устройство для демонстрации кривошипно-ползунного механизма с помощью кодоскопа

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННОГО МЕХАНИЗМА С ПОМОЩЬЮ КОДОСКОПА, содержащее корпус из прозрачного материала в виде трех пластин, в пространстве между средней и одной наружной пластинами помещен приводной диск, сегмент которого выступает за их пределы для обеспечения привода механизма, а между средней и другой наружной пластинами расположена модель механизма, состоящая из кривошипа, шатуна, поршня и направляющей, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона демонстрируемых задач путем сравнительного одновременного показа аксиального и дезаксиального механизмов, устройство снабжено рядом расположенной с основной дополнительной направляющей, смонтированной дезаксиально по отношению к оси приводного диска, при этом кривошип снабжен двумя шатунами, установленными на одной оси, каждый из которых имеет по одному поршню, причем между основной и дополнительной направляющими выполнены две шкалы для сравнения линейных перемещений поршней при различных положениях кривошипа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области учебно-наглядных пособий, использующихся в учебном процессе при изучении механики, физики, теории механизмов и машин и других дисциплин.

Известна модель кривошипно-ползунного механизма, которая обеспечивает показ работы устройства в учебном процессе (Техническое описание прибора ТММ 17А/2. Экспериментально-производственное предприятие политехнического института. Караганда, 1970).

Прибор состоит из корпуса, модели кривошипа, шатуна, ползуна (поршня) и направляющей (камеры сгорания). Недостатком прибора является узкий диапазон решаемых задач, так как он обеспечивает только демонстрацию работы обычного (аксиального - ось камеры сгорания совпадает с осью вращения кривошипа) кривошипно-ползунного механизма.

Известна модель кривошипно-ползунного механизма, в котором этот недостаток устранен (Юденич В.В. Технические средства обучения и типовое учебно-лабораторное оборудование. М. : Высшая школа, 1974, с.117-118). В этом приборе направляющая выполнена с возможностью перемещения так, чтобы ось направляющей не совпадала с осью кривошипа, в результате чего при перестановке направляющей образуется дезаксиальный кривошипно-ползунный механизм. Демонстрационные возможности прибора при этом расширяются. Однако модель позволяет обеспечить показ аксиального и дезаксиального механизмов по отдельности. Сравнительный анализ работы механизмов при этом провести нельзя, невозможно сравнить линейные перемещения поршня в обоих вариантах при различных положениях кривошипа, не представляется возможным оценить соответствие тактов обоих механизмов, что сужает демонстрационные возможности прибора.

Известно устройство для демонстрации работы плоских механизмов с помощью кодоскопа [2]. Устройство имеет корпус в виде трех пластин из прозрачного органического стекла, причем в пространстве между средней и одной наружной пластинами расположен приводной диск, сегмент которого выступает за их пределы для обеспечения привода механизма, а между средней и второй наружной пластинами расположена модель плоского механизма, входное звено которого закреплено на оси приводного диска. Устройство дает возможность при помощи кодоскопа проектировать на экран и наблюдать за движением цветных звеньев плоского механизма, помещенного в устройстве, в том числе и кривошипно-ползунного механизма.

Устройство с помещенным в нем кривошипно-ползунным механизмом дает возможность продемонстрировать на экране лишь нормальный (аксиальный) кривошипно-ползунный механизм, но не дает возможности продемонстрировать дезаксиальный кривошипно-ползунный механизм, что сужает диапазон решаемых с помощью прибора задач.

Целью изобретения является расширение диапазона демонстрируемых задач путем сравнительного одновременного показа аксиального и дезаксиального механизмов.

Цель достигается тем, что в устройстве для демонстрации кривошипно-ползунного механизма с помощью кодоскопа, содержащем корпус из прозрачного материала в виде трех пластин, в пространстве между средней и одной наружной пластинами помещен приводной диск, сегмент которого выступает за их пределы для обеспечения привода механизма, а между средней и другой наружной пластинами расположена модель механизма, состоящая из кривошипа, шатуна, поршня и направляющей, устройство снабжено рядом расположенной с основной направляющей, смонтированной дезаксиально по отношению к оси приводного диска, при этом кривошип снабжен двумя шатунами, установленными на одной оси, каждый из которых имеет по одному поршню, причем между основной и дополнительной направляющими выполнены две шкалы для сравнения линейных перемещений поршней при различных положениях кривошипа.

Отличительные признаки предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом:

1. Устройство дополнительно снабжено второй направляющей, расположенной рядом с основной дезаксиально по отношению к приводному диску.

2. Кривошип снабжен двумя шатунами, установленными на одной оси и имеющими по одному поршню.

