- Các trường hợp biên giới
- Các loại chuyển động
- Cơ chế tuân thủ định luật Grashof
- - Cơ chế tay quay kép
- - Nhiều cơ chế tuân thủ luật Grashof
- Cơ chế quây - rocker
- Cơ chế rocker đôi
- Cơ chế hình bình hành có khớp nối
- Hình bình hành chống khớp nối
- Các ứng dụng
- Cơ chế quây - Rocker
- Cơ chế hình bình hành có khớp nối
- Cơ chế chống hình bình hành có khớp nối
- Người giới thiệu
Định luật Grashof thiết lập rằng: Trong một cơ cấu bốn thanh phẳng có khớp nối với một thanh cố định, ít nhất một trong các thanh có thể quay hoàn toàn, miễn là tổng của thanh ngắn nhất dài hơn và thanh đó là nhỏ hơn hoặc bằng tổng của hai phần còn lại.
Có năm cơ cấu liên kết hoặc bốn thanh phẳng tuân theo định luật Grashof (Ví dụ được thể hiện trong Hình 1). Để các thanh hoặc liên kết của các cơ cấu tuân theo quy luật quay hoàn chỉnh, cần phải sắp xếp thực tế, mỗi thanh phải chiếm các mặt phẳng song song khác nhau.
Hình 1. Cơ chế bốn thanh đáp ứng định luật Grashof. Nguồn: Wikimedia Commons.
Định luật Grashof là một quy tắc đơn giản cho phép thiết kế một cơ chế trong đó yêu cầu quay toàn bộ, vì một động cơ sẽ được kết nối hoặc ngược lại, vì bạn muốn biến đổi chuyển động dao động thành chuyển động quay, theo cách toán học và khả thi về mặt thể chất.
Các trường hợp biên giới
Giả sử bốn thanh liên kết có độ dài sau được sắp xếp từ nhỏ nhất đến lớn nhất theo:
Luật Grashof quy định rằng để có ít nhất một thanh hoặc liên kết hoàn thành một vòng quay hoặc một lượt, điều kiện phải được đáp ứng:
Sự bất bình đẳng này có những tác động sau:
- Thanh hoặc liên kết duy nhất có thể cung cấp các vòng quay hoàn toàn so với thanh khác là thanh ngắn nhất.
- Nếu thanh ngắn hơn tạo lượt hoàn toàn đối với thanh khác, thì thanh đó cũng sẽ quay hoàn toàn đối với tất cả thanh khác.
Các loại chuyển động
Chuyển động của tứ giác khớp tuân theo định luật Grashof có thể thuộc các dạng sau:
- Quay kép hoặc quay tay quay, nếu thanh ngắn nhất là thanh cố định và các thanh liền kề thực hiện lượt hoàn thành.
- Qua lại, nếu thanh ngắn liền kề với thanh cố định.
- Double rocker, với điều kiện là thanh ngắn nhất đối diện với thanh cố định.
Khi đẳng thức được hoàn thành trong công thức Grashof, thì chúng ta đang ở trong trường hợp giới hạn, trong đó tổng của thanh ngắn nhất với các thanh dài nhất bằng tổng của hai thanh còn lại.
Trong trường hợp này, cơ chế có thể áp dụng một cấu hình trong đó bốn thanh được căn chỉnh. Và chính ở vị trí này, các khớp không cố định có thể vô tư đi theo chiều này hay chiều khác khiến cơ chế bị khóa.
Các cơ chế đáp ứng điều kiện của Grashof đáng tin cậy hơn và ít chịu áp lực hơn đối với các khớp và liên kết của chúng, vì chúng nằm xa hơn trường hợp bình đẳng giới hạn.
Cơ chế tuân thủ định luật Grashof
Chúng tôi sẽ ký hiệu các khớp liên tiếp bằng A, B, C và D, sau đó:
- A và B là trục quay cố định.
- AB = d1 (thanh cố định)
- BC = d2
- CD = d3
- DA = d4
- Cơ chế tay quay kép
Các thanh b2 và b4 quay hoàn toàn và định luật Grashof được đáp ứng:
d1 + d3 <= d2 + d4.
Hình 2. Cơ cấu tay quay - tay quay. Nguồn: tự làm.
- Nhiều cơ chế tuân thủ luật Grashof
Đặc điểm của các cơ chế khác tuân theo định luật Grashof được đặt tên và mô tả dưới đây:
Cơ chế quây - rocker
D2 + d3 <= d1 + d4 được thực hiện
Thanh ngắn hơn d2 quay hoàn toàn và thanh ngược lại d4 làm cho chuyển động của con lắc.
