Ознакомиться как обеспечивается возвратно поступательное движение

Обновлено: 02.07.2024

1. Абсолютно твердое тело – это тело, расстояние между любыми двумя точками которого остается постоянным при его движении.

2. Поступательным называется такое движение абсолютно твердого тела, при котором любой отрезок, соединяющий любые две точки тела, остается параллельным самому себе. Одинаковыми остаются при поступательном движении перемещение, траектория, путь, скорость, ускорение.

3. Вращением твердого тела вокруг неподвижной оси называется такое движение, при котором все точки тела описывают окружности, центры которых находятся на одной прямой перпендикулярной плоскостям этих окружностей. Сама эта прямая есть ось вращения.

4. Угол поворота – угол, на который поворачивается радиус-вектор, соединяющий центр окружности с точкой вращающегося тела.

5. Угловая скорость - отношение угла поворота φ к промежутку времени, в течение которого совершен этот поворот при равномерном движении.

6. Линейная скорость – отношение длины дуги окружности пройденной точкой тела к промежутку времени, в течение которого этот поворот совершен.

7. Период - промежуток времени, за который тело делает один полный оборот.

8. Частота обращения тела – число оборотов за единицу времени

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2016. – С. 57-61

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс.-М.:Дрофа,2009.-С.20-22

Открытые электронные ресурсы:

Теоретический материал для самостоятельного изучения

1. Вы знаете, что в физике для упрощения исследования реальных ситуаций часто используются модели. Одной из механических моделей, используемых при описании движения и взаимодействия тел, является абсолютно твёрдое тело- тело, расстояние между любыми двумя точками которого остаётся постоянным при его движении.

2. Поступательным называется такое движение абсолютно твёрдого тела, при котором любой отрезок, соединяющий любые две точки тела, остаётся параллельным самому себе. Примером поступательного движения может служить свободное падение тел, движение лифта, поезда на прямолинейном участке дороги. При поступательном движении все точки тела описывают одинаковые траектории, совершают одинаковые перемещения, проходят одинаковые пути, в каждый момент времени имеют равные скорости и ускорения.

Для описания поступательного движения абсолютно твёрдого тела достаточно написать уравнение движения одной из его точек.

3. Вращательным движением абсолютно твёрдого тела вокруг неподвижной оси называется такое его движение, при котором все точки тела описывают окружности, центры которых находятся на одной прямой, называемой осью вращения. При этом плоскости, которым принадлежат эти окружности, перпендикулярны оси вращения.

Вращательное движение позволяет осуществить непрерывный процесс работы с использованием больших скоростей. Вращающиеся механизмы более компактны и более экономичны, так как потери энергии на преодоление сил трения качения меньше, чем на преодоление сил трения скольжения. Поэтому в современной технике вращательное движение рабочих частей машин всё более вытесняет возвратно-поступательное. Например, вместо ножовочной пилы в технике используют вращающуюся дисковую пилу, поршневые насосы в большинстве случаев вытесняются центробежными.

4. Угловой скоростью тела при равномерном вращении называется величина, равная отношению угла поворота тела ∆φ к промежутку времени ∆t, за которое этот поворот произошёл.

Будем обозначать угловую скорость греческой буквой ω (омега). Тогда по определению запишем формулу угловой скорости;

При равномерном вращательном движении угловая скорость у всех точек вращающегося тела одинаковая. Поэтому угловая скорость, так же как и угол поворота, является характеристикой движения всего вращающегося тела, а не только отдельных его частей.

Примером вращательного движения, близкого к равномерному, может служить вращение Земли вокруг своей оси.

Угловая скорость в СИ выражается в радианах в секунду (рад/с).

Один радиан – это центральный угол, опирающийся на дугу, длина которой равна радиусу окружности.

Угловая скорость положительна, если угол между радиусом вектором, определяющим положение одной из точек твердого тела, и осью ОХ увеличивается, и отрицательным, когда он уменьшается

5.Число полных оборотов за единицу времени называют частотой обращения.

