к звеньям механизма, присоединяют силы инерции, используя принцип Д’Аламбера, можно принять весь механизм как единое целое и отдельные его части как находящиеся в состоянии равновесия. Для задания сил, направленных на механизм, используют уравнение статики, составляются системы уравнений для отдельных составляющих механизма. Количество уравнений соответствует количеству неизвестных реакций. Такие системы получили название статически определимых. Проведение силового последовательного расчета механизма кинематических пар начинается с максимально удаленной группы относительно начального звена механизма. Векторное уравнение решается при помощи многоугольника, где реакция находится при помощи векторного уравнения равновесия сил на одном из звеньев. Исследование равновесия начального звена: находят реакцию, уравновешенный момент, который прикладывается к этому звену, для создания установленного закона движения начального звена. Для нахождения силы трения в кинематических парах используется система уравнений с добавочным независимым уравнением. Находятся реакции, затем определяются силы трения в парах, далее расчет производится еще раз с учетом сил трения в качестве внешних сил, которые прикладываются к звеньям, получая при повторном расчете как бы более точные реакции в первом приближении. Расчет также может повторяться, принимая силы трения как определенные. Для расчета многозвенных пространственных устройств используется такой же метод, при этом решение становится достаточно большим.

Кинетостатика механизмов широко используется при проведении проектировочных работ новых машин, направленных на точный расчет прочности создаваемых технических устройств.

Ковш (в технике)

Один из вариантов технического ковша представляет собой стальной или чугунный сосуд, вместимость которого определяется 480 т, внутренняя часть ковша обкладывается огнеупорным кирпичом. Используется для произведения транспортировки, разливки расплавленного металла, шлака, штейна, а также для хранения не на длительное время расплавленного металла, шлака, штейна.

Второй вариант ковша является ковшом, который устанавливается на землеройную, подъемно-транспортную машину, выполняя функцию рабочего органа для произведения захвата и отделения доли материала от общего его количества для произведения перемещения этой доли к зоне разгрузки.

Коленчатый вал

Коленчатый вал представляет собой деталь сложной конфигурации или узел деталей, характерный для составного вала, оснащается консолями для фиксирования шатунов, служащих для передачи плоско-поступательного движения коленчатому валу, который трансформирует это движение во вращательное, передавая вращение трансмиссии и приводным приспособлениям. Коленчатый вал является составным элементом кривошипно-шатунного механизма.

Конструкция коленчатого вала представляет собой относительно нежесткую деталь, на которую приходятся достаточно большие изменчивые нагрузки, во время работы на него действуют силы кручения и он подвергается изгибу. Коленчатый вал состоит из: коренных шеек; шатунных шеек; щеки; передней выходной части вала – носка; задней выходной части вала – хвостовика; противовесов. Коренные шейки являются опорами вала, которые находятся в коренных подшипниках, установленных в картере двигателя. Шатунные шейки – опоры вала, направленные на соединение с шатунами. Щечки выполняют функцию соединения коренных и шатунных шеек. Передняя выходная часть вала определяется как часть для крепления шестерни или шкива отбора мощности для привода газораспределительного устройства и всевозможных дополнительных участков, систем и приспособлений. Задняя выходная часть вала служит для объединения с маховиком или массивной шестерней отбора ключевого количества мощности. Противовесы предназначены для создания разгрузки коренных подшипников относительно центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижнего компонента шатуна.

Коленчатый вал производится из стали, характеризуемой упрочением токами высокой частоты или азотированием, а также из высокопрочного чугуна. Противовес создается как единое целое с коленчатым валом, в противном случае противовесы напрессовываются на вал. Коленчатый вал устанавливается таким образом, чтобы опираться коренными шейками на коренные опоры картера двигателя, шатунные шейки фиксируются вместе с нижними головками шатунов. Коренные и шатунные шейки присоединяются при помощи щечек, которые организуют кривошипы вала. Неуравновешенные массы образуют центробежные силы на подшипниках вала, для их разгрузки предназначены противовесы. В передней части вала предусмотрен сальник для уплотнения, при этом держателем сальника является корпус масляного насоса. Передняя часть вала оснащается зубчатым шкивом привода топливного насоса высокого давления и распределительного механизма двигателя и шкивом ременной передачи для привода генератора, водяного насоса и различных устройств и систем автомобиля. Сальником обеспечивается и задний конец вала, этот сальник фиксируется при помощи специального держателя. На задней стороне коленчатого вала имеется фланец, предназначенный для крепления диска привода, что характерно для моделей автомобилей, оснащенных автоматической коробкой передач, или маховика.

Для произведения ремонтных работ коленчатого вала необходимо перешлифовать коренные, шатунные шейки относительно следующего ремонтного размера. После проведения ремонтных работ коленчатый вал должен устанавливаться с маховиком и сцеплением, которые имелись до ремонта, при этом в обязательном порядке производится балансировка коленчатого вала со сцеплением. В случае дисбаланса создаются углубления в маховике посредством высверливания.

Коленчатые валы двигателя относительно диаметра коренных и шатунных шеек делятся на классы, при этом деление на классы является индивидуальной для каждого двигателя. Точность диаметральных габаритов коренных и шатунных шеек варьируется относительно 1—2 классов, при этом чистота поверхности определяется 8—10 классами и выше; допускаются отклонения на овальность и конусность, которые для автомобильных двигателей соответствуют отрезку от 0,010 до 0,005 мм. Расхождение в параллельности осей коренных и шатунных шеек не превышает 0,01 мм по всей длине каждой шатунной шейки; радиус кривошипа может иметь допуски в 0,05—0,15 мм. Если отклонения радиусов кривошипов и угловых развала слишком велики, то образуется неравномерная степень сжатия в разных цилиндрах и относительно сдвига фаз распределения, что неблагоприятно отражается на работе двигателей. Для подшипников скольжения коленчатые валы должны обладать высокими требованиями к поверхности шеек, усиленной износостойкостью и усталостной прочностью. Маркировка должна наноситься на передней щечке вала, верхние цифры соответствуют классам шатунных шеек с первой по шестую, при рассмотрении поочередно слева направо, нижние цифры являются классами коренных шеек с первой по седьмую слева направо.