Угол поворота звёздочки 5 страница

Рисунок 8. Схема мальтийского механизма

с встроенной зубчатой передачей.

3) Снижение максимального значения ускорения мальтийского механизма может быть достигнуто с помощью изменения траектории центра ролика толкателя, если водило выполнить в виде диады и сообщить звену вращательное движение вокруг точки D при переходе механизма из положения ABDC в положение в направлении, противоположном вращению звена CD. При этом для обеспечения правильности зацепления звено DB должно в относительном движении повернуться на угол, равный , так как углы ABC AB₂C, соответствующие началуи концу движения креста, должны быть равны каждый .

Механизмы мальтийского креста работают более плавно при большом числе пазов. Поэтому, а также вследствие высоких требований к точности изготовления реже всего применяют трехпазовые механизмы. Требования к точности изготовления, особенно в отношении зазора между роликом и пазом, повышаются с увеличением скорости ведущего звена.

Рисунок 9. Схема мальтийского механизма с встроенной

планетарной передачей с внешним зацеплением зубчатых колес

Общий недостаток механизмов мальтийского креста – непостоянство передаточного числа за время движения при постоянной угловой скорости ведущего звена. Это обусловливает значительные инерционные нагрузки. Другой недостаток – невозможность назначения произвольных отношений времени движения к времени остановки ведомых звеньев.

4) Для улучшения динамических характеристик мальтийского механизма применяют механизмы мальтийских крестов с переменным радиусом водила (рисунок). Применение встроенной планетарной передачи в мальтийском механизме дает по сравнению с обычным механизмом уменьшение средней потребной мощности на валу водила, максимального давления ролика на паз креста и коэффициента перегрузки двигателя.

В этих случаях закон движения можно принять произвольным без изменения продолжительности периода движения.

Водило представляет собой кулису 1, в которой движется ползун 2, несущий на себе ролик 3. В период покоя ролик удерживается в положении, наиболее удаленном от оси С водила, пружиной 4. В этом положении ролик одновременно входит в паз мальтийского креста и в паз неподвижного кулачка 5, управляющего перемещением ролика вдоль оси водила.

Рисунок 7. Механизм мальтийского креста с переменным

радиусом водила

Наибольший эффект от применения такого усовершенствования может быть достигнут для трехпазового мальтийского креста при равноускоренном движении; в этом случае максимальное угловое ускорение снижается в 4,12 раза. Эффективность такого устройства значительно снижается для механизмов с большим числом пазов.

Вопросы для самоконтроля:

1. Чем является напряжение?

2. Какие различают напряжения?

3. Что такое деформация?

4. Объясните понятие относительная деформация при сдвиге?

5. Назовите единицу измерения напряжения?

6. Запишите формулу для определения напряжения?

7. Что такое упругость?

8. Что вы понимаете под адгезией и аутогезией?

9. Как определяется адгезия?

10. Что такое пластичность и вязкость?

11. На какие системы предложил разделить П.А. Ребиндер?

Рекомендуемая литература

1. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Колос, 1992-399 с.

2. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования. - М.: Машиностроение. 1970-422 с.

3. Харламов С.В. Практикум по курсу “Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств”. - Л.: Машиностроение.1971-200 с.

Лекция 15. Расчет мальтийских механизмов.

Содержание лекционного занятия:

1. Расчет мальтийских механизмов с внешним зацеплением.

2. Расчет мальтийских механизмов с внутренним зацеплением.

1. Мальтийский механизм внешнего зацепления с одним водилом (рисунок 1) состоит из водила 1, ролика 2, креста 3 с пазами и замыкающими дуговыми плоскостями 6 (замыкателями), стойки 4 и дугового фиксатора 5. При вращении водила против часовой стрелки ролик, укрепленный на нём, входит в паз креста (положение А_о) и поворачивает последний в противоположном направлении.

При этом контакт плоскостей фиксатора и замыкателя нарушается (плоскости расходятся). Поворот водила на угол , который является рабочим, вызывает соответствующий поворот креста на угол (угол движения, угол расположения пазов).

После выхода ролика из паза (положение А₁) водило совершает холостой поворот на угол . Плоскости фиксатора и замыкателя сходятся, а затем плоскость фиксатора скользит по плоскости замыкателя, обеспечивая неподвижность креста, его фиксацию в исходном положении. Такой способ фиксации называется геометрическим.

Рисунок 1. Кинематическая схема мальтийского механизма с одним водилом и геометрической фиксацией креста

Из рисунка 3 видно, что геометрический параметр механизма

(1)

где - радиус водила (расстояние между осью вращения водила и осью вращения ролика, закрепленного на нем); - база механизма; z - число пазов креста.