Время, за которое тело совершает один полный оборот, называют периодом обращения и обозначают буквой Т.

7. Связь между линейной и угловой скоростями:

8. Связь между ускорением и угловой скоростью:

Итак, мы рассмотрели два простейших движения абсолютно твердого тела – поступательное и вращательное. В жизни мы чаще встречаем сложное движение абсолютно твердого тела, однако, в этом случае любое сложное движение можно представить как сумму двух независимых движений: поступательного и вращательного.

Примеры и разбор типового тренировочного задания

Ротор мощной паровой турбины делает 100 оборотов за 2 с. Определите угловую скорость.

2. Два шкива, соединенные друг с другом ремнем, вращаются вокруг неподвижных осей (см.рис). Больший шкив радиусом 20см делает 50 оборотов за 10 секунд, а частота вращения меньшего шкива 2400 оборотов в минуту. Чему равен радиус меньшего шкива? Шкивы вращаются без проскальзывания.

Найти -

Из условия задачи ученик видит что, шкивы соединены ремнем, следовательно, линейные скорости их равны:

но частота вращения разная.

Сокращает на 2π обе части.

и так, как в условии известно , то можем записать:

Отсюда находим радиус второго шкива:

Вторая неизвестная величина

7. Период - промежуток времени, за который тело делает один полный оборот.

8. Частота обращения тела – число оборотов за единицу времени

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс.-М.:Дрофа,2009.-С.20-22

Открытые электронные ресурсы:

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Примером вращательного движения, близкого к равномерному, может служить вращение Земли вокруг своей оси.

Угловая скорость в СИ выражается в радианах в секунду (рад/с).

Один радиан – это центральный угол, опирающийся на дугу, длина которой равна радиусу окружности.

5.Число полных оборотов за единицу времени называют частотой обращения.

Время, за которое тело совершает один полный оборот, называют периодом обращения и обозначают буквой Т.

7. Связь между линейной и угловой скоростями:

8. Связь между ускорением и угловой скоростью:

Примеры и разбор типового тренировочного задания

Ротор мощной паровой турбины делает 100 оборотов за 2 с. Определите угловую скорость.

Найти -

Из условия задачи ученик видит что, шкивы соединены ремнем, следовательно, линейные скорости их равны:

но частота вращения разная.

Сокращает на 2π обе части.

и так, как в условии известно , то можем записать:

Отсюда находим радиус второго шкива:

Вторая неизвестная величина

Кулачок 1 представляет собой усеченный цилиндр, вращающийся вокруг неподвижной вертикальной оси А — А. При вращении кулачка 1 его торцовая поверхность воздействует на толкатель 2, который совершает при этом возвратно-поступательное движение в неподвижной направляющей В. Привод кулачка 1 осуществляется вращением маховичка а вокруг неподвижной оси С парой конических колес 3 и 4.

Кулачок 1, движущийся возвратно-поступательно в неподвижных направляющих А — A, имеет плоскостной паз abc. Толкатель 2, движущийся возвратно-поступательно в неподвижной направляющей В, имеет ролик 3, перекатывающийся в пазу abc. При движении пазового кулачка 1 паз abc кулачка 1, воздействуя на ролик 3 толкателя 2, заставляет его двигаться в направлении, перпендикулярном направлению движения кулачка, с остановками во время прохождения роликом горизонтального участка паза кулачка 1. Собачки 4 и 5 под действием пружин 6 и 7 предотвращают движение ролика 3 по пазу в обратном направлении.

Кулачок 1, движущийся возвратно-поступательно в неподвижных направляющих A — A, имеет плоскостной паз aabb. Толкатель 2, движущийся возвратно-поступательно в неподвижной направляющей В, имеет ролик 3, перекатывающийся в пазу aabb. При движении пазового кулачка 1 паз aabb, воздействуя на ролик 3 толкателя 2, заставляет его двигаться в направлении, перпендикулярном к направлению движения кулачка, с остановками в периоды времени прохождения роликом горизонтальных участков а — а и b — b паза. Собачки 4 и 5 под действием пружин 6 и 7 предотвращают движение ролика 3 по пазу в обратном направлении.

