Содержание

Поворотные механизмы — Энциклопедия по машиностроению XXL

I —кожух 2 — огнеупорная кладка 3 — нагреватель 4 — труба для аварийного выпуска металла 5 — тигель 6 — крышка 7 — поворотный механизм 8 — индуктор 9 — магнитопровод 10 — тепловая изоляции  [c.170]

Присоединение специального оборудования требует разработки дополнительных механизмов и агрегатов (коробок отбора мощности, подъемных и поворотных механизмов, лебедок, реверсов, фрикционов, тормозов, механизмов управления, кабин) которые, в свою очередь, можно в значительной мере унифицировать.  [c.47]


ПОВОРОТНЫЙ МЕХАНИЗМ НА ГИБКОМ ПОДВЕЯВ  [c.291]

Поворотный механизм на гибком подвесе  [c.291]

На рис. 183 изображена схема поворотного устройства, подвешенного на нескольких канатах. Это устройство состоит из платформы /, подвешенной на канатах 5. На платформе / установлен поворотный механизм, состоящий пз двигателя 3 о вертикальным валом.

Двигатель приводит в движение редуктор 2, непосредственно соединенный с планетарным механизмом 4, колокольное колесо 6  [c.291]

ПОВОРОТНЫЙ МЕХАНИЗМ НА ГИБКОМ ПОДВЕСЕ  [c.295]

Пример. На рисунках 183 и 184 изображены схемы поворотного механизма на гибком подвесе, который в общем виде мы только что рассмотрели. Дано  [c.296]

Во многих отраслях современного автоматостроения (как, например, в металлообрабатывающих станках-автоматах) производственный процесс построен с расчетом на чередование и периодическое изменение относительного положения различных исполнительных (обрабатывающих) органов и обрабатываемого объекта. При проектировании поворотных механизмов, осуществляющих  [c.162]

Механизмы, выполняющие периодическое вращение, часто называют поворотными механизмами. Типы поворотных механизмов различны, однако их всех объединяют общность выполняемых ими функций (задач). Ведомое звено поворотного механизма должно получать периодические перемещения в одном направлении и быть неподвижным в течение заданных отрезков времени.

[c.261]

В соответствии с этим кинематический цикл поворотного механизма должен включать два интервала перемещения—i» и останова — В интервале останова выполняются соответствующие технологические операции время t» этого интервала определяется на основе соответствующих технологических расчетов в дальнейшем будем считать, что время задано.  [c.261]

Продуктивность (производительность) машин, в состав которых входят поворотные механизмы, обратно пропорциональна  [c.261]

Так как f заранее задано, то уменьшение времени Т и повышение продуктивности машины возможны лишь за счет уменьшения времени t» перемещения. Различные типы поворотных механизмов обеспечивают различные возможности в этом отношении.  

[c.262]

Наибольшее применение нашли три типа поворотных механизмов механизмы мальтийского креста  [c.262]

Рис. 211. Кулачковый поворотный механизм

Создан стенд [200], позволяющий создавать ударно-циклическое нагружение специального образца, воспроизводящее нагружение буровых штанг в производственных условиях. Главный элемент стенда— ударный узел, представляющий собой пневматический перфоратор ПТ-36. В процессе испытания один конец образца вставляют в ударно-поворотный механизм испытательной машины, установленной на стальной раме, другой — таким образом, чтобы он жестко упирался в специальную вращающуюся пяту, вмонтированную в массивный стальной блок (опору). Образцы вращаются поворотным механизмом ударника со скоростью 250 об/мин. Поршень-ударник наносит по одному из торцов образца 2200 ударов в минуту при энергии единичного удара 60 Н-м (6 кгс-м).  
[c.261]

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПОВОРОТНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ  [c.31]

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ 3430 ПОВОРОТНЫЙ МЕХАНИЗМ  [c.36]

Рис. 1. Приведенная замкнутая схема поворотного механизма автомата модели 1265-8
Экспериментальное измерение крутящих моментов на РВ автомата модели 1265-8 при различных скоростях вращения шпинделей показало, что величины при рв = 8 об мин лежат в зоне разброса экспериментальных данных. При Ирв = 5,6 об мин (когда механизм поворота работает более устойчиво) момент на РВ при Пш-а = 180 об мин составлял в среднем 164 кгм, а при Ишп= 1320 об/мин Д/рв = 172 кгм, т. е. момент увеличился всего на 4,5%. Следовательно, планетарное вращение шпинделей практически не оказывает влияния на динамические нагрузки на РВ, возникающие при повороте шпиндельного блока. Для автомата модели 1265-8 моделировалась также разомкнутая система поворотного механизма без учета влияния вращения шпинделя.  
[c.59]

Напорную и подъемную лебедки удалось разместить в задней части платформы экскаватора, за осью вращения. Вместе с облегченной стрелой и рабочим оборудованием это позволило значительно снизить момент инерции поворотной части машины по сравнению с ЭКГ-5 с прямым напором. Уменьшилось время поворота экскаватора. В задней части машины, так же как и в экскаваторе ЭКГ-4, расположен преобразовательный агрегат. Поворот экскаватора осуществляется двумя редукторами, сцепляющимися выходными шестернями с зубчатым венцом, закрепленным на нижней раме. Привод поворота осуществляется двумя двигателями вертикального типа ДПВ-52 мощностью по 50 тт каждый. Выходной вал редуктора поворотного механизма, в отличие от редуктора экскаватора ЭКГ-4, смонтирован в поворотной платформе на самостоятельных сферических роликовых подшипниках. На шлицевом конце вала монтируется редуктор. Шестерни поворотного редуктора выполнены с зацеплением Новикова.  

[c.14]

Поворотный механизм состоит из двух трехступенчатых вертикальных редукторов и двух электродвигателей мощностью по 350 кет.  [c.71]

Поворотный механизм предназначен для вращения поворотной платформы с механизмом, стрелой и ковшом. Режим работы механизма тяжелый в течение одного цикла дважды происходит разгон от нуля до полного числа оборотов и дважды торможение обратным током. Механизм состоит из четырех редукторов, вращаемых. отдельными электродвигателями, венцовой пары, состоящей из зубчатого венца, укрепленного на опорной раме, и четырех венцовых шестерен, обкатывающихся по венцу.

Вертикальные редукторы имеют по три пары зубчатых колес. Все валы вращаются на сферических роликоподшипниках.  [c.77]

Электрооборудование. Привод главных лебедок и поворотного механизма осуществляется от электродвигателей постоянного тока. На каждом механизме установлено четыре электродвигателя, соединенных последовательно. Мощность каждого из двигателей подъемной и тяговой лебедок 540 кет, поворотного механизма—350 кет. Каждые два электродвигателя питаются от своего генератора. Все генераторы входят в состав двух преобразовательных агрегатов, приводимых синхронными электродвигателями мощностью по 2100 ква.  [c.79]


Из пространственных кривых линий в технике широко применяются цилиндрические винтовые линии и особенно цилиндрические винтовые линии одинакового уклона — гелисы. Они используются в некоторых механизмах машин и приборов для преобразования вращательного движения в возврат-но-поступательное. Нарезанная на одном валу в виде 1елисы левая и правая резьба применяется в некоторых поворотных механизмах.
[c.158]

Для плавки титановых сплавов широко используют специальные вакуумные дуговые печи с расходуемым электродом (рис. 4.53), Перед плавкой в электроде-держателе 2 печи устанавливают электрод 5, а перед сливным носком тигля 4 укрепляют литейную форму 7. После этого кожух 5 печи герметизируют и вакуумируют. Через токоподвод 1 на электрод подают напряжение, и между ними и тиглем загорается электрическая дуга. По мере наполнения 1нгля жидким металлом плавильную печь поворотным механизмом 6 поворачивают на 90°. Титановый сплав при этом переливается в литейную форму 7. После затвердевания отливки форму удаляют, и цикл повторяется.  [c.173]

Радиус галтели определяется положением точки крепления резцедержателя. По конструкции поворотного механизма выгодно, когда ось резцедержателя расположена в центре борштанги, т. е. когда галтель образована с([)ерой с цертром по оси вала. Такая форма обеспечивает достаточно плавный переход от одного диаметра отверстия к другому.

Более плавный переход можно обеспечить смещением точки крепления резцедержателя с оси вала (рис. 207, с).  [c.334]

Следует подчеркнуть также большую экономичность экскаваторов со схемами по фиг. 86, 89 и 90 в сравнении с экскаваторами, кинематические схемы которых показаны на фиг. 85—87, благодаря более высокому к. п. д. передачи к главной лебедке и поворотному механизму, что, в свою очередь, снилудельный расход энергии на 1 разрабатываемого грунта.  

[c.142]

При сравнительном нормализационном анализе было установлено, что большинство конструкций машин, приведенных в табл. 41, как по внешней характеристике, так и по назначению узлов и агрегатов и их нагрузкам можно изготовлять как производные на едином основании, связанные между собой рядом основных унифицированных деталей и узлов. К таким узлам могут бьпь отнесены силовая установка, реверсивные механизмы вращения и передвижения, поворотно-опорное устройство, главная лебедка, фрикционные муфты, тормоза, поворотные рамы, стрелы, ковши, стрелоподъемные и поворотные механизмы, механизмы управления и смазки, стрелоподвесные стойки, кабины и др.[c.150]

На рис. 66 показан пространственный шестизвенный поворотный механизм колесного трактора СХТЗ-15/30 [81], состоящий из рулевой сошки 1 (ведущего коромысла), продольной рулевой тяги (шатуна) 2, правого 3 и левого 5 рулевых рычагов (коромысел), жестко соединенных со ступицами соответствующих колес, поперечной рулевой тяги 4. Роль шестого звена — станины выполняет рама трактора и жестко связанный с ней передний мост 6.  

[c.253]

Анализ поворотного механизма автомата модели 1265-8 проводился также методом обобщенного математического моделирования, разработанным Э. И. Шехвицем и Ф. М. Шлыковым [1]. Установлено, что величины максимальных движущих моментов, полученные при кинетостатическом расчете [2] и методом обобщенного моделирования (il/тр = onst = 60 кгм, Zq = 4), отличаются друг от друга не более чем на 23—25%. При скорости вращения РВ Ирв 11 об мин более близкие к экспериментальным данным величины Мдв.тях дает кинетостатический расчет, а при Ирв > И об/мин — метод обобщенного моделирования. Последний может быть использован в инженерной практике для приближенных расчетов мальтийских механизмов.  [c.60]

Неустойчивость работы реального механизма поворота на участке торможения блока определяет неравномерность враш ения кривошипа. В первом и втором случаях > О или Мдр > 0) отсутствует разрыв кинематической связи ролика с крестом. Инерционная составляющая момента поворотного механизма автоматов 1А225-6 невелика и плавный характер изменения момента Л/цр в основном определяется большим моментом трения в опорах блока. Возможен переходный случай, когда ролик контактирует с обратной нланкой креста, а момент не меняет знака. После некоторой приработки автомата, после его прогрева и при хорошей смазке опор момент трения уменьшается и возникает отрицательный ник М . У тех автоматов, у которых при торможении блока Мпр = О на значительном участке, скорость блока обычно уменьшается до нуля, а затем имеет место скачок скорости блока при возвращении ролика кривошипа на основную сторону паза мальтийского креста. У некоторых автоматов скорость блока хотя и резко уменьшалась на этом участке, но не доходила до нуля. При сравнении осциллограмм крутящих моментов, записанных у различных станков, легко обнаружить, что величины моментов у них значительно отличаются. Это является следствием неодинаковой регулировки положения мальтийского креста относительно шпиндельного блока. Значительно хуже по сравнению с другими станками отрегулировано положение мальтийского креста у автоматов 1, 3 ж4. Например, у автомата 4 величина Ml превышает максимальный момент при повороте шпиндельного блока (М1 = 75—100 кгм, а = 72—84 кгм). Лучше других отрегулировано положение мальтийского креста у автомата 6. Моменты М у станков 2 ш 5 соответствуют регулировке креста у большинства исследованных автоматов. Ударные нагрузки в начале поворота шпиндельного блока связаны, но-видимому, с трудностями регулировки мальтийского креста при отсутствии на нем фасок на участке входа ролика кривошипа в паз креста. При повороте блака из позиции в позицию, когда работают различные пазы креста, у большинства исследуемых станков не возникало дополнительных динамических нагрузок, связанных с неточностью  [c. 66]


В центре опорной рамы прикреплена центральная цапфа. Это полая цилиндрическая отливка, вокруг оси которой вращается вся поворотная часть экскаватора. Между цапфой и кольцевым рельсом к верхнему настилу крепится зубчатый венец поворотного механизма. Он состоит из отдельных секторов, соединенных между собой болтами. По наружной цилиндрической поверхности опорной рамы расположены приваренные дуговые опорные балки для захватов поворотной платформы, удерживающих опорную раму при шагании.  [c.75]

Поворотные механизмы для сотовых и мобильных телефонов. GSM

Поиск продукта в этой категории

Некоторые модели современных мобильных телефонов отличаются наличием детали, которая называется поворотный механизм. Эта запчасть мобильного телефона, необходима для приведения в движение подвижных частей аппарата сотового телефона.

