Soorten koppelingen uitgelegd
Voordat u dit artikel leest, kunt u ook genieten van ons Basics van Linkages -artikel hier.
Een koppeling is een mechanisme dat wordt gevormd door twee of meer hendels met elkaar te verbinden. Koppelingen kunnen worden ontworpen om de richting van een kracht te wijzigen of twee of meer objecten tegelijkertijd te laten bewegen. Veel verschillende bevestigingsmiddelen worden gebruikt om koppelingen met elkaar te verbinden, maar ze kunnen vrij bewegen, zoals pennen, eind-threaded bouten met moeren en losjes getailleerde klinknagels. Er zijn twee algemene klassen van koppelingen: eenvoudige vlakke koppelingen en complexere gespecialiseerde koppelingen; Beide zijn in staat om taken uit te voeren, zoals het beschrijven van rechte lijnen of curven en het uitvoeren van moties met verschillende snelheden. De namen van de hier gegeven koppelingsmechanismen worden breed maar niet universeel geaccepteerd in alle studieboeken en referenties. Koppelingen kunnen worden geclassificeerd volgens hun primaire functies:
- Functie -generatie: de relatieve beweging tussen de links die zijn verbonden met het frame
- Padgeneratie: het pad van een tracer -punt
- Motion Generation: The Motion of the Coupler Link
Eenvoudige vlakke koppelingen
Vier verschillende eenvoudige vlakke koppelingen die hieronder worden weergegeven, worden geïdentificeerd per functie:
- Reverse-motion koppeling, Fig A hieronder kan objecten of kracht in tegengestelde richtingen laten bewegen; Dit kan worden gedaan door de invoerlink als hendel te gebruiken. Als de vaste pivot op gelijke afstand is van de bewegende pivots, zal de uitvoerschakelbeweging gelijk zijn aan de invoerverbindingsbeweging, maar zal deze in de tegenovergestelde richting werken. Als de vaste pivot echter niet gecentreerd is, is de uitvoerverbinding niet gelijk aan invoerverbinding. Door de positie van de vaste pivot te selecteren, kan de koppeling worden ontworpen om specifieke mechanische voordelen te produceren. Deze koppeling kan ook worden gedraaid tot 360 °.
- Push-pull-koppeling, Fig. B, kan de objecten of kracht in dezelfde richting laten bewegen; De uitvoerverbinding beweegt in dezelfde richting als de invoerverbinding. Technisch geclassificeerd als een koppeling met vier staven, kan het worden gedraaid tot 360 ° zonder de functie te wijzigen.
- Parallel-motion koppeling, Fig. C, kunnen objecten of krachten in dezelfde richting laten bewegen, maar op een vaste afstand uit elkaar. De bewegende en vaste pivots op de tegengestelde banden in het parallellogram moeten op gelijke afstand zijn van deze koppeling om correct te werken. Technisch geclassificeerd als een koppeling met vier staven, kan deze koppeling ook worden geroteerd door 360 ° zonder de functie te wijzigen. Pantografieën die stroom verkrijgen voor elektrische treinen van overheadkabels zijn gebaseerd op parallel-motion koppeling. Het tekenen van pantograaf waarmee originele tekeningen handmatig kunnen worden gekopieerd zonder traceren of fotokopiëren, zijn ook aanpassingen van deze koppeling; In zijn eenvoudigste vorm kan het ook gereedschapstrays in een horizontale positie houden wanneer de deksels van de gereedschapskist worden geopend.
- Bell-crank-koppeling, Fig. D, kan de richting van objecten of kracht met 90 ° veranderen. Deze koppeling klonk deurbellen voordat elektrische clappers werden uitgevonden. Meer recent is dit mechanisme aangepast voor fietsremmen. Dit werd gedaan door twee Bell Cranks gebogen 90 ° in tegengestelde richtingen samen te pinnen om een tang te vormen. Door de twee stuurhendels te persen die zijn gekoppeld aan de ingangsuiteinden van elke crank, zullen de uitgangse uiteinden samen bewegen. Rubberen blokken op de uitgangsuiteinden van elke crank -druk tegen de wielrand, waardoor de fiets wordt gestopt. Als de pennen die een vaste pivot vormen zich op het middelpunt van de cranks bevinden, zal de linkbeweging gelijk zijn. Als die afstanden echter variëren, kan het mechanische voordeel worden behaald.
