Vevmekanism

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 10 februari 2022; kontroller kräver 2 redigeringar .

Vevmekanismen (KShM) är utformad för att omvandla kolvens fram- och återgående rörelse till rotationsrörelse (till exempel till vevaxelns rotationsrörelse i förbränningsmotorer) och vice versa. KShM delar är indelade i två grupper, dessa är rörliga och fasta delar:

Rörlig: kolv med kolvringar, kolvtapp , vevstång , vevaxel med lager eller vev , svänghjul .
Stationär: cylinderblock (är basdelen av en förbränningsmotor ) och är en vanlig gjutning med ett vevhus , cylinderhuvud, svänghjul och kopplingshus, nedre vevhus ( sump ), cylinderfoder, blockkåpor, fästelement, blockkåpa packningar, fästen, halvringar vevaxel.

Hur det fungerar

Direktschema: Kolven under påverkan av gastrycket gör en translationsrörelse mot vevaxeln. Med hjälp av kinematiska par "kolv-vevstång" och "vevstångsaxel" omvandlas kolvens translationsrörelse till rotationsrörelse av vevaxeln. Vevaxeln består av:

vevstakestaplar
rothalsar
motvikt

Omvänt diagram: Vevaxeln, under verkan av ett applicerat externt vridmoment, utför en rotationsrörelse, som genom den kinematiska kedjan "axel-vevstång-kolv" omvandlas till en translationsrörelse av kolven.

Typer och typer av KShM

Central KShM, där cylinderns axel skär med vevaxelns axel.
Offset KShM, där cylinderaxeln är förskjuten relativt vevaxelns axel med ett belopp;
En V-formad KShM (inklusive med en släpande vevstake), där två vevstakar som verkar på vänster och höger cylinder är placerade på en vevaxel vev.

Beroende på förhållandet mellan slaglängd och kolvdiameter skiljer de åt:

kortslag [1] (S/D<1) KShM;
långslag (långslag) (S/D>1) KShM.

I höghastighetsförbränningsmotorer för bilar råder ett kortslagsschema.

Genom närvaron av sidokraft på KShM-hylsan händer det:

bål [2] (med sidokraft);
tvärhuvud [3] (olastad kolv);

Historik

I naturen

Gräshoppors bakben är en vevmekanism med ofullständig rotation.
Låret och underbenet på en människa och androidrobotar representerar också en vevmekanism med en ofullständig sväng.

I det romerska riket

De tidigaste bevisen för en vev kombinerad med en vevstång på en maskin är från ett sågverk från Hierapolis , 300-talet e.Kr., romersk tid, och bysantinska stensågverk i Geras , Syrien och Efesos , Mindre Asien (600-talet e.Kr.). [4] Ett annat sådant sågverk kan ha funnits på 200-talet e.Kr. e. i den romerska staden Augusta Raurica (moderna Schweiz), där en metallvev hittades. [5]

Kolvens rörelseekvationer (för den centrala vevaxeln)

Definitioner

l - vevstakens längd (avstånd mellan vevstakens axel och vevaxeln)
r - vevaxeln (avståndet mellan vevaxeln och vevens mitt, det vill säga halva kolvens slaglängd
A - vevens rotationsvinkel (från "övre dödpunkt" till "nedre dödpunkt")
x är positionen för vevstakens axel (från mitten av veven längs cylinderaxeln)
v är hastigheten för vevstakens axel (från mitten av veven av veven längs cylinderaxeln)
a är accelerationen av vevstakens axel (från mitten av veven längs cylinderns axel)
ω är vevens vinkelhastighet i radianer per sekund (rad/sek)

Vinkelhastighet

Vevvinkelhastighet i varv per minut (RPM):

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

Relationer i en triangel

Som visas i diagrammet bildar vevcentrum, vevaxeln och vevstakens axel en NOP-triangel.
Av cosinussatsen följer att:

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

Ekvationer i förhållande till vevens vinkelläge (för den centrala vevaxeln)

Ekvationer som beskriver kolvens cykliska rörelse med avseende på vevens rotationsvinkel.
Exempeldiagram av dessa ekvationer visas nedan.

Position

Position i förhållande till vevens vinkel (genom att konvertera relationer i en triangel):

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

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))))

Hastighet

Hastighet med avseende på vevens rotationsvinkel (den första derivatan tas med hjälp av den komplexa funktionsdifferentieringsregeln ):

{\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}}}

Acceleration

Acceleration med avseende på vevvinkel ( andraderivatan tagen med hjälp av sammansatt funktionsdifferentieringsregel och delregel ):

{\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}}

Ett exempel på grafer för kolvrörelser

Grafen visar x, x', x" kontra vevvinkeln för olika vevardier, där L är vevlängden (l) och R är vevaxelns radie (r) :

Animation av kolvrörelsen med en vevstång av samma längd och med en vev med variabel radie i grafen ovan:

Applikation

Vevmekanismen används i förbränningsmotorer , kolvkompressorer , kolvpumpar , symaskiner , vevpressar och för att driva luckorna i vissa lägenhets- och säkerhetsdörrar. Dessutom användes vevmekanismen i stångklippare .

Se även

Förbränningsmotor

Andra sätt att konvertera rotationsrörelse till rätlinjig

Här fanns möjligheten att byta Heuken.

Anteckningar

↑ Korttaktsmotor / M. A. Latin // Konda - Kun. - M . : Soviet Encyclopedia, 1973. - ( Great Soviet Encyclopedia : [i 30 volymer] / chefredaktör A. M. Prokhorov ; 1969-1978, vol. 13).
↑ Trunkmotor // Tardigrades - Ulyanovo. - M . : Soviet Encyclopedia, 1977. - ( Great Soviet Encyclopedia : [i 30 volymer] / chefredaktör A. M. Prokhorov ; 1969-1978, vol. 26).
↑ Crosshead-motor / V.I. Efanov // Konda-Kun. - M . : Soviet Encyclopedia, 1973. - ( Great Soviet Encyclopedia : [i 30 volymer] / chefredaktör A. M. Prokhorov ; 1969-1978, vol. 13).
↑ 1 2 Ritti, Tullia; Grewe, Klaus; Kessener, Paul (2007), "A Relief of a Water-powered Stone Saw Mill on a Sarcophagus at Hierapolis and its Implications", Journal of Roman Archaeology, 20, s. 138-163
↑ Schioler, 2009

Litteratur

Schioler, Thorkild. Die Kurbelwelle von Augst und die römische Steinsägemühle: [ eng. ] // Helvetia Archaeologica : J. - 2009. - Vol. 40, nej. 159/160. - S. 113-124.
Grabovsky, A. A. Kinematik för en vevmekanism med två vevaxlar // Izvestiya MSTU MAMI. - 2009. - Nr 2 (8). — s. 56–63.

Länkar

Konvertera rotationsrörelse till rätlinjig . Tool-land.ru . Hämtad: 26 juli 2019. (ryska)
Vevmekanism (KShM) . carspec.info . Hämtad: 26 juli 2019. (ryska)

Mekanismer
Roterande	mekanisk transmission dentat planetarisk Vinka kedja bälte friktions- cykloidal kardan Led med konstant hastighet Mekanisk koppling friktions- kamskiva dentat centrifugal överskridande Hrapova maltesiska
rätlinjig	Vevreglage Vev "Faceplate - stavar" Vipplager skotska kuggstångsväxel Skruv-mutter transmission Vinsch Port Sarrus Lipkina - Posselye
...ungefär	watta Hoyken Chebyshev Klanna Jansen
Översättning	Parallellogram
Sammansatt rörelse	kam Excentrisk Trammel fyra länkar Mussla