Это довольно значимая часть телефона. Следствием ее поломки, телефон становится недееспособным, непригодным для дальнейшего обращения. Поэтому, для восстановления нормального функционирования необходимо заменить поворотный механизм для сотовых телефонов. Собственно замена поворотного механизма не особо сложная процедура и не требует много времени, однако, найти по-настоящему качественную деталь, очень сложно, особенно если не знать, где искать, несмотря на обилие предложений. Мы предлагаем Вам с легкостью найти поворотные механизмы для сотовых телефонов на любые модели аппаратов мобильной связи. Кроме этого мы даем гарантию, что у нас Вы приобретете только исключительно качественные детали для сотовых телефонов Nokia.

Интернет-магазин аксессуаров и запчастей Nokia-parts прилагает все усилия, чтобы купить поворотный механизм для Nokia у нас было для Вас быстро, удобно и ненавязчиво. Сегодня  мы реализуем более 10000 наименований аксессуаров и запчастей для сотовых аппаратов производителя Nokia.

Тем, кто предпочитает оригинальную сборку, мы предлагаем запчасти и аксессуары от производителя Nokia.  Тем же, кто предпочитает более выгодные и дешевые варианты, мы предлагаем широкий ассортимент не менее качественных копий оригинального продукта.  Так Вы приобретете качественный продукт по более низкой цене, не переплачивая за бренд. Обращаем Ваше внимание, что мы никого не обманываем и не продаем копии запчастей по ценам оригинальных. Мы предлагаем Вам оригинальные запчасти и китайские аналоги, тем самым не ограничивая Вас при выборе необходимых деталей, а даем возможность сравнить товар и выбрать наиболее подходящий для Вас вариант.

Пользуясь услугами Nokia-parts, Вы будете приятно удивлены качественным сервисом и быстрой доставкой товара, как в пределах России, так и в других странах по всему миру, поэтому, делая заказ в нашем магазине, Вы всегда можете рассчитывать на оперативную отправку и специализированную поддержку по товарам.

У нас Вы можете быстро подобрать и приобрести динамики,  микрофоны, дисплеи, различные корпуса и многое другое  на любой аппарат мобильной связи от производителя Nokia.  

Поворотный механизм для автоматов S800, 2,3,4 — полюсных, ABB, 2CCS800900R0041

Артикул:

2CCS800900R0041

Производитель:

EAN код:

7612271208172

Код заказа:

S800-RD

Технические характеристики товара:

Поворотный механизм S800-RD

Для автоматов серии:

Единицы измерения:

шт

Цена корректируется. Уточняйте у менеджера.

Аналоги «2CCS800900R0041»

Артикул:

1SDA060150R0001

Производитель:

ABB

8106 руб/шт

Артикул:

1SDA060179R0001

Производитель:

ABB

2810 руб/шт

Популярные товары раздела «Аксессуары для автоматических выключателей»

Артикул:

2CDL210001R1012

Производитель:

ABB

567 руб/шт

Производитель:

SIEMENS

2843 руб/шт

Артикул:

2CDS200909R0002

Производитель:

ABB

3823 руб/шт

Артикул:

2CDS200912R0001

Производитель:

ABB

1123 руб/шт

Опорно-поворотные устройства | 5ти томное издание «Методы Проектирования», автор Игнатьев Н.

П.

Описание

Опорно – поворотные устройства (Демоверсия)

ДЕМОВЕРСИЯ является сокращенным вариантом статьи (книги) позволяющим получить общее представление о содержащимся в ней материале, прежде всего, в части наличия примеров конструктивного исполнения рассматриваемых технических решений

       Определенную сложность при проектировании вызывает разработка подшипниковых опор вертикально расположенных валов, особенно если они имеют значительные габаритные размеры (расстояние между опорами) и испытывают воздействие крутящих, изгибающих моментов (опрокидывающих моментов), а также осевых нагрузок. Большие габаритные размеры вала предусматривают и большой вес, который дополнительно воздействует на его подшипниковые опоры в осевом направлении. Большое расстояние между опорами вала, как правило, приводит к невозможности обеспечить требуемую, для нормальной работы подшипников, соосность расточек в корпусе под установку их наружных колец. Сложное нагружение вала вызывает его повышенный изгиб, который, также негативно сказывается на условиях работы опорных подшипников.

Рис 1 Конструкция подшипниковых опор
поворотной колонны манипулятора
грузового автомобиля

        В таких условиях работает, например, поворотная колонна манипулятора грузового автомобиля, конструкция подшипниковых опор которой показана на Рис 1 Колонна манипулятора 1 вертикально установлена в корпусе 4 на конических роликоподшипниках 2 и 3 и приводится во вращательное движение от закрепленного на выступе 5 гидромотора 6, на валу которого закреплена шестерня 5, зацепляющаяся с зубчатым колесом, неподвижно установленным на верхнем торце корпуса 4. При такой конструкции опор ее подшипники  удовлетворительно воспринимают радиальные нагрузки, возникающие при передаче крутящего момента и внешние осевые нагрузки, но нагрузки от опрокидывающего момента, имеющие место при переносе манипулятором груза существенно ухудшают условия работы особенно верхнего подшипника, поскольку он по своей конструкции не может компенпенсировать перекос колец подшипников вызываемый изгибом колонны, и в результате этого происходит неравномерное нагружение контактных поверхностей колец подшипника и тел качения.

В данном разделе полной версии статьи содержится 16 вариантов
конструкции оригинальных опорно – поворотных
устройств (см. Рис. в таб.) с описанием их работы.

Привод опорно – поворотных устройств

           Основным конструктивным элементов связанным с ОПУ является привод его подвижного кольца, который обычно осуществляется через зубчатую, или зубчато – реечную передачу, ведомое звено которой (зубчатое колесо) крепится на подвижном кольце или выполнено за одно целое с ним. В качестве приводного двигателя в приводе ОПУ чаще всего используются электродвигатели и гидромоторы, реже гидроцилиндры. В приводе ОПУ малонагруженных манипуляторов и консольных кранов, которые обычно имеют гидравлический привод подъемных механизмов привод опорно – поворотного устройства осуществляется от гидромотора через цилиндрическую зубчатую передачу, при этом гидромотор может крепиться, как на неподвижном кронштейне, так и на поворотной колонне манипулятора (см. Рис 1, 2). Для более нагруженных манипуляторов используется привод ОПУ с червячной передачей.

Рис 18 Конструкция привода ОПУ гидравлического манипулятора содержащего червячную передачи и приводной гидромотор

         На Рис 18 показана конструкция привода ОПУ гидравлического манипулятора содержащего червячную передачу и приводной гидромотор. Оно состоит из поворотной колонны 1, установленной в корпусе 2 посредствам подшипников скольжения (на Рис 18 не показаны) и с помощью шлицов соединенной с червячным колесом 3, которое, зацепляется с червяком 13, установленном на подшипниках 5 и 6 в корпусе 2, образуя при этом, реверсивную глобоидную передачу. Правая цапфа червяка 13 соединена с валом 12 гидромотора 11, который в свою очередь посредствам болтов закреплен на корпусе 2. Червячное колесо 3 расположено в корпусе 2 на подшипнике скольжения 9, а регулирование его вертикального положения, для обеспечения совпадения средней плоскости червячной передачи, между опорой 7 и червячным колесом 3 установлено кольцо 8.

В данном разделе полной версии статьи содержится 10 примеров
оригинальных конструкций привода опорно – поворотных
устройств (см. Рис. в таб) с описание их работы

Полная версия статьи содержит 23 страницы текста и 27 рисунков

 

Статья написана в развитие темы «Проектирование подшипниковых опор.
Часть 1 Подшипники качения»

 

Для приобретения полной версии статьи сбросьте ее в корзину

Стоимость полной версии статьи 150 руб

 

ОБЩИЕ МЕХАНИЗМЫ, ОБЪЯСНЕННЫЕ С ПОМОЩЬЮ АНИМАЦИИ, ЧАСТЬ 3

В частях 1 и 2 нашей серии «Общие механизмы, объясняемые с помощью анимации» мы показали вам, как работают такие механизмы, как кулачки, Женевское колесо и универсальные шарниры. Эти посты можно найти здесь и здесь соответственно.

В последней части этой серии мы рассмотрим шестерни и некоторые их разновидности.

Шестерни

Шестерни

— одни из самых универсальных и адаптируемых механизмов.Зубчатые колеса представляют собой вращающиеся дискообразные элементы машин, по окружности которых прорезаны зубья. Они взаимодействуют с другими дисками аналогичной огранки, чтобы передавать вращательное движение. Их можно модифицировать для решения любой задачи, требующей преобразования вращательного входа в вращающийся выход. Разница между входом и выходом может заключаться в направлении вращения, скорости вращения или величине создаваемого крутящего момента. Целью может быть увеличение или уменьшение любого из этих параметров, что достигается соотношением между размерами шестерен, взаимодействующих между собой.Это называется механическим преимуществом.

 

Типовые зубчатые механизмы

Как бы ни отличались две шестерни друг от друга, всегда остается одно и то же: профиль зубьев шестерни в точный момент взаимодействия двух шестерен. Это означает, что зубья двух шестерен, какими бы непохожими они ни были, будут идеально сливаться при каждом взаимодействии.

Существует много типов зубчатых колес и их применения.Некоторые из них будут описаны ниже:

Червячные механизмы

Червячный механизм включает в себя винтообразную часть – червяк, на которой имеется резьба, взаимодействующая с обычной шестерней. Когда червяк вращается, его резьба натыкается на зубья другой шестерни и приводит ее в движение таким образом, что это можно сравнить с тем, как дрель поднимает срезанный материал при сверлении. Червячная передача — это очень изобретательный способ изменения оси вращения, а также обеспечения того, чтобы передача движения или движение могли быть ограничены только одним направлением.Червяк всегда может приводить в движение шестерню, но не всегда шестерня может приводить в движение червяк. Это соотношение определяется углом зубьев и трением между червяком и шестерней.

 

 

Солнечные и планетарные механизмы

Солнечные и планетарные зубчатые механизмы преобразуют вращательное движение в возвратно-поступательное во многом подобно тому, как это делает кривошипно-шатунный механизм. Разница заключается в способе перемещения кривошипа или возвратно-поступательного рычага: в кривошипном механизме с ползунком один конец кривошипа прикреплен к точке на поверхности вращающейся части, и в ходе каждого вращения совершается возвратно-поступательное движение.Однако в солнечно-планетарном механизме возвратно-поступательный рычаг прикреплен к шестерне, которая, в свою очередь, взаимодействует с другой вращающейся шестерней, поскольку они зацепляются друг с другом. Шестерня, соединенная с возвратно-поступательным рычагом, называется планетой, потому что она вращается вокруг неподвижного рычага, которым является солнце, когда оно вращается в одном положении, а соединенный рычаг переводит движение планеты в возвратно-поступательное движение.

 

Реечные механизмы

Реечный механизм представляет собой обычное зубчатое колесо, вращающееся и ударяющееся о то, что можно назвать зубчатым ремнем или зубчатой ​​рейкой.Хотя кажется, что вращение преобразуется в линейное движение, зубчатые механизмы просто передают вращательное движение от одной шестерни к другой. В реечном механизме рейку можно представить как шестерню с бесконечным радиусом, в результате чего ее небольшая дуга выглядит как прямая линия.

 

Существует много других типов зубчатых механизмов, но принцип действия один и тот же: столкновение зубьев между двумя частями для непрерывной и эффективной передачи движения.Все различные типы зубчатых механизмов могут быть объединены для достижения очень уникальных и сложных движений, и предел возможностей на самом деле заключается в том, насколько далеко может зайти воображение команды дизайнеров.

Спасибо, что читаете нашу серию и смотрите наши анимации, чтобы узнать больше о том, как работают механизмы.

Узнайте больше о механизмах на нашей странице ресурсов механизмов.

Чтобы узнать больше о том, как мы можем помочь вам с вашим механизмом, нажмите на обложку ниже

 

 

Примеры механизмов

Йи Чжан
с
Сьюзан Фингер
Стефанни Беренс

1.

1 Четырехзвенные тяги

Связь состоит из ссылок и нижние пары. Простейший Рычажный механизм с обратной связью представляет собой четырехзвенниковый механизм, который имеет три движущихся звенья, одно фиксированное звено и четыре шарнирных соединения. Связь с одной ссылкой фиксированный механизм . Вы можете загрузить следующие четыре такта связь с SimDesign из файламеханизмов/fourbar.sim.

