Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Виды передач и механизмов кинематических цепей фасовочно-упаковочного оборудования




Любая технологическая машина для упаковки пищевых продуктов с механическими связями имеет механические кинематические цепи, служащие для передачи движения и энергии исполнительным органам.

Кинематические цепина основе механических передач используются практически во всех моделях фасовочно-упаковочного оборудования, поэтому улучшение их работы имеет актуальное значение. К основным направлениям совершенствования кинематических цепей приводов технологического оборудования относятся:

- сокращение размеров элементов цепи путем рационального выбора типа передачи и использования параллельных и многоконтактных передач,

- улучшение силовых характеристик привода;

- синхронизация движений элементов;

- использование разветвленных движений и планетарных передач.

Повышение точности кинематических цепей может быть достигнуто следующими мерами:

1. Правильным распределением передаточных отношений

- чем больше диаметр ведомого звена, тем меньше погрешность передачи;

- рационально сначала распределять повышающие передачи, а затем понижающие. – при этом погрешность выходного вала на 25% меньше, чем при , при повышающих передачах в конце цепи погрешность увеличивается более чем два раза..

2 Введение избыточных связей. Так, двухчервячный привод в отличие от одночервячного позволяет вдвое снизить накопленную погрешность передачи.

3. Уменьшение величины несоосности валов. Например, несоосность валов, соединенных муфтой, приводит к погрешностям с частотой вращения валов. Поэтому вместо зубчатых муфт целесообразно использование сильфонов.

4. Рациональная расстановка колес:

- передача вращения при использовании паразитного колеса должна проходить при минимальном угле между точками контакта паразитного колеса и двух других,

- при проектировании реверсивных передач оси колес рационально располагать на одной линии,

- для снижения влияния погрешностей промежуточных передач на выходную точность наименее точные передачи целесообразно располагать как можно дальше от конечных звеньев.

Механическая кинематическая цепь в общем виде представляет собой совокупность механических звеньев, передач, механизмов и устройств, соединенных друг с другом и предназначенных для выполнения различных функций. К таким функциям относятся передача движения, преобразование одного вида движения в другой, изменение передаточного отношения цепи, реверсирование, суммирование, дозирование, прерывание и восстановление движения в цепи от одного звена к другому и др.

Особенности разработки рациональных кинематических схем. Рационализация разработки кинематических схем заключается в сокращении размеров передач, оптимизации распределения передаваемой мощности, улучшении силовых характеристик, синхронизации движений, применении многодвигательного привода, планетарных механизмов и т.д.

Например, сокращение размеров передач можно достичь заменой наружного зацепления на внутреннее, использованием глобоидных червячных передач вместо цилиндрического червяка, использованием параллельных передач, использованием дифференциалов и другими способами.

Повышение точности кинематических цепей может быть достигнуто рациональным распределением передаточных отношений, использованием колес с винтовым зубом, больших диаметров ведомых звеньев, использованием максимальной редукции в конце кинематической цепи, уменьшением влияния несоосности валов применением сильфонов, упругих муфт, исключением паразитных передач и др.. Например, уменьшение зазоров в передачах может быть обеспечено осевым смещением или поворотом полугаек в передаче «винт-гайка», введением тарельчатых пружин, с помощью клиньев (в направляющих), угловым разворотом двух половинок одного из зубатых колес прямозубой цилиндрической передачи, осевым смещением пары колес.

Сильфон - это конструкция, состоящая из двух фланцев с конусными посадочными отверстиями, установленных на конических втулках двух соединяемых валов и соединенных гофрированным кольцом, допускающим некоторый перекос валов

Для реализации конкретных функций используются разные устройства и механизмы, которые могут исполнять одновременно как одну функцию, так и несколько функций сразу.

Передачи движения. В фасовочно-упаковочном оборудовании для передачи движения от одного звена к другому широко используются ременные, цепные, зубчатые, реечные, винтовые и другие виды передач. Каждая передача содержит ведущее и ведомое звенья, а ременные и цепные передачи, кроме того, гибкий элемент в виде ремня или цепи. На рис. 9.5 приведены схемы наиболее распространенных передач.