Углы рабочего и холостого поворота водила определяются из выражений:

; (2)

. (3)

При постоянной угловой скорости водила коэффициент интервалов (отношение времени движения ведомого звена к времени его остановок)

. (4)

Число пазов может быть только целым числом (мальтийские кресты могут иметь 3, 4, 5 и более пазов), а коэффициент К должен быть меньше нуля, поэтому в соответствии с зависимостью (4) минимальное число пазов креста может быть равным только трем, а минимальное значение коэффициента интервалов – 0,2. При увеличении числа пазов креста коэффициент К растет (скачкообразно). Например, для четырехпазового мальтийского креста . Максимальным, теоретически возможным значением для коэффициента интервалов будет единица, т.е. при .

2) В некоторых механизмах применяются механизмы мальтийского механизма с внутренним зацеплением.

Рисунок 6. Мальтийский механизм с внутренним зацеплением:

а – схема механизма; б – законы движения

При отсчете углов и от линии центров (рисунок 6) для определения угла , угловой скорости и углового ускорения мальтийского креста можно воспользоваться следующими уравнениями:

,

где ; t;

Дифференцируя уравнение по времени, после преобразования получим

.

Повторно дифференцируя, получаем

.

По рисунку можно судить о виде графиков ; и в функции угла .

Водило в этом механизме может устанавливаться только консольно, что является одним из конструктивных недостатков этого варианта.

Коэффициент полезного действия мальтийского механизма составляет: при опорах скольжения ; при опорах качения .

Вопросы для самоконтроля:

1. Чем является напряжение?

2. Какие различают напряжения?

3. Что такое деформация?

4. Объясните понятие относительная деформация при сдвиге?

5. Назовите единицу измерения напряжения?

6. Запишите формулу для определения напряжения?

7. Что такое упругость?

8. Что вы понимаете под адгезией и аутогезией?

9. Как определяется адгезия?

10. Что такое пластичность и вязкость?

11. На какие системы предложил разделить П.А. Ребиндер?

Рекомендуемая литература

1. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Колос, 1992-399 с.

2. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования. - М.: Машиностроение. 1970-422 с.

3. Харламов С.В. Практикум по курсу “Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств”. - Л.: Машиностроение.1971-200 с.

Лекция 16. Храповые механизмы.

Содержание лекционного занятия:

1) Область применения.

2) Основные схемы храповых механизмов.

3) Фрикционные храповые механизмы.

1) Храповые механизмы предназначены для преобразования качательного движения ведущего звена (например, коромысла или кулисы кривошипных механизмов) в поворотное движение с остановками ведомого звена (например, храпового колеса). Передача движения от ведущего звена к ведомому осуществляется посредством промежуточных звеньев (собачки, роликов, кулачков и др.). Храповые механизмы подразделяются на зубчатые и фрикционные.

Кроме того, они могут выполнять роль соединительной муфты свободного хода. Такой муфтой пользуются тогда, когда надо передавать вращение только в одном направлении. Храповой механизм употребляется и в некоторых конструкциях тормозов.

Храповое колесо взаимодействует с собачкой, шарнирно связанной с коромыслом. Собачка поджата пружиной. Размеры собачки выбирают так, чтобы выполнялось условие > , где - угол трения. В этом случае исключен самопроизвольный выход собачки из зацепления с зубьями храпового колоса. Обычно принимают =15 20º. Звено может свободно вращаться относительно звена по часовой стрелке и не может вращаться в противоположном направлении. Каждое из звеньев может выполнять роль входного, выходного и неподвижного звеньев.

Храповое колесо может иметь внутренние зубья. Зубья выполнены в виде цевок, а собачка – в виде вилки, охватывающей цевку и обеспечивающей ей надёжное стопорение.

Храповое колесо может иметь торцовые зубья. Собачка прижимается посредством пружины растяжения.

Величина хода храпового колеса зависит от числа зубьев, по которым перескакивает собачка при обратном ходе. Минимальный ход храпового колеса соответствует одному шагу, а изменение величины хода будет ступенчатым.

При проектировании храпового механизма должен быть задан угол поворота колеса. При этом следует помнить, что этот угол должен быть меньше размаха коромысла.

Достоинства храповых механизмов по сравнению с другими механизмами, обеспечивающими одностороннее движение:

- значительная простота конструкции и умеренность требований к точности изготовления и монтажа;

- возможность регулирования основных кинематических характеристик (коэффициента, характеризующего отношение времени движения ведомого звена ко времени его остановок, и угла поворота ведомого звена).

