평행동 링크

Parallel motion linkage
이 기사는 역학의 평행 운동에 관한 것이다.음악의 병렬 동작은 반격 동작을 참조하십시오.
병렬 모션 링크의 애니메이션입니다.
치수(단위 길이 a, b):
링크 2: a + a
링크 3 및 5: b + b, 2b
링크 4 및 6: a
접지 이음매 간 수직 거리 b 2b
접지 이음매간 수평거리 a 2a
따라서 링크 1(접지 조인트 간 총 거리) a + \ \ \ {4 a ^ { } + 4 ^ {

운동학에서 평행운동 연결은 1784년 스코틀랜드의 기술자 제임스 와트에 의해 복동 와트 증기 엔진을 위해 발명된 6개의 막대 기계 연결이다.이를 통해 실질적으로 직선으로 위아래로 움직이는 로드가 로드에 큰 횡력을 가하지 않고 호 모양으로 움직이는 빔에 움직임을 전달할 수 있습니다.

묘사

펌프 엔진에서의 와트의 평행 운동

뉴코멘과 와트가 만든 이전의 엔진에서는 피스톤이 파워 스트로크 중에 워킹 빔의 한쪽 끝을 아래로 당겼고, 펌프의 중량은 빔의 요동 운동을 일으키는 두 번째 체인을 사용하여 빔의 다른 쪽 끝을 아래로 당겼습니다.와트의 새로운 복동 엔진에서는 피스톤이 상행과 하행 모두에서 동력을 생성하기 때문에 체인을 사용하여 빔에 힘을 전달할 수 없었습니다.와트는 피스톤 로드를 수직에 매우 가깝게 유지하면서 양방향으로 힘을 전달하도록 평행 운동을 설계했습니다.피스톤과 펌프 로드가 서로 평행하게 수직으로 움직여야 했기 때문에 그는 이것을 "병렬 운동"이라고 불렀습니다.

제임스 와트가 아들에게 [1]보낸 편지에 손으로 그린 도표야

1808년 아들에게 보낸 편지에서 제임스 와트는 "내가 만든 [1]그 어떤 발명품보다 평행 운동이 자랑스럽다"고 썼다.그가 포함시킨 스케치는 실제로 와트의 1784년 특허에 기술된 연결고리였지만 즉시 평행운동으로 [2]대체된 와트의 연결고리라고 알려진 것을 보여준다.

평행 운동은 설계에 추가 팬터그래프 링크가 포함되어 있다는 점에서 와트의 링크와 달랐다.이는 기본 원리에 영향을 미치지 않았지만 링크가 더 [2]작았기 때문에 엔진룸을 더 작게 만들 수 있었습니다.

뉴코멘 엔진의 피스톤은 기압에 의해 아래로 추진되었다.와트의 장치는 피스톤의 양쪽에서 직접 작업에 활선 증기를 사용할 수 있게 하여 동력을 거의 두 배로 증가시키고 사이클을 통해 더 균등하게 동력을 전달했습니다. 이는 왕복 운동을 회전 운동으로 변환할 때 유리합니다(크랭크를 통해서든 태양 및 유성 기어 시스템을 통해서든).

작동 원리

와트 평행 운동 개략도: A와 G는 고정된 힌지 조인트이며, F는 조인트가 아니라 단지 렘니스케이트를 따르는 링크상의 점을 나타냅니다.그 움직임은 D로 평행사변형 δBCDE로 확대된다.

오른쪽 그림을 참조하십시오.A는 보행빔 KAC의 저널(베어링)로 A를 중심으로 위아래로 흔들립니다.H는 피스톤으로, 수평이 아닌 수직으로 움직여야 합니다.설계의 핵심은 AB, BE 및 EG로 구성된 4바 링크이며, 기본 링크는 엔진 프레임워크의 양쪽 조인트에 해당하는 AG입니다.빔이 흔들릴 때 점 F(이 설명은 도움이 되지만 기계 자체의 표시점은 아님)는 공중에 떠 있는 길쭉한 그림 8(더 정확히는 베르누이의 렘니스테이트)을 나타냅니다.보행빔의 움직임이 작은 각도로 구속되기 때문에 F는 그림 8의 수직직선에 상당히 가까운 짧은 부분만을 기술한다.그림 8은 암 AB와 EG의 길이가 같은 한 대칭이며, BF 대 FE의 비율이 AB 대 EG의 비율과 일치할 때 가장 직선적이다.스트로크 길이(즉 F의 최대 이동 거리)가 S이면 직선 단면이 가장 긴 것은 BE가 θ S 전후, AB가 1.5 [3]S 전후일 때이다.

F를 피스톤 로드('와트 링크' 설계)에 직접 연결할 수 있었지만, 이는 기계를 보행 빔의 끝에서 멀리 떨어진 G로 어색한 모양으로 만들었을 것입니다.이를 피하기 위해 와트는 평행사변형 링크 δBCDE를 추가하여 팬터그래프를 형성하였다.이것에 의해, F는 항상 A와 D 사이의 직선상에 놓여져 있기 때문에, D의 움직임이 F의 움직임의 확대판인 것이 보증됩니다.따라서 D는 피스톤 로드 DH가 부착되는 지점이다.팬터그래프가 추가되면서 메커니즘이 짧아졌고, 따라서 엔진이 들어 있는 건물은 더 작아질 수 있었다.

이미 언급했듯이, F의 경로는 완전한 직선이 아니라 단지 근사치이다.와트의 디자인은 직선에서 4000분의 1 정도의 편차를 발생시켰다.이후 19세기에 완벽한 직선 연계가 발명되었고, 1864년 푸첼리에-립킨 연계가 시작되었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b Franz Reuleaux, 기계 운동학 (1876), 4페이지.
  2. ^ a b Ferguson, Eugene S. (1962). Contributions from the Museum of History and Technology: Paper 27 Kinematics of Mechanisms from the Time of Watt. United States National Museum Bulletin. Vol. 228. pp. 185–230. https://www.gutenberg.org/files/27106/27106-h/27106-h.htm에서도 구할 수 있습니다.
  3. ^ 닐 스클레이터와 니콜라스 P.Chironis, Mechanical Devices 소스북 제3판(2001년), 136페이지.
일반
  • 1958년 브리태니커 백과사전 기사 연결
  • 1911년 브리태니커 백과사전 패러렐 모션 기사.
  • 로버트 스튜어트, 증기기관의 역사, 런던, J. 나이트와 H. 레이시, 1824.

추가 정보

Wikimedia Commons에는 와트의 평행 운동과 관련된 미디어가 있습니다.