Основным размерным параметром храповых колес явля­ ется стандартный модуль т (ГОСТ 9563-80) по окружности вершин радиусом ra = rnz. Высота зуба h = ra —rj зависит от формы зуба. Для нормального профиля без поднутрения высота зуба определяется по формуле

sin 7

Угол впадины 7 по нормали станкостроения в зависимо­ сти от модуля равен 55 или 60°. Угол головки собачки выпол­ няется меньшим, чем 7 на угол ф —5° Остальные размеры /, УЕ1 ХЕ> ХП назначаются в зависимости от выбранных значений ш и г.

Храповые механизмы редко применяют в быстроходных машинах из-за большого уровня шума при их работе и малой надежности вращения на их выходе при отсутствии тормозной системы.

Значительно большее распространение по сравнению с храповыми механизмами получили мальтийские механизмы из-за более благоприятных кинематических характеристик и надежного обеспечения заданного времени покоя, связанного с выполнением многократно повторяющихся операций опреде­ ленной продолжительности.

15.2.Мальтийские механизмы

Встанках-автоматах, обрабатывающих центрах и авто­ матических линиях нашли широкое применение устройства, преобразующие непрерывное вращательное движение входно­ го звена в одностороннее прерывистое движение выходного зве­ на, называемого шаговыми механизмами. С помощью этих ме­ ханизмов транспортируются заготовки, происходит смена ин­ струментов и приспособлений на один линейный или угловой шаг, т.е. с одной фиксированной позиции на другую позицию.

Рис. 15.3

Среди шаговых механизмов простейшими являются мальтий­ ские механизмы, получившие свое название от сходства очер­ таний выходного звена с эмблемой духовно-рыцарского Маль­ тийского ордена. Некоторые разновидности мальтийских ме­ ханизмов приведены на рис. 15.3: а— с поступательным и б, в, г — вращательным движением выходного звена; б — с внеш­ ним ив — внутренним зацеплением; б, в — между параллель­ ными и г — пересекающимися осями.

Выходное звено 2 мальтийского механизма выполняется в виде диска или стола, на котором расположено несколь­ ко пазов. Наиболее часто число пазов z равно четырем (см. рис. 15.3, в и 15.4, а) или шести (см. рис. 15.3,6). В паз мо­ жет входить палец 5 , расположенный на ведущем кривошипе 1, вращающемся относительно оси 0\. Палец В входит в паз по касательной к окружности радиуса 0\В, совпадающей с направлением оси паза, что необходимо для устранения жест­ кого удара. Начальное положение диска с пазами должно быть фиксированным. Для этого применяют различные стопорные устройства. Например, на рис. 15.4, а стол 2 фиксируется в

определенном положении фиксатором 5, движение которого со­ гласовано с вращением входного звена 1 с помощью цилиндри­ ческого кулачка 5 и рычага 4• При повороте диска 2 на угол ^ 2 фиксатор не имеет связи с диском 2. После выхода пальца В из паза наступает окончание поворота диска 2 и он надежно фиксируется в заданном положении фиксатором. Для этой же цели можно использовать стопорные устройства типа запира­ ющих дуг С и D равного радиуса (см. рис. 15.3, б, в). В мо­ мент, когда центры кривизны поверхностей С и D совпадают и находятся на оси Oj, запирающие дуги обеспечивают надеж­ ное фиксирование выходного звена 2 в неподвижном состоянии. Это состояние сохраняется в период поворота входного звена на угол (/Pin (см. рис. 15.4, б).

Механизмы, радиальные пазы которых расположены на диске равномерно, называют правильными (или однородными) мальтийскими механизмами.

Коэффициент времени движения мальтийского механизма определяют по соотношению

Для двухпазового диска (z = 2 ) кД = 0 и кЛ= 1 , т.е. такой механизм является неработоспособным. Поэтому наименьшее число пазов на диске мальтийского механизма равно трем.

При увеличении числа пазов коэффициенты &д и кп меня­ ются в следующих пределах:

Следовательно, для технологических машин, у которых рабочий процесс или операция производится в период останов­ ки диска, применяют диски с малым числом пазов. Это позво­ ляет снизить потери времени на вспомогательный ход, соот-

Рис. 15.4

ветствующий повороту выходного звена. Однако этот крите­ рий является не единственным, и в ряде случаев он может ока­ заться не определяющим окончательный выбор числа пазов. Это связано с динамикой привода, так как поворот ведомых звеньев происходит неравномерно. Для определения кинема­ тических передаточных функций мальтийского механизма рас­ сматривают расчетную схему, представленную на рис. 15.4, в

в виде заменяющего кулисного механизма (см. гл. 3 ): кулиса 2 совпадает с осью паза на диске 2 , а ползун 6 заменяет палец, скользящий вдоль паза при вращении входного звена 1 длиной /1 - Длину межосевого расстояния 0\02 обозначают буквой а.

Угол (р2 поворота кулисы определяют по соотношению

где Aa — a/1\ — относительная длина межосевого расстоя­ ния a; Ai = l\/a — относительная длина радиуса входного звена /ц отсюда

y j l 1 - 2Ai cos(/?i + A^

Угловую скорость u>2 выходного звена мальтийского ме­ ханизма определяют путем дифференцирования выражения (15.2) по обобщенной координате (р\:

Угловое ускорение £2 выходного звена мальтийского ме­ ханизма определяют путем дифференцирования выражения (15.3):

Кинематическая передаточная функция (£2 /u>J) углового ускорения выходного звена достигает максимального значения при значениях угла ц>\, определяемых по соотношению

Максимальные значения кинематической передаточной функции (£2 / ^ 1 ) т а х в зависимости от числа z пазов следую­ щие:

Из приведенных данных следует, что при малом числе пазов выходное звено мальтийского механизма имеет плохие динамические характеристики. Например, если сравнить два механизма, диски которых имеют 3 и 8 пазов, а кривоши­ пы вращаются с одинаковой постоянной частотой, то макси­ мальное значение углового ускорения у трехпазового диска в 45 раз больше, чем у восьмипазового диска. Соответственно возрастают и динамические нагрузки в кинематических па­ рах. Если сравнение провести для случая равенства продол­ жительности периодов остановки за счет изменения частоты вращения входного звена, то различие в угловых ускорениях выходного звена для сравниваемых чисел пазов достигает 80.

Оптимальное сочетание требуемого коэффициента време­ ни остановки, коэффициента времени движения и допусти­ мых значений динамических нагрузок в кинематических парах

выбирают на основе анализа конкретных условий работы ме­ ханизма. На практике чаще всего применяют диски с числом пазов 4, 6 , и 8 . Следует обратить внимание, что угловое уско­ рение диска в начале периода движения и при остановке из­ меняется скачком от нулевого значения до некоторой конечной величины. Величина этого скачка определяет интенсивность «мягкого» удара.

Если нет жестких ограничений на коэффициент време­ ни движения, то можно применять мальтийские механизмы

с внутренним зацеплением (см. рис. 15.3, в), которые имеют более благоприятные динамические свойства. При внутрен­ нем зацеплении максимальные ускорения выходного звена зна­ чительно меньше, чем при внешнем зацеплении, однако время