Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
Коромысло (механизм)
Материал из https://ru.wikipedia.org

Коромысло — звено плоского механизма, которое образует вращательную пару с неподвижной осью, но не может совершать полный оборот вокруг этой оси. Обычно имеет вид двуплечего рычага и совершает качательное движение. Одно из применений коромысло находит в двигателях внутреннего сгорания, где коромысло клапана используется для преобразования движения распределительного вала в открытие и закрытие клапанов.

Содержание

История

Двуплечий рычаг применялся со времен глубокой древности, однако прообразом коромысла может считаться только рычаг на фиксированной оси (примитивный без втулок, с подшипником скольжения, с подшипником качения). Около 1500 года до н. э. в Египте и Индии появляется шадуф (колодец с «журавлём»), прообраз современных кранов, устройство для поднятия сосудов с водой.[1]

Эта схема применялась в подъёмных механизмах, осадных машинах и везде, где надо было поменять направление движения звена на противоположное (тогда как в чистом рычаге основной упор делался на усиление и соотношение плечей велико). В современных ДВС, например, в коромыслах соотношение плечей относительно мало и находится в диапазоне 1:1 — 1:2.

Описание

Конструкция
  • Исторически коромысло присутствует в газораспределительном механизме (ГРМ) определенного типа — с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала. Такой тип обозначается аббревиатурой OHV. Оно призвано инвертировать направление движения толкателя (вверх) на требуемое направление движения клапана (вниз)[2][3].
  • В схеме с верхним расположением распределительного вала при одном вале (схема SOHC) распредвал приводит впускной клапан (слева на схеме) непосредственно, а выпускной (справа) — через коромысло[4][3].
  • В схеме с верхним расположением распредвала (SOHC или DOHC) коромысло может опираться концом полусферическую опору (обычно с гидрокомпенсатором), роликом на кулачок распредвала, а вторым концом на торец клапана. Это сделано для снижения трения и износа кулачков распредвала[5][3].
  • Наконец, в десмодромном газораспределительном механизме применяют два коромысла на клапан (одно отвечает за подъём клапана, второе за опускание).[6].



  • Коромысла в ГРМ типа OHV
  • Коромысло в ГРМ типа SOHC.
  • Коромысла десмодромного ГРМ Дукати
  • В архаичных ГРМ с открытым расположением вала коромысел и низкой теплонагруженностью такие узлы отсутствовали.
  • В классических ГРМ середины XX века устанавливался винтовой механизм, позволяющий регулировать начальный тепловой зазор[7].
  • В современных ГРМ в коромысле может быть установлен гидрокомпенсатор теплового зазора[8].
  • Узел скольжения, шлифованный полуцилиндрический боёк коромысла и плоский торец клапана.
  • Узел скольжения, шлифованный полусферический боёк коромысла и полусферический торец клапана.
  • Узел качения, ролик на шариковом или игольчатом подшипнике. За ним закрепилось название рокер — калька с английского[5].
  • Коромысло с осью в центре и бойком (пара скольжения)
  • Коромысло с осью вращения на конце (пара скольжения)
  • Коромысло с осью в центре роликом на конце (пара качения)


Система смазки

В ранних тихоходных ДВС смазка ГРМ, и в частности коромысел, осуществлялась мотористом периодически вручную из маслёнки.

С появлением систем смазки под давлением, смазка коромысла осуществляется через каналы оси коромысел, далее через радиальное сверление оси ко втулке коромысла и далее по круговой проточке втулки[9].

Если в коромысле установлен гидрокомпенсатор теплового зазора к нему идет ещё один канал подачи масла[8].

Материалы, технологии изготовления и термообработки

В коромыслах используются среднеуглеродистые, легированные стали, ранее использовались чугуны. Получение заготовок осуществляется штамповкой с последующей механической обработкой. Далее проводится поверхностная цементация бойка и закалка, например токами высокой частоты (ТВЧ). После этого поверхность бойка подвергается шлифовке[3].

Показатели качества изготовления в Российский Федерации регламентируются ГОСТ Р 53812-2010. Двигатели автомобильные. Толкатели клапанов. Технические требования и методы испытаний[10].

Использование в измерительных приборах

В лабораторных аналитических весах применяются равноплечие коромысла (соотношение плечей 1:1)[11].