Среди зубчатых передач наибольшее распространение получили цилиндрические зубчатые передачи с прямыми зубьями. У всех зубчатых передач, кроме червячных, ведущим звеном может быть любое из двух, у червячных передач ведущим звеном является только червяк.

Реечные и винтовые передачи образуют кинематическую пару, у которой одно звено вращательное, другое поступательное. Такие передачи могут служить не только для передачи движения, но и преобразования вращательного движения в поступательное.

Каждая из передач характеризуется кинематическим параметром, определяющим соотношение движений между их звеньями.

Для вращательных передач таким параметром является передаточное число , указывающее на отношение частоты вращения ведущего звена к частоте вращения ведомого. У вращательно-поступательных передач соотношение движений определяется величиной перемещения поступательно движущегося звена, соответствующей одному обороту вращающегося звена.

 


 

Рис.9.5 Схемы передач движения исполнительным органам

а – плоским ремнем, б – клиновым ремнем, в – поликлиновым ремнем, г – зубчатым ремнем, д – цепная, е,ж, з – цилиндрическая с прямыми, косыми и винтовыми зубьями, и – цилиндрическая с шевронными зубьями, к, л – коническая с прямыми и дуговыми зубьями, м – червячная, н – реечная с цилиндрическим колесом, о – реечная с цилиндрическим червяком, р – винтовая скольжения

 

Плоские трехзвенные механизмы с поступательными парами. Данные механизмы служат для преобразования прямолинейного поступательного движения ведущего звена в прямолинейно-поступательное движение ведомого звена с постоянным отношением скоростей. Один из вариантов схемы механизма с поступательными парами приведен на рис. 9.6.


 

 

Рис.9.6 Схема механизма с поступательными парами

Для данного механизма, передающего движение под углом передаточное отношение равно , а коэффициент передачи силы , где - углы трения или приведенные углы трения в кинематических парах, связывающих звенья 1 и 2, 1 и 3, 2 и 3. Углы трения рекомендуется принимать равными 50 при точно изготовленных механизмах и наличии смазки, 80 при скудной смазке и грубо изготовленных механизмах. Для надежной работы механизма рекомендуется принимать угол .

Винтовые трехзвенные механизмы. Эти механизмы преобразуют вращательное движение ведущего звена в медленное прямолинейно-поступательное движение ведомого звена со значительным выигрышем силы или с точным отсчетом величины перемещения. Примером таких механизмов могут быть различные прессы, винтовые подъемные устройства, зажимные устройства, измерительные приспособления и др.

В наиболее распространенных механизмах с одной винтовой парой (рис.9.7) за один оборот винта ползун перемещается на шаг резьбы.


 

 

Рис.9.7.Схема винтового механизма

К.п.д. механизма без учета потерь в поступательной паре равен , где - шаг резьбы, - сила на ползуне, - момент, приложенный к винту, - угол подъема резьбы по среднему диаметру, и - средний радиус резьбы и приведенный угол трения в резьбе, и - радиус приложения силы трения и угол трения в кольцевой опоре. При замене кольцевой опоры скольжения упорным шарикоподшипником .

Плоские четырехзвенные шарнирные механизмы. Назначение данных механизмов – для передачи и преобразования движения. Примером может служить механизм шарнирного параллелограмма (рис.9.8) с . Механизм имеет мертвые положения в точках Ι и ΙΙΙ, которые он проходит по инерции.


 

Рис. 9.8 Схема шарнирного четырехзвенного механизма

В общем случае вращение двух звеньев возможно, если длины звеньев , где - длина стойки.

Плоские четырехзвенные механизмы с вращательными и поступательными парами. Данные механизмы преимущественно служат для преобразования вращательного движения в прямолинейное возвратно-поступательное движение или наоборот, а также для преобразования равномерного вращательного движения в неравномерное вращательное или качательное. Одним из примеров таких механизмов может служить центральный кривошипно-шатунный механизм (рис.9.9).