Этот механизм имеет три подвижных звена. Два из них привязаны к кадр, который не показан на этой картинке.В SimDesign вы можете прикрепите эти две ссылки к фону.

Сколько степеней свободы (DOF) есть ли у этого механизма? Если он есть, вы можете наложить один ограничение на механизм, чтобы он имел определенное движение. Для Например, вы можете потянуть за прибитое звено слева (сделав его вводим ссылку ) и он будет вращаться вокруг гвоздя. Правильная ссылка (теперь выходное звено ) будет совершать колебательные движения. Предполагать вы кладете ручку на вершину звена в форме треугольника. (Треугольник также называется ссылкой. Ссылка не обязательно представляет собой простую линию тело). Перо проследит свой путь. Звено в форме треугольника соединяет две движущиеся оси и соединяют входное и выходное движение; следовательно, он называется соединителем .

Рычаги имеют разные функции. Функции классифицируются в зависимости от основной цели механизма:

  • Генерация функции : относительное движение между звеньями соединенный с рамой,
  • Генерация пути : путь точки трассировки или
  • Генерация движения : движение соединительного звена.
1.1.1 Кран

Приложением генерации пути является кран, в котором нужен горизонтальный след.

1.1.2 Крышка

Примером создания движения является капот, который открывается и закрывается.

1.1.3 Параллелограммный механизм

В параллелограммном четырехзвенном соединении, ориентация сцепки не меняется во время движения. На рисунке показан загрузчик.

1.2 ползунково-кривошипных механизма

Механизм с четырьмя звеньями имеет некоторые специальные конфигурации, созданные сделать одну или несколько ссылок бесконечной по длине. Ползун-кривошип (или кривошип и ползун) механизм, показанный ниже, представляет собой четырехзвенниковую связь с ползунком, заменяющим бесконечно длинная выходная ссылка.

Потяните за рукоятку этого механизма, и вы увидите, что он перемещается вращательное движение в поступательное. Большинство механизмов приводится в движение двигателями, а ползунковые кривошипы часто используются для преобразования вращательного движения в линейное движение.

1.2.1 Кривошип и поршень

Вы также можете использовать ползунок в качестве входного звена и рукоятку в качестве выходная ссылка. В этом случае механизм передает поступательное движение во вращательное. Поршни и кривошип во внутреннем двигатель внутреннего сгорания является примером механизма этого типа. Соответствующий Файл SimDesign механизмы/combustion.sim.

Вы можете задаться вопросом, почему есть еще один ползунок и ссылка на осталось. Этот механизм имеет два мертвые точки.То ползунок и ссылка слева помогают механизму преодолевать эти мертвые точки.

1.2.2 Блок подачи

Одним из интересных применений кривошипа является блок кормушка. Файл SimDesign можно найти в механизмы/block.feeder.sim

Связи хоть и полезны, но не могут выполнять все возможные движения. Для Например, если выходное звено должно оставаться неподвижным в течение определенный период времени, пока входное звено продолжает вращаться, связи нельзя использовать. Кулачковые механизмы могут реализовать любой требуемый результат движение.Состав кулачковых механизмов прост: кулачок, следящий и рама. (Вы можете найти пружины, используемые в кулачковом механизме для держите толкатель и кулачок в контакте, но это не является частью Кулачковый механизм. )

2.1 Вращающийся кулачок/поступательный толкатель

Если вы повернете кулачок, толкатель будет двигаться. Вес последователь держит их в контакте. Это называется гравитацией . ограничитель кулачок.

2.2 Вращающийся кулачок/вращающийся толкатель

Файл SimDesign — механизмы/кулачок.колебательный.сим. Уведомление что ролик используется на конце толкателя. Кроме того, пружина используется для поддержания контакта кулачка и ролика.

Если попытаться вычислить степени свободы (степени свободы) механизма, надо представить, что ролик приваривается к толкателю, потому что вращение ролика не влиять на движение ведомого.

Есть много видов передач. То Следующие примеры представляют собой эвольвентные прямозубые зубчатые колеса. Мы используем слово эвольвента , потому что контур зубьев шестерни изогнут внутрь.Существует множество терминов, параметров и принципов работы зубчатых передач. Одним из важных понятий является коэффициент скорости , , который отношение скорости вращения ведущей шестерни к скорости вращения ведомые шестерни.

Количество зубьев на этих шестернях 15 и 30 соответственно. Если шестерня с 15 зубьями является ведущей а 30-зубчатая шестерня является ведомой, их передаточное число равно 2.

Пример набора шестерен находится в механизмах/gear10.30.sim.

3.1 Рейка и шестерня

Когда количество зубьев шестерни становится бесконечным, центр шестерня уходит в бесконечность. Шестерня становится стойкой. Последующий на фото рейка и шестерня. Соответствующий файл SimDesign механизмы/gear.rack.sim.

Шестерню можно потянуть, чтобы она вращалась и приводила в движение рейку. Ты также можно тянуть рейку по направляющей и водить шестерню.

3.2 Обычные зубчатые передачи

Зубчатые передачи состоят из двух или более шестерен, которые передают движение от одной оси к другой. Обычные зубчатые передачи имеют оси относительно рама для всех передач, составляющих поезд.

3.3 Планетарная передача

Файл SimDesign — механизмы/gear.planet.sim. Так как солнце механизм (самая большая шестерня) фиксирована, степень свободы вышеописанного механизма одна. Когда вы тянете рычаг или планету, механизм имеет определенное движение. Если солнечная шестерня не заморожена, относительное движение сложно контролировать.

4.1 Храповой механизм

Колесо с зубьями подходящей формы, получающее прерывистое круговое движение. движение от колеблющегося элемента, представляет собой храповое колесо .На рисунке ниже показан простой храповик механизм.

А — храповое колесо, В — колебательное звено. Прикреплен к Б представляет собой собачку , которая представляет собой звено, предназначенное для зацепления с храповым механизмом. зубья, чтобы колесо не двигалось в одном направлении. Этот механизм имеет дополнительную собачку в точке D. Когда звено B перемещается в против часовой стрелки, собачка C толкает колесо через частичное вращение. Когда звено B движется по часовой стрелке, собачка C скользит по точкам зубья, в то время как колесо остается в покое из-за неподвижной собачки D.Величина возможного обратного движения зависит от высоты тона. зубы. Чем меньше зубья, тем меньше обратное движение. То контактные поверхности колеса и собачки должны быть наклонены так, чтобы они не отвлекаться под давлением.

Соответствующий файл SimDesign — механизмы/ratchet.sim. То четырехзвенная связь справа создает колебательное вращение для link B. Потяните рукоятку, чтобы посмотреть, как работает храповик.

4.2 Женевское колесо

Интересным примером прерывистой передачи является Женевское колесо.

В этом механизме на каждый оборот ведущего колеса А ведомое колесо В делает четверть оборота. Штифт, прикрепленный к ведущему колесу А, перемещается в пазах, вызывая движение колеса B. Контакт между нижняя часть водителя А с соответствующей полой частью колеса B, удерживает его на месте, когда штифт находится вне паза. Колесо А срежьте рядом со штифтом, как показано, чтобы обеспечить зазор для колесо B во время движения. Если один из слотов закрыт, А может сделать меньше чем один оборот в любом направлении до того, как штифт ударит по закрытая щель, останавливающая движение.Ранние часы, музыкальные шкатулки и т. д., использовались женевские колеса для предотвращения перекручивания. Из этого приложения их также называют остановками в Женеве. В качестве упора колесо А крепится к вал пружины, а В поворачивается вокруг оси ствола пружины. То количество пазов в B зависит от того, сколько раз пружинный вал следует повернуть.

Файл SimDesign для Женевского колеса: « geneva.sim «.

Вы можете попробовать этот механизм, потянув за Женевское колесо.

Полное оглавление


[email protected] cmu.edu

Вращательное движение в линейное | Блог МИСУМИ

Кривошипно-ползунковый механизм представляет собой типичную конструкцию, преобразующую вращательное движение в поступательное. Это достигается соединением ползуна и кривошипа со штоком. Этот механизм также используется как система, которая преобразует возвратно-поступательное движение автомобильного двигателя во вращательное движение. (Рис. а)

Второй рисунок (рис. b) представляет собой пример механизма, который выполняет те же функции, что и кривошип на первом рисунке (рис. a), в дополнение к функции регулировки скользящего хода ползуна.Чтобы добавить эту функцию, винт регулировки скользящего хода расположен в верхней части центра вала вращения вращающегося диска. Ход скольжения можно отрегулировать с помощью регулировочной гайки, расположенной на одном конце регулировочного винта хода скольжения.

Кроме того, если требуется высокоскоростное вращение или работа в течение длительного времени, необходимо учитывать элементы конструкции, связанные с вопросами надежности, описанными здесь.

1.  Вращательный баланс вращающегося тела (все конструкции на диске)
2. Прочность вращающегося вала
3.  Предотвращение ослабления регулировочной гайки (например, система двойной гайки)
4.  Подбор износостойких деталей для зоны, подверженной износу


На рисунке ниже показан механизм со сменными частями штока/ползуна. U-образный крюк установлен таким образом, чтобы кончик стержня можно было легко соединить с шарнирным штифтом на шарнирном конце кривошипа.

Примеры применения

Для простых устройств автоматизации или приспособлений, совместимых с несколькими моделями путем подключения блока обработки к блоку ползунка, замена блока ползунка после подготовки блока обработки в автономном режиме может минимизировать время, необходимое для переключения режима.

1.  Приводной механизм скребка для простой машины для трафаретной печати:
При замене материалов из-за срока годности или при замене печатных материалов можно быстро переключаться между моделями, если снять части ползунка со встроенным ракелем и замените его деталями ползунка с отрегулированным в автономном режиме положением швабры.
2.  Простой нажимной механизм с совместимостью с несколькими моделями
Проблемы с приложениями

Из-за этого простого метода соединения, при котором только U-образный крюк помещается на вращающийся кривошип, этот механизм не совместим со следующими типами движения:

1.  Скоростной вращающийся кривошип.
Собственный вес штока может быть недостаточным для отслеживания движения.
2.  Большой радиус вращения.
Движение от коленчатого вала к U-образному крюку в некоторых местах не передается эффективно.
3.  Движение с нестабильной скоростью или колебаниями.
U-образный крюк может выпасть.
Как пользоваться кривошипно-ползунковым механизмом

Ниже приведен умный механизм автоматизации, который преобразует вращение кривошипа в линейное движение и делает ход линейного движения в два раза больше исходного.

В этой конструкции ползун используется в стандартном кривошипно-шатунном механизме ползунка с зубчатой ​​передачей. Кроме того, направляющая слайдера разделена на фиксированную и подвижную стойки. Движение кривошипа на ведущем валу передается на зубчатую шестерню. Затем ход качения (L) по неподвижной рейке увеличивается на 100% (2L), когда он достигает вершины шестерни. Этот ход (2L) воздействует на подвижную рейку, установленную на верхней части редуктора.

Другие примеры применения

Конструкция имеет тенденцию быть длиннее, чем первоначально предполагалось, если используются пневматический цилиндр и линейная направляющая или если принимается конструкция, в которой шариковые винты используются для соединения двигателя. Этот умный механизм автоматизации является эффективным решением для того, чтобы сделать светильник коротким и компактным.

  1. Колебательное движение обрабатывающей машины
  2. Поступательно-поступательный механизм линейного перемещения для монолитного производственного приспособления
    (печать, протирка и прессование)
  3. Контрольные приспособления

Вращательное движение можно преобразовать в поступательное с помощью винта. В этом томе представлен умный механизм автоматизации, который позволяет управлять линейным движением различными способами, используя различные типы винтовых конструкций.В качестве кулачка используются «резьбовые» и «нарезные» винты.

Если ручку, установленную на правом краю, повернуть, это вызывает прямолинейное движение ползунка, расположенного на двух винтах с резьбой, которые соединены с двумя противоположными винтами. Эта конструкция также может быть применена для двухскоростного механизма, в котором однократное вращение рукоятки преобразуется в движение с удвоенным шагом вращения.

Примеры применения
1. Позиционирование электрического терминала или движение сканирования для инспекционного оборудования
2.  Механизм регулировки положения краев приспособлений, совместимых с различными продуктами
3.  Двухскоростной механизм
Кулачки

Кулачок является типичным механическим компонентом, используемым в механизме преобразования вращательного движения в линейное. В этом томе мы рассмотрим примеры применения кулачка.

