Кінематичний аналіз кривошипно-колінного механізму

У залежності від співвідношення лінійних розмірів механізму можливі два варіанти механізму. У першому випадку шарнір В в крайнім нижнім положенні не переходить лінію СD₀, і повзун робить один хід до точки D₀. Такий механізм називають механізмом ненульового виконання.

В другому випадку шарнір В переходить лінію СD₀ і тоді повзун після переміщення в точку D₀, робить хід нагору до точки D₂. Таким чином, за один оборот вала повзун робить два подвійних ходи. Такі механізми, що називаються механізмами нульового виконання, використовуються у всіх сучасних пресах для збільшення часу впливу під навантаженням на штампування. Величина підйому повзуна під час другого ходу незначна і спів розмірна з величиною пружної де­формації оброблюваного виробу.

Поточне переміщення повзуна ненульового механізму, обчислене від його крайнього нижнього положення, визначається по формулі

. (2.25)

Поточне переміщення повзуна нульового механізму, обчислене також від його крайнього нижнього положення, визначається по формулі

(2.26)

Кути α ₂, α ₂₂, α ₃, α ₃₂, визначають положення ланок 2 і 3 механізми (рис. 2.3):

α ₂ і α ₃ – поточні кути повороту ланок;

α ₂₂, α ₃₂ – крайні кути ланок у крайнім нижнім положенні повзуна.

Значення кутів повороту визначаються в залежності від розмірів ланок механізму у функції кута повороту головного вала α

,(2.27)

;

; (2.28)

; (2.29)

; (2.30)

Кут α _k2 визначає положення головного вала в нижнім положенні

. (2.31)

Відстань z_с між центрами головного вала і кінематичної пари визначається по формулі

. (2.32)

Зсув центра шарніра C при зміні закритої висоти на величину h визначається по формулі

, (2.33)

де r – ексцентриситет регулювальної осі механізму регулювання.

Тип виконання механізму визначається співвідношенням кута α ₂₀ повороту ланки 2 у нижнім положенні при випрямлених ланках 2 і 3 і кута α ₂₂ повороту ланки 2 у випадку переходу шарніром B лінії СD ₀. Кут α ₂₀ визначається по формулі

. (2.34)

Якщо α ₂₀ ≤ α ₂₂, механізм є механізмом першого типу, тобто ненульового виконання. У такому випадку кут α_{k 2} відповідає КНП повзуна. Якщо α ₂₀ > α ₂₂, механізм – другого типу, тобто нульового виконання. У такому випадку кут α_{k 2} відповідає другому верхньому положенню повзуна (КВП ₂ на рис. 2.3).

У крайнім верхнім положенні повзуна положення ланок визначаються кутами α ₂₁ і α ₃₁

; (2.35)

. (2.36)

де α _{k 1} – кут повороту головного вала в КВП

. (2.37)

Максимальні переміщення повзуна визначаються по наступних формулах:

– повний хід повзуна ненульового механізму

(2.38)

– перший хід повзуна нульового механізму

(2.39)

Хід повзуна нагору після переходу шарніром B лінії СD ₀складає (відрізок D ₂ D ₀ на рис. 2.3)

. (2.40)

Швидкість і прискорення повзуна визначаються по наступним залежностях, отриманим диференціюванням рівняння для визначення переміщення при постійній швидкості кривошипа ω

; (2.41)

(2.42)

де ω ₂, ε ₂ – відповідно, кутова швидкість і прискорення ланки 2

(2.43)

(2.44)