Кулачок 1, вращающийся вокруг неподвижной оси A, имеет четыре профилированных паза а. Симметрично расположенные толкатели 2 движутся поступательно в неподвижных направляющих В — В. Толкатели имеют пальцы b, скользящие в профилированных пазах а. При повороте кулачка 1 на некоторый угол толкатели 2 совершают поступательное перемещение вдоль своих осей. Кинематическое замыкание механизма обеспечивается равенством диаметров пальцев и ширины пазов а. Механизм применяется для фиксации и запора толкателей в крайних положениях.

Поршни d толкателей 1, движущиеся в цилиндрах b, приводятся в движение расширяющимся газом. Толкатели 1 имеют ролики 2, перекатывающиеся по профилированному пазу а, имеющему шесть симметрично расположенных участков. При поступательном движении поршней d диск 3 с пазом а вращается вокруг неподвижной оси А. Последовательность движения толкателей и их циклы движения регулируются специальными устройствами, связанными с процессом зажигания горючей смеси в цилиндрах. Кинематическое замыкание механизма обеспечивается равенством диаметров роликов 2 ширине паза а.

При вращении маховика 1 вокруг неподвижной оси A — A винт 2 сообщает движение ползуну 3, нижний конец которого представляет собой гайку. При соприкосновении ползуна 3, движущегося возвратно-поступательно вдоль неподвижной направляющей d, с упором 4, или при перегрузке механизма, кулачковая поверхность а маховика 1, представляющая собой косую плоскость, начинает поворачиваться относительно кулачковой поверхности b винта 2, являющейся также косой плоскостью. При этом пружина 5 сжимается, валу 6 сообщается аксиальное движение, а винт 2 остается в покое.

Кулачку 1, жестко насаженному на вал 7, сообщается вращение вокруг неподвижной оси A. Кулачку 2, насаженному на вал 8, сообщается вращение вокруг неподвижной оси В посредством втулки 3, соединенной шпонками 4 с валом 7, и шрифта 5, соединяющего втулку 3 с валом 8. Чтобы изменить относительное расположение кулачков 1 и 2, надо повернуть рукоятку 6 в направлении, указанном стрелкой. При этом вал 9 и связанная с ним штифтом 5 втулка 3, перемещаясь относительно валов 7 и 8, заставляют шпонки 4 перемещаться по спиральному пазу а. При этом втулка 3, валы 9 и 8 с кулачком 2 поворачиваются на некоторый угол. Угол поворота кулачка 2 относительно кулачка 1 зависит от величины перемещения вала 9, определяемого углом поворота рукоятки 6.

Диск 1, жестко связанный с валом 7, вращающийся вокруг неподвижной оси А, несет на себе направляющие а, в которых может двигаться поступательно ползунковый кулачок 2, имеющий осевую прорезь b. Пружина 4 обеспечивает силовое замыкание между кулачком 2 и диском 1. Ролик 3 вращается вокруг неподвижной оси В. Толкатель 6, движущийся возвратно-поступательно в неподвижной направляющей С, имеет ролик 5, перекатывающийся по профилю кулачка 2 и по окружности диска 1. При вращении вала 7 с диском 1 выступ d кулачка 2 скользит по ролику 3, перемещая кулачок 2 в направляющих а. Выступом С кулачок 2, воздействуя на ролик 5 толкателя 6, перемещает последний в направляющей С. При этом ползун 2 преодолевает силу сопротивления пружины 4. Через пол-оборота кулачка 2 движение толкателя 6 повторяется.

