Исследование устройства для моделирования рабочего процесса землеройной машины

Цель работы: изучение структуры незамкнутой кинематической цепи механизма со звеном переменной длины.

Объект исследования: модель землеройной машины.

В предыдущей лабораторной работе описана модель механизма с выстоем звеньев постоянной длины. Познакомимся с устройством аналогичного назначения, но решающую задачу поворота ковша (схвата) другими конструктивными методами — с помощью применения звеньев, меняющих свою длину в процессе работы механизма.

Описание кинематической схемы устройства

Устройство включает шарнирно связанные с рукоятью 6 (рис. 1) стрелу 2 с упорами и ковш 7 с тягами 8. Механизм выполнен в виде кривошипа 1, шатуна 11 с двумя упорами 12, размещенными в корпусе 15, шарнирно связанном с рукоятью 6 и коромысла 9. Причем кривошип 1 связан со стрелой 2 посредством закрепленного на ней кулисного камня 3, а шатун 11 связан одним концом с кривошипом 1, а другим – с рукоятью 6. На шатуне 11 закреплен дополнительный кулисный камень 10. На стреле 2 закреплены упоры 4 и 5, ограничивающие поворот рукояти 6. К упорам 12 шатуна 11 упругим элементом 13 прижаты шайбы 14. Упоры 12 размещены в направляющих корпуса 15, который имеет упоры 16 для шайб 14 и шарниром 17 соединены с рукоятью 6. Шатун 11 пропущен через корпус 15.

Рис. 1. Кинематическая схема механизма со звеном переменной длины

Работа устройства

При вращении кривошипа 1 и перемещении рукояти 6 между упорами 4 и 5 стрелы 2 кромка ковша 7 описывает траекторию без поворота ковша 7 относительно рукояти 6 (рис. 2), поскольку шатун 11 вместе с упорами 12 и шайбами 14 остается неподвижным относительно корпуса 15. Как только рукоять 6 коснется упора 5, она остановится относительно стрелы 2, вместе с ними останавливается и корпус 15. Однако шатун 11 продолжает двигаться, например, вправо и своим левым упором 12 через шайбу 14 сжимает упругий элемент 13 и перемещает кулису 9, осуществляя поворот ковша 7.

Рис. 2. Траектория конечного звена

В результате в течение выстоя рукояти 6 происходят повороты стрелы 2 и ковша 7. Поворот ковша 7 относительно рукояти 6 демонстрирует увеличение высоты разгрузки (угла опрокидывания) ковша 7. При изменении направления движения шатуна 11 ковш 7 возвращается в исходное положение, а рукоять 6 продолжает прижиматься к упору 5 упругим элементом 13 через шайбу 14, упор 16 корпуса 15 и шарнир 17. При контакте рукояти 6 с упором 4 стрелы 2 поворот ковша происходит аналогично, а прижатие к упору 4 осуществляет упругий элемент 13 через левую шайбу 14 упор 16 корпус 15 и шарнир 17.

Перемещая упоры 4 и 5 относительно рукояти 6, можно регулировать фазы поворота ковша 7 на траектории (рис. 1).

Порядок выполнения работы

1. Внимательно изучить описание и схему устройства механизма (рис. 1).

2. Определить количество подвижных звеньев механизма.

3. Определить количество и классы кинематических пар, образующих устройство.

4. Определить степень свободы структурной схемы.

5. Найти рабочее пространство конечного звена механизма. Для этого построить 6...8 положений звеньев конечного звена механизма.

6. Определить и назвать звенья, образующие механизм.

7. Построить 3 положения механизма поворота ковша 7. Длины звеньев дает преподаватель.

Форма отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Кратко сформулированную цель работы. Определение кинематической цепи и, в частности, открытой (незамкнутой).

2. Структурную схему механизма в масштабе с использованием стандартных условных обозначений с нанесенными на нее позициями звеньев.

3. Расчет степени свободы механизма.

4. Эскиз рабочего пространства механизма.

5. Схему устройства элементов в корпусе 15.

6. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Что такое незамкнутая кинематическая цепь?

2. Как определить степень свободы кинематической цепи любого вида?

3. Как устроен механизм, расположенный в корпусе 15? Где его можно применить еще?

4. Длина каких звеньев механизма сильнее всего влияет на размеры рабочего пространства устройства?

Лабораторная работа №37