Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
См. Также: Ползун и кривошипно-шатунный механизм
Ручной кривошип для лебедки на парусной лодке - обычно называемый ручкой лебедки.

Кривошипно мышца прикреплена под прямым углом к вращающемуся валу , посредством которого круговое движение сообщаетс или полученного от вала. В сочетании с шатуном его можно использовать для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или наоборот. Плечо может быть изогнутой частью вала или отдельным кронштейном или прикрепленным к нему диском. К концу кривошипа с помощью стержня прикреплен стержень, обычно называемый шатун (шатун).

Этот термин часто относится к кривошипу с приводом от человека, который используется для ручного поворота оси, как в шатуне велосипеда или в растяжке и сверле. В этом случае рука или нога человека служат шатуном, прикладывая возвратно-поступательное усилие к кривошипу. Обычно есть штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся рукояткой или прикрепленной педалью .

Составной кривошип

Примеры [ править ]

Ручка на точилке для карандашей
Анимация многоцилиндрового двигателя

Знакомые примеры включают:

Шатуны с ручным приводом [ править ]

Шатуны с ножным приводом [ править ]

Двигатели [ править ]

Почти во всех поршневых двигателях используются кривошипы (с шатунами ) для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение. Кривошипы включены в коленчатый вал .

История [ править ]

Западный мир [ править ]

Классическая древность [ править ]

Смотрите также: римские технологии и список римских водяных мельниц
Римская кривошипная ручка от Августы Рорика , датируемая II веком нашей эры [1]

Рукоятка вращающейся ручной мельницы, которая появилась в 5 веке до нашей эры в кельтиберийской Испании и в конечном итоге достигла Греции в первом веке до нашей эры. [2] [3] [4] [5] Римский чугунный коленчатый вал неизвестного назначения, датируемый II веком нашей эры, был обнаружен при раскопках в Августе Рорика , Швейцария . Кусок длиной 82,5 см на одном конце имеет бронзовую ручку длиной 15 см, другая ручка утрачена. [6] [1]

Ок. В Ашхайме , недалеко от Мюнхена, были раскопаны настоящие железные кривошипы длиной 40 см, а также пара раздробленных жерновов диаметром 50-65 см и различные железные изделия . Римская мельница с кривошипным механизмом датируется концом 2 века нашей эры. [7] Часто цитируемая современная реконструкция насоса с ковшовой цепью, приводимого в движение маховиками с ручным приводом с кораблей Nemi , была отклонена как «археологическая фантастика». [8]

Лесопилка римского Иераполиса (3 век нашей эры), самая ранняя из известных машин, сочетающая кривошип с шатуном. [9]

Самые ранние свидетельства соединения кривошипа и шатуна в машине появляются на лесопилке римского Иераполиса в Малой Азии с 3 века нашей эры и двух римских каменных лесопилках в Герасе , римская Сирия , и Эфесе , Малая Азия (оба 6 века нашей эры). . [9] На фронтоне мельницы Хиераполис водяное колесо, питаемое дорожкой мельницы, приводится в действие через зубчатую передачу двух рамных пил.которые разрезают прямоугольные блоки с помощью шатунов и, в случае механической необходимости, кривошипов. Сопроводительная надпись на греческом языке . [10]

Кривошипно-шатунный механизм двух других лесопилок, подтвержденных археологами, работал без зубчатой ​​передачи. [11] [12] В древней литературе есть упоминание о работе водяной пилы по мрамору недалеко от Трира , ныне Германия , поэт Авзоний в конце 4-го века ; [9] примерно в то же время эти типы мельниц, по-видимому, также указаны христианским святым Григорием Нисским из Анатолии , демонстрируя разнообразное использование гидроэнергии во многих частях Римской империи [13]Три находки отодвигают дату изобретения кривошипа и шатуна на целое тысячелетие: [9]

С кривошипом и соединительной стержневой системой, все элементы для построения парового двигателя (изобретены в 1712) - Герой «ы aeolipile (парогенератор мощность), цилиндр и поршень (в металле силы насосов), обратные клапаны (в водяных насосах ), зубчатые передачи (в водяных мельницах и часах) - были известны еще во времена Римской империи. [14]

Средние века [ править ]