Hình 3. Cơ cấu tay quay - đá lái. Nguồn: Wikimedia Commons.
Cơ chế rocker đôi
- Thanh AB cố định lớn hơn thanh CD đối diện và thoả mãn điều đó:
d1 + d3 <= d2 + d3
- Đối với thanh ngắn hơn (ngược lại với thanh cố định), nó có khả năng quay hoàn toàn.
Cơ chế hình bình hành có khớp nối
- Thanh AD và BC có độ dài bằng nhau và luôn song song.
- Về phần mình, các thanh AB và CD có độ dài bằng nhau và luôn song song.
- Trong trường hợp các thanh đối diện, chúng có cùng chiều dài và d1 + d2 = d3 + d4 được thỏa mãn, theo định luật Grashof.
- Cuối cùng, hai thanh AD và BC quay hoàn toàn cùng chiều.
Hình bình hành chống khớp nối
- Thanh AD và BC có độ dài bằng nhau và không song song.
- Đối với thanh AB và CD phải có độ dài bằng nhau, không song song.
- Mặt khác, các thanh đối diện có cùng độ dài thì hai thanh chéo nhau.
- Trong cơ chế này, điều kiện sau phải được đáp ứng:
- Chuyển động quay của thanh AD và BC là hoàn toàn nhưng ngược chiều nhau.
Hình 4. Cơ chế phản hình bình hành có khớp, tuân theo định luật Grashof. Nguồn: Wikimedia Commons.
Các ứng dụng
Các cơ chế tuân thủ luật Grashof có nhiều ứng dụng:
Cơ chế quây - Rocker
Nó được áp dụng cho máy may bàn đạp, hữu ích ở những nơi không có điện, trong đó bàn đạp tạo ra chuyển động đung đưa hoặc bập bênh, chuyển động này được truyền tới một bánh xe được nối bằng ròng rọc với máy may.
Một ví dụ khác có thể kể đến là cơ cấu gạt nước kính chắn gió. Trong đó, một động cơ được kết nối với thanh tay quay để thực hiện các vòng quay hoàn chỉnh, truyền chuyển động của máy quay tới thanh chuyển động chổi than đầu tiên của hệ thống.
Hình 5. Hệ thống gạt nước kính chắn gió với hai cơ cấu tay quay rocker, được ghép vào cùng một động cơ. Nguồn: Wikimedia Commons.
Một ứng dụng khác của cơ cấu tay quay là cánh tay quay để bơm dầu từ mặt đất.
Hình 6. Rocker bơm dầu. Nguồn: Pixabay.
Một động cơ được kết nối với tay quay quay hoàn toàn và truyền chuyển động đến đầu bơm hoặc cánh tay quay.
Cơ chế hình bình hành có khớp nối
Cơ cấu này từng được sử dụng để nối các bánh xe của đầu máy hơi nước, sao cho cả hai bánh quay cùng chiều và cùng tốc độ.
Đặc điểm chính của cơ cấu này là thanh nối cả hai bánh xe có cùng chiều dài với độ phân cách của các trục giống nhau.
Hình 7. Pantograph là một hình bình hành có khớp nối. Nguồn: Wikimedia Commons.
Pantograph là một công cụ vẽ được sử dụng để sao chép và phóng to hình ảnh. Nó dựa trên cơ chế bốn thanh, trong đó có bốn khớp tạo thành các đỉnh của một hình bình hành.
Cơ chế chống hình bình hành có khớp nối
Đó là cơ chế được sử dụng trong máy ném bóng tennis, nơi các bánh xe đẩy và phóng bóng được yêu cầu quay theo các hướng ngược nhau.
Người giới thiệu
- Clemente C. Phòng thí nghiệm ảo của cơ chế tay quay - rocker. Bằng cấp làm việc trong lĩnh vực cơ khí. Đại học Almería. (2014). Đã khôi phục từ: repositorio.ual.es
- Định luật Hurtado F. Grashof. Khôi phục từ: youtube.com
- Mech Designer. Tiêu chí động học Grashof. Đã khôi phục từ: mechdesigner.support.
- Shigley, J. Lý thuyết về máy móc và cơ chế. Đồi Mc-Graw.
- Chúng tôi là F1. Phân tích cơ chế bốn thanh. Khôi phục từ: youtube.com
- UNAM. Phát triển cơ chế bốn thanh để sử dụng trong giảng dạy. Đã khôi phục từ: ptolomeo.unam.mx
- Wikipedia. Liên kết bốn thanh. Khôi phục từ: en.wikipedia.com
- Wikipedia. Định luật Grashof. Phục hồi từ: es.wikipedia.com