Gespecialiseerde koppelingen
Naast het veranderen van de bewegingen van objecten of krachten, zijn complexere koppelingen ontworpen om veel gespecialiseerde functies uit te voeren: deze omvatten het tekenen of traceren van rechte lijnen; Objecten of gereedschap sneller verplaatsen in een terugtrekkingsslag dan in een verlengslag; en het omzetten van roterende beweging in lineaire beweging en vice versa. De eenvoudigste gespecialiseerde koppelingen zijn koppelingen met vier bar. Deze koppelingen zijn veelzijdig genoeg geweest om in veel verschillende toepassingen te worden toegepast. Vierbaarschakels hebben eigenlijk slechts drie bewegende links, maar ze hebben één vaste link en vier pinverbindingen of pivots. Een nuttig mechanisme moet ten minste vier links hebben, maar gesloten-lusassemblages van drie links zijn nuttige elementen in structuren. Omdat elke koppeling met ten minste één vaste link een mechanisme is, zijn zowel de eerder genoemde parallel-motion- als push-pull-koppelingen technisch machines.
Vierbar-koppelingen delen gemeenschappelijke eigenschappen: drie rigide bewegende links met twee van hen scharnieren aan vaste bases die een frame vormen. Linkmechanismen zijn in staat om roterende, oscillerende of bewervingsbeweging te produceren door de rotatie van een crank. Verbindingen kunnen worden gebruikt om te converteren:
- Continue rotatie in een andere vorm van continue rotatie, met een constante of variabele hoeksnelheidsverhouding
- Continue rotatie in oscillatie of continue oscillatie in rotatie, met een constante of variabele snelheidsverhouding
- Eén vorm van oscillatie in een andere vorm van oscillatie, of één vorm van wederkerigheid in een andere vorm van wederkerigheid, met een constante of variabele snelheidsverhouding
Er zijn vier verschillende manieren waarop koppelingen met vier staven inversies kunnen uitvoeren of volledige revoluties over vaste draaipunten kunnen uitvoeren. De ene draaiende link wordt beschouwd als het input- of bestuurderslid en de andere wordt beschouwd als de uitvoer- of aangedreven lid. De resterende bewegende link wordt gewoonlijk een verbindende link genoemd. De vaste link, geschrapt door pennen of pivots aan elk uiteinde, wordt de Foundation Link genoemd.
Crank-Rocker-mechanisme, hierboven, demonstreert de tweede inversie. De kortste link AB grenst aan AD, de Foundation Link. Link AB kan een volledige 360Revolutie maken, terwijl de tegenovergestelde link CD alleen kan oscilleren en een boog kan beschrijven.
Double-Rocker-mechanisme hieronder demonstreert de derde inversie. Link -advertentie is de basislink en het is tegenover de kortste link BC. Hoewel Link BC een volledige 360Revolutie kan maken, kunnen zowel draaiende links AB als CD alleen oscilleren en bogen beschrijven.
De vierde inversie is een ander Crank-Rocker-mechanisme dat zich gedraagt op een manier vergelijkbaar met het hieronder getoonde mechanisme
Rechte lijngenerators
Verbindingen die in staat zijn om rechte lijnen te beschrijven, staan bekend als line-line generatoren. Deze koppelingen zijn belangrijke componenten in verschillende soorten machines, met name machine -tools. De dimensies van de rigide links spelen een belangrijke rol om ervoor te zorgen dat deze mechanismen correct functioneren.
Een voorbeeld van een lineaire generator is de rechte generator van Watt. Deze koppeling kan een korte verticale rechte lijn beschrijven. Het bestaat uit links van gelijke lengte AB en CD, die respectievelijk scharnieren op A en D. Het middelpunt e van verbindende link BC volgt een figuur acht patroon over het volledige excursie van het mechanisme, maar een rechte lijn wordt in een deel van de excursie getraceerd omdat punt E naar links aan de bovenkant van de slag en rechts aan de onderkant van de bodem uiteenloopt de beroerte. De Schotse instrumentmaker James Watt gebruikte deze koppeling rond 1769 in een stoom aangedreven bundelpomp, en het was ook een prominent mechanisme in vroege machines met stoom aangedreven.
Een ander voorbeeld van een lineaire generator is de Scott Russell Straight-Line Generator. Deze koppeling kan ook een rechte lijn beschrijven. Link AB scharniert op punt A en vastgemaakt om CD te koppelen aan punt B. Link -cd wordt geschrapt aan een rol op punt C, die deze beperkt tot horizontale oscillerende beweging.
Roterende/lineaire koppelingen
Rotary/lineaire koppelingen, ook bekend als schuifregelaar-crank-mechanismen, zijn mechanische apparaten die roterende beweging omzetten in lineaire beweging of vice versa. Ze bestaan uit drie schakels - een roterende crank, een schuifverbindingsstang en een schuifblok of zuiger.
De crank is een roterende hendel die is bevestigd aan een motor of een motor, terwijl de verbindingsstang een stijve link is die heen en weer glijdt in een kanaal of een sleuf. Het schuifblok of zuiger is bevestigd aan het uiteinde van de verbindingsstang en beweegt in een lineaire richting.