 

 

Рис.10.9. Схема центрального кривошипно-шатунного механизма

При и :

- расстояние между ползуном и его крайним правым положением равно ;

- длина хода ползуна ;

- скорость ползуна , где;.

- средняя скорость ползуна ;

- наибольшая скорость ползуна ;

- ускорение ползуна ;

- координаты центра тяжести шатуна , ;

- угловое ускорение шатуна , где .

Плоские трехзвенные кулачковые механизмы. Эти механизмы позволяют получать движение ведомого звена по любому заданному закону. Ведущее звено – кулачок имеет вращательное движение, а ведомое звено выполняется в виде ползуна или качающегося рычага с роликом. Кулачок имеет участки рабочего и холостого хода. Профиль участка рабочего хода кулачка определяется рабочим процессом машины. Для получения плавного движения и небольших динамических нагрузок на участке холостого хода используют законы движения ведомого звена с косинусоидальным или синусоидальным изменением ускорения. Схема дискового кулачкового механизма приведена на рис. 9.10.


 

Рис. 9.10. Схема кулачкового механизма

1 – ведущее звено – кулачок, 2 – ролик, 3 – исполнительный орган, 4 - пружина

 

При проектировании кулачковых механизмов можно использовать аналитические зависимости для ускорения, скорости и перемещения ведомого звена.

Косинусоидальный закон дает скачкообразное изменение ускорения в начале и конце хода. Для него:

;

;

.

Синусоидальный закон дает плавное изменение ускорения, но приводит к увеличению . Для него

;

;

.


 

Рис.9.11. Схемы построения профилей кулачков

При построении профиля кулачка используется метод обращения движения: кулачок условно останавливается, а стойке сообщается вращение с угловой скоростью кулачка , но в противоположном направлении.

Последовательность построения профиля (рис.9.11):

- на прямолинейной или дуговой траектории движения характерной точки А ведомого звена наносят последовательные положения , которые эта точка займет при повороте кулачка на равные углы ;

- наносят последовательные положения траектории точки А в обращенном движении и засечками из центра вращения кулачка находят последовательные положения точки А в обращенном движении. При центральном механизме (рис.9.11 а) прямые проходят через центр О;

- соединив (рис.9.11а, в) плавной кривой, получают теоретический профиль кулачка. Проведя из центров дуги радиусом ролика ведомого звена, получают действительный профиль кулачка. На рис.9.11б действительный профиль кулачка будет огибающей прямых, проведенных через точки перпендикулярно соответственно лучам

Во избежание заклинивания необходимо чтобы угол давления между направлением скорости ведомого звена и направлением действующей на него силы не оказался слишком большим. Для кулачково-рычажных механизмов этот принимают .

Рассмотрим еще ряд механизмов, широко применяющихся в оборудовании пищевых производств.


Плоский храповой механизм. Служит для периодического поворота вала вместе с храповым колесом на определенный угол в зависимости от угла поворота собачки (рис.9.12).


 

Рис. 9.12. Схема храпового механизма

Исходными данными для расчета храпового механизма служат требуемый угол поворота храпового колеса и передаваемый крутящий момент на валу колеса.

Предварительное число зубьев храпового колеса (принимают . Фактический угол поворота колеса .

Модуль храпового колеса для наружного зацепления , где , ( для стальных колес), - ширина колеса, - допускаемое напряжение на изгиб для материала колеса.

Диаметр оси собачки в сечении Ι-Ι .

Шнековый механизм. Шнековые механизмы применяются в фасовочно-упаковочном оборудовании в качестве движителей в дозирующих устройствах, в которых вращательное движение шнека преобразуется в поступательное движение продукта.

