VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Первая паровая машина в виде так называемого полного параллелограмма Уатта, была запатентована им в 1784г.[1]. Параллелограмм Уатта - есть шарнирный механизм для преобразования прямолинейного движения поршня 8 во вращательное движение кривошипа 1 (рис.1). По формуле П.Л.Чебышева , где n число подвижных звеньев, а р₅ – одноподвижных кинематических пар пятого класса, подвижность параллелограмма Уатта при n=8 и p₅=12 равна нулю, т.е. такой механизм теоретически неподвижен может двигаться лишь с принуждением.

Рисунок 1 – Кинематическая схема паровой машины Уатта

В 2011году автором настоящей статьи был разработан метод коррекции подвижности плоских кинематический цепей, который был применен к параллелограмму Уатта. После введения дополнительного звена СВ и кинематической пары пятого класса В (рис. 2) подвижность системs стала равной единице.

Рисунок 2 – Кинематическая схема полного параллелограмма Уатта с дополнительным шатуном

Такой исправленный механизм был заявлен в 2013 году в Роспатент под названием «Полный параллелограмм Уатта с дополнительным шатуном». В 2014 году по предложенной схеме был выдан патент на изобретение [2].

Проведем кинематический анализ полного параллелограмма Уатта с дополнительным шатуном графо-аналитическим методом, т.е. построим план скоростей (рис. 3), задавшись движением кривошипа О_ЗН,(V_Н). При этом скорость точки G (V_G) относительно неподвижной стойки О₂ определится из уравнений_,

Рисунок 3 – План скоростей

Скорости точек F и E определятся по свойству подобия , т.е. они перпендикулярны О₂G и равны .

Далее становится возможным найти скорости точек D,CиB.

Таким образом, усовершенствованный полный параллелограмм Уатта имеет вполне корректное кинематическое разрешение. Решение этой задачи от поршня А к кривошипу О_ЗН оказывается более сложным, однако оно существует, т.к. имеется доказательство обратного решения от О_ЗН.

Библиографический список

1. Конфедератов И.Я. Джемс Уатт-изобретатель паровой машины – М.: Изд-во «Наука», 1969. с. 162-182.

2. Патент №2532109 РФ, МПК F16H 21/34. Полный параллелограмм Уатта с дополнительным шатуном Дворников Л.Т., Ковалёва М.П. – №2013105983; приоритет от 12.02.2013; опубл. 3.09.2014, Бюл. №30

Код для цитирования: Скопировать