При возвратно-поступательном движении ползуна 1 ползуну 2 сообщается прерывистое возвратно-поступательное перемещение в том же направлении. При перемещении справа налево ползунов 1 и 2, периодически соединяемых штифтом 3, штифт а кулачка 5, соприкасаясь с упором 6, заставляет кулачок 5 повернуться на 90°. Упор 6 под действием штифта b, преодолевая сопротивление пружины 9, занимает нижнее положение. При этом выступ f кулачка 5, перемещаясь вверх по пазу с направляющей 8, попадает в выточку d, а штифт 3, преодолевая сопротивление пружины 4, выходит из зацепления с ползуном 2. Одновременно ползун 2 запирается в крайнем левом положении штифтом 7. При дальнейшем перемещении ползуна 1 ползун 2 будет оставаться в покое до тех пор, пока выступ f не попадет снова в паз с. Это происходит при повороте кулачка на 270°, т. е. за три двойных хода ползуна 1. Профиль выточки позволяет кулачку 5 поворачиваться только против часовой стрелки при соприкосновении штифтов кулачка 5 с упором 6.

Электрический двигатель 5 через пару зубчатых колес 6 и 7 передает вращение валу 1 вокруг оси А, с которым жестко связана половина а кулачковой муфты 3. Вторая половина b муфты 3 жестко связана с бойком 2, который может двигаться возвратно-поступательно вдоль оси А. Боек 2 ударяет по звену 8. Вращательное движение вала 1 преобразовывается в возвратно-поступательное движение бойка 2 с помощью кулачковой муфты 3. Пружина 4 служит амортизатором.

Кулачок 1 вращается вокруг неподвижной оси А. Профиль кулачка 1 состоит из нескольких остроугольных выступов, входящих в остроугольные канавки цилиндра 3, принадлежащего звену 2. На некотором угле φ профиль а — а выступов кулачка имеет некоторый наклон. Дуга а — а является дугой окружности, описанной из центра А. При вращении кулачка 1 звено 2 вместе с цилиндром 3 поворачивается вокруг неподвижной оси В до тех пор, пока в соприкосновение с канавками цилиндра 3 не придут выступы кулачка на участке а — а. Тогда звено 2 вместе с цилиндром 3 начинает перемещаться поступательно в направляющих b — b. Таким образом, движение звена 2 состоит из вращения вокруг оси В и скольжения вдоль горизонтальной оси, параллельной оси А.

Кулачок 1 со спиральным пазом 2 вращается вокруг неподвижной оси А. Ползун 5, движущийся возвратно-поступательно в неподвижных направляющих В, имеет два ролика 3 и 4, которые связаны коромыслом 6 (см. вид I). Ролики входят в зацепление с кулачком 1 попеременно. Когда кулачок сделает 1 1 /₂ оборота, один из роликов, например ролик 3, благодаря наклонной поверхности паза (см. сечение х — х) выходит из зацепления; при этом ролик 4 входит в зацепление и движение ползуна начинается в обратном направлении.

Косая шайба 1 вращается вокруг неподвижной оси А — А. Толкатели 2 движутся возвратно-поступательно в неподвижных направляющих В. На чертеже показаны различные способы выполнения соприкасающихся с шайбой частей толкателя 2. Силовое замыкание механизма обеспечивается пружинами 3.

Кулачок 1, вращающийся вокруг неподвижной оси A, имеет два паза а и b. Коромысло 2, качающееся вокруг неподвижной оси В, имеет ролик 5, перекатывающийся попеременно в пазах а и b. Полный цикл работы механизма равняется двум оборотам. Перевод ролика 5 из одного паза в другой осуществляется стрелками 3 и 4. Стрелка 3 вращается вокруг оси A, а стрелка 4 вращается вокруг оси С. Прижим стрелок 3 и 4 к упорам d и e осуществляется пружинами 6 и 7.

Кулачок 1, вращающийся вокруг неподвижной оси A, имеет два концентрических круговых паза а и b. Толкатель 3, движущийся поступательно в неподвижной направляющей С, имеет ролик 2, перекатывающийся попеременно в пазах а и b. За один полный цикл движения механизма, равный двум оборотам кулачка 1, толкатель 3 занимает два крайних положения, определяемые пазами а и b. Переключение ролика 2 из паза а в паз b происходит с помощью профилированного рычага 4, поворачивающегося под действием ролика 2 относительно оси А и замыкающего тем самым профиль паза а с пазом b. При этом палец D заходит в упор В. Переключение из паза b в паз а происходит посредством профилированного рычага 5, работающего аналогично рычагу 4.

