Кривошипно-шатунный механизм и его использование в технике

Кривошипно-шатунный механизм и

его использование в технике.

       «Колледж отраслевых технологий «Краснодеревец»

Мурашко Александр,  2-й  курс

Специальность:29.01.29 Мастер столярного и мебельного производства

Руководитель: Монова Н.Д.

Тезисы

В настоящее время значительно изменилось содержание труда мастера столярно-мебельного производства, возросла его квалификация, расширились возможности применения умственного труда и сенсорных навыков на производстве, постоянно совершенствуются технологии.

Целями настоящей работы являются:

• ознакомление с устройством и принципом работы кривошипно-шатунного механизма (КШМ);
• применение КШМ в физических приборах, современных станках мебельного производства.

В данной работе демонстрируются приборы, в основе которых лежит работа КШМ.

Настоящая работа способствует повышению знаний в области конструирования.

Отмечается многовековая история использования механизма. Приведены примеры использования механизма в древности: Римская пилорама, обработка зерна [1].

Приведены основные виды развития технологии КШМ:

• Центральный КШМ, у которого ось цилиндра пересекается с осью коленчатого вала;
• Смещённый КШМ, у которого ось цилиндра смещена относительно оси коленчатого вала на некоторую постоянную величину а;
• V- образный КШМ ( в том числе с прицельным шатуном ), у которого 2 шатуна, работающие на левый  и правый цилиндры, размещены на одном кривошипе.

Сделан вывод о том, что  уже в средние века был наконец придуман кривошипно-шатунный механизм, составляющий в некотором смысле основу всех современных машин.

Приведена конструктивная схема и теория КШМ. Приведен пример преобразования вращательного движения в поступательное (Рис 1)

Рис 1

l- длина шатуна (расстояние между шатунно-поршневой осью и кривошипно-шатунной осью)

r – радиус кривошипа (расстояние между кривошипно-шатунной осью и центром кривошипа, т.е. половина хода поршня)

x – положение шатунно–поршневой оси (от центра кривошипа вдоль оси цилиндра)

А – угол поворота кривошипа (от верхней точки до нижней)

  V – скорость шатунно- поршневой оси (от центра кривошипа вдоль оси цилиндра)

 - угловая скорость кривошипа.

Приведены уравнения, которые описывают циклическое движение поршня по отношению к углу поворота кривошипа, скорости по отношению к углу поворота кривошипа, ускорения.

Приведены графические зависимости перечисленных величин. Откуда следует, что прибор, разработанный на основе КШМ, может служить для демонстрации гармонических колебательных движений, как проекции равномерного вращательного движения по окружности на горизонтальную ось (Рис 2) [2].

Рис 2

Данный прибор был отреставрирован по чертежам академика А.А.Александрова обучающимися колледжа «Краснодеревец» и в настоящее время находится в музее физических приборов Санкт-Петербургской Академии Педагогического образования.

Демонстрация прибора особенно эффективна при изучении тем: «Равномерное движение тела по окружности с постоянной скоростью», «Колебательное движение». Оба вида движений демонстрируются прибором.

Интересна история применения КШМ к тепловым двигателям, современным транспортным средствам. Демонстрируется работа модели, разработанная обучающимися колледжа (Рис 3):

Рис 3

Приведена история создания тепловых двигателей в России и других странах.

Приведено использование КШМ в современных устройствах.

Сделан вывод о том, что КШМ  - одна из важнейших деталей современных автомобилей, станков, в т. ч. деревообрабатывающих:

- вертикальный ленточно-пильный станок;

- горизонтальный ленточно-пильный станок;

- круглопильный станок по распиливанию  брёвен и брусьев;

- фрезерно-пильное оборудование;

- многоленточный конвейер (МЛК) “Гравитон” и т. д. [1,2,3].  

Данная сверх древняя, но до сих пор уникальная технология встречается в двигателях внутреннего сгорания, поршневых компрессорах, поршневых насосах, швейных машинах, кривошипных прессах, в приводе задвижек некоторых квартирных и сейфовых дверей, в военной о оборонной промышленностях, при стрельбе из орудий и проч [ 4 ].

Таким образом, в данной работе раскрыты основные принципы работы современных КШМ, рассказано о работе на примере двух моделей КШМ, устройств и приборов с использованием механизмов, приведены примеры использования КШМ в современных технических устройствах.

Литература

1.Справочник мастера столярного и мебельного производства. И.Г.Клюев.- М.: Изд. центр «Академия», 2018

2.Техническая механика.: учебник для студ. Учреждений. Сред. Проф.образования/ Л.И. Вереина, М.М.Краснов.- М.: Издат. центр «Академия»,2014

3. Упасовец В.Г. Технические основы производства пиломатериалов: Учебное пособие. – СПб. Издательство “Лань”, 2019

4..http://fis-muz-spb.ucos.net