В промышленных механических весах применяются неравноплечие коромысла (соотношение плечей 1:10 — 1:100). Однако термин неравноплечее коромысло чаше заменяют термином неравноплечий рычаг[12].

В первых механических часах XII—XVI веков роль осцилятора выполнял особый вид коромысла — билянец, позднее он уступил место маятниковому осцилятору Гюйгенса.[13]
  • Аналитические весы с равноплечим коромыслом.
  • Рычажные весы с неравноплечим коромыслом (ил. из словаря Брокгауза и Ефрона).
  • Коромысло (билянец) в роли осцилятора (первый ряд, третий слева)


Кинематика соединений с другими деталями

Исходя из классификации И. И. Артоболевского в соединениях деталей выделяют кинематические пары двух типов:
  • высшие, (контакт в точке или по линии);
  • низшие, (контант по поверхности)[14].


Коромысло имеет, в зависимости от конструктивного исполнения, оба вида кинематических пар:
  • низшие: ось коромысла — втулка, полусферическая опора — полусферическое отверстие коромысла.
  • высшие: боек коромысла — торец клапана или кулачок распределительного вала — боёк коромысла (в зависимости от схемы).


В высших парах высокие удельные нагрузки, что вызывает увеличенный износ (характерный наклеп бойка коромысла[15]), низшие сложнее в изготовлении. В малонагруженных соединениях разница в износе несущественна.

Перспективы применения в ГРМ

В современных двигателях наблюдается устойчивая тенденция к постепенному повышению частоты вращения[16]. Применение схемы ГРМ OHV сейчас ограничено относительно тихоходными ДВС с большими рабочими объёмами. Схема SOHC уступает место DOHC. Применимость коромысел в быстроходных ДВС поэтому уменьшается, что обусловлено такими причинами:
  • чем больше деталей между кулачком и клапаном, тем выше инерция привода;
  • чем больше деталей между кулачком и клапаном, тем меньше жёсткость.


В тихоходных, например судовых, ДВС применение схемы OHV является основным поэтому коромысла сейчас используют все основные производители[17].

См. также

Примечания
  1. Lever: World Invention Summary (англ.). Дата обращения: 6 мая 2010. Архивировано 23 августа 2011 года.
  2. Вахламов В.К., Шатров М.Г., Юрчевский А.А. Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и двигателя. — М.: «Академия», 2003. — С. 197. — 816 с.
  3. 1 2 3 4 Коромысла клапанов ГРМ ДВС. Железный конь. Портал о сельхозтехнике. Дата обращения: 8 января 2019. Архивировано 9 января 2019 года.
  5. 1 2 Газораспределительный механизм. Роликовые рычаги. Системы современного автомобиля. Дата обращения: 7 января 2019. Архивировано 14 января 2019 года.
  6. Десмодромный механизм. Системы современного автомобиля. Дата обращения: 7 января 2019. Архивировано 9 января 2019 года.
  7. Регулировка зазоров в клапанах ГРМ. https://www.trans-service.org. Дата обращения: 8 января 2019. Архивировано 9 января 2019 года.
  8. 1 2 Гидрокомпенсаторы зазоров - устройство и принцип работы, рис.2 в. http://bymotors.info. Дата обращения: 7 января 2019. Архивировано 7 января 2019 года.
  9. Система смазки автомобиля. Ремонт автомобилей. Дата обращения: 8 января 2019. Архивировано 9 января 2019 года.
  11. Лабораторные рычажные весы. kilogramus.ru. Дата обращения: 9 января 2019. Архивировано 9 января 2019 года.
  12. Механические промышленные весы. kilogramus.ru. Дата обращения: 9 января 2019. Архивировано 9 января 2019 года.
  13. Сергей Апресов. Сердце времени: Механика вечности. От билянца к маятнику. Популярная механика (20 апреля 2007). Дата обращения: 9 января 2019. Архивировано 25 ноября 2018 года.
  15. Восстановление коромысел и осей коромысел. Основные дефекты. https://ustroistvo-avtomobilya.ru. Дата обращения: 8 января 2019. Архивировано 9 января 2019 года.
  17. Газораспределительный механизм судовых дизелей. http://mirmarine.net. Дата обращения: 8 января 2019. Архивировано 9 января 2019 года.


Литература
Downgrade Counter