Цилиндрический кулачок 1 имеет паз а — а, который на участке b постепенно выходит на поверхность кулачка. Толкатель 2 движется возвратно-поступательно относительно стойки 8. Ролик 3 укреплен в плунжере 9, имеющем возможность двигаться поступательно в направляющих 10, жестко связанных с толкателем 2. Плунжер 9 имеет прорезь 11, в которой может перемещаться палец 12 рычага 6, вращающегося вокруг оси А толкателя 2. На той же оси А вращается рычаг 5, связанный с рычагом 6 пружиной 7, которая при движении толкатели 2 справа налево прижимается к пальцу 13 и тем самым обеспечивает движение толкателя 2, рычага 6 и рычага 5 как одного целого. При вращении кулачка 1 против часовой стрелки толкатель 2 с укрепленным на нем роликом 3, входящим в паз а — а кулачка, движется поступательно налево до тех пор, пока ролик 3 не достигает участка паза b. На этом участке плунжер 9 вместе с роликом 3 будет двигаться в направляющих 10. Ролик выйдет из зацепления с кулачком, и толкатель 2 быстро возвратится в исходное положение при помощи контргруза (не показанного на рисунке). Движение толкателя направо ограничивается выступом В на толкателе 2, приходящим в соприкосновение с винтом С, укрепленным на стойке. Как только толкатель 2 достигает своего крайнего правого положения, рычаг 5 приходит в соприкосновение с выступом D, поднимая рычаг 6 вверх, снова вводя тем самым ролик 3 в паз кулачка 1 и удерживая его там при помощи пружины 7.

Совокупность устройств, приводящих в движение рабочие органы металлорежущих станков, называют приводом. Он состоит из двигателя, являющегося источником движения, и механизмов, передающих движение рабочим органам и трансформирующих его. Передаточный механизм часто служит для увеличения крутящего момента (или усилия) и уменьшения скорости, т. к. широко применяемые электродвигатели имеют частоту вращения 3000, 1500, 1000, 750 и 600 об./мин при сравнительно небольшом крутящем моменте. В большинстве случаев скорости нужны меньшие, а моменты бóльшие, что достигается установкой за двигателем редуктора. Если же необходимо иметь несколько скоростей рабочего органа машины, то за двигателем следует коробка передач (скоростей). Привод также может содержать муфты для соединения валов (например, электродвигателя и редуктора), устройства, предохраняющие от перегрузки, изменяющие направление движения, преобразующие один вид движения в другой (например, вращательное в поступательное), блокировочные и др. (см. далее). Наиболее распространены электрический, гидравлический и пневматический приводы, причем последние два получают энергию от электродвигателя.

Механизм возвратно-поступательного движения

Передача усилия от источника к конечному устройству может проводится самым различным образом. Возвратно поступательный механизм обладает следующими особенностями:

В большинстве случаев он устанавливается при создании обрабатывающего оборудования, к примеру станка, у которого инструмент может одновременно получать вращение и перемещаться в нескольких плоскостях.
Создаваемая конструкция должна быть рассчитана на достаточно длительный эксплуатационный срок. Для этого используется износостойкий материал, который может выдержать длительное воздействие.
Уделяется внимание длительности эксплуатации. Привод может служить определенное количество циклов или времени.
Немаловажным параметром назовем компактность. Слишком большие механизмы возвратно-поступательного движения увеличивают вес конструкции, делают ее более громоздкой.
Ремонтопригодность считается важным параметром, который должен учитываться. При длительной эксплуатации приходится проводить замену износившихся элементов.

Основные эксплуатационные характеристики во многом зависят от принципа действия механизма возвратно-поступательного перемещения. Именно поэтому следует каждый рассматривать подробно.

Основные виды полуосей

Зависимо от конструкции полуось может быть полностью или частично разгруженной от действующих на нее изгибающих моментов.

