8.4. Sprzęgła odsuwne będące mechanizmami rzędu IV.

Rysunek 8.22. Schemat uogólnionego sprzęgła będącego mechanizmem rzędu czwartego.

Zgodnie z klasyczną teorią mechanizmów i maszyn rząd mechanizmu jest określony przez rząd jego grupy kinematycznej. W mechanizmie sprzęgła łożysko wału biernego B, traktowane formalnie jako para kinematyczna, należy do struktury grupy kinematycznej mechanizmu. Z powyższych względów, w mechanizmie rzędu czwartego, liczba czopów aktywnych wału A, będących formalnie obrotowymi parami kinematycznymi klasy piątej, wynosi 3.

W niniejszym podrozdziale będziemy omawiać sprzęgła rzędu czwartego będące mechanizmami klasycznymi oraz nieklasycznymi. Mechanizmy klasyczne będą zawierać wyłącznie człony i pary kinematyczne nieodkształcalne, wyidealizowane. Grupa kinematyczna płaskiego mechanizmu klasycznego, jak wiadomo, ma zerowy stopień ruchliwości. W przypadku występowania par kinematycznych odkształcalnych kinematyka trakcyjna takich mechanizmów będzie w głównej mierze określona przez ich strukturę wyidealizowaną. Formalnie traktowana grupa kinematyczna mechanizmów nieklasycznych będzie miała jeden stopień ruchliwości. Zatem mechanizmy nieklasyczne będą musiały zawierać conajmniej jedną parę kinematyczną z więzem sprężystym, dzięki któremu mechanizm będzie mógł zachować właściwą postać konstrukcyjną, w granicach dopuszczalnych obciążeń roboczych, bez utraty postaci konstrukcyjnej.

Poniżej, w skrócie, zostanie przedstawiona kinematyka i sztywności sprzęgieł rzędu IV według [1], [2], [3]. Badanie sprzęgieł rzędu IV jest bardziej złożone niż w przypadku rzędu III. Szczegóły zamieszczono w pracach [3], [4], [5] i [6].

Tabela 8.5

L.p	SCHEMAT GRUPY KINEMATYCZNEJ rząd, klasa	SCHEMAT KONSTRUKCYJNY SPRZĘGŁA	LICZBA S
1			0
2			0
3			1
4			1

TABELA 8.6, POZ. 1

ODSUWNE SPRZĘGŁA BĘDĄCE MECHANIZMAMI RZĘDU 4

SPRZĘGŁO LOKOMOTYW DB 182001

W tabeli 8.5. poz. 1; PATENT GEAFLEX

KINEMATYKA SPRZĘGŁA

Sprzęgło równobieżne. - kąt obrotu wału A; - kąt obrotu wału B;

TABELA 8.6, POZ 1. c.d.

ODSUWNE SPRZĘGŁA BĘDĄCE MECHANIZMAMI RZĘDU 4

SPRZĘGŁO LOKOMOTYW DB 182001

W tabeli 8.5. poz. 1; PATENT GEAFLEX

SZTYWNOŚCI SPRZĘGŁA GEAFLEX:

- Sztywność sprzęgła (promieniowa) na przemieszczeniu odsuwnym,

- Robocza sztywność skrętna sprzęgła.

W punktach "A", "B", "D" i "F" - jednakowe tulejki z indeksem "A" sztywności kierunkowych; W węźle centralnym "O", tulejki z indeksem "O".

Wariant wykonawczy I:

Wariant wykonawczy II:

Wariant wykonawczy III:

TABELA 8.6, POZ 3.

ODSUWNE SPRZĘGŁA BĘDĄCE MECHANIZMAMI RZĘDU 4

TRÓJDŹWIGNIOWE SPRZĘGŁO JARZMOWE

W tabeli 8.5. poz. 3; PATENT Nr.136145 OBRPS Poznań, 1987

SCHEMAT SPRZĘGŁA PODCZAS PRACY Z NARZUCONĄ ODSUWNOŚCIĄ "e";

KINEMATYKA SPRZĘGŁA

Sprzęgło równobieżne gdy e<<R;

- kąt obrotu wału A;

- kąt obrotu wału B;

Środek masy sprzęgła znajduje się w punkcie OJ.

- kąt obrotu jarzma w statecznych warunkach odsuwnej pracy sprzęgła

TABELA 8.6, POZ 2 c.d.

