книги из ГПНТБ / Быстрова, В. И. Проектирование механизмов и приборов для целлюлозно-бумажных производств учебное пособие

щих гаек, затягиваемых другими накидными гайками. В этом случае (рис. 45,а) затяжкой в радиальном направлении выбира­ ется радиальный зазор между резьбой винта и гайки. Гайка может быть разрезана частично или по всей длине. Для устранения зазо­ ра в осевом направлении применяют конструкции, представленные на рис. 45, б, в. В ответственных случаях используют высокоточ­ ную дифференциальную винтовую передачу (рис. 45,6). В ней осевой зазор регулируется затяжкой контргайки. Шаг наружной резьбы контргайки К меньше шага внутренней резьбы, равного шагу резьбы винта. Разность в шаге позволяет при затягивании контргайки полностью устранять мертвый ход. Более простая конструкция с осевой затяжкой резьбы показана на рис. 45, б. Недостаток такой конструкции заключается в том, что работа резьбы неравномерна, работают только крайние витки резьбы гайки.

Рис. 45. Способы устранения мертвого хода винтовых механизмов.

В винтовых передачах применяются различные виды резьб: ленточная (а = 0), трапецеидальная (а = 90°), метрическая (а = 60°). В винтовых механизмах повышенной точности и малонагруженных используется метрическая резьба. В сильно нагруженных, но неточ­ ных передачах применяется ленточная резьба. Наружный цилиндр трапецеидальной резьбы может быть использован в качестве на­ правляющей.

§ 6. КУЛАЧКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Кулачковые механизмы применяются для преобразования вра­ щательного движения в поступательное или вращательно-возврат­ ное по сложному закону. Ведущим звеном является, как правило, ку­ лачок, ведомым — толкатель. Уравнение движения толкателя мо­ жет иметь один из двух видов: х = х(ф) или а = а(ср), где х — ли­ нейное перемещение толкателя; ф — угол поворота кулачка; а — угловое перемещение толкателя.

Различают кулачки открытого и закрытого типа. Открытые кулачки делятся на плоские и торцевые, закрытые — на торцевые и цилиндрические. Для воспроизведения функции двух переменных

8 0

воспроизводится в пределах одного оборота кулачка. В закрытых кулачках (рис. 46, в, г) для воспроизведения функции можно ис­ пользовать несколько оборотов кулачка, что является преимущест­ вом последних. Однако вследствии сложности обработки канавок они уступают в точности кулачкам открытого типа.

81

Переносная скорость \ еА является скоростью точки, лежащей на кулачке, veA = aip, где р — текущий радиус кулачка. veA-Lp, а век­ тор vrA направлен по касательной к теоретическому профилю ку­ лачка (так называется эквидистантная кривая). Уравнение (7.11)

дача, обратная анализу: по заданному закону движения толкателя проектируется профиль кулачка. Закон движения толкателя выби­ рается в соответствии с тем технологическим процессом, для вы­

полнения которого предназначен кулачковый механизм. Все раз­ меры звеньев механизма назначаются из условий прочности, жест­ кости и т. д.

Технологический процесс разбивается на операции с указанием времени их продолжительности, максимального хода рабочего ор­ гана механизма. Эти данные сводятся в операционные карты или

то для различных значений t), можно построить радиусы р кулачка. Полный оборот кулачка делится на некоторое количество частей, определяемых углами <pj, фг и т. д. Затем аналитически или графи­

82

чески (по циклограмме) определяется перемещение толкателях^ = X]((pi), х2 = х2 (ф2) и т. д. Далее по заданным координатам хь х2 и т. д. строятся положения толкателя относительно кулачка в пози­ циях 1, 2 и т. д. Профиль кулачка получается как огибающая этих положений (рис. 48, б).

83

П о г р е ш н о с т ь от н е п е р е с е ч е н и я ц е н т р а к у л а ч ­

Здесь L — расстояние между острием толкателя и центром враще­ ния кулачка. Смещение бс оси толкателя по отношению к оси ку­

Рис. 49. Погрешности кулачковых механизмов.

П о г р е ш н о с т ь от п е р е к о с а т о л к а т е л я в н а п р а в ­

так как зависит не только.от перекоса толкателя, но и от вылета его из направляющих, вызывается как зазором в направляющих, так и упругими деформациями. Для уменьшения погрешности 6 *з следует уменьшить угол подъема кулачка а.

П о г р е ш н о с т ь от э к с ц е н т р и с и т е т а к у л а ч к а (6 x4) (рис. 49, в) может возникнуть, когда правильно изготовленный по

84

своим формам кулачок неправильно насажен на ось и источником погрешности будет смещение реальной оси кулачка по отношению к его геометрической оси:

ср>я 5х4='2бе. Величина 6е колеблется от 0,010 до 0,030 мм.

П о г ре ши о с т ь от э к с ц е н т р и с и т е т а р о л и к а (6х5) возникает при применении толкателя с роликом. Ось ролика мо­ жет не совпадать с его геометрической осью, что приведет к пог­ решности механизма. Ролик всегда делает более одного оборота за время одного оборота кулачка, поэтому 6x5 = 2ep. Эксцентриситет 6ер шлифованного ролика составляет 0,003—0,010 мм.