Разгруженная полуось

более характерна для транспортных средств с большой грузоподъемностью, в том числе автобусов. Такая полуось на чертеже будет выглядеть свободно установленной внутри моста деталью, а опираться на балку моста будет ступица колеса с помощью двух подшипников. В данной конструкции полуось передает исключительно крутящий момент, поскольку всю силу изгибающего воздействия на себя принимают подшипники.

Полузагруженная полуось

в подавляющем большинстве случаев установлена на легковых и легкогрузовых автомобилях. Устройство полуоси данного вида отличается тем, что в ней подшипник стоит между самой полуосью и ее кожухом, причем полуось крепится непосредственно к ступице колеса. По этой причине на плече периодически возникают изгибающие моменты, которые воздействуют на полуоси в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

На переднеприводных автомобилях для передачи крутного момента от КПП к колесам устанавливаются полуоси несколько иной конструкции. Состоит такой приводной вал из оси, внутреннего и наружного ШРУСов.

Устройство приводного вала переднеприводного автомобиля.

Типы передач для поступательного движения

Встречается довольно большое количество различных устройств, которые могут применяться для преобразования передаваемого усилия. Большое распространение получили следующие варианты:

Кривошипно-шатунные может применяться для преобразования вращения в возвратно-поступательное движение и наоборот. В качестве основных элементов применяется кривошипный вал, ползун, шатун и специальный элемент кривошипа. Для расчета момента и других параметров могут использоваться различные формулы. В качестве основного элемента также могут использовать коленчатый вал, который имеет одну или несколько ступеней. Они получили весьма широкое распространение, к примеру, двигатели или насосы, сельскохозяйственная техника. При изготовлении основных деталей, как правило, применяется сталь с высокой коррозионной стойкостью.
Кулисные конструкции получили весьма широкое распространение, так как усилие передается без шатуна. В подобном случае ползун напоминает кулису, в которой делается специальное отверстие. На момент вращения кривошипного вала кулиса двигается вправо и налево. В некоторых случаях вместе кулисы применяется стержень с насаженной втулкой. Для обеспечения контакта применяется прижимная пружина. Существенно повысить качество работы устройства можно за счет установки ролика на конце устройства.
Кулачковые варианты исполнения применяются для преобразования вращательного перемещения в возвратно-поступательное. Основным элементом конструкции можно назвать кулачки, а также стержень, криволинейный диск. Для направления положения стержня устанавливается втулка, которая характеризуется весьма высокой точностью позиционирования. Снизить степень трения поверхности можно за счет ролика. В некоторых случаях вместо стержня устанавливается касающийся рычаг. Основные параметры могут быть рассчитаны самостоятельно. Механизм возвратно-поступательного движения рассматриваемого типа применяется в самых различных случаях, к примеру, в механизированном оборудовании.
Шарнирно-рычажные устройства устанавливаются в том случае, если нужно сменить направление движение в какой-либо части устройства. Примером можно назвать ситуация, когда вертикальное перемещение следует перенаправлять в горизонтальное. Кроме этого, в некоторых случаях нужно провести увеличение или уменьшение хода.

Приведенная выше информация указывает на то, что встречается просто огромное количество различных вариантов исполнения механизмов. Выбор проводится по самым различным критериям, которые должны учитываться.

Электропривод

В качестве двигателей электропривода чаще всего применяют односкоростные асинхронные электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором. Асинхронная машина включается в трехфазную сеть, поэтому она должна иметь на статоре три фазные обмотки, создающие вращающееся магнитное поле, которое увлекает за собой ротор. Ротор вращается асинхронно, т. е. со скоростью, отличной от скорости поля. Обладая жесткой характеристикой (зависимостью крутящего момента от числа оборотов), эти двигатели обеспечивают постоянство мощности во всем диапазоне скоростей и незначительное изменение числа оборотов вала под нагрузкой.

