Węzły w mechanice
Liczba pozostałych możliwych ruchów niezależnych, dopuszczanych węzłem równa jest liczbie stopni swobody ruchu względnego łączonych ogniw pary. Jeżeli wszystkie te ruchy są możliwe przy skojarzeniu łańcucha, to liczba ta określa klasę węzła. Natomiast rodzaj pozostałych możliwych ruchów względnych łączonych ogniw określa jego postać. Klasa i postać pary kinematycznej pokrywają się odpowiednio z klasą i postacią węzła łączącego ogniwa pary. Do pierwszej klasy zaliczymy węzły kinematyczne pozostawiające łączonym ogniwom jedną możliwość prostego ruchu względnego.
Trzy postacie węzłów pierwszej klasy są następujące:
1) węzeł obrotowy — możliwym ruchem względnym ogniw jest ruch obrotowy,
2) węzeł przesuwny lub postępowy — możliwym ruchem jest ruch postępowy ogniw względem siebie,
3) węzeł śrubowy — jedno ogniwo względem drugiego wykonuje ruch śrubowy.
Wszystkie połączenia tego rodzaju znajdują szerokie zastosowanie w budowie mechanizmów i maszyn (węzeł obrotowy — łożyska, przeguby itd., postępowy — suwaki, tłoki itd., śrubowy — mechanizmy śrubowe).
Węzeł drugiej klasy pozostawia dwie możliwości ruchu względnego. Możliwe są dwie postacie węzła drugiej klasy: pierwsza, dająca dwie możliwości względnego ruchu obrotowego i druga nazywana węzłem cylindrycznym dająca możliwości Względnego przesunięcia i obrotu ogniw pary.
Innym przykładem węzła tej postaci o dużym znaczeniu praktycznym jest węzeł wyższy, jeśli łączone ogniwa mogą wykonywać względem siebie tylko ruch płaski. Tego rodzaju skojarzenie ogniw występuje w płaskich mechanizmach krzywkowych, kołach zębatych, łożyskach rolkowych itp.
Trzecia możliwość — dwóch ruchów postępowych nie może być zrealizowana praktycznie, bowiem dwa ruchy postępowe dają swobodę ruchu w płaszczyźnie, a to wiąże się z dodatkową możliwością obrotu dookoła osi, prostopadłej do tej płaszczyzny — byłby więc to już węzeł trzeciej klasy.
Węzeł trzeciej klasy daje trzy możliwości ruchu względnego ogniw. Możliwe są przy tym trzy postacie:
1) trzy ruchy obrotowe; przegub kulisty,
2) dwa ruchy obrotowe i jeden postępowy,
3) dwa ruchy postępowe i jeden obrotowy.
Niemożliwe jest oczywiście zrealizowanie węzła umożliwiającego trzy względne ruchy postępowe ogniw pary. Jakiekolwiek połączenie, choćby tylko styk punktowy, odbiera bowiem zawsze możliwość względnego fuchu ogniw w kierunku normalnej w punkcie styku do stykających się powierzchni ciał. Zakładamy przy tym, że kontakt obu ogniw jest zawsze utrzymany. W przeciwnym bowiem razie przestają one tworzyć parę kinematyczną.
Dla czwartej klasy możliwe są tylko dwie postacie: pierwsza dająca trzy ruchy obrotowe i jeden postępowy i druga — dwa ruchy obrotowe i dwa postępowe.
Wreszcie dla piątej klasy możliwa jest tylko jedna postać przedstawiająca styk punktowy dwóch ogniw.
Klasa pary kinematycznej pokrywa się z klasą węzła łączącego ogniwa pary.
Z powyższego przeglądu wynika, że pary klasy czwartej i piątej mogą być tylko o styku liniowym lub punktowym. Natomiast pary o mniejszej liczbie stopni swobody mogą być realizowane zarówno jako niższe i jako wyższe.
W rozważaniach tych zakładaliśmy nieprzerwany kontakt elementów ogniw pary. W niektórych przypadkach jest to zagwarantowane w sposób konstrukcyjny. Mówimy wtedy, że węzeł jest (geometrycznie) zamknięty. Większość węzłów niższych jest zamknięta. Jeżeli stały kontakt stykających się elementów ogniw nie jest zapewniony w sposób konstrukcyjny, jak to ma miejsce w przypadkach węzłów par wyższych, to mówimy, że węzeł jest otwarty. Jego zamykanie, czyli stały kontakt, musi być zapewniony przez docisk elementów ogniw odpowiednią siłą, zazwyczaj sprężyną lub ciężarem.
We wszystkich tych rozważaniach zakładamy brak luzów w połączeniach ruchowych mechanizmów (w węzłach kinematycznych) oraz ścisłe wymiary ich elementów.
Wpływ dokładności wykonania na ruch mechanizmów wymaga oddzielnego omówienia.
Na koniec należy zaznaczyć, -że rozpowszechniona jest także klasyfikacja par, w której numer klasy pokrywa się z liczbą warunków więzów nakładanych na względny ruch ogniw tworzących parę. Wtedy numery klas przebiegają w kierunku przeciwnym niż w podanej wyżej klasyfikacji.
- - - - - - - - motoreduktory.eu | WEBSYSTEM | tel.+48 (048) 383-01-44 | tel.602.878.747 - - - - - - - -