Terwijl de crank roteert, beweegt hij de verbindingsstang heen en weer, waardoor het schuifblok of zuiger in een lineaire richting bewoog. Deze lineaire beweging kan worden gebruikt om werk uit te voeren, zoals het besturen van een pomp, het optillen van een lading of het verplaatsen van een transportband.
Het tegenovergestelde is ook waar - lineaire beweging kan worden omgezet in roterende beweging. Wanneer een kracht wordt uitgeoefend op het schuifblok of zuiger, beweegt deze de verbindingsstaaf heen en weer, waardoor de crank roteert. Deze roterende beweging kan worden gebruikt om een generator, een zaagblad of een slijpwiel van stroom te voorzien.
Schuifmechanismen worden veel gebruikt in verschillende toepassingen, waaronder motoren, pompen, compressoren en vele soorten productieapparatuur. Ze zijn efficiënt, betrouwbaar en gemakkelijk te onderhouden, waardoor ze een essentieel onderdeel van veel industriële processen zijn.
Hoe een Scotch-yoke mechanisme werkt
Een Scotch-Yoke-mechanisme is een type heen en weer bewegend bewegingsmechanisme dat roterende beweging omzet in lineaire beweging. Het is vernoemd naar de Schotse ingenieur James Watt die het in Steam Engines gebruikte.
Het mechanisme bestaat uit een roterende krukas met een pen, het juk genoemd, eraan bevestigd. Het juk beweegt heen en weer langs een rechte lijn, geleid door een sleuf in een schuifblok of schuifregelaar. De schuifregelaar is verbonden met een zuiger of ander apparaat dat lineaire beweging vereist.
Terwijl de krukas roteert, beweegt het juk heen en weer in een rechte lijn, duwt en trekt de schuifregelaar ermee. De beweging van de schuifregelaar kan worden gebruikt om werk uit te voeren, zoals pompvloeistoffen of bewegende objecten langs een spoor.
Het belangrijkste voordeel van het Scotch-Yoke-mechanisme is dat het een soepele, constante snelheidsbeweging voor de schuifregelaar biedt, in tegenstelling tot andere mechanismen die schokkerig of ongelijke beweging kunnen veroorzaken. Het heeft echter ook enkele nadelen, zoals hoge wrijving en slijtage vanwege het glijdende contact tussen het juk en de schuifregelaar, en de noodzaak van precieze uitlijning van het juk en de schuifregelaar om binding te voorkomen.
Over het algemeen is het Scotch-Yoke-mechanisme een eenvoudige en effectieve manier om roterende beweging om te zetten in lineaire beweging, en het is gebruikt in een breed scala van toepassingen, waaronder motoren, pompen en productieapparatuur.
Hoe een roterend-tot-lineair mechanisme werkt
Een roterend-tot-lineair mechanisme is een type mechanisme dat rotatiebeweging omzet in lineaire beweging. Dit kan worden bereikt door verschillende mechanismen, elk met hun eigen unieke voor- en nadelen.
Een veel voorkomend type roterende tot lineair mechanisme is het schroefmechanisme, dat bestaat uit een schroef en een moer. De schroef heeft een schroefdraadas die wordt gedraaid door een motor of een andere bron van roterende beweging. De moer wordt op de schroef geschroefd en beweegt over de lengte van de schroef terwijl deze roteert. Deze lineaire beweging kan worden gebruikt om werk uit te voeren, zoals het verplaatsen van een platform of het optillen van een belasting.
Een ander type roterende-lineair mechanisme is het krukasmechanisme, dat vaak wordt gebruikt in motoren. De krukas heeft een reeks cranks of tijdschriften die worden gecompenseerd vanaf de middellijn van de schacht. Terwijl de as roteert, duwen de cranks duwen en trekken ze verbindingsstaven die zijn bevestigd aan zuigers of andere apparaten die lineaire beweging vereisen.
Nog een ander type roterende-lineair mechanisme is het CAM-mechanisme, dat een roterende nok gebruikt om lineaire beweging te produceren. De CAM heeft een niet-cirkelvormige vorm die een volgeling, zoals een rol of een hendel, veroorzaakt om in een lineair pad te bewegen terwijl de nok roteert. Dit kan worden gebruikt om verschillende functies uit te voeren, zoals het openen en sluiten van kleppen of het verplaatsen van een platform langs een baan.
Over het algemeen zijn roterende-tot-lineaire mechanismen essentiële componenten in veel machines en apparaten. De keuze van het mechanisme hangt af van factoren zoals de vereiste hoeveelheid lineaire beweging, de snelheid en nauwkeurigheid van de beweging en de beschikbare ruimte en stroombronnen.
Om de andere klassen hefbomen te begrijpen, hebben we enkele blogberichten gemaakt over de hieronder getoonde:
