Рассмотрим, от каких факторов зависит длина хода балансирного привода и каким способами рационально осуществить длинноходовой привод.
Из треугольников В1СВ2 и В1ОВ2 см. рис. 2.63 после несложных преобразований получим:
(2.118)
С другой стороны
(2.119)
При симметричном цикле работы станка, т.е. когда 0=0, получим
(2.120)
При несимметричном цикле угол θ может быть определен по формулам (2.116) или (2.117), а также, если известна величина Ко по формуле (2.113), после чего из формулы (2.119), зная отношения длин звеньев, определяем
(2.121)
где sin(δ0/2) определяется по формуле (2.118).
Из описанных формул видно, что длины звеньев r, l, к, к1 и р преобразующего механизма станка-качалки прямо пропорциональны длине хода точки подвеса штанг S и зависят от отношений длин звеньев r /l, r/к и k1/k
Из рис. 2.64 легко определить следующую зависимость между отношениями длин звеньев станка, имеющего симметричную схему:
Тогда для симметричного цикла откачки формулы (2.121) предcтавим в виде:
(2.122)
Эти формулы свидетельствуют о том, что при симметричном цикле откачки длины звеньев четырехзвенного механизма станка-качалки являются функцией длины хода S итрех кинематических отношений r /l, r/к и k1/k,причем с увеличением значений этих отношений длины звеньев r, l, к, к1 и р уменьшаются.
Сказанное выше будет иметь прямое отношение и к габаритам Преобразующего механизма, т.е. к его длине L и высоте его Н см. рис. 2.63. В случае симметричной схемы из рассмотрения рис. 2.60 имеем:
(2.123)
Из формул (2.111) и (2.112) получим:
(2.124)
Из этих формул также видно, что кинематические габариты (длина L и высота Н) симметричного преобразующего механизма балансирного привода: прямо пропорциональны длине хода S точки подвеса штанги являются функцией кинематических отношений причем длина L механизма зависит от r/к и к1/к, а высота H— от r/к, r/l и k1/k. Вообще, с увеличением значений этих отношений габариты преобразующего механизма, а следовательно, и вес привода уменьшаются.
Очевидно, при несимметричной схеме
(2.125)
Из рассмотрения рис. 2.64 видно, что при
(2.125)
центр вращения кривошипа находится справа (если скважина находится в левой стороне) от линии B1B2, т.е. длина станка будет несколько больше, чем длина при симметричной схеме, а при
(2.126)
центp вращения кривошипа находится между скважиной и линией B1B2 Следовательно, в этом случае длина L преобразующе-m механизма будет меньше, чем длина при симметричной схеме.
Таблица 2.18
Определяемые величины | r/k | |||||||
0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,45 | 0,5 | |||
arcsin(r/k) | 0,100 | 0,201 | 0,305 | 0,411 | 0,467 | 0,524 | ||
k = l/2arcsin (r/к) | 5,000 | 2,487 | 1,639 | 1,215 | 1,071 | 0,954 | ||
r=(r/к)*к | 0,500 | 0,497 | 0,492 | 0,486 | 0,482 | 0,477 | ||
l=r(r/l) | r/l | 0,1 | 5,000 | 4,970 | 4,920 | 4,860 | 4,820 | 4,770 |
0,2 | 2,500 | 2,485 | 2,460 | 2,430 | 2,410 | 2,385 | ||
0,3 | 1,666 | 1,656 | 1,640 | 1,620 | 1,607 | 1,590 | ||
0,37 | 1,351 | 1,343 | 1,329 | 1,315 | 1,300 | 1,289 | ||
0,4 | 1,250 | 1,243 | 1,230 | 1,215 | 1,205 | 1,193 | ||
0,5 | 1,000 | 0,994 | 0,984 | 0,972 | 0,964 | 0,954 |
Одним из основных экономических показателей современных машин и механизмов является компактность и легкость их конструкции. Поэтому увеличение длины хода точки подвеса штанг за счет увеличения габаритных размеров, а следовательно и веса, нерационально. Рациональным в данном случае способом увеличения длины хода, на первый взгляд, является увеличение значений кинематических отношений r /l, r/к и k1/k.
Для наглядного представления о сказанном рассмотрим самый простой вариант кинематической схемы, когда плечи балансира равны, и длина хода точки подвеса штанг равна единице, т.е.
k 1 = k и S = 1
В этом случае длины звеньев и габариты станка будут зависить только от кинематических отношений r /l, r/к.
Рис. 2.65. Зависимость размеров преобразующего механизма обычных станков-качалок от значения кинематических отношений r/1 и r/к
По формулам (2.124) для этого случая подсчитаны значения звеньев к1 = к, r и l для значений r/l и r/k от 0,1 до 0,5, занесенные в табл. 2.18, а также по этим значениям длин звеньев достроены кинематические схемы механизма, показанные на рис. 2.65.
Из рассмотрения табл. 2.18 и рис. 2.65 наглядно видно резкое влияние значении кинематических отношении r/l и r/k на величины длин звеньев и на габариты преобразующего механизма станка- качалки.
Теперь рассмотрим, как влияет отношение плеч балансира k1/k на габариты и длины звеньев преобразующего механизма к.
Как видно из формул (2.122) и (2.123), длины звеньев к,r,l и р четырехзвенного механизма обратно пропорциональны отношению k1/k, а габаритные размеры для симметричной схемы имеют следующие зависимости:
где
(2.128)
В табл. 2.19 показаны значения длин звеньев r, l, к и к1 подсчитанные по формулам (2.123) для значений к1 /к = 1,0—2,0 через 0,1 при S = 1, r/l = 0,4 и r/к - 0,5.
Таблица 2.19
Отношение длины звеньев | k1/k | ||||||||||
1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,9 | 2,0 | |
k1/S | 0,954 | 0,954 | 0,954 | 0,954 | 0,954 | 0,954 | 0,954 | 0,954 | 0,954 | 0,954 | .0,954 |
k/S | 0,954 | 0,867 | 0,796 | 0,735 | 0,682 | 0,635 | 0,597 | 0,562 | 0,530 | 0,502 | 0,477 |
r/S | 0,477 | 0,433 | 0,397 | 0,366 | 0,341 | 0,318 | 0,298 | 0,280 | 0,264 | 0,250 | 0,239 |
l/S | 1,193 | 1,085 | 0,995 | 0,920 | 0,855 | 0,796 | 0,745 | 0,703 | 0,663 | 0,630 | 0,597 |
Рис. 2.66. Зависимость размеров преобразующего механизма от отношений плеч балансира k1/k
По данным табл. 2.19 построены кинематические схемы преобразующего механизма при S=1, рис. 2.66.
Из рис. 2.66 видно, что увеличение k1/k приводит к уменьшению продольного, и, особенно, высотного габарита преобразующего механизма.