Применение асинхронных электродвигателей с электрическим переключением скоростей путем изменения числа пар полюсов значительно упрощает коробки передач. Однако асинхронные электродвигатели с переключением скоростей обладают постоянным моментом на разных скоростях, что снижает их эффективность при малых оборотах.

Характерной частью большой группы электрических машин является коллектор — полый цилиндр, собранный из изолированных друг от друга медных колец. Наличие коллектора у машин переменного тока позволяет подвести фазы к ротору. Асинхронные электродвигатели с фазным ротором применяются для механизмов с плавным, ступенчатым пуском в тяжелых условиях при продолжительном режиме работы.

Использование электродвигателей постоянного тока, частоту вращения которых в достаточно широких пределах можно регулировать (при постоянной мощности в определенном диапазоне скоростей) изменяя поле возбуждения, оказывается более предпочтительным, т. к. значительно упрощает коробку передач.

В двигателях постоянного тока коллектор обеспечивает постоянный по направлению вращающий момент. Область применения коллекторных машин, в особенности машин постоянного тока, достаточно обширна, а наличие простых и малогабаритных выпрямительных устройств позволяет подключать их к сетям переменного тока. Особенно ценное свойство коллекторной машины постоянного тока — возможность плавного (бесступенчатого) регулирования частоты вращения ротора.

Синхронной называется электрическая машина, скорость вращения ротора которой связана постоянным отношением с частотой сети переменного тока, в которую эта машина включена. Синхронные электродвигатели целесообразны в тех случаях, когда необходим двигатель, работающий при постоянной скорости. У синхронных двигателей КПД несколько выше, а масса на единицу мощности ниже, чем у асинхронных двигателей, рассчитанных на ту же частоту вращения.

Для осуществления вспомогательных движений нередко используют электромагниты.

Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения в прямолинейное

Также механизмы возвратно поступательного движения могут применяться для создания условий прямолинейного перемещения исполнительного органа. Ключевыми моментами подобного варианта исполнения назовем:

Существенно повышается надежность.
При изготовлении применяются материалы, характеризующие повышенной износостойкостью.
Подобные механизмы несколько схожи с теми, которые проводят преобразование вращения в возвратно-поступательное перемещение.

Многие конструкции работают на основе применения прямолинейного перемещения. Именно поэтому они получили весьма широкое распространение.

Причины поломки полуосей

В процессе эксплуатации транспортного средства полуось постоянно работает под довольно серьезными нагрузками, среди которых:

изгибающий момент, который появляется из-за воздействия на автомобиль силы тяжести;
касательная реакция, возникающая при начале движения и торможении автомобиля;
боковая сила из-за заносов машины;
боковые нагрузки, возникающие из-за воздействия сильного бокового ветра.

Полуоси испытывают практически экстремальные нагрузки при перемещении автомобиля по грунтовым дорогам, а также по разбитым шоссе.

Поломка полуоси приводит к полной или частичной потере управляемости автомобилем, поэтому правильный, тщательный и своевременный уход за ними имеет большое значение.

В процессе эксплуатации ведущего моста нужно периодически проверять состояние размещенных на полуосях подшипников. Их долговечной работы можно добиться, обеспечив полноценную защиту от проникновения грязи и жидкостей.

Возвратно-поступательный механизм своими руками

Существенно сэкономить можно путем создания возвратно-поступательного механизма своими руками. В некоторых случаях его делают из дрели, в других для передачи вращающего крутящего момента используется электрический двигатель.

Особенностями назовем нижеприведенные моменты:

Большинство конструкций самостоятельно изготовить не получается, так как требуемые детали характеризуются высокой сложностью. Примером можно назвать сочетание кривошипного вала и шестерни.
Во всех случаях должны проводится расчеты, так как в противном случае обеспечить требуемые параметры не получается.
Изготовить конструкцию рассматриваемого типа можно только при наличии специального оборудования. Если устройство сделано своими силами, то его реальные параметры от расчетных могут существенно отличаться.

В целом можно сказать, что рассматриваемая задача довольно сложна в исполнении. Именно поэтому работу должны проводить исключительно профессионалы, которые могут провести сложные расчеты, а также изготовить требуемые детали.

