Parallel bevægelse - Parallel motion

Denne artikel handler om parallel bevægelse inden for mekanik. For parallel bevægelse i musik, se Contrapuntal bevægelse .
Animation af Watts parallelle bevægelse

Den parallelle bevægelse er en mekanisk kobling opfundet af den skotske ingeniør James Watt i 1784 til den dobbeltvirkende Watt-dampmaskine . Det gør det muligt for en stang, der bevæger sig praktisk talt lige op og ned, for at overføre bevægelse til en bjælke, der bevæger sig i en bue uden at lægge væsentlig sidelængde på stangen.

Beskrivelse

Watts parallelle bevægelse på en pumpemotor

I tidligere motorer bygget af Newcomen og Watt trak stemplet den ene ende af gangbjælken nedad under kraftslaget ved hjælp af en kæde , og pumpens vægt trak den anden ende af bjælken nedad under genopretningsslaget ved hjælp af en anden kæde, de vekslende kræfter, der producerer bjælkens vippende bevægelse. I Watts nye dobbeltvirkende motor producerede stemplet kraft på både opad- og nedadgående slag, så en kæde kunne ikke bruges til at overføre kraften til bjælken. Watt designet den parallelle bevægelse til at transmittere kraft i begge retninger, samtidig med at stempelstangen holdes meget tæt på lodret. Han kaldte det "parallel bevægelse", fordi både stemplet og pumpestangen skulle bevæges lodret parallelt med hinanden.

Håndtegnet diagram i James Watts brev til sin søn.

I et brev til sin søn i 1808, der beskrev, hvordan han ankom til designet, skrev James Watt "Jeg er mere stolt af den parallelle bevægelse end af nogen anden opfindelse, jeg nogensinde har foretaget." Skitsen, han inkluderede, viser faktisk, hvad der nu er kendt som Watts kobling, som var en kobling beskrevet i Watts patent fra 1784, men den blev straks erstattet af den parallelle bevægelse.

Den parallelle bevægelse adskiller sig fra Watts kobling ved at have en ekstra strømaftagertilslutning indarbejdet i designet. Dette påvirkede ikke det grundlæggende princip, men det tillod maskinrummet at være mindre, fordi forbindelsen var mere kompakt.

Newcomen-motorens stempel blev drevet nedad af det atmosfæriske tryk og hævet med levende damp. Watts enhed tillod levende damp at blive brugt til direkte arbejde på begge sider af stemplet, hvilket næsten fordoblede effekten og leverede også kraften mere jævnt gennem cyklussen, en fordel, når man konverterer den frem- og tilbagegående bevægelse til roterende bevægelse eller gennem et sol- og planetudstyrssystem ).

Driftsprincip

Skematisk billede af Watt 's parallelle bevægelse: A og G er faste hængselsled, mens F ikke er en samling, men blot betegner det punkt på forbindelsen, der følger et lemniskat . Dens bevægelse forstørres i D af parallelogrammet BCDE .

Se diagrammet til højre. Et er tidsskriftet (lejet) af walking beam KAC , som klipper op og ned omkring A . H er stemplet, som kræves for at bevæge sig lodret, men ikke vandret. Hjertet i designet er firestangsforbindelsen, der består af AB , BE og EG, og bundforbindelsen er AG , begge led på motorens ramme. Da bjælken klipper, beskriver punkt F (som er tegnet for at hjælpe denne forklaring, men ikke er et markeret punkt på selve maskinen) en langstrakt figur af otte (mere præcist et lemniskat af Bernoulli ) i luften. Da bevægelsen af ​​gangbjælken er begrænset til en lille vinkel, beskriver F kun et kort afsnit af figur-otte, som er ret tæt på en lodret lige linje. Figuren af ​​otte er symmetrisk, så længe arme AB og EG er ens i længden og lige når forholdet mellem BF og FE svarer til AB og EG . Hvis slaglængden (dvs. den maksimale vandring af F ) er S , så den lige del er længst når BE er omkring 2/3 S og AB er 1,5 S .

Det ville have været muligt at forbinde F direkte til stempelstangen ("Watt's linkage" -designet), men dette ville have gjort maskinen til en akavet form med G langt fra enden af ​​gangbjælken. For at undgå dette tilføjede Watt parallelogramforbindelsen BCDE for at danne en strømaftager . Dette garanterer, at F altid ligger på en lige linie mellem A og D , og derfor, at den bevægelse D er en forstørret udgave af den bevægelse F . D er derfor det punkt, hvortil stempelstangen DH er fastgjort. Tilføjelsen af ​​strømaftageren gjorde også mekanismen kortere, og bygningen indeholdende motoren kunne være mindre.

Som allerede nævnt er stien til F ikke en perfekt lige linje, men blot en tilnærmelse. Watts design producerede en afvigelse på ca. en del i 4000 fra en lige linje. Senere, i det 19. århundrede, blev der oprettet perfekte lineære forbindelser, der begyndte med Peaucellier – Lipkin-forbindelsen fra 1864.

Se også

Referencer

Generel

Yderligere læsning