П о г р е ш н о с т ь с м е щ е н и я т о ч к и к а с а н и я т о л к а ­ т е л я и к у л а ч к а (б^б) появляется при применении ролика фис. 49,г ):

где г — радиус ролика. Погрешность блг6 зависит от углов подъема кулачка и радиуса ролика. Следует проектировать форму кулачка так, чтобы исключить эту погрешность. Для этого по заданному закону рассчитывают кулачок, а затем — эквидистанту, исходя из размера радиуса ролика. Часто эту задачу решают так: задают не форму кулачка, а траекторию движения центра ролика. Фрезу подбирают по диаметру ролика, т. е. чертеж рассчитанного кулачка представляет собой не что иное, как траекторию пути режущего инструмента (рис. 49,д).

Изучив все ошибки, можно отметить, что они в большой степени зависят от угла подъема кулачка. Надо стремиться к уменьшению углов подъема. Однако можно ли уменьшать угол подъема, если профиль кулачка диктуется заданным законом движения толкате­

движения толкателя. Однако меняя минимальный радиус кулачка р0, можно варьировать величиной текущего радиуса кривизны ку­ лачка р так, что ртах —Ро —х. Таким образом, увеличивая р0, а следовательно и р, тем самым уменьшаем угол подъема кулач­ ка а и пшрешности кулачкового механизма.

§ 7. МЕХАНИЗМЫ ПРЕРЫВИСТОГО ДЕЙСТВИЯ

Механизмы прерывистого действия служат для преобразования непрерывного движения ведущего звена в движение с остановками ведомого звена. К ним относятся мальтийские, зубчатые, роликовые счетные и храповые механизмы.

8 5 -

Мальтийские механизмы

Мальтийский механизм (рис. 50, а) состоит из ведущего звена/, снабженного цевкой В и выступом А, и ведомого звена — маль­ тийского креста 2. Лопасти мальтийского креста отфрезерованы по соответствующим дугам, которые входят в сопряжение с высту­ пом А на ведущем звене. При вращении колеса 1 цевка В повора­ чивает мальтийский крест 2 на некоторый угол (в данном случае на угол я/2 рад.), затем цевка выйдет из зацепления и до следую­ щего момента подхода в первоначальное положение мальтийский крест вращаться не будет. Его положение покоя строго фиксируется благодаря сопряжению выступа А с лопастью мальтийского креста.

Рис. 50. Мальтийский механизм.

Для исследования кинематики мальтийского механизма введем следующие обозначения: / — время одного оборота ведущего диска

при прохождении которого цевка находится в сцеплении с крестом;

86

Определим, какую долю полного оборота ведущего звена состав­ ляет движение креста и какую — покой. Относительное время движения креста

всегда больше периода движения на величину 2/kn, причем /гл — число целое и больше двух.

Для одноцевочного четырехлопастного мальтийского механиз!ма

равно сумме времен покоя и движения креста, т. е. Ht№-\-tn=t.. Если обозначить через kn число цевок, то kJ]tKB-\-'Ztn = t.

Мальтийский механизм по кинематике идентичен с кривошипно кулисным (рис. 50,6). Угловая скорость мальтийского креста при равномерном движении цевки будет ускоренной от нуля в точке В

87

до некоторого максимума в точке D и падает до нуля в момент выхода цевки из зацепления в точке С (рис. 51). Угловое ускоре­ ние бКр в начале движения не будет равно нулю. Цевка движется равномерно, поэтому тангенциальная составляющая ее ускорения равна нулю, а нормальная составляющая а" —со /?ц, где соц — угло­

вая скорость цевки; RA— расстояние от центра вращения ведущего звена до центра цевки.

При 0 2B ± 0 iB (рис. 50) нормальное ускорение цевки будет тангенциальным для мальтийского креста в момент начала его

Здесь Якр — расстояние от оси вращения креста до точки касания

Это ускорение вызывает тяжелую работу механизма, стук и быст­

в одном направлении и предотвращении движения этой оси в про­ тивоположном направлении, так и для создания прерывистого движения ведомой оси. Зубчатый храповый механизм состоит из двух основных элементов: храпового колеса с односторонним пило­

образным зубом и стопорной собачки. Собачки могут быть тяну­ щие или толкающие.

88

В зависимости от расположения зубьев на храповом колесе различают храповые механизмы с внешним, внутренним и тор­ цевым зацеплением. Как правило, рабочие поверхности зубьев храпового колеса направлены радиально. Возможны три вариан­ та расположения собачки по отношению к зубу храпового колеса (рис. 53): ось вращения собачки расположена выше нормали к ра­ бочей поверхности зуба, на нормали, ниже нормали.

Для того, чтобы собачка заходила во впадину между зубьями, надо, чтобы силы, действующие на нее, были больше силы трения: Q /tga+P/i >0,2Q/. Отсюда определим силу пружины, необходимую для поджатая собачки:

Сила Р будет положительной, т. е. выполнять свою функцию толь­ ко в том случае, если tga< 0,2 (а<Д2°). При этом будет происхо­ дить автоматическое заклинивание собачки.

ку из зацепления. Этот вариант нецелесообразен, так как усилие, необходимое для поджатия собачки, в этом случае наибольшее:

р ^ QH 0.2 + tg a) h

Если но конструктивным соображениям ось вращения собачки должна находиться ниже нормали, то для получения надежного зацепления рабочие поверхности зубьев располагают не радиально, а отклоняют их на некоторый угол у, делая таким образом поднутренный зуб. Нерабочая поверхность зуба выполняется обычно по плоскости, составляющей с рабочей плоскостью угол р = 45; 60°.

89