Кулачки

являются отличным выбором благодаря следующим характеристикам:

Кулачки
1. Характеристики движения, такие как скорость, ускорение и силы, могут свободно управляться выходным концом, на который передается движение кулачка.
2. В сочетании с рычажным механизмом включение кулачка в конструкцию позволяет спроектировать компактный, легкий, но очень жесткий механизм в простой конструкции.
3. могут сократить общее время цикла, поскольку они могут перекрываться и управлять несколькими движениями.
4. Высокая надежность.

Основываясь на этих характеристиках, кулачки применяются в различных приложениях, включая механизм запрессовки клемм высокоскоростной машины запрессовки клемм, а также высокоскоростное и сложное управление синхронизацией клапана выпуска воздуха для автомобильный двигатель.(См. [Фото 1].) На фотографии ниже смещение кулачка пластины увеличено за счет рычажного механизма. Для обеспечения скоростных откликов установлены пружины, предотвращающие прыжки.

Кулачок, представленный здесь как основа автоматизации, умные механизмы работают как опорный элемент, позволяющий быстро прикреплять/отсоединять приспособления за счет преобразования смещения линейного движения в усилия, а не преобразования вращательного движения в линейное движение, что было объяснено ранее как превосходная характеристика кулачков, используемых в управлении движением.
На [Рис.1] слева показан механизм преобразования вращательного движения в поступательное с использованием типичного пластинчатого кулачка и возвратно-поступательного толкателя, а рядом с ним — зажимной механизм с одним касанием.

Преобразование вращательного движения в прямолинейное может быть сконфигурировано с помощью различных компонентов и достигнуто с различной степенью точности и прочности. Мы надеемся, что вас вдохновили эти простые механизмы.

Pop Up Cards — Поворотные механизмы

Pop Up Cards — Поворотные механизмы

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ИНДЕКСНУЮ СТРАНИЦУ

МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ВЫКЛАДЫВАЮЩИХСЯ КАРТ (2)

В.Райан 2002 — 2021

 

РОТАЦИОННЫЕ КАРТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

 
 

Поворотные механизмы можно использовать по-разному. Поздравительная открытка слева позволяет пользователю вращать круглую карточку. диск.Это изменяет глаза на лицевой стороне карты. Латунный шплинт прижимает диск к передней части карты, но позволяет ему вращаться.

 

КАК ВРАЩАЕТСЯ КАРТА ПОЯВЛЯЮТСЯ ДРУГИЕ ГЛАЗА

РОТОВОЙ МЕХАНИЗМ

   

Простая техника складывания идеальна для формирования механизм, раскладывающийся при закрытии карты.Это может быть устье мультяшный или похожий персонаж. Этапы показаны ниже и включают базовое складывание и резка.

   
   
   

ВОПРОС: Дизайн механическая открытка на основе одного из приведенных выше примеров.Сделать рабочая модель.

   

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ОТКРЫТЫЕ МЕХАНИЗМЫ (3)

   

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ГРАФИЧЕСКИЙ ИНДЕКС

   
 
   
 

 

   

Наноразмерный возвратно-поступательный вращательный механизм с координированным управлением подвижностью

Введение

Макроскопические машины обычно полагаются на скоординированное движение нескольких жестких компонентов для выполнения своих функций. Например, двигатель внутреннего сгорания использует вращающийся распределительный вал для циклического открытия или закрытия периферийных клапанов для впрыска топлива и удаления выхлопных газов; координация работы клапанов имеет первостепенное значение для работы двигателя. Наноразмерные биологические машины также часто состоят из нескольких компонентов, которые движутся скоординированным образом. Например, вращение центрального вала в F 1 F o АТФ-синтазе ( 1-3 ) вызывает циклические структурные превращения на границах раздела субъединиц F 1 , координирующие циклические химические превращения.Интересно, что двигатель F 1 F 1 F o АТФ-синтазы является полностью обратимым ( 4, 5 ): он может либо функционировать как вращательный двигатель, приводимый в действие химической энергией гидролиза АТФ, либо использовать механическая энергия вращения центрального вала катализирует синтез АТФ. Тот факт, что F 1 АТФ-синтаза может быть как двигателем, так и химическим генератором, отражает микроскопическую обратимость элементарных химических процессов и является уникальной особенностью машин молекулярного масштаба. Реализация аналогичной степени механохимической связи в синтетической наносистеме остается важной технологической задачей.

Создание искусственных молекулярных машин с помощью химического синтеза ранее дало важные сведения о том, как создавать молекулярные механизмы с внутренними степенями свободы, такие как катенаны и ротаксаны, и как обеспечивать движение молекул с помощью химического топлива, света и других стимулов ( 6-12 ). ДНК-нанотехнология также уже предоставила ряд механических систем, включая шарниры, шарниры, кривошипные ползунки и поворотные механизмы ( 13-16 ), которые можно реконфигурировать с помощью реакций смещения цепей (SDR) ( 17 ) или путем изменения параметров окружающей среды. такие как pH, ионная сила, температура и внешние поля ( 18-23 ).В то время как молекулярные механизмы, создаваемые химическим синтезом, как правило, включают порядка 100 атомов, наноструктуры ДНК, в частности объекты ДНК-оригами, намного больше и могут включать сотни тысяч атомов ( 24-26 ). Таким образом, наномашины ДНК-оригами могут предложить больше возможностей для сборки компонентов, заполняющих пространство, которые реализуют механизмы скоординированной механической передачи энергии. В этой работе мы описываем конструкцию, расчетную характеристику и экспериментальную проверку вращательного механизма с определяемой пользователем мощностью и передачей движения.Мы задумали этот объект, объединив концепции проектирования макромасштабных машин с функциональными и структурными аспектами АТФ-синтазы, и считаем это важной вехой на пути к созданию искусственных машин, которые достигают и обобщают функциональные возможности, наблюдаемые в биологических двигателях.

Результаты

Конструкция поворотного механизма

Мы разработали наш поворотный механизм в виде тетрамера, состоящего из распределительного вала ротора в окружающем статоре. Вращения распределительного вала будут вызывать возвратно-поступательные деформации конструктивных элементов статора (рис. 1А). Статор состоит из трех деталей одинаковой формы. Эти узлы статора содержат жесткие детали, образующие «подшипник», удерживающий вал. Каждый блок статора также имеет две «собачки», которые могут изгибаться в ответ на вращение распределительного вала (рис. 1В). В реализации, в которой каждая из собачек может изгибаться независимо, полный узел статора имеет шесть предпочтительных пазов для ориентации распределительного вала. Как мы обсудим, собачки также могут быть соединены вместе, чтобы уменьшить количество доступных пазов, которые будут влиять на движение распределительного вала.Например, на рис. 1А показаны три доступных паза, когда две собачки на блок статора должны были изгибаться вместе. Распределительный вал также содержит поперечину (рис. 1С). Перекладина и кулачок на другом конце вала используются для механической блокировки распределительного вала внутри статора (рис. 1D).

Рис. 1. Концептуальный проект и сборка поворотного механизма.

(А) Эскизы механизма. Вал изображен серым цветом, а блоки статора — синим, зеленым и оранжевым. (Б) Эскизы узлов статора с собачками в закрытом (вверху) и открытом (внизу) исполнениях. (C) Эскиз распределительного вала. Черные стрелки указывают на элементы, используемые для предотвращения выхода распределительного вала из статора. (D) Эскиз распределительного вала, когда он зажат внутри статора. Собачки оранжевого блока статора не нарисованы. Черные стрелки, как на (С). (E) Модели цилиндров нашей реализации с многослойным ДНК-оригами. Цилиндры представляют собой двойные спирали ДНК. (F) Эскиз этапов сборки поворотного механизма. Красный: соединительные нити. (G) Вверху: эскиз отделения вала от статорного блока посредством смещения пряди, опосредованной зацепом. Внизу: та же реакция, но в полностью собранном статоре. Зеленый: пряди захватчиков.

Мы аппроксимировали желаемые трехмерные формы компонентов, используя методы многослойного ДНК-оригами (рис. 1Е) ( 27, 28 ). В нашей конструкции каждый блок статора состоит из 46 спиралей, расположенных параллельно на сотовой решетке. Один блок статора имеет асимметричную особенность, позволяющую различать ориентацию статора относительно ориентации вала с помощью изображения просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) (рис.С1). Подшипник и собачки можно рассматривать как жесткие блоки спиралей, которые связаны друг с другом через две двойные спирали ДНК («опорные» спирали), которые проходят вертикально вдоль всей структуры. Собачки соединены с опорными спиралями через два кроссовера вверху и внизу собачек соответственно. Опорные спирали могут отклоняться от центрального вала, а собачки также могут отгибаться вокруг опорных спиралей. Эта конструкция предлагает две упругие степени свободы, чтобы освободить место для вращающегося распределительного вала.Собачки также могут образовывать взаимодействия стопки пар оснований на спиральных поверхностях с тупыми концами между нижней и верхней поверхностями собачек и подшипника соответственно. Эти взаимодействия можно использовать для воздействия на гибкость собачек.

Распределительный вал состоит из вала, состоящего из 24 спиралей, упакованных в сотовую решетку. Т-образная перекладина образована спиралями, изогнутыми под углом 90° к валу. Кулачок на валу образован четырьмя дополнительными спиралями, закрепленными с одной стороны вала (рис.1Е, рис. S2). Поперечное сечение вала плотно входит в центральное отверстие подшипника (рис. S3), но выступ вала сталкивается со спиралью собачки, заставляя их отгибаться от вала. Кулачок вместе с поперечиной механически удерживает вал внутри статора. Эту конструкцию можно рассматривать как аналог ротаксана, в котором статор является аналогом кольца, а распределительный вал — гантельной осью.

Чтобы добиться механической блокировки, мы стыкуем распределительный вал сначала с одним блоком статора, прежде чем закрывать весь подшипник (рис.1F). Мы достигаем этого путем гибридизации четырех основных нитей, выступающих из блока статора, с комплементарным однонитевым каркасным сегментом распределительного вала (рис. 1F, вверху). Затем мы добавляем два других блока статора, которые стыкуются друг с другом с помощью дополнительных по форме элементов, несущих липкие концы (рис. 1F, внизу). Как только полный комплекс ДНК-ротора сформирован, мы освобождаем распределительный вал от его места стыковки посредством смещения нитей, опосредованного зацепом. С этой целью добавляются пряди захвата, которые удаляют первоначальные связи прядей между распределительным валом и статорным узлом (рис.1G, вверху). Из-за механической блокировки распределительный вал остается стерически захваченным в статоре (рис. 1G, внизу), ограниченным вращательной степенью свободы.

Крио-ЭМ анализ конструкции ротора и вращательных движений

Мы самостоятельно собрали компоненты нашего вращательного механизма, используя ранее описанные методы (29) и определили подходящие условия складывания с помощью гель-электрофореза (рис. S4). Тримеризация статора, а также тетрамеризация всего вращательного механизма происходили надежно (см. Методы, рис.С5). Мы проанализировали складчатые структуры с помощью просвечивающей электронной микроскопии с отрицательным окрашиванием (рис. S6), а также определили трехмерные крио-ЭМ карты плотности для каждой из четырех единиц ДНК-оригами нашего комплекса (рис. 2A-D, рис. S7-S10). , для трехмерного статора без распределительного вала (рис. 2E-F, рис. S11) и для полностью собранного тетрамерного поворотного механизма, включая распределительный вал (рис. 2H, рис. 3, рис. S12-S15).

Рис. 2. Крио-ЭМ анализ компонентов.

(A-D) Репрезентативные 2D-средние значения класса (вверху) и 3D-карта электронной плотности (внизу), полученные на основе крио-ЭМ-микрофотографий трех узлов статора и распределительного вала.Красная стрелка: асимметричный элемент на статорном блоке 3. Синяя стрелка: одножильный сегмент каркаса для последовательного присоединения к статорным блокам. См. рис. S7-S10. Шкала баров: 100 нм. (E, F) Слева направо: 2D-средние значения класса, 3D-карта крио-ЭМ и срезы трехмерной ЭМ-карты статора в поперечном сечении, собранного без распределительного вала. Красная стрелка указывает на асимметричный элемент на узле статора 3. См. рис. S11. Масштабная линейка: 50 нм. (G) Срезы, как в (F), но когда трехмерная крио-ЭМ карта из (D) помещается в карту пустого статора из (F).Красными кружками отмечены столкновения распределительного вала внутри пустого статора. (H) Трехмерная крио-ЭМ-карта пустого статора (желтая), наложенная на крио-ЭМ-карту, полученную нами для одного из вариантов полностью собранного механизма с распределительным валом, привязанным к одному из узлов статора. Красными стрелками указаны деформации статора, необходимые для освобождения места для распределительного вала.