Смотрите также: Средневековые технологии
Боевая повозка Виджевано

Вращающийся точильный камень - самое раннее его изображение - [15], который приводится в действие рукояткой кривошипа, показан в рукописи Каролингов в Утрехтской Псалтири ; рисунок пером около 830 года восходит к позднему античному оригиналу. [16] Музыкальный трактат, приписываемый аббату Одо из Клюни (ок. 878–942), описывает струнный инструмент с ладами, на который звучало смолистое колесо, вращаемое рукояткой; позже устройство появляется в двух иллюминированных рукописях XII века. [15] Есть также две фотографии Фортуны, вращающей колесо судьбы, из этого и следующего столетия. [15]

Использование кривошипны ручки в трепанационных сверлах было изображено в 1887 году издания Словника де Antiquités Grecques ЕТ Romaines к чести испанских мусульманского хирурга Абу аль-Касим аль-Захрави ; однако существование такого устройства не может быть подтверждено исходным освещением и, следовательно, не подлежит рассмотрению. [17] бенедиктинский монах Пресвитер Теофила (с. 1070-1125) описал кривошипно ручки « используемые в повороте литья ядер». [18]

Итальянский врач Гвидо да Виджевано (около 1280–1349 гг.), Планировавший новый крестовый поход, сделал иллюстрации для гребной лодки и боевых экипажей, которые приводились в движение вручную вращающимися составными кривошипами и зубчатыми колесами (в центре изображения). [19] Латтрелл Псалтырь , знакомства около 1340, описывает точило , который был повернут двумя кривошипов, по одному на каждом конце своей оси; ручная мельница с редуктором, работающая с одним или двумя кривошипами, появилась позже, в 15 веке; [20]

Средневековые краны иногда приводились в движение кривошипами, хотя чаще - лебедками . [21]

Ренессанс [ править ]

Смотрите также: технологии эпохи Возрождения
Гребная лодка XV века, лопасти которой вращаются одноходовыми коленчатыми валами (Аноним Гуситских войн )

К началу 15 века кривошип стал обычным явлением в Европе, и его часто можно было увидеть в работах таких людей, как немецкий военный инженер Конрад Кизер . [20] Устройства, изображенные в «Беллифортисе» Кизера, включают изогнутые лебедки (вместо колес со спицами) для крепления осадных арбалетов, кривую цепь ведер для подъема воды и кривошипы, прикрепленные к колесу колоколов. [20] Кайзер также оснастил винты Archimedes для подъема воды кривошипной рукояткой, нововведением, которое впоследствии заменило древнюю практику работы с трубой с помощью протектора. [22] Самые ранние свидетельства оснащения колодезного подъемника кривошипами находятся на миниатюре с. 1425 г. в немецкомХаусбух из Фонда Менделя . [23]

Немецкий арбалетчик, взводящий свое оружие с помощью коленчатого реечного механизма (ок. 1493 г.)

Первые изображения составного кривошипа в скобе плотника появляются между 1420 и 1430 годами в различных произведениях искусства Северной Европы. [24] Быстрое внедрение составной кривошипа можно проследить в работах неизвестного немецкого инженера Анонима времен гуситских войн , писавшего о состоянии военной техники своего времени: во-первых, шатун, примененный к кривошипам. Во-вторых, кривошипы с двойным соединением также стали оснащаться шатунами, и в-третьих, для этих кривошипов использовался маховик, чтобы вывести их из «мертвой точки».

На одном из рисунков Анонимных гуситских войн изображена лодка с парой гребных колес на каждом конце, вращаемой людьми, управляющими составными кривошипами (см. Выше). Эта концепция была значительно улучшена итальянским инженером и писателем Роберто Валтурио в 1463 году, который изобрел лодку с пятью наборами, в которой все параллельные кривошипы соединены с одним источником энергии одним шатуном, идея также подхвачена его соотечественником. Франческо ди Джорджио . [25]

Водоподъемный насос с кривошипно-шатунным механизмом ( Георг Андреас Бёклер , 1661 г.)

В Италии эпохи Возрождения самые ранние свидетельства использования составной кривошипа и шатуна можно найти в альбомах для рисования Такколы , но это устройство до сих пор не понимают механически. [26] Тщательное улавливание этого движения кривошипа демонстрирует немного позже Пизанелло, который нарисовал поршневой насос, приводимый в движение водяным колесом и управляемый двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. [26]

В 15 веке также были введены изогнутые реечные устройства, называемые кранкинами, которые устанавливались на приклад арбалета как средство приложения еще большей силы при захвате ракетного оружия (см. Справа). [27] В текстильной промышленности были введены изогнутые катушки для наматывания мотков пряжи. [20]

Приблизительно в 1480 году роторный точильный камень раннего средневековья был усовершенствован с помощью педали и кривошипного механизма. Шатуны, установленные на тележках, впервые появляются на немецкой гравюре 1589 года [28].

Начиная с XVI века, свидетельства использования кривошипов и шатунов, интегрированных в конструкцию машин, становятся многочисленными в технологических трактатах того периода: одна только книга Агостино Рамелли « Разнообразные и искусственные машины» 1588 года содержит восемнадцать примеров, число которых увеличивается в Theatrum Machinarum. Novum от Георга Андреаса Бёклера до 45 различных машин, что составляет треть от общего числа. [29]


Дальний Восток [ править ]

Смотрите также: Наука и техника династии Хань
Тибетец, управляющий кверном (1938). Вертикальная рукоятка таких вращающихся ручных фрез, установленная на расстоянии от центра вращения, работает как кривошип. [3] [4]

Считалось, что свидетельство самой ранней настоящей кривошипной рукоятки было найдено в глазурованной глиняной гробнице эпохи Хань модели сельскохозяйственного веялого веялки, датируемой не позднее 200 г. н.э. [30] [31], но с тех пор появилась серия аналогичных моделей керамики с Были обнаружены веялки для веялки с ручным приводом, один из которых относится к династии Западная Хань (202 г. до н.э. - 9 г. н.э.). [32] [33] Историк Линн Уайт заявила, что китайскому кривошипу «не дан импульс изменить возвратно-поступательное движение на круговое в других приспособлениях», сославшись на одну ссылку на китайский шатун 1462 года. [34]Тем не менее, более поздние публикации показывают, что китайцы использовали не только кривошип, но и кривошипно-шатун для управления двигателями еще во времена династии Западная Хань (202 г. до н.э. - 9 г. н.э.). В конце концов кривошипно-шатуны были использованы для взаимного преобразования или вращательного и возвратно-поступательного движения для других приложений, таких как просеивание муки, прялки с педалью, сильфоны печей с приводом от воды и машины для наматывания шелка. [35] [33]

Ближний Восток [ править ]

Кривошип появляется в середине IX века в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге изобретательных устройств . [36] Эти устройства, однако, совершали только частичное вращение и не могли передавать большую мощность, [37] хотя потребовалась лишь небольшая модификация, чтобы преобразовать их в коленчатый вал. [38]

Аль-Джазари (1136–1206) описал систему кривошипа и шатуна во вращающейся машине в двух своих водоподъемных машинах. [39] Его двухцилиндровый насос включал коленчатый вал. [40] После аль-Джазари чудаки в исламских технологиях не прослеживаются до копии начала 15 века « Механики» древнегреческого инженера Героя Александрийского . [17]

20 век [ править ]

Шатуны раньше были распространены на некоторых машинах в начале 20 века; например, почти все фонографы до 1930-х годов были оснащены часовыми двигателями с заводными рукоятками. В поршневых двигателях с возвратно-поступательным движением используются кривошипы для преобразования линейного движения поршня во вращательное движение. Двигатели внутреннего сгорания начала 20 века автомобилей обычно начали с ручными кривошипами (известный как начиная ручки в Великобритании ), прежде, чем электрические стартеры вошли в обиход. Последней моделью автомобиля с кривошипом был Citroën 2CV 1948-1990 гг.

В руководстве пользователя Reo 1918 года описывается, как заводить автомобиль вручную:

  • Первое: убедитесь, что рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.
  • Во-вторых: педаль сцепления не зафиксирована и сцепление включено. Педаль тормоза выдвинута вперед, насколько это возможно, притормаживая заднее колесо.
  • В-третьих: посмотрите, что рычаг контроля искры, который представляет собой короткий рычаг, расположенный на верхней части рулевого колеса с правой стороны, повернут как можно дальше к водителю, а длинный рычаг на верхней части рулевой колонки, управляющий карбюратором, находится выдвинута вперед примерно на один дюйм от своего отсталого положения.
  • Четвертое: поверните ключ зажигания в точку, отмеченную буквами «B» или «M».
  • Пятое: Установите регулятор карбюратора на рулевой колонке в точку, обозначенную «START». Убедитесь, что в карбюраторе есть бензин. Проверьте это, нажав на небольшой штифт, выступающий из передней части бачка, пока карбюратор не затопит. Если он не залит, это означает, что топливо не поступает в карбюратор должным образом, и нельзя ожидать запуска двигателя. См. Инструкции на стр. 56 по заполнению вакуумного бака.
  • Шестое: Убедившись, что в карбюратор поступает топливо, возьмитесь за ручку пускового кривошипа, надавите на нее до конца, чтобы защелкнуть храповик со штифтом коленчатого вала, и переверните двигатель, быстро потянув вверх. Никогда не давите вниз, потому что, если по какой-либо причине двигатель откатится, это подвергнет опасности оператора.

Кривошипная ось [ править ]

Кривошип ось является коленвалом , который также служит целями на оси . Применяется на паровозах с внутренними цилиндрами.

См. Также [ править ]

  • Балочный двигатель  - ранняя конфигурация парового двигателя, использующая качающуюся балку для соединения основных компонентов.
  • Коленчатый вал
  • Уравнения движения поршня
  • Джеймс Пикард
  • Ползунок-кривошипно-рычажный  механизм - механизм для преобразования вращательного движения в поступательное.
  • Солнце и планетарная передача
  • Барабан Архимеда
  • Лебедка
  • Человеческая сила

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б Schiöler 2009 , стр. 113F.
  2. ↑ Дата: Франкель 2003 , стр. 17–19.
  3. ^ a b Ritti, Grewe & Kessener 2007 , стр. 159
  4. ^ а б Лукас 2005 , стр. 5, сл. 9
  5. ↑ Единственная находка фрагментарного камня, датируемого «возможно» 6 веком до нашей эры, может указывать на карфагенское происхождение ( Curtis 2008 , p. 375).
  6. ↑ Laur-Belart 1988 , стр. 51–52, 56, рис. 42
  7. Перейти ↑ Volpert 1997 , pp. 195, 199
  8. ^ White, Jr. 1962 , стр. 105F .; Олесон 1984 , стр. 230f.
  9. ^ a b c d Ritti, Grewe & Kessener 2007 , стр. 161:

    Из-за открытий в Эфесе и Герасе изобретение кривошипа и шатуна пришлось перенести с 13-го на 6-й век; теперь рельеф Иераполя переносит его еще на три столетия назад, что подтверждает, что каменные пилорамы с водяной тягой действительно использовались, когда Авзоний писал свою Мозеллу.

  10. ^ Ritti, Греве и Kessener 2007 , стр. 139-141
  11. ^ Ritti, Греве и Kessener 2007 , стр. 149-153
  12. ^ Mangartz 2006 , стр. 579f.
  13. Перейти ↑ Wilson 2002 , p. 16
  14. ^ Ritti, Grewe & Kessener 2007 , стр. 156, сл. 74
  15. ^ a b c Уайт, мл., 1962 , стр. 110
  16. ^ Hägermann & Schneider 1997 , стр. 425f.
  17. ^ а б Уайт, младший, 1962 г. , стр. 170
  18. Перейти ↑ Needham 1986 , pp. 112–113.
  19. Перейти ↑ Hall 1979 , p. 80
  20. ^ a b c d Уайт, младший, 1962 г. , стр. 111
  21. Перейти ↑ Hall 1979 , p. 48
  22. Перейти ↑ White, Jr. 1962 , pp. 105, 111, 168
  23. Перейти ↑ White, Jr. 1962 , p. 167; Холл 1979 , стр. 52
  24. Перейти ↑ White, Jr. 1962 , p. 112
  25. Перейти ↑ White, Jr. 1962 , p. 114
  26. ^ а б Уайт, младший, 1962 г. , стр. 113
  27. ^ Hall 1979 , стр. 74F.
  28. Перейти ↑ White, Jr. 1962 , p. 167
  29. Перейти ↑ White, Jr. 1962 , p. 172
  30. ^ Н. Сивин; Needham, Джозеф (август 1968), "Обзор: Наука и цивилизация в Китае Джозефа Needham", журнал азиатских исследований , Ассоциация азиатских исследований , 27 (4): 859-864 [862], DOI : 10,2307 / 2051584 , JSTOR  2051584
  31. Перейти ↑ White, Jr. 1962 , p. 104
  32. Перейти ↑ Hong-Sen Yan, Marco Ceccarelli (2009). Международный симпозиум по истории машин и механизмов . Springer Science and Business Media. п. 247. ISBN. 978-1-4020-9484-2.
  33. ^ a b Нидхэм 1986 , стр. 118–119.
  34. Перейти ↑ White, Jr. 1962 , p. 104
  35. ^ Ян 2009 , стр. 236-249.
  36. ^ AFL Beeston, MJL Young, JD Latham, Роберт Бертрам Серджант (1990), Кембриджская история арабской литературы , Cambridge University Press , стр. 266, ISBN 0-521-32763-6
  37. ^ аль-Хассан и Хилл 1992 , стр 45, 61
  38. ↑ Banu Musa , Donald Routledge Hill (1979), Книга гениальных устройств (Kitāb al-iyal) , Springer , стр. 23–4, ISBN 90-277-0833-9
  39. ^ Ахмад Y Хасан . Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине .
  40. ^ Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , издательская группа Розена, стр. 41 , ISBN 978-1-4358-5066-8

Библиография [ править ]

  • Кертис, Роберт И. (2008). «Обработка и приготовление пищи». В Олесоне, Джон Питер (ред.). Оксфордский справочник инженерии и технологии в классическом мире . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета . ISBN 978-0-19-518731-1.CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Франкель, Рафаэль (2003), «Мельница Олинтуса, ее происхождение и распространение: типология и распространение», Американский журнал археологии , 107 (1): 1–21, doi : 10.3764 / aja.107.1.1
  • Холл, Берт С. (1979), Технологические иллюстрации так называемых «анонимных гуситских войн». Codex Latinus Monacensis 197, часть 1 , Висбаден: д-р Людвиг Райхерт Верлаг, ISBN 3-920153-93-6
  • Хэгерманн, Дитер; Шнайдер, Хельмут (1997), Propyläen Technikgeschichte. Landbau und Handwerk, 750 v. Chr. до 1000 п. Chr. (2-е изд.), Берлин, ISBN 3-549-05632-X
  • аль-Хасан, Ахмад Й .; Хилл, Дональд Р. (1992), Исламские технологии. Иллюстрированная история , Cambridge University Press, ISBN 0-521-42239-6
  • Лукас, Адам Роберт (2005), «Промышленное фрезерование в древнем и средневековом мире. Обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе», Технология и культура , 46 (1): 1–30, doi : 10.1353 / tech .2005.0026 , S2CID  109564224
  • Лаур-Беларт, Рудольф (1988), фюрер Дюрч Августа Рорика (5-е изд.), Augst
  • Mangartz, Fritz (2006), «Zur Rekonstruktion der wassergetriebenen byzantinischen Steinsägemaschine von Ephesos, Türkei. Vorbericht», Archäologisches Korrespondenzblatt , 36 (1): 573–590
  • Нидхэм, Джозеф (1986), Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии: Часть 2, Машиностроение , Cambridge University Press, ISBN 0-521-05803-1.
  • Олесон, Джон Питер (1984), Греческие и римские механические водоподъемные устройства: история технологии , University of Toronto Press, ISBN 90-277-1693-5
  • Volpert, Hans-Peter (1997), "Eine römische Kurbelmühle aus Aschheim, Lkr. München", Bericht der Bayerischen Bodendenkmalpflege , 38 : 193–199, ISBN 3-7749-2903-3
  • Уайт-младший, Линн (1962), Средневековые технологии и социальные изменения , Оксфорд: в Clarendon Press
  • Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Kessener, Павел (2007), «А Рельеф водяного камень пилораму на саркофаге в Иераполисе и его последствия», журнал римской археологии , 20 : 138-163, DOI : 10,1017 / S1047759400005341
  • Шилер, Торкильд (2009), «Die Kurbelwelle von Augst und die römische Steinsägemühle», Helvetia Archaeologica , 40 (159/160), стр. 113–124
  • Уилсон, Эндрю (2002), «Машины, мощность и древняя экономика», Журнал римских исследований , 92 , стр. 1–32.

Внешние ссылки [ править ]

  • Изюминка кривошипа: гипервидео конструкции и работы четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания любезно предоставлено Ford Motor Company.
  • Цифровая библиотека кинематических моделей для проектирования (KMODDL) - фильмы и фотографии сотен работающих моделей механических систем в Корнельском университете. Также включает в себя электронную библиотеку классических текстов по машиностроению и проектированию.