ODSUWNE SPRZĘGŁA BĘDĄCE MECHANIZMAMI RZĘDU 4

TRÓJDŹWIGNIOWE SPRZĘGŁO JARZMOWE

W tabeli 8.5 poz. 3; PATENT Nr.136145 OBRPS Poznań, 1987

SZTYWNOŚCI SPRZĘGŁA:

- Sztywność sprzęgła (promieniowa) na przemieszczeniu odsuwnym,

- Robocza sztywność skrętna sprzęgła.

W punktach "A", "B", "D" i "F" - jednakowe tulejki z indeksem "A" sztywności kierunkowych; W węzłach "E" , jednakowe tulejki z indeksem "E".

STATECZNOŚĆ POSTACI KONSTRUKCYJNEJ SPRZĘGŁA: kierunki destabilizacji postaci konstrukcyjnej. Warunek zachowania stateczności:

TABELA 8.6. POZ 3.

ODSUWNE SPRZĘGŁA BĘDĄCE MECHANIZMAMI RZĘDU 4

TRÓJDŹWIGNIOWE SPRZĘGŁO BEZJARZMOWE

W tabeli 8.5. poz. 4; PATENT Nr.155210; Politechnika Warszawska, 1992

SCHEMAT SPRZĘGŁA PODCZAS PRACY Z NARZUCONĄ ODSUWNOŚCIĄ "e";

TABELA 8.6. POZ 3. c.d.

ODSUWNE SPRZĘGŁA BĘDĄCE MECHANIZMAMI RZĘDU 4

TRÓJDŹWIGNIOWE SPRZĘGŁO BEZJARZMOWE

W tabeli 8.5. poz. 4; PATENT Nr.155210 Politechnika Warszawska 1992

KINEMATYKA SPRZĘGŁA

Sprzęgło równobieżne gdy e << R;

- kąt obrotu wału A; - kąt obrotu wału B;

Sprzęgło nie ma jarzma; nie ma też rzeczywistego punktu środka masy.

gdy = 0, to:

OZNACZENIA SZTYWNOŚCI KOMPLETNEGO SPRZĘGŁA:

- Sztywność sprzęgła (promieniowa) na przemieszczeniu odsuwnym,

- Robocza sztywność skrętna sprzęgła,

- Sztywność sprzęgła (poosiowa) na przemieszczeniu wysuwnym,

W punktach "A", "B", "D" i "F" - jednakowe tulejki z indeksem "A" sztywności kierunkowych; W węzłach "E" i "G", jednakowe tulejki z indeksem "E".

TABELA 8.6. POZ 3. c.d.

ODSUWNE SPRZĘGŁA BĘDĄCE MECHANIZMAMI RZĘDU 4

TRÓJDŹWIGNIOWE SPRZĘGŁO BEZJARZMOWE

W tabeli 2 poz. 4; PATENT Nr.155210 Politechnika Warszawska 1992

WZORY OPISUJĄCE SZTYWNOŚCI KOMPLETNEGO SPRZĘGŁA:

STATECZNOŚĆ POSTACI KONSTRUKCYJNEJ SPRZĘGŁA:

Utrata stateczności postaci konstrukcyjnej sprzęgła (według poniższego szkicu) może wystąpić, gdy jest przekroczone obciążenie graniczne czopów. Warunek (energetyczny) zachowania stateczności postaci konstrukcyjnej jest następujący:

gdzie:

Literatura źródłowa do podrozdziału 8.3.3.

[1]. J. Madej, J. Żałopa: Równobieżne sprzęgło napędu osi zestawu kołowego pojazdu szynowego. Patent B 61F 3/00 Nr 136145 z dn. 31 III 1987.

[2]. J. Madej, J. Żałopa: Równobieżne sprzęgło dźwigniowo - cięgłowe napędu kół pojazdu szynowego. Patent B 61F 3/00 Nr. 136144 z dn. 31 III 1987.

[3]. J. Madej, Z. Tomczyński: Równobieżne odsuwno - wychylne sprzęgło trójdźwigniowe zwłaszcza do napędu osi pojazdu szynowego. Patent Nr.155210 z dnia 9 IX 1992.

[4]. Madej J.: Nowe mechanizmy równobieżnych bezjarzmowych odsuwnych sprzęgieł rzędu IV do transmisji momentu napędowego lokomotyw. Konferencja specjalistyczna IPPW-COBiRTK Warszawa, 1884.

[5]. Madej J.: Nowe równobieżne odsuwne sprzęgło trzydźwigniowe zespołu napędowego lokomotywy i jego własności techniczne. Konferencja specjalistyczna IPPW-COBiRTK Warszawa, 1884.

[6] Madej J.: Projektowanie mechanizmów napędowych pojazdów szynowych WKiŁ Warszawa, 1988.

212