Рис. 3 Крио-ЭМ анализ всего аппарата

(A) Вверху: вид сбоку трехмерных крио-ЭМ карт, полученных отдельно для трех вариантов механизма, с валом, состыкованным со статорным блоком 1, 2 или 3 соответственно .См. рис. S12-14. Внизу: поперечные срезы карт. Красные, синие и желтые стрелки указывают на асимметричность статора, Т-образной перекладины и кулачка соответственно. (B) Средние значения класса 2D для механизма с валом, связанным со статором 1. Синие и желтые стрелки указывают на поперечину и кулачок вала соответственно. Масштабная линейка: 50 нм. (C) Средние значения класса 2D для механизма, определенные по образцу, в котором вал был освобожден от места стыковки. Синие и желтые стрелки указывают на предполагаемое расположение перекладины и кулачка, но детали размыты.Масштабная линейка: 50 нм. (D) Вверху: вид сбоку трех репрезентативных 3D-классов, обнаруженных в данных микрофотографии крио-ЭМ, полученных для того же образца с разблокированным распределительным валом. Внизу: поперечные срезы 3D-классов. Красные стрелки указывают на асимметричность статора, синие стрелки показывают положение Т-образной перекладины распределительного вала. Камера не может быть разрешена в данных. См. рис. S15. (E) Наложение кадров из фильмов из многотельного уточняющего анализа данных, полученных отдельно, при стыковке вала с одним статорным блоком 1, 2 или 3 соответственно. Черные стрелки указывают наблюдаемый диапазон вращательного движения вала относительно статора. (F) То же, что и в E, но для образца, где вал был освобожден от места стыковки.

Структуры компонентов

Карты крио-ЭМ, полученные для отдельных узлов статора, хорошо согласуются с конструкцией (рис. 2А-С). Карта, определенная для статорного узла 1, имела самое высокое разрешение, с областями, где можно различить борозды составляющих двойных спиралей ДНК. Также можно различить дополнительные по форме выступы и углубления, используемые для стыковки узлов статора в цельный подшипник.В статорных узлах 1 и 3 (рис. 2А, 2С соответственно) также можно различить две опорные двойные спирали ДНК, к которым прикреплены собачки. Также можно различить асимметричную особенность, которая отмечает блок статора 3 (рис. 2C). На крио-ЭМ-карте распределительного вала (рис. 2D) мы можем распознать сотовый рисунок, выступающие «кулачковые» спирали на стороне вала и перекладину. На другом конце центрального вала мы видим небольшую вмятину, которую мы относим к сегменту каркаса, который мы оставили однонитевым, чтобы можно было связать распределительный вал с одним из узлов статора посредством гибридизации скобочных прядей.

Пустой статор и статор с распределительным валом внутри

Средние значения класса 2D (рис. 2E) и трехмерная криокарта (рис. 2F), которые мы определили для пустого статора, показывают структурно четко определенный подшипник, тогда как сигнал от собачек более делокализован и направлен в сторону от длинной оси статора. При разрезании 3D-карты статора снизу вверх (рис. 2F, справа) на уровне пустого подшипника (срез 1) поперечное сечение в форме сот точно соответствует проекту (рис.С16). Хорошо видна асимметричная деталь на узле статора 3. При резке немного выше конца опорной области (срез 2) детали в поперечном сечении теряются, а собачки расходятся. Предположительно, потеря деталей связана с конформационной неоднородностью, связанной с изгибанием собачек. Глядя на пустой статор сверху (срез 3), мы видим, что собачки повернуты и смещены от своего исходного положения возле подшипника до такой степени, что центральное отверстие теперь намного меньше, чем возле подшипника ниже. При наложении карты, определенной отдельно для вала, на карту, определенную для пустого статора (рис. 2Ж), мы видим, что вал хорошо входит в центральное отверстие статора в подшипнике (срез 1), тогда как распределительный вал и карты статора показывают существенное перекрытие (стерические столкновения) в области собачек (срезы 2 и 3).

Для размещения распределительного вала в центральном отверстии статора собачки статора должны быть выдвинуты наружу. Действительно, на крио-ЭМ карте, которую мы определили по варианту всего поворотного механизма со стыковкой распределительного вала со статором (рис.2H, рис. 3), собачки статора смещены и повернуты в сторону от формы, которую они имели в пустом статоре.

Распределительный вал, закрепленный в различных ориентациях

Мы подготовили три различных варианта полного поворотного механизма со вставленным валом, в которых распределительный вал изначально закреплен с помощью скоб на узлах статора 1, 2 и 3 соответственно. Таким образом, эти варианты реализуют три различных фиксированных положения распределительного вала относительно окружающего статора. Эти варианты позволили нам исследовать, вызывает ли размещение распределительного вала в статоре различных ориентаций различные формы статора. Мы определили 3D крио-ЭМ карты для каждого из этих вариантов (рис. 3А). В полученных картах мы смогли различить асимметричный элемент, присутствующий в узле статора 3, и использовать его для присвоения идентификаторов узла статора и выравнивания ориентации статора. Распределительный вал действительно занимает три различных положения внутри статора, поворачиваясь на 120°. Эти ориентации можно различить, сравнив ориентацию асимметричного элемента в статоре (рис.3А, красные стрелки) относительно поперечины распределительного вала (рис. 3А, синие стрелки). Отметим, что выступающий кулачок на распределительном валу также можно различить на каждой из трех карт (рис. 3А, желтые стрелки). В соответствии с конструкцией кулачок всегда ориентирован под углом 90° к поперечине распределительного вала. Проверка поперечных срезов трех крио-ЭМ карт с фиксированным стержнем показывает, что на уровне подшипника (срез 1) структуры всех вариантов очень похожи. Напротив, на уровне собачек и при взгляде сверху (срезы 2, 3 ) карты различаются.Хорошо видно, что форма пустот между шестью собачками и центральными валами зависит от того, как вал ориентирован относительно статора.

Вращательное движение

Мы подготовили подвижный механизм, высвободив распределительный вал из места стыковки путем смещения нити, опосредованной упором (см. Методы). Условия для успешного высвобождения были оптимизированы и подтверждены с помощью электрофоретического анализа подвижности, выполненного с неполными статорами (рис. S17). Мы получили данные крио-ЭМ вращающегося комплекса с распредвалом, свободно вращающимся.Средние значения класса 2D уже выявляют кардинальные различия между данными, полученными для роторных комплексов с неподвижным распределительным валом (рис. 3Б), и полученными для образца с предположительно подвижным распределительным валом (рис. 3С). Например, сотовое сечение вала, кулачок и горизонтальная перекладина хорошо видны на данных с фиксированным валом (рис. 3B). С другой стороны, в образце с выпущенным распределительным валом эти детали размыты. Поперечное сечение распределительного вала теперь также выглядит как усредненная по вращению версия сотовой структуры (рис.3С). Таким образом, эти изображения предполагают, что распределительный вал действительно вращается внутри статора.

Мы получили крио-ЭМ микрофотографии поворотного механизма с подвижным распределительным валом. Сначала мы проанализировали набор данных с использованием 3D-классификации, которая выявила три доминирующих, структурно различных 3D-класса в наборе данных (рис. 3D). Мы выровняли статор карт, используя асимметричную особенность блока статора 3 (рис. 3D, красные стрелки). Каждый из трех 3D-классов показывает различную ориентацию Т-образной перекладины вала (рис.3D, синие стрелки) относительно асимметричного элемента статора. Ориентация вала и статора очень похожа на ту, которую мы подготовили, прикрепив распределительный вал к статору скобами (рис. 3А). Однако кулачок распределительного вала не удалось разрешить в классах 3D. Таким образом, каждый из трех трехмерных классов может содержать смесь частиц с распределительными валами в двух разных ориентациях, повернутыми на 180°.

Мы также использовали многочастичное уточнение для исследования движения распределительного вала относительно статора (30).С этой целью компоненты рассматриваются как твердые тела, которые могут двигаться независимо друг от друга. Используя анализ основных компонентов относительной ориентации тел по всем изображениям частиц в наборе данных, можно вычислить фильмы для важных движений в данных. Чтобы проиллюстрировать эти движения на неподвижном изображении, мы наложили кадры получившихся фильмов (рис. 3Д, Е). Для трех образцов, в которых мы прикрепили распределительный вал к статору с помощью прядей, мы видим, что преобладающее движение распределительного вала ограничено некоторым вращательным колебанием в диапазоне ~ 20° (рис.3Е). Напротив, в образце со свободным распределительным валом повороты распределительного вала охватывают весь диапазон 360° (рис. 3F). В совокупности результаты 3D-классификации и анализа нескольких тел показывают, что распределительный вал может свободно вращаться внутри статора и что он имеет как минимум три, а возможно, и шесть предпочтительных направлений.

Анализ вращательных движений в реальном времени и с помощью моделирования

Измерения флуоресценции отдельных частиц

Мы использовали флуоресцентную микроскопию полного внутреннего отражения (TIRFM) для изучения динамического поведения нашего вращающегося комплекса.Чтобы закрепить статор на предметном стекле, покрытом ПЭГ-силаном и биотином, мы расширили блок статора 1 с помощью домена спирального пучка (6hb) в верхней части одной из собачек (рис. 4А, рис. S18-S19). 6hb также был помечен 10 флуоресцентными красителями (cy5) для определения положения статора. Из 6hb выступают восемь нитей адаптера ДНК, с которыми мы гибридизовали биотинилированные нити ДНК (рис. S20), которые закрепляют статор в поливалентном прикреплении к предметному стеклу через биотин-нейтравидин-биотиновые мостики. Многовалентное связывание имеет решающее значение для подавления вращения всего механизма на предметном стекле.Мы также удлинили Т-образную перекладину распределительного вала с помощью 10-спирального рычага пучка с 10 флуоресцентными красителями (cy3) на конце, в результате чего получился «указатель» длиной ~ 290 нм (рис. 4A, рис. S18, S21). это усиливает, а также замедляет движения распределительного вала из-за трения с растворителем, чтобы облегчить отслеживание движений распределительного вала в режиме реального времени.

Рис. 4. Динамический анализ поворотного механизма с помощью одночастичной TIRFM.

(A) Схема экспериментальной установки: механизм закреплен на предметном стекле биотин-нейтравидин-биотиновыми мостиками.Перекладина распределительного вала удлиняется прибл. 290 нм. Вставка: вид сверху. (B) Типичное изображение поля зрения (слева, масштабная линейка: 5 мкм) и стандартные отклонения среднего значения, интегрированного по всему фильму, для образцовых частиц (справа, масштабная линейка: 600 нм). (C) Примерная последовательность кадров типичной частицы, прыгающей между тремя предпочтительными позициями (синяя, оранжевая и желтая). (D) Примерный угол-время следа одиночной частицы. (E) Кумулятивный угол во времени для двух типичных частиц. (F) Распределение плотности вероятности для ориентаций рычага, рассчитанное по траектории углов-времени типичной частицы. (G) Сплошная линия: Распределение измеренного расстояния от кончика рычага до центра, усредненное по N=212 частицам. Пунктирные линии: стандартное отклонение. Вертикальная серая линия: средневзвешенное расстояние от центра. (H) Сплошная линия: распределение угловой скорости, рассчитанное для N=212 частиц. Пунктирные линии: плюс/минус стандартное отклонение. Вертикальная серая линия указывает средневзвешенное значение угловой скорости (которое равно нулю, так как отсутствует направленное смещение). (I) Сплошная линия: среднее угловое среднеквадратичное отклонение во времени от N=212 частиц. Пунктирные линии: плюс/минус стандартное отклонение. Красная пунктирная линия: подходит с помощью .

Вращательные случайные блуждания

Визуализация вращающихся механизмов с отпущенными распределительными валами выявила частицы, совершающие вращательные случайные блуждания в дополнение к неподвижным частицам (рис. 4Б). Вращающиеся частицы потенциально могут отражать ситуации, когда весь комплекс, включая статор, вращается вокруг неправильного соединения с поверхностью.Чтобы проверить эту возможность, мы разработали удлинение длиной 160 пар оснований для домена 6hb, выступающего из статорной единицы 1 (рис. S22-S23). Таким образом, мы получаем два указателя, позволяющих одновременно отслеживать движения распределительного вала и статора соответственно. С помощью этой установки мы подтвердили, что вращающиеся частицы действительно отражают движения распределительного вала относительно статора, в то время как статор остается неподвижным. В другом контрольном эксперименте с образцом, в котором распределительный вал был прикреплен к статору с помощью прядей, мы наблюдали ничтожную долю частиц, совершающих вращательное движение. Мы заключаем, что вращающиеся частицы, наблюдаемые для образца с отпущенным распределительным валом, действительно отражают движения распределительного вала внутри статора.