3. Между основной и дополнительной направляющими выполнены две шкалы для сравнения линейных перемещений поршней при различных положениях кривошипа.

Признак 1 позволяет значительно расширить диапазон демонстрируемых задач, так как обеспечивает одновременный сравнительный показ работы аксиального и дезаксиального механизмов.

Признак 2 обеспечивает возможность показа работы обоих механизмов в сравнении, так как при одном положении кривошипа можно одновременно наблюдать за положениями шатунов и поршней в обоих механизмах. При этом демонстрируется не только смещение положения поршней относительно друг друга, но и несовпадение тактов механизмов в отдельных положениях кривошипа. Например, при верхнем положении кривошипа можно наблюдать, что такт Рабочий ход или Впуск в дезаксиальном механизме уже происходит, а в аксиальном - только что закончился такт Сжатие или Выпуск. Это значительно расширяет диапазон демонстрируемых задач.

Признак 3 позволяет сравнительно оценить перемещения обоих поршней, проследить несовпадение их положений и тактов механизма, что расширяет демонстрационные возможности прибора и его наглядность.

Признаки 1-3 не являются простым механическим соединением двух известных механизмов - аксиального и дезаксиального. Оба механизма соединены посредством единого кривошипа, снабженного двумя шатунами, что обеспечивает новый положительный эффект - расширение диапазона демонстрируемых задач.

Признаки 1-3 в совокупности обеспечивают возможность сравнительного одновременного показа обоих механизмов и анализа положений поршней и тактов механизмов, что значительно расширяет демонстрационные возможности устройства. Признаки 1-3 являются существенными, так как обеспечивают новый положительный эффект.

Технических решений с аналогичными отличительными признаками по научно-технической и патентной литературе не обнаружено, что свидетельствует о существенной новизне предлагаемого устройства, заключающейся в новых конструктивных элементах и их новых функциональных взаимодействиях.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Устройство состоит из корпуса, смонтированного из трех пластин: верхней 1, средней 3 и нижней 5, изготовленных из прозрачного органического стекла. Пластины разделены прокладками 2 и 4. Пластины и прокладки скреплены винтами 6 с гайками 19. В пространстве между средней и верхней пластинами смонтированы аксиальный и дезаксиальный кривошипно-ползунные механизмы. Оба механизма имеют единый кривошип 7, который может быть выполнен как отдельно от приводного диска 8 или встроен в него. Кривошип и приводной диск насажены на квадраты оси 9, вращающейся в средней и нижней пластинах. На вращающейся части кривошипа смонтированы на единой оси два шатуна 10, 11, снабженные двумя поршнями 12, 13. Поршни 12, 13 перемещаются в двух рядах расположенных направляющих 14, 15. Подвижные звенья механизма скреплены осями 16. Направляющие смонтированы в двух плоскостях, смещенных между собой на толщину шатунов. Направляющая 14 является основной и смонтирована аксиально по отношению к оси приводного диска, а направляющая 15 является дополнительной и смонтирована дезаксиально. Детали 7, 10, 12, 14 образуют аксиальный механизм, а детали 7, 11, 13, 15 - дезаксиальный механизм.

Приводной диск 8 установлен между нижней 5 и средней 3 пластинами и служит для привода обоих механизмов. Между направляющими 14 и 15 выполнены две шкалы 17 и 18, служащие для сравнения линейных перемещений поршней при различных положениях кривошипа.

Устройство работает следующим образом.

При демонстрации работы кривошипно-ползунного механизма устройство кладется на стол кодоскопа. Далее вручную (или электроприводом) приводной диск 8 приводится в движение. На экране демонстрируется работа механизмов - аксиального и дезаксиального. Работа механизмов обеспечивается за счет вращения единого кривошипа 7, от которого с помощью шатунов 10, 11 движение передается поршням 12, 13, которые совершают возвратно-поступательное движение.

Далее демонстрируется сравнительный показ перемещения поршней относительно друг друга при постоянных положениях кривошипа. Наблюдается смещение положения поршней относительно друг друга. По шкалам 17 и 18 оценивается смещение поршней. В этом случае демонстрируется вторая задача - смещение поршней обоих механизмов относительно друг друга при одних и тех же положениях кривошипа.

Далее с помощью шкал 17 и 18 и положения поршней в крайних точках демонстрируется несовпадение тактов работы механизмов (в одном механизме какой-либо такт начался, в другом - заканчивается предыдущий такт).

Таким образом предложенный механизм обеспечивает расширение диапазона демонстрируемых задач, что расширяет его демонстрационные возможности. Положительный эффект обеспечивается за счет конструкции прибора и введения в него дополнительной направляющей, второго шатуна и поршня.