Храповые механизмы

Храповые механизмы позволяют получить прерывистое, с остановами, вращательное или поступательное движение (рис. 17.5).

Простейший храповый механизм состоит из ведущего звена 1, совершающего качательное (рис. 17.5, а, б) или возвратно-поступательное (рис. 17.5, в) движение; ведомого звена 2 – храпового колеса (рис. 17.5. а, в) или храповой рейки (рис. 17.5, б) с зубьями специального профиля и неподвижного звена (стойки). Движение от ведущего звена 1 к ведомому 2 передается с помощью собачки 3, шарнирно закрепленной на ведущем звене. При движении ведущего звена в рабочем направлении (w₁, v₁) собачка 3 упирается в зуб ведомого звена и перемещает его. При возвращении ведущего звена и собачки 3 в исходное положение храповое колесо (рейка) остается неподвижным. Фиксация ведомого звена обеспечивается трением в опорах звена, тормозом или стопорной собачкой 3¢, нейтрализующих действие сил или моментов сил (F_c, M_c) полезного сопротивления.

б

а

v₁

3

1

F_дв

С

F_c

в

М_с

Рис. 17.5

Храповые (зубчато-рычажные) механизмы применяют в устройствах транспортирования с прерывистым движением; в реле времени; шаговых искателях; механических и электрических часах и других устройствах.

Зацепление собачки с ведомым звеном может быть внешним и внутренним. Большее распространение получили механизмы с внешним зацеплением как более простые по конструкции и изготовлению. Роль ведущего звена с собачкой храповых механизмов выполняют рабочие звенья других механизмов: шарнирного четырехзвенника (рис. 17.6, а), кулачкового (рис. 17.6, б), кривошипно-ползунного (рис. 17.6, в).

В качестве исходных данных при проектировании храпового механизма задают габаритные размеры узла, угол поворота храпового колеса j₂ (см. рис. 17.6, а) за один ход собачки, момент сопротивления М_с. Число зубьев храпового колеса z определяется как z = 2π/j₂. Количество зубьев на храповом колесе принимают равным 8 … 48, однако предпочтительнее z = 12 … 20.

Основной параметр, модуль m, выбирают по заданному габаритному размеру, наружному диаметру D (рис. 17.7) храпового колеса

m = D/z. (17.10)

б

а

Рис. 17.6  

в

Стандарт рекомендует следующий ряд значений модуля: 0,60; 0,8; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0 и 2,5 мм. Окружной (храповое колесо) или линейный (рейка) шаг равен р = p m. Профиль зуба у колеса может быть с поднутрением (рис. 17.7, а) или без него (рис. 17.7, б). Угол поднутрения a = 10 … 15° улучшает надежность зацепления при передаче движения, стопорение. Высота зуба h = m, высота опорной части собачки h₁ = 1,2m. Храповые колеса с профилями зубьев без поднутрения применяются для гарантированного полного захода собачки во впадину между зубьями.

б

а

Рис. 17.7

Для надежного зацепления между собачкой и зубом большое значение имеет расположение оси качания собачки относительно касательной к окружности впадин зубьев. Собачка не выталкивается, а удерживается во впадине зуба без дополнительного усилия, когда ось качания собачки расположена выше касательной к окружности впадин, т.е. когда b = 10 … 12° (см. рис. 17.7).

Длину зуба храпового колеса принимают исходя из условия ограничения удельной нагрузки q на линии контакта зуба и собачки

b ³ 2M_c k_д/Dq_adm, (17.11)

где k_д = 1,2 … 1,5 – коэффициент динамичности; q_adm – допускаемая удельная нагрузка (нагрузка на единицу длины), Н/мм.

Храповые колеса изготавливают из среднеуглеродистых сталей 40, 45, 50 и закаливают до HRC 48 … 50, а собачку из стали 20Х цементируют на глубину 0,8 … 1 мм и закаливают до HRC 50 … 55. При этом q_adm = 400 Н/мм. В малонагруженных передачах возможно изготовление храповых колес из легких сплавов и пластмасс, латуни ЛК80-3, бронзы.

Для обеспечения надежной работы храпового механизма при любом положении в пространстве и в условиях вибрации собачки прижимают к колесу пружинами. На рис. 17.8 приведены конструкции стопорных собачек, установленных на корпусе механизма, и способы их прижатия к храповому колесу.

Погрешность храпового механизма оценивают ошибкой угла поворота Dj₂ храпового колеса на один зуб [4]

, (17.12)

где Dр – ошибка шага зубьев; – накопленная ошибка шага на дуге 180° (не должна превышать 0,2 мм); Dj – ошибка угла впадин между зубьями храпового колеса.

Рис. 17.8

Дата добавления: 2014-11-29