Мы использовали отслеживание центроидов сверхвысокого разрешения ( 31 ) (рис. 4C) для расчета траекторий угловой ориентации отдельных частиц (рис. 4D). Эти трассы обычно представляли собой пошаговые переходы между тремя разными уровнями. Поскольку вращение происходит в тепловом равновесии, вызванном случайным броуновским движением, никакого эффективного смещения направления не ожидается и также не наблюдается (рис.4Е). Частицы предпочтительно занимают три основные ориентации, разделенные на 120 ° (рис. 4F), что соответствует спроектированной трехкратной симметрии статора и трем предпочтительным ориентациям вала, наблюдаемым с помощью крио-ЭМ. Среднее расстояние от движущегося центроида до центра движения, рассчитанное для каждой частицы, составило ~286 нм (рис. 4G), что хорошо соответствует ожидаемым 290 нм (рис. 4А). Распределение угловой скорости, усредненное по всем измеренным вращающимся частицам (рис. 4H), имеет приблизительно гауссову форму и центрировано на 0°, как и ожидалось для процесса случайной броуновской диффузии без смещения направления.Частицы, по-видимому, могут вращаться со скоростями в диапазоне до 3 оборотов в секунду. Среднеквадратичное отклонение (RMSD) угловых перемещений растет с квадратным корнем из времени, также в соответствии с нормальной диффузией (рис. 4I).

Аллостерическая координация движений ротора и статора

Мы разработали и самостоятельно собрали пять дополнительных вариантов статора, в которых мы изменили гибкость собачек (рис. 5A-F, рис. S24-S29). Все варианты были проанализированы динамически с моделированием МД с несколькими разрешениями с использованием мрДНК ( 32 ) (дополнительный фильм 1).Экспериментально мы освободили вал от места стыковки в каждом образце, получили фильмы флуоресцентной микроскопии отдельных частиц и выполнили центроидное отслеживание отдельных вращающихся частиц для расчета углового среднеквадратичного отклонения во времени (рис. 5G), как описано на рис. 4I. Изменения конструкции статора оказали сильное влияние на вращательную подвижность распределительного вала. В варианте 1 латеральные связи между собачками отсутствуют, поэтому собачки могут сгибаться независимо друг от друга, что также видно при моделировании мДНК (рис.5А). В варианте 2 мы дополнительно деактивировали базовые укладочные контакты между подшипником и собачками, что увеличивает гибкость собачки (рис. 5Б). Экспериментально мы видели, что вращательная подвижность этого варианта увеличилась примерно в 2 раза по сравнению с вариантом 1 с более жесткими собачками (рис. 5Ж). В варианте 3, который уже был охарактеризован на рис. 4, мы соединили две собачки внутри каждого узла статора в поперечном направлении с помощью перекрещивающихся прядей, чтобы они двигались как одно целое (рис. 5C). Это изменение конструкции удаляет три из шести возможных «пазов» для распределительного вала.Интересно, что вариант 3 имел очень похожую вращательную подвижность по сравнению с вариантом 1. В варианте 4 мы соединили собачки вдоль боковой поверхности соседних статорных узлов с помощью перекрещивающихся прядей (рис. 5D). Это изменение конструкции удаляет три другие возможные щели и сильно влияет на подвижность: оно полностью подавляет вращательное движение, а это означает, что в этом образце была незначительная доля вращающихся частиц. Наблюдения до сих пор показывают, что распределительный вал предпочтительно заполняется и переключается между тремя пазами, расположенными на границе раздела между узлами статора, тогда как пазы, расположенные между двумя собачками на узел статора, не используются.В варианте 5 вместо прямых кроссинговеров, как в варианте 4, использовали 25-тимидиновые связи. Эти соединения не только восстанавливают гибкость собачек, но также немного раздвигают собачки из-за объема, занимаемого поли-Т-связями (рис. 5Е). Поразительно, что это изменение конструкции полностью восстановило вращательную подвижность (рис. 5G). Фактически этот вариант показал самую высокую диффузионную подвижность из всех вариантов, что мы приписали увеличенному расстоянию между собачками. Наконец, в варианте 6 все собачки были плотно соединены между собой латеральными перекрестами штапельных прядей (рис.5Ф). В соответствии с предыдущими результатами, этот вариант вообще не вращался, по-видимому, потому, что собачки не могли поддаться кулачку и удерживали его в заблокированном положении, в котором он был первоначально состыкован.

Рис. 5 Механическая муфта между статором и распределительным валом.

(A-F) Вид сбоку снимков трехмерных структур, предсказанных для вариантов статора с использованием мрДНК, см. Дополнительный фильм 1. Вставки: схемы конструктивных изменений статора, влияющих на его механические свойства.Цилиндры представляют собой двухцепочечные спирали ДНК. (G) Экспериментально измеренное среднеквадратичное отклонение для вариантов 1, 2, 3 и 5 от одночастичных трасс угол-время (см. рис. 4). Для вариантов 4 и 6 вращения не наблюдалось. (H) Принудительное вращение варианта 1. Протокол управляемой молекулярной динамики был применен к потенциалу, действующему на двугранный угол. Когда распределительный вал вращается, кулачок циклически приближается к каждой собачке (вверху), вызывая ее деформацию в сторону от центра распределительного вала (внизу). (I-J) Средняя структура из моделирования мрДНК варианта 1, извлеченная из нескольких циклов принудительного вращения в видах сверху (I) и сбоку (J). Большие кружки: деформации на статорном узле 2; маленькие кружки: деформации на статорном узле 1. На (J) статорный узел 3 не показан.

Моделирование вариантов 1, 3 и 6 с помощью MrDNA с разрешением 5 п.н./шарик исследовало связь между ориентацией распределительного вала и механической деформацией статора. В этих симуляциях относительная ориентация распределительного вала и статора осуществлялась с помощью гармонического потенциала, который действовал на двугранный угол, образованный геометрическими центрами четырех областей (рис.5Н). Изменяя угол покоя потенциала с постоянной скоростью, вал приводился во вращение в каждом направлении не менее чем на три полных оборота. Мы проанализировали полученные траектории путем объединения и усреднения микроскопических конфигураций в соответствии с углом распредвала каждые 10°, выявляя деформацию каждой собачки по мере приближения кулачка. Для варианта 1 расстояние между кулачком вала и каждым субузлом имело примерно синусоидальную зависимость от угла распредвала с амплитудой ~5 нм и сдвигом фазы на ~120° для соседних субузлов, как и ожидалось (рис.5Н, верхний ряд). Однако, когда кулачок приближался к собачке, собачка изгибалась от центра распределительного вала примерно на 5 нм, что видно по увеличению расстояния между каждой собачкой и центром вала (рис. 5H, нижний ряд). ). Точно так же угол между каждой собачкой и соседними собачками был максимальным, когда кулачок приближался к внешним собачкам, и минимальным, когда он приближался к центральной собачке (рис. S30). Эти деформации также можно увидеть на примерных снимках моделирования (рис. 5I-J): когда кулачок приближается к одной из собачек, они отодвигаются дальше от центра распределительного вала, в то время как они возвращаются в исходное положение, если кулачок направлен в сторону.

Мы обобщили анализ моделирования на варианты 3 и 6, выявив, что все варианты демонстрируют качественно схожие деформации собачек, несмотря на различные соединения между собачками (рис. S30). Однако деформация уменьшается за счет увеличения сцепления собачек, как это реализовано в варианте 3 и особенно в варианте 6, которые не показали фактического вращения в наших экспериментах. Кроме того, минимальное расстояние между собачкой и валом во время цикла вращения варианта 1 аналогично максимальному расстоянию для варианта 6, отражая тот факт, что последний с трудом вмещает кулачок.Таким образом, моделирование показывает, что вращательное движение кулачка тесно связано и координируется взаимной деформацией собачек, как и было задумано. Координацию и возвратно-поступательное движение можно оценить в фильмах результатов моделирования принудительного вращения для вариантов 1, 3 и 6 соответственно (дополнительные фильмы 2 и 3).

Обсуждение

В этой работе мы представили податливый наноразмерный поворотный механизм с центральным распределительным валом, окруженным статором с программируемой жесткостью. Мы использовали криоэлектронную микроскопию отдельных частиц для структурной характеристики компонентов, а также всего механизма в различных состояниях. Мы также изучили динамическое поведение вращающегося аппарата с помощью флуоресцентной микроскопии полного внутреннего отражения и молекулярно-динамического моделирования. Результаты структурного анализа с помощью крио-ЭМ, изображения флуоресценции отдельных частиц и моделирования подтверждают следующую картину: распределительный вал может свободно вращаться внутри статора, но существуют три предпочтительных направления вала.Эти ориентации соответствуют состояниям с защелкиванием кулачка в пазы, расположенные на границах между узлами статора.

Три предпочтительных состояния кулачка определяются механически, что означает, что распределительный вал вдавливается в пазы силами, создаваемыми окружающим статором. Это принципиальное отличие от ранее описанных наномашин, в которых конформационные состояния определялись прямыми химическими связями. Механическая фиксация теперь позволяет регулировать на расстоянии.В нашем механизме собачки окружающего статора должны деформироваться, чтобы обеспечить вращение распределительного вала и выйти из механических пазов, что непосредственно визуализируется смоделированными траекториями. Такие деформации происходят в нашем механизме термически активируемым образом, приводя к броуновской вращательной диффузии. Благодаря целенаправленным изменениям конструкции мы сделали некоторые версии статора менее гибкими. Как следствие, вращательные движения вала стали медленнее, вплоть до заклинивания распределительного вала в двух вариантах конструкции.Вместе эти эксперименты демонстрируют аллостерическую связь между ориентацией распределительного вала и механической деформацией окружающего подшипника, а также между вращательным движением вала и возвратно-поступательными переходами между открытием и закрытием в статоре.

Наш механизм может стать основой для создания искусственных наномашин, которые, подобно своим аналогам в макроскопическом мире, могут работать за счет скоординированного движения своих компонентов. Например, может быть интересно управлять переходами открытия/закрытия в статоре за счет потребления химического топлива ( 6-12 ) для создания вращающегося нанодвигателя на химическом топливе.Точно так же из-за микроскопической обратимости можно предположить, что такая система потенциально может быть обращена вспять и использоваться для восходящего химического синтеза, как в АТФ-синтазе, путем приложения механического крутящего момента к центральному валу, создавая таким образом химический генератор. В этом стремлении можно было бы использовать скоординированные движения собачки и распределительного вала или его новые варианты, чтобы циклически сближать реагенты. Все эти приложения требуют создания компонентов сложной формы и их сборки в функциональный механизм.Наша работа показывает способ решения таких задач, но также подчеркивает проблемы, связанные с приданием желаемой функциональности таким сверхминиатюрным молекулярным механизмам. Мы ожидаем, что реализация более сложных искусственных механизмов будет идти рука об руку с дальнейшими улучшениями в анализе непрерывных молекулярных движений с помощью крио-ЭМ ( 30, 33 ) и с улучшенными прогностическими вычислительными подходами ( 32, 34 ).

Процессорный поворотный механизм сочетает развертывание субстрата и протеолиз в аппарате деградации ClpXP

Основные версии:

1) Упоминается, что мутант E185Q Walker использовали для структурных исследований для замедления гидролиза (Результаты, абзац первый, но не упомянутый в Материалах и методах).Был ли этот мутант также использован для функциональных исследований (рис. 1)? В любом случае, насколько «медленным» является этот мутант? Какая часть подложек развернется за 10 мин, т. е. за время до мгновенной заморозки образцов?

Приносим извинения за неясность. Мутант E185Q Walker B не использовался для функциональных анализов (рис. 1В). Мы изменили заголовок рисунка, чтобы отразить это изменение:

.

«Все измерения включали GFP-SsrA и были выполнены в трех повторностях на WT ClpXP»

На новом рисунке мы показываем, что скорость АТФазы мутанта E185Q Walker B ClpX примерно в 17 раз ниже, чем у фермента дикого типа (рис. 5А).Мы полагаем, что плотность субстрата на картах соответствует неструктурированной области SsrA-метки GFP, которая была задействована и медленно перемещалась. Учитывая низкую активность, мы считаем, что фракция GFP, развернутая до витрификации, незначительна. Мы уточнили текст, чтобы отразить это:

«Поскольку мутант Walker B имеет низкую активность разворачивания (см. ниже), наблюдаемая плотность, вероятно, соответствует неструктурированной области метки degron»

2) Все остатки субстрата для обеих конформаций (А и В) моделируются как аланин, но они явно не совпадают с соответствующими картами плотности.Пожалуйста, комментируйте и обсуждайте.

Несмотря на то, что на карте имеется четкая плотность некоторых более объемных боковых цепей, было невозможно зарегистрировать последовательность пептида субстрата в плотности, поэтому субстрат был смоделирован как полиаланин. Плотность может соответствовать тегу SsrA, хотя наши попытки вписать эту последовательность в плотность не увенчались успехом, возможно, потому, что структура консенсуса представляет собой среднее значение нескольких шагов транслокации последовательности SsrA. Для прояснения этой ситуации мы добавили следующую строку в Материалы и методы:

«Хотя экспериментальная плотность субстрата показала некоторые объемные боковые цепи, попытки зарегистрировать последовательность SsrA в плотности не увенчались успехом, и субстрат был смоделирован как полиаланин.

3) Отсутствие четкой плотности боковых цепей субстрата (или плотности субстрата вне холофермента ClpXP) для обоих затрудняет однозначную корреляцию двух наблюдаемых конформаций ClpXP с двумя разными «транслокационными» состояниями субстрата. . Хотя модель (рис. 5) разумна, две структуры, представленные в этом исследовании, не обязательно исключают другие возможности.

Мы согласны с рецензентами в том, что отсутствие регистрации цепи субстрата усложняет ее использование в качестве маркера направления транслокации.Однако в предлагаемой нами модели направление транслокации субстрата составляет к ClpP и подтверждается как содержанием нуклеотидов в наблюдаемых состояниях, так и положениями поровых петель. Мы добавили новые функциональные анализы (рис. 5B — см. комментарий рецензента № 7), которые дополнительно поддерживают эту модель. Тем не менее, мы признаем, что существуют и другие возможные модели, и указали их в тексте:

.

«Модель, описанная выше, является самой простой, которая согласуется с нашими данными.Можно представить более сложные модели, требующие дополнительных состояний, для которых у нас нет экспериментальных данных».

4) Для конформации А разрешение для двух промоторов по обе стороны от шва существенно ниже (рис. 4 — дополнение к рисунку 2), чем для остальной части структуры. Можно ли быть уверенным, что именно с этими протомерами в конформации А связан АДФ? Это также может быть эффект разрешения. Более того, плотность не только для нуклеотида, но и для окружающих областей должна быть включена для всех карманов связывания.

Хотя более низкое разрешение вблизи шва в конформации А делает плотность нуклеотидов в связывающих карманах на шве менее четкой, этого все же достаточно для определения состояния нуклеотида. Состояние ADP этих карманов также усиливается конформацией окружающих остатков. Мы добавили дополнение к рисунку (рис. 4 — дополнение к рисунку 3), чтобы также показать плотность окружающей среды:

.

«Рисунок 4 — дополнение к рисунку 3. Плотность карманов связывания АТФ. Показаны экспериментальные карты плотности и модели для карманов связывания АТФ всех протомеров.Показаны два числовых порога, чтобы выделить различия в плотности».

5) Упоминается плотность для Mg 2+ , но приведенный рисунок (рис. 4) показывает плотность только на одном контурном уровне, так что предполагаемая плотность Mg 2+ сливается с плотностью нуклеотида . Должны быть показаны два разных уровня контура. В любом случае, «разрешение» плотности Mg 2+ не кажется таким высоким, как некоторые из показанных плотностей боковых цепей, и уж точно не таким высоким, как оценивается FSC.Пожалуйста, комментируйте и обсуждайте. Кроме того, некоторые Mg 2+ не могут быть правильно смоделированы, поскольку они появляются вне плотности.

Мы добавили рисунок 4 — дополнение к рисунку 3, показывающее два контурных уровня для предполагаемого Mg 2+ (см. комментарий рецензента № 4). Мы считаем, что плотность Mg 2+ сравнима с другими крио-ЭМ реконструкциями при аналогичных расчетных разрешениях. Мы переделали Mg 2+ так, чтобы он лучше соответствовал наблюдаемой плотности.

6) Настоящая работа представляет собой третью криоЭМ-структуру протеазы ClpXP, и ей предшествует недавняя публикация Listeria monocytogenes ClpXP (Gatsogiannis et al., NSMB 2019). В отличие от предыдущей работы, структура Ripstein et al. имеет гораздо более высокое разрешение (2,3 А против ~ 4 А), обеспечивая более точное механистическое понимание. Возможно, самое удивительное, что Gatsogiannis et al. сообщили о существовании необычных прямых димеров ClpXP, которые были преобладающими образцами в их криоЭМ образце.В настоящее время неясно, являются ли димеры «голова к голове» искусственными или физиологическими. Тем не менее, кажется уместным сравнить и прокомментировать ранее опубликованные структуры и понять, почему такие прямые димеры не наблюдались в настоящем исследовании, поскольку здесь также использовался полноразмерный ClpX.

Мы не наблюдали прямых димеров ни в одном из наших препаратов. Авторы рукописи Listeria monocytogenes ClpXP использовали химический сшивающий агент глутаровый альдегид при подготовке образцов, что могло повлиять на наблюдаемое ими олигомерное состояние.В нашем исследовании не использовались какие-либо сшивающие агенты. Мы добавили в Обсуждение следующее предложение:

«В случае L. monocytogenes ClpXP наблюдались необычные димеры «голова к голове», которые, по-видимому, опосредованы цинксвязывающими доменами. Несмотря на присутствие цинксвязывающих доменов в нашей конструкции N. meningitidis , таких димеров не наблюдалось. Хотя это различие может быть связано с различиями между видами, мы отмечаем, что химический сшивающий агент глутаровый альдегид, используемый для стабилизации L. monocytogenes ClpXP, возможно, индуцировал образование искусственных димеров».

7) В настоящей структуре пять из шести петель пор тесно взаимодействуют с основой субстрата, поддерживая процессную передачу субстрата между соседними субъединицами. Это несколько неожиданно, поскольку широко распространено мнение, что нити ClpX формируются стохастически. Например, используя ковалентно связанный гексамер ClpX, группы Sauer и Baker показали, что для функционирования достаточно только одной активной субъединицы ClpX.Как можно согласовать существующие структуры с обилием биохимических и генетических данных в литературе, поддерживающих вероятностный механизм?

В попытке лучше понять ранее опубликованные данные о связанных гексамерах от группы Sauer в контексте нашей и многих других связанных с субстратом структур AAA+-анфолдазы, которые поддерживают процессивный механизм передачи, мы выполнили наши собственные анализы смешанных гексамеров. (Рисунок 5Б). Здесь мы смешиваем протомеры ClpX WT и E185Q Walker B в различных соотношениях и инкубируем их в течение ночи, чтобы создать сложные комплексы с различными типами протомеров, точный состав и популяция которых могут быть рассчитаны с использованием комбинаторной статистики.Анализы GFP-SsrA, проведенные на образцах, описанных выше, показывают, что присутствия одного протомера E185Q Walker B в гексамере ClpX достаточно, чтобы полностью остановить расщепление GFP-SsrA под действием ClpXP. Это еще больше укрепляет нашу процессивную модель и несовместимо с предыдущей стохастической моделью, предсказывающей, что развертывание и транслокация возможны только с одной активной субъединицей.

Отметим также, что в экспериментах групп Зауэра и Бейкера предполагалось, что мутанты Уокера В «мертвы».Как мы показываем здесь (рис. 5А) и как сообщают Sauer et. al в другом месте (Martin et al., 2008a), Walker B ClpX проявляет активность АТФазы примерно в 17 раз ниже по сравнению с ферментом WT. Таким образом, можно ожидать, что процессивность этих смешанных ферментов будет намного ниже, чем у полностью комплекса WT. Кроме того, субстраты, используемые во многих из этих экспериментов (например, Titin-SsrA, дестабилизированные мутанты Titin-SsrA), имеют гораздо более низкую стабильность по сравнению с плотно свернутым GFP, и для их развертывания может потребоваться всего несколько шагов транслокации.В случае нестабильных или неупорядоченных субстратов транслокация может происходить медленнее по сравнению с ферментом WT, но будет регистрироваться как «активная». Действительно, в наших структурах мы показываем, что ClpX связывает GFP-SsrA (рис. 1 — дополнение к рисунку 1), и считаем, что плотность субстрата на наших картах соответствует неструктурированной метке SsrA GFP, которая была медленно перемещена нашим Walker B ClpX.

Мы добавили в рукопись следующий текст:

«Расположение нуклеотидов на нашей карте предполагает, что связанный с субстратом ClpX последовательно гидролизует АТФ, в отличие от предыдущих сообщений о том, что гидролиз АТФ ClpX является стохастическим процессом (Martin et al. , 2005). […] Это несовместимо с предыдущей стохастической моделью, предсказывающей, что развертывание и транслокация возможны только с одной активной субъединицей».

И подпись к рисунку:

«Рисунок 5. Один дефектный протомер ClpX нарушает функцию. (A) Скорости АТФазы для WT ClpX и мутанта E185Q ClpX Walker B. […] Это наблюдение контрастирует с ожидаемым линейным снижением (зеленая линия) для стохастической модели. (C) Схема молекул, полученных путем смешивания».

Соответствующий раздел материалов и методов:

«…Для анализа смешанного протомера ClpX образцы ClpX дикого типа и ClpX E185Q очищали отдельно, как описано выше (т.е. без добавления какого-либо нуклеотида) и смешивали в указанных соотношениях. […] Лунки включали систему регенерации АТФ, которая содержала 1,5 мМ фосфоенолпирувата, 0,2 мМ НАДН, 40 мкг/мл пируваткиназы, 40 мкг/мл лактатдегидрогеназы и 2 мМ MgATP при pH 8,2. Гидролиз АТФ контролировали по потере поглощения при 340 нм с помощью 96-луночного считывателя микропланшетов Synergy Neo2 при 25 °C».

8) Чтобы осветить структурную основу для взаимодействия с субстратом и пронизывания, авторы использовали GFP-SsrA, который является более информативным, чем более часто используемый казеин, который изначально неструктурирован.Однако неясно, сколько SsrA по сравнению с развернутым GFP видно в структуре. Остается ли GFP в основном сложенным, и если нет, то какова структурная/механическая основа для развертывания GFP? Авторы должны прокомментировать это.

На основании анализов активности, проведенных с мутантом E185Q Walker B (см. новый рисунок 5), мы полагаем, что GFP остается свернутым, а часть, которую мы наблюдаем в структуре, соответствует С-концевой метке SsrA, которая изначально неструктурирована и начала формироваться. перемещен.Мы уточнили текст, чтобы отразить это.

«Поскольку мутант Walker B имеет низкую активность разворачивания, наблюдаемая плотность, вероятно, соответствует неструктурированной области метки degron».

9) Авторы предполагают, что субъединица Х5 в конформации А содержит молекулу АТФ, «приготовленную» к гидролизу. Ландер и др. наблюдал подобное окружение сайта связывания нуклеотидов в комплексе Lon и также предложил этот сценарий. Однако это несовместимо с исследованиями, показывающими, что для гидролиза необходим транс-аргининовый палец.Разрешение реконструкции не позволяет авторам различать АТФ и постгидролизное/долгоживущее состояние АДФ-Pi, которое может быть вызвано мутацией Walker B. Если авторы не смогут сформулировать разумный механизм гидролиза, который объясняет, как гидролиз может происходить в этой химической среде таким образом, который удовлетворяет предшествующим наблюдениям в отношении гидролиза, этот аспект механизма необходимо пересмотреть. Это должно включать более подробное и количественное описание мотива Walker B, который становится «ближе» к АТФ в этой субъединице.

Мы согласны с рецензентами в этом вопросе. Вполне возможно, что конформация, которую мы наблюдали в этом исследовании, представляет собой стабилизированное состояние после гидролиза или даже смесь состояний до и после гидролиза. Хотя интересно, что аргинин сенсора-2 принимает конформацию, аналогичную конформации канонического аргининового пальца, наши карты не имеют достаточного разрешения, чтобы адекватно интерпретировать новый механизм, и поэтому мы тщательно переформулировали текст, чтобы удалить упоминание об этом. сайт как подготовленный для гидролиза, и просто обратите внимание, что он отличается от других наблюдаемых сайтов и может представлять собой постгидролизное/долгоживущее состояние ADP-Pi.Мы уточнили текст, чтобы отразить это:

«В протомере X5 (в нижней части спирали) соседний протомер X6 и его аргининовый палец повернуты от нуклеотида в положение LS, позволяя аргинину сенсора-II приблизиться к γ-фосфату нуклеотида. связанный нуклеотид. Хотя для γ-фосфата имеется явная плотность, разрешение нашей экспериментальной карты было недостаточным, чтобы отличить АТФ от долгоживущего постгидролизного состояния ADP/P и .Примечательно, что этот ключевой мотив праймирования сенсора II в нуклеотидном сайте, соседнем с сайтом, связанным с АДФ, также был обнаружен для протеазы Lon, связанной с субстратом (Shin et al. , 2019), близкого родственника в кладе HCLR белков AAA +. ”

10) Номинальное разрешение структуры может обеспечить подробное описание аллостерии, связанной с открытием ворот ClpP. Упоминается, что затвердевание аналогично наблюдаемому при связывании ADEP, но есть ли какие-либо наблюдаемые различия или ранее нехарактерные взаимодействия? Следует включить более подробное описание с соответствующими рисунками, так как этот аспект структуры особенно важен.