Приводной механизм

Он имеет два вала (трансмиссионный и коренной), встроенную зубчатую (цепную) передачу, кривошипно-шатунные группы, подшипники и другие детали. На рис. 17 представлены схемы устройства приводного механизма некоторых двухцилиндровых насосов двойного действия.

Рисунок 17. Приводные механизмы поршневых насосов.

Ведущий (трансмиссионный) вал механизма, установленный на двух (см. рис. 17, б

,
в
,
г
) или четырех опорах (см. рис. 17,
а
), приводится во вращение внешней понижающей передачей – клиноременной, цепной или зубчатой. Ведомый (коренной) вал большинства насосов является двухопорным. Зубчатые колеса чаще всего устанавливаются в центральной части механизма (см. рис. 17,
а
,
б
,
в
). В некоторых конструкциях насосов предусматривается по две параллельно работающие зубчатые передачи (см. рис. 17,
г
). Такие конструкции применяются редко из-за увеличения ширины и веса насоса. В таком механизме достигается повышенная долговечность деталей в результате уменьшения прогиба вала (благодаря близкому расположению опор к зубчатому колесу).

Применение высокопрочных материалов и повышение точности изготовления деталей позволило перейти к менее громоздкой схеме построения приводного механизма (см. рис. 17, в

), при которой зубчатое колесо расположено в средней части машины.

В конструкции механизма с кривошипным или пальцевым валом и шатунами, расположенными с внешних сторон зубчатого колеса (см. рис. 17, а

,
б
), упрощен осмотр подшипников шатунов, но расстояние между шатунами и вес насоса увеличены.

Коренные валы приводных механизмов, приведенных на рис. 17, б

,
в
, отличаются друг от друга устройством узлов, расположенных внутри шатуна. Первый из них – пальцевый, второй – эксцентриковый. Оба вала имеют меньшую ширину по сравнению с кривошипным валом (см. рис. 17,
а
). эксцентриковый вал сложнее в изготовлении, но позволяет сократить ширину приводной части насоса и снизить его вес. Пальцевый вал проще в механической обработке, но менее прочный. Мотылевая головка шатуна и его подшипник имеют меньшие размеры и вес в конструкции с кривошипным и пальцевым валами. Конструкция эксцентрикового вала предусматривает использование подшипников большого диаметра.

В большинстве двухцилиндровых насосов двойного действия отечественного производства использован механизм с центральным расположением зубчатой передачи.

В трехцилиндровых насосах одинарного действия приводной механизм имеет аналогичную конструкцию. Трансмиссионный вал представляет собой двухопорную конструкцию, установленную на роликоподшипниках. Подшипники заключены в стакан. Снаружи они закрываются крышками. Между стаканами и крышками располагаются регулировочные прокладки.

На выступающих за подшипниковые опоры конических хвостовиках вала закреплены шпонки. На один из них монтируется шкив клиноременной или звездочка цепной передачи. Противоположный хвостовик вала закрывается защитным колпаком. В станине насоса вал крепится с помощью разрезных цанг, которые обеспечивают беззазорное сопряжение стаканов со станиной. На валу с помощью шпонки закреплена шестерня.

В двухопорный эксцентриковый вал запрессована ось. Между двумя эксцентриками вала на ступице по прессовой посадке закреплен зубчатый венец, который входит в зацепление с шестерней трансмиссионного вала.

Область применения

Привод рассматриваемого типа встречаются в самых различных областях. При этом:

Чаще всего привод устанавливается в станке, предназначенный для обработки металла и дерева.
Некоторые инструмента также основаны на преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное. Примером можно назвать ударную дрель или перфораторы, которые сегодня распространены.
В промышленности можно встретить транспортеры, конструкции для подъема и опускания различного продукта.

Единственным, но существенным недостатком можно назвать довольно большие размеры устройства. Кроме этого, нужно обеспечивать качественную смазку, так как трение становится причиной нагрева и износа.

Читайте также: