Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Механизм преобразования между вращательным и возвратно-поступательным движением
Mechanism to convert between rotational and reciprocating motion
Шотландское иго (также известное как механизм с прорезным рычагом) — это механизм возвратно-поступательного движения, преобразующий линейное движение ползуна во вращательное движение, или наоборот. Поршень или другая возвратно-поступательная деталь непосредственно соединена со скользящим игом с прорезью, которая входит в зацепление с пальцем на вращающейся детали. Траектория движения поршня во времени представляет собой простое гармоническое движение, то есть синусоидальную волну с постоянной амплитудой и постоянной частотой при постоянной скорости вращения.
The Scotch yoke (also known as slotted link mechanism) is a reciprocating motion mechanism, converting the linear motion of a slider into rotational motion, or vice versa. The piston or other reciprocating part is directly coupled to a sliding yoke with a slot that engages a pin on the rotating part. The location of the piston versus time is simple harmonic motion, i. e., a sine wave having constant amplitude and constant frequency, given a constant rotational speed.
Приложения
Эта конструкция наиболее часто используется в приводах регулирующих клапанов в магистральных нефте- и газопроводах высокого давления. Хотя в настоящее время это не распространенный станок, примитивные резаки могут использовать шотландские ярмы. Почти все они используют связности Уитворта, обеспечивающие медленный рабочий ход и быстрый возврат. Она применялась в различных двигателях внутреннего сгорания, таких как двигатель Бурка, двигатель SyTech, а также во многих двигателях, работающих на горячем воздухе и паровых двигателях. Термин "шотландское ярмо" продолжает использоваться, когда прорезь в ярме короче диаметра окружности, описываемой кривошипным пальцем. Например, боковые тяги локомотива могут быть оснащены шотландскими ярмами для обеспечения вертикального перемещения промежуточных ведущих осей. По сути, шотландское ярмо используется в машине для предсказания приливов № 2 для генерации синусоидального движения (синусоид).
This setup is most commonly used in control valve actuators in high pressure oil and gas pipelines. Although not a common metalworking machine nowadays, crude shapers can use Scotch yokes. Almost all those use a Whitworth linkage, which gives a slow speed forward cutting stroke and a faster return. It has been used in various internal combustion engines, such as the Bourke engine, SyTech engine, and many hot air engines and steam engines. The term scotch yoke continues to be used when the slot in the yoke is shorter than the diameter of the circle made by the crank pin. For example, the side rods of a locomotive may have scotch yokes to permit vertical motion of intermediate driving axles. What is essentially a Scotch yoke is used in the Tide Predicting Machine No. 2 to generate a sinusoidal motion (sine functions).
Использование двигателей внутреннего сгорания
В идеальных инженерных условиях сила прикладывается непосредственно по линии движения узла. Синусоидальное движение, косинусоидальная скорость и синусоидальное ускорение (при постоянной угловой скорости) обеспечивают более плавную работу. Более длительное время пребывания в верхней мертвой точке (выдержка) повышает теоретическую эффективность двигателя в циклах сгорания с постоянным объемом. Это позволяет отказаться от шарнирных соединений, обычно используемых с пальцем поршня, и практически исключить поршневые юбки и прихват цилиндров, поскольку боковая нагрузка на поршень, обусловленная синусом угла шатуна, снижается. Чем больше расстояние между поршнем и вилкой, тем меньше износ, но выше инерция, что делает увеличение длины поршневого штока практически целесообразным только для применений с более низкими оборотами (но с более высоким крутящим моментом). Механизм шотландского ярма не используется в большинстве двигателей внутреннего сгорания из-за быстрого износа прорези в вилке, вызванного скользящим трением и высокими контактными давлениями. Это смягчается использованием скользящей шайбы между кривошипом и прорезью в поршневом штоке. Кроме того, увеличение тепловых потерь во время сгорания из-за продолжительной выдержки в верхней мертвой точке нивелирует любые улучшения, связанные с циклом сгорания с постоянным объемом, в реальных двигателях.
Under ideal engineering conditions, force is applied directly in the line of travel of the assembly. The sinusoidal motion, cosinusoidal velocity, and sinusoidal acceleration (assuming constant angular velocity) result in smoother operation. The higher percentage of time spent at top dead centre (dwell) improves theoretical engine efficiency of constant volume combustion cycles. It allows the elimination of joints typically served by a wrist pin, and near elimination of piston skirts and cylinder scuffing, as side loading of piston due to sine of connecting rod angle is mitigated. The longer the distance between the piston and the yoke, the less wear that occurs, but greater the inertia, making such increases in the piston rod length realistically only suitable for lower RPM (but higher torque) applications. The Scotch yoke is not used in most internal combustion engines because of the rapid wear of the slot in the yoke caused by sliding friction and high contact pressures. This is mitigated by a sliding block between the crank and the slot in the piston rod. Also, increased heat loss during combustion due to extended dwell at top dead centre offsets any constant volume combustion improvements in real engines.
Модификации
Усовершенствованный шотландский механизм кривошипно-ползункового типа, с устройством для гашения бокового усилия, был запатентован в 1978 году Уильямом Л. Карлсоном-младшим.
An improved Scotch yoke, with a means of absorbing sideways thrust, was patented in 1978 by William L. Carlson, Jr., .