 

Производительность шнека , где - число заходов шнека, - плотность материала, - число шнеков, - наружный и внутренний радиусы шнека соответственно, - шаг витков винтовой линии шнека, - ширина винтовой лопасти шнека в нормальном сечении по наружному радиусу, - то же по внутреннему радиусу, - угол подъема винтовой лопасти по среднему диаметру, - частота вращения шнека, - коэффициент наполнения полости шнека, - коэффициент прессования, - коэффициент, характеризующий подачу продукта.

Мощность привода шнека , где - давление прессования, МПа.

Мальтийский механизм. Применяется для периодического поворота на постоянный угол какого-либо исполнительного органа. Схема механизма приведена на рис. 9.13.

 


 

Рис.9.13 Схема мальтийского механизма (а) с 6-ю пазами, (б) – с 4-я пазами

Механизм содержит непрерывно вращающийся кривошип 1 (рис.9.13а), кривошипный палец 2 и ведомый диск 3 – мальтийский крест. На рис. 9.13 б показан мальтийский механизм, у которого кривошипный диск 4 имеет фиксирующий сегмент для фиксации положений креста 1 в каждой из его четырех позиций.

При каждом повороте кривошипа палец входит в один из пазов креста и сообщает ему дискретный поворот на угол , где - число пазов креста. Для плавного поворота креста и безударной работы механизма должно выполняться условие , где - половина угла поворота кривошипа, когда палец находится в пазу мальтийского диска.

Механизмы изменения передаточных отношений. Служат для изменения величин скоростей у исполнительных органов машин. К таким механизмам относятся коробки передач, в которых изменение передаточного отношения осуществляется за счет сменных зубчатых колес, передвижных блоков колес или с помощью муфт. Схемы подобных механизмов приведены на рис. 9.14.


 

Рис.9.14 Схемы механизмом изменения передаточных отношений

а – однопарная гитара, б – передвижной блок зубчатых колес, в – кулачковые муфты, г – двухсторонняя фрикционная муфта

 

Механизмы изменения направления движения (реверсирующие). По принципу работы реверсирующие механизмы (рис.9.15) делятся на механизмы с постоянно зацепляющимися зубчатыми колесами, переключение в которых проводится двухсторонними муфтами, и механизмы с периодически зацепляющимися колесами. Кроме механического реверсирования в технологическом оборудовании изменение направления движения исполнительных органов может осуществляться изменением направления вращения ротора электродвигателя или с помощью золотниковых гидрораспределителей.

 


 

Рис.9.15. Схемы механизмов реверсирования движения

а – с муфтами, в, г – с передвижными колесами

Суммирующие (дифференциальные) механизмы. Данные механизмы предназначены для сложения движений и используются для увеличения диапазона настройки кинематических цепей.

Планетарные зубчатые механизмы содержат колеса, оси А которых перемещаются в пространстве. Такие колеса называются сателлитами, а звено, несущее ось сателлитов – водилом В. Планетарный механизм содержит три звена Ι, ΙΙ и ΙΙΙ (В). В зависимости от сочетания движений, которые совершают эти звенья, механизм реализует разные функции:

- в случае, когда два звена работают как входные (например, Ι и ΙΙΙ), а третье звено как выходное, тогда планетарный механизм выступает в качестве суммирующего и его называют дифференциальным механизмом или дифференциалом;

- в случае, когда у механизма одно входное (например, звено Ι) и остальные два звена выходные, то механизм обеспечивает разделение одного движения на два;

- в случае неподвижности одного из центральных колес (звеньев Ι или ΙΙ) механизм выступает в качестве просто планетарной передачи, обеспечивающей снижение или увеличение величины передаточного отношения;

- в случае неподвижности водила механизм работает как обычная зубчатая передача.


Схемы исполнений суммирующих механизмов приведены на рис. 9.16.

 

 

Рис.9.16 Схемы суммирующих механизмов (а) – цилиндрический дифференциал, (б, в) – конический дифференциал

 

Передаточное отношение дифференциала подсчитывается по формуле Виллиса , где - число наружных зацеплений.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 3742; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.073 сек.