Коромысло — механизм и конструктивный элемент¶
Коромысло — это жёсткий рычаг, качающийся вокруг неподвижной оси (шарнира), предназначенный для передачи и преобразования возвратно-поступательного или вращательного движения. Термин применяется в механике, строительстве, сельском хозяйстве и быту, где конструкция используется как элемент систем подвески, привода, взвешивания и запирания.
¶Происхождение термина
Слово «коромысло» происходит от древнерусского «коромысло» — перекладина, на которой подвешивается груз (например, на водоподъёмном журавле или весах). В русском языке слово имеет широкое значение: от бытовой перекладины между двумя вёдрами до технического рычага в двигателе.
¶Основные разновидности
По назначению и области применения различают несколько типов коромысел:
| Тип | Область | Принцип работы |
|---|---|---|
| Клапанное коромысло | Двигатели внутреннего сгорания | Передаёт усилие от распредвала на клапан |
| Балансирное коромысло | Подвеска автомобиля | Распределяет нагрузку между колёсами одной оси |
| Коромысло весов | Торговля, лаборатории | Балансирная система рычажных весов |
| Коромысло журавля | Сельское хозяйство, водоснабжение | Подъём и опускание груза на длинном рычаге |
| Коромысло запорное | Строительство, мебель | Запирающий элемент в виде подвижной перекладины |
¶Коромысло в двигателе внутреннего сгорания
Наиболее технически сложный тип — клапанное коромысло в газораспределительном механизме (ГРМ) четырёхтактного двигателя. Оно установлено между распределительным валом и стержнем клапана (или между толкателем и клапаном в конструкциях с верхним распредвалом) и выполняет функцию рычага, обеспечивающего своевременное открытие и закрытие впускного или выпускного клапана.
¶Устройство
Конструктивно коромысло представляет собой литую или штампованную деталь с двумя основными элементами:
- опорой — местом установки на штырь (палец) или ось, закреплённую в головке блока цилиндров;
- двумя плечами — коротким, контактирующим с кулачком распредвала или толкателем, и длинным, воздействующим на клапан.
На торце длинного плеча часто устанавливается регулировочный винт с контргайкой, позволяющий выставлять тепловой зазор между коромыслом и клапаном. Этот зазор компенсирует температурное расширение деталей при нагреве двигателя. В ряде конструкций вместо регулировочного винта применяются гидравлические толкатели (гидрокомпенсаторы), автоматически устраняющие зазор за счёт давления масла.
¶Материалы и ресурс
Коромысла изготавливаются из высокопрочной стали (ковка или штамповка) или из алюминиевых сплавов с стальными вставками в местах контакта. Деталь работает в условиях высоких нагрузок и температур, поэтому подвергается закалке или цементации. Ресурс коромысел, как правило, сопоставим с ресурсом двигателя при своевременной замене масла и правильной регулировке зазоров.
¶Системы с коромыслом и без
В современном двигателестроении конструкции ГРМ делятся на две большие группы: с коромыслом и без него. Система с коромыслом считается классической и применяется во многих двигателях внутреннего сгорания. Альтернатива — конструкция с непосредственным нажатием кулачка на клапан через гидрокомпенсатор (так называемая система «кулачок — толкатель — клапан»), в которой коромысло не используется. Оба типа имеют свои преимущества: система с коромыслом обеспечивает точную передачу хода клапана, а конструкция без коромысла — более компактна и снижает массу головки блока.
¶Балансирное коромысло подвески
В подвеске грузовых автомобилей и некоторых легковых машин балансирное коромысло (балансир) соединяет две параллельно расположенные рессоры или амортизаторы оси. Деталь работает как качающийся рычаг, распределяющий вертикальную нагрузку между колёсами и позволяющий одному колесу перемещаться относительно другого при преодолении неровностей. Коромысло обеспечивает сохранение контакта обоих колёс с дорогой и повышает плавность хода.
¶Коромысло в весовом оборудовании
В рычажных весах коромысло — основной балансирный элемент, обеспечивающий точность взвешивания. В лабораторных и торговых весах коромысло снабжено ножевой опорой, установленной на призму, и противовесом. Отклонение коромысла от горизонтального положения фиксируется стрелкой или электронным датчиком. Точность весов напрямую зависит от состояния коромысла: износа ножевой опоры, правильности центровки и отсутствия деформаций.
¶Коромысло в строительстве и быту
В строительстве термин применяется к элементам конструкций, работающим на изгиб как рычаг:
- коромысло балки — консольный вылет балки за опору;
- коромысло кран-балки — горизонтальная балка, по которой перемещается тельфер;
- коромысло подвесного потолка — элемент системы подвеса, воспринимающий нагрузку от панелей.
В быту коромысло — классический элемент народных приспособлений: перекладина между вёдрами на коромысле водоподъёмного журавля, качели, простейшие весы. В русской деревне коромысло было одним из основных инструментов для переноски воды из колодца или реки.
¶Значение в технике
Коромысло как механический элемент известно с античных времён и применяется в самых разных устройствах — от примитивных рычажных приспособлений до высокоточных клапанных механизмов двигателей. Простота конструкции, надёжность и возможность точной передачи движения делают коромысло универсальным решением в машиностроении, приборостроении и строительстве.
¶Источники
- Большая советская энциклопедия
- Автомобильный энциклопедический словарь
- Справочник конструктора-машиностроителя
- Учебники по устройству автомобильных двигателей