Parallell bevegelse - Parallel motion
Den parallelle bevegelsen er en mekanisk forbindelse oppfunnet av den skotske ingeniør James Watt i 1784 for den dobbeltvirkende Watt dampmaskin . Det tillater en stang som beveger seg praktisk talt rett opp og ned for å overføre bevegelse til en bjelke som beveger seg i en bue, uten å påføre stangen betydelig sidelengs.
Beskrivelse
I tidligere motorer som ble bygget av Newcomen og Watt, trakk stemplet den ene enden av gangbjelken nedover under kraftslaget ved hjelp av en kjetting , og pumpens vekt trakk den andre enden av bjelken nedover under gjenopprettingsslaget ved hjelp av en andre kjetting vekslende krefter som produserer bjelkens vippebevegelse. I Watts nye dobbeltvirkende motor produserte stempelet kraft både på opp- og nedoverslag, slik at en kjetting ikke kunne brukes til å overføre kraften til bjelken. Watt designet den parallelle bevegelsen for å overføre kraft i begge retninger mens den holdt stempelstangen veldig nær vertikal. Han kalte det "parallellbevegelse" fordi både stempelet og pumpestangen var pålagt å bevege seg loddrett, parallelt med hverandre.
I et brev til sønnen i 1808 som beskrev hvordan han kom til designet, skrev James Watt "Jeg er mer stolt av den parallelle bevegelsen enn av noen annen oppfinnelse jeg noensinne har gjort." Skissen han inkluderte viser faktisk det som nå er kjent som Watts kobling, som var en kobling beskrevet i Watts patent fra 1784, men den ble umiddelbart erstattet av den parallelle bevegelsen.
Den parallelle bevegelsen skilte seg fra Watts kobling ved å ha en ekstra strømavtagerkopling innarbeidet i designet. Dette påvirket ikke det grunnleggende prinsippet, men det tillot at maskinrommet ble mindre fordi koblingen var mer kompakt.
Newcomen-motorens stempel ble drevet nedover av atmosfæretrykket, og hevet med levende damp. Watts enhet tillot at levende damp ble brukt til direkte arbeid på begge sider av stempelet, og dermed nesten doblet kraften, og leverte også kraften jevnere gjennom syklusen, en fordel når man konverterer den frem og tilbake bevegelse til roterende bevegelse (enten gjennom en sveiv eller gjennom et sol- og planetgirsystem ).
Prinsipp for drift
Se diagrammet til høyre. A er et magasin (peiling) av vandrebjelke- KAC , som bergarter opp og ned om en . H er stempelet, som kreves for å bevege seg vertikalt, men ikke horisontalt. Hjertet i designet er firestangsforbindelsen som består av AB , BE og EG, og bunnleddet er AG , begge skjøtene på motorens ramme. Når bjelken vugger, beskriver punkt F (som er tegnet for å hjelpe denne forklaringen, men ikke er et markert punkt på selve maskinen) en langstrakt figur på åtte (nærmere bestemt et lemnikat av Bernoulli ) i luften. Siden bevegelsen til gangbjelken er begrenset til en liten vinkel, beskriver F bare en kort del av figuren av åtte, som er ganske nær en vertikal rett linje. Figuren av åtte er symmetrisk så lenge armene AB og EG er like lange, og rettest når forholdet mellom BF og FE samsvarer med AB og EG . Dersom slaglengden (det vil si den maksimale av F ) er S , og den rette seksjonen er lengst når BE er omkring 2/3 S og AB er 1,5 S .
Det hadde vært mulig å koble F direkte til stempelstangen ("Watt's linkage" -designet), men dette ville gjort maskinen til en vanskelig form, med G langt fra enden av gangbjelken. For å unngå dette la Watt til parallellogramkoblingen BCDE for å danne en strømavtaker . Dette garanterer at F alltid ligger på en rett linje mellom A og D , og derfor at bevegelsen av D er en forstørret versjon av bevegelsen av F . D er derfor punktet som stempelstangen DH er festet til. I tillegg til strømavtaker ble mekanismen kortere, og bygningen som inneholdt motoren kunne bli mindre.
Som allerede nevnt er ikke banen til F en perfekt rett linje, men bare en tilnærming. Watts design produserte et avvik på omtrent en del i 4000 fra en rett linje. Senere, på 1800-tallet, ble perfekte rettlinjekoblinger oppfunnet, begynnende med Peaucellier – Lipkin-koblingen fra 1864.
Se også
- Watts kobling
- Peaucellier – Lipkin kobling
- Sarrus-kobling - en nøyaktig parallell bevegelse i tre dimensjoner
Referanser
- Generell
- Koblingsartikkel i Encyclopædia Britannica, 1958.
- Parallel Motion- artikkel i Encyclopædia Britannica, 1911.
- Robert Stuart, A Descriptive History of the Steam Engine , London, J. Knight og H. Lacey, 1824.
Videre lesning
- Hvor rund er sirkelen din? (Bryant og Sangwin, 2008) inneholder et kapittel om James Watts parallelle bevegelsesmekanisme