Мы согласны с рецензентами, что этот аспект структуры представляет особый интерес. Существуют различия в открытии ворот, наблюдаемые с ADEP, по сравнению с нашими структурами ClpXP. В частности, не все гейты в равной степени принимают конформацию «вверх» (Рис. 2), а смещение ClpX относительно ClpP создает новые асимметричные взаимодействия с N-концевыми гейтами. Дальнейшее понимание аллостерического механизма, особенно связи между протомерами ClpP, по-видимому, не отличается от понимания структур ADEP с высоким разрешением. Мы считаем, что рис. 2E и G и рис. 2 — дополнение к рисунку 2 и связанный с ним текст нашей первоначальной заявки учитывают этот важный момент.

11) Наблюдаемое взаимодействие между h330 внутри петли RKH и субстратом интригует и требует дальнейшего изучения. Несмотря на весь мутагенез, проделанный в этой петле, насколько мне известно, никто не сделал ни одной точечной мутации в этом гистидине. Сила плотности между h330 и субстратом указывает на существенное взаимодействие, функциональное значение которого следует исследовать биохимически.

Мы согласны с рецензентами в том, что взаимодействие h330 и субстрата интригует и что наши модели предполагают, что оно играет важную роль в обработке субстрата. Однако мы не думаем, что дальнейшая работа по мутагенезу оправдана, поскольку петлевые мутанты RKH широко исследовались в лаборатории Зауэра в прошлом (Farrell et al., 2007; Martin et al., 2008b), а также в недавнем препринте (Fei et al., 2019), включая одиночную точечную мутацию гистидина RKH. Эти публикации ясно показывают, что мутация петли RKH в AAA устраняет деградацию субстратов, меченных SsrA, и, кроме того, простая замена позиций Lys и His (RKH на RHK) также приводит к серьезному снижению деградации меченных SsrA субстратов.Кроме того, одноточечная мутация гистидина в аланин (RKA) приводила к потере деградации субстратов, меченных как SsrA, так и λO (Farrell et al., 2007). Специфическое расположение одного h330 в нашей структуре может объяснить чувствительность активности к изменениям в этой петле. Мы добавили следующий текст и цитаты, чтобы обсудить этот момент:

«Различия в этих взаимодействиях могут отражать тот факт, что в то время как мотивы петли поры-1 и петли RKH являются критическими для формирования взаимодействий с субстратом, а в случае петель поры-1, в частности, в обеспечении силы для перемещения, дополнительные контакты могут различаться между видами и могут быть необходимы для распознавания сигналов деградации и специфичности субстрата.[…] Тесный контакт между h330 и субстратом на наших картах обеспечивает структурную основу для понимания этих результатов мутагенеза».

[Примечание редактора: перед принятием были предложены дальнейшие изменения, как описано ниже.]

Рецензент №2:

Рукопись Ripstein et al. существенно улучшается. Новые данные, показанные на рис. 5, касаются предложенного последовательного механизма и комментария авторов относительно поперечного сшивания глутаральдегидом, использованного Gatsogiannis et al., 2019 является адекватным, хотя и не подтвержденным дополнительно. Осталось несколько мелких вопросов, требующих разъяснения.

1) «Петли RKH необходимы для распознавания SsrA-меченых субстратов ClpX E. coli , в то время как ClpX человека, который не имеет петель RKH, но содержит петли поры-1 с той же последовательностью, что и E. coli ClpX не распознает субстраты с тегом SsrA».

ClpX человека содержит трипептид RKL (остатки 401-403) вместо «мотива RKH» в том же положении ниже петли поры-1.Поскольку ClpX человека не распознает субстраты, меченные ssrA, может показаться, что h330 является основным фактором, определяющим связывание субстрата SsrA, как указано одним обозревателем. Хотя нет причин сомневаться в результатах Farrell et al., 2007, объяснение того, что электростатические взаимодействия через заряженный Lys придают субстратную специфичность, не представляется оправданным в соответствии с настоящей структурой. Это утверждение необходимо пересмотреть.

Мы благодарим рецензента за то, что он обратил наше внимание на этот момент.Мы удалили текст, соответствующий объяснению электростатики, и теперь упоминаем михондриальный трипептид ClpX RKL:

.

«Петли RKH необходимы для распознавания SsrA-меченых субстратов ClpX E. coli , в то время как ClpX человека, который заменяет последовательность RKH трипептидом RKL и содержит петли поры-1 с той же последовательностью, что и E. coli ClpX, не распознает субстраты с SsrA-меткой.»

2) Резюме: «…циклический гидролиз АТФ связан с согласованными движениями петель ClpX…» Это утверждение может ввести в заблуждение, особенно если Аннотация читается изолированно (например,грамм. в Pubmed) и должны быть пересмотрены. Авторы пришли к выводу, что гидролиз АТФ происходит последовательно, но в реферате это не указано. Взятые отдельно, согласованные движения относятся к третьей модели, отличной от последовательной и стохастической модели.

Текст был изменен следующим образом, чтобы устранить эту двусмысленность:

«Структуры позволяют разработать модель, в которой последовательный гидролиз АТФ связан с движением петель ClpX, что приводит к направленной транслокации субстрата и вращению ClpX относительно ClpP.

Рецензент №3:

В целом я удовлетворен исправленной рукописью, и авторы рассмотрели все вопросы, которые я поднял в своем первоначальном обзоре. Однако авторы представляют новый эксперимент (рис. 5), результаты которого они интерпретируют как свидетельство механизма последовательного гидролиза транслокации. Эксперимент почти идентичен тому, который был опубликован как рисунок 1 Martin et al., 2008 (PMID 18223658). Наблюдаемая кривая деградации GFP была установлена ​​ранее, и предполагается, что она не связана с процессивностью транслокации из-за быстрой рефолдинга дестабилизированных промежуточных продуктов GFP.Снижение скорости мотора позволяет GFP повторно сворачиваться и избегать деградации, и может происходить независимо от того, использует ли ClpX вероятностный или последовательный механизм гидролиза АТФ. Кроме того, учитывая, что конформации, связанные с зацеплением и фиксацией субстрата, неизвестны, и что эти этапы процессинга также могут быть нарушены введением одной медленно гидролизующейся субъединицы, нельзя исключить вероятностный механизм.

Рукопись дает много информации о механизме обработки субстрата ClpXP и о том, что эта работа будет хорошо воспринята сообществом ААА, но выводы относительно последовательного гидролиза необоснованны.Я предлагаю убрать эксперименты и интерпретации, связанные с рис. 5.

Мы благодарим этого рецензента за его комментарии. Обсуждение последовательного и стохастического анализа, безусловно, является спорным и заслуживает более подробного изучения. По предложению рецензентов мы удалили рисунок 5 и весь связанный с ним текст. Мы добавили в Обсуждение:

«Модель, описанная выше, является самой простой, которая согласуется с нашими данными. Хотя наши структуры предполагают, что для ClpXP существует модель последовательного гидролиза, можно представить себе более сложные модели, требующие дополнительных состояний, для которых у нас нет экспериментальных данных.Действительно, биохимические данные свидетельствуют о возможности того, что, когда одна или несколько субъединиц каталитически дефицитны, может работать более сложный механизм, позволяющий ClpXP отклоняться от строго последовательной схемы гидролиза (Martin et al., 2008b)».

https://doi.org/10.7554/eLife.52158.sa2

Вращательное движение – обзор

11.3.7 Гидравлические двигатели

Гидравлические двигатели преобразуют давление жидкости во вращательное движение. Жидкость под давлением из гидравлического насоса вращает выходной вал двигателя, нажимая на шестерни, поршни или лопасти гидравлического двигателя.Гидравлические двигатели можно использовать для прямого привода, где имеется достаточный крутящий момент, или с редуктором. Большинство гидравлических двигателей должны работать в условиях реверсивного вращения и торможения. Гидравлические двигатели часто должны работать при относительно низкой скорости и высоком давлении и могут испытывать большие колебания температуры и скорости при нормальной работе. Гидравлические двигатели могут создавать чрезвычайно высокие крутящие моменты. В приводах ворот гидравлические двигатели часто сочетаются с механическими приводами (рис.3.151b и 11.23), в частности шестерни. Схематическое изображение на рис. 11.23 показывает гидравлический двигатель, приводящий в движение ведущую шестерню секторных ворот LPV 149 в Новом Орлеане. Это относится ко многим секторным воротам в Соединенных Штатах и ​​множеству роллетных ворот в Европе. В рулонных воротах гидравлические двигатели часто являются движущей силой механической лебедки (рис. 11.8). Гидромоторы также могут быть входом для редуктора, как показано на фото на рис. 11.24. Это система, используемая в шлюзовой камере рыболовного порта Бремерхафена для привода роллетных ворот.

Рис. 11.24. Гидравлический двигатель, приводящий в движение редуктор для рулонных ворот Бремерхафен, Германия.

Существует три типа гидравлических двигателей: шестеренчатые, поршневые и лопастные. Редукторные двигатели компактны и обеспечивают непрерывную работу при номинальном уровне мощности с умеренным КПД. Они обладают высокой устойчивостью к загрязнению гидравлического масла, что важно для применения в загрязненной среде. Мотор-редукторы с внешним редуктором состоят из пары согласованных шестерен, заключенных в один корпус. Обе шестерни имеют одинаковую форму зубьев и приводятся в движение жидкостью под давлением.Одна шестерня соединена с выходным валом, а другая с промежуточным валом. Жидкость под давлением поступает в корпус в месте зацепления шестерен. Он заставляет шестерни вращаться и следует по пути наименьшего сопротивления по периферии корпуса. Жидкость выходит под низким давлением на противоположной стороне двигателя. Жесткие допуски между шестернями и корпусом помогают контролировать утечку жидкости и повышают объемную эффективность. Существует несколько вариантов редукторного двигателя, в том числе геротор, дифференциальный мотор-редуктор и роликовый геротор.Все эти варианты обеспечивают более высокий крутящий момент с меньшими потерями на трение.

Все гидравлические поршневые двигатели доступны в версиях с фиксированным и переменным объемом. Наиболее распространенным типом гидравлического двигателя является аксиально-поршневой тип. Аксиально-поршневые гидромоторы имеют высокий объемный КПД. Это обеспечивает постоянную скорость при переменном крутящем моменте или условиях вязкости жидкости. Аксиально-поршневые гидравлические двигатели также являются одними из наиболее приспособленных к переменным условиям нагрузки. Они доступны в двух основных типах конструкции, включая наклонную шайбу и изогнутую ось.Конструкция с наклонной шайбой является наиболее доступной, но конструкция с изогнутой осью является наиболее надежной и, как правило, более дорогой.

Радиально-поршневые гидромоторы имеют корпус цилиндра, прикрепленный к ведомому валу, и обычно могут создавать больший крутящий момент, чем аксиально-поршневые гидромоторы. Однако они имеют ограниченный диапазон скоростей и более чувствительны к загрязнению гидравлической жидкости. Ствол содержит несколько поршней, которые совершают возвратно-поступательное движение в радиальном отверстии. Внешние концы поршня упираются в упорное кольцо, и жидкость под давлением течет через штифт в центре цилиндра, выталкивая поршни наружу.Поршни упираются в упорное кольцо, и силы реакции вращают ствол. Рабочий объем двигателя изменяется путем смещения ползуна вбок для изменения хода поршня. Когда осевые линии корпуса цилиндра и корпуса совпадают, поток жидкости отсутствует, и поэтому корпус цилиндра останавливается. Перемещение ползуна за центр изменяет направление вращения двигателя. Радиально-поршневые двигатели чрезвычайно эффективны и рассчитаны на относительно высокий крутящий момент. Во многих приводах ворот сектора USACE используются радиально-поршневые гидромоторы.Гидравлический двигатель, показанный на рис. 11.23, представляет собой радиально-поршневой двигатель и обеспечивает крутящий момент 260 Нм/бар. Номинальная скорость 50 об/мин. Гидравлический двигатель приводит в движение ведущую шестерню, которая, в свою очередь, приводит в движение зубчатую рейку на секторных воротах.

Лопастные двигатели компактны, просты по конструкции, надежны и имеют хороший общий КПД при номинальных условиях. Однако они имеют ограниченные низкоскоростные возможности. Лопастные двигатели используют пружины или давление жидкости для выдвижения лопастей. Лопастные двигатели имеют ротор с прорезями, установленный на приводном валу, который приводится в движение ротором.Лопасти, плотно вставленные в пазы ротора, перемещаются в радиальном направлении, уплотняя кулачковое кольцо.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.