Основные недостатки храповых механизмов:

- более или менее «жесткий» удар в начальное мгновение движения ведомого звена;

- относительно узкий диапазон значений коэффициента К;

- опасность размыкания кинематической цепи в период движения, наиболее вероятное в быстроходных механизмах.

Храповые механизмы обычно применяют для привода тихоходных, периодически движущихся транспортеров со значительными статическими сопротивлениями.

Храповые механизмы не могут быть использованы в быстроходных машинах, особенно когда движение с остановками должно сообщаться валам со значительными массами, вследствие имеющих место в начале и конце фазы движения ударов.

Наиболее простой храповой механизм предназначен для сообщения транспортирующему органу периодического одностороннего движения. Ведущее звено является равномерно вращающимся кривошипом; через шатун он обеспечивает качательное движение коромысла, несущего на себе собачку. Храповое колесо, вращающееся вокруг оси посредством собачки, упирающейся в зубья колеса, получает движение вместе с коромыслом, когда последнее вращается по часовой стрелке; при движении коромысла против часовой стрелки собачка скользит по зубьям, не вызывая вращения храпового колеса, которое в это время может быть застопорено специальным фиксатором.

2) Для уменьшения динамических нагрузок в начале движения храпо­вого колеса вместо зубчатого зацепления иногда применяется фрикци­онное, принципиальная схема которого показана на рисунке 1.

Угол β между линиями АВ и ВС меньше угла трения на поверх­ности контакта; угол р обеспечивает силовое замыкание цепи при вра­щении коромысла АС по часовой стрелке. Обратное движение коромыс­ла изменяет направление силы трения, приложенной к собачке. нарушает силовое замыкание и происходит при неподвижном колесе. Пружина Р обеспечивает контакт между поверхностями колеса и собачки. Такой вариант храпового механизма обеспечи­вает бесступенчатое регулирование, бес­шумность работы и уменьшает угол Да. Однако для достаточно надежного само­торможения неизбежно наличие больших нормальных сил на контактируемых по­верхностях, что затрудняет использование этих механизмов при передаче значитель­ных крутящих моментов.

Во избежание поворота храпового ко­леса в период обратного движения коро­мысла применяют различные фиксаторы, освобождающие колесо лишь при рабочем ходе коромысла.

Отметим еще одну особенность хра­повых механизмов, являющуюся следствием одностороннего силового за­мыкания кинематической цепи.

Рисунок 1. Храповой механизм с фрикционным замыканием

кинематической цепи

3) Фрикционные храповые механизмы при­меняются при больших скоростях и при необходимости обеспечить возможность сцепления связываемых элементов при их любом угловом относительном положении. Выполнение движения в одном направлении обусловливается силами трения на фрикционах (обоймах), возникающими при заклинивании промежуточных звеньев.

Наиболее простым и дешевым в изготовлении является роли­ковый механизм (рисунок 2). Он состоит из внутренней обоймы 1 с вырезами

Рисунок 2. Схема храпового роликового механизма.

(храповика - звездочки), роликов 2 и наружной обоймы 3 с внутренней цилиндрической поверхностью. Контактные поверхности звездочки выполнены в виде плоскости. Для обеспе­чения постоянного соприкосновения роликов с рабочими поверх­ностями обойм и, следовательно, для постоянной готовности механизма к заклиниванию служит прижимное устройство, состоя­щее из пружины 6 и прижима 5. Шпонка 4 служит для соединения ступицы коромысла 7 с наружной обоймой механизма.

Механизм включается при вращении звездочки относительно внешней обоймы по часовой стрелке или, наоборот, обоймы отно­сительно звездочки против часовой стрелки. При этом ролики закатываются в узкую часть пространства между звездочкой и обоймой и заклиниваются между ними, соединяя в одно целое основные элементы механизма. Относительное движение обойм в противоположном направлении заставляет ролики выкатываться в более широкую часть пространства между ними; механизм выключается, при этом становится возможным свободное движение обойм. Ведущим звеном у механизма одностороннего действия может быть как звездочка, так и обойма.

Вопросы для самоконтроля:

1. Чем является напряжение?

2. Какие различают напряжения?

3. Что такое деформация?

4. Объясните понятие относительная деформация при сдвиге?

5. Назовите единицу измерения напряжения?

6. Запишите формулу для определения напряжения?

7. Что такое упругость?

8. Что вы понимаете под адгезией и аутогезией?

9. Как определяется адгезия?

10. Что такое пластичность и вязкость?

11. На какие системы предложил разделить П.А. Ребиндер?

Рекомендуемая литература

1. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Колос, 1992-399 с.

2. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования. - М.: Машиностроение. 1970-422 с.

3. Харламов С.В. Практикум по курсу “Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств”. - Л.: Машиностроение.1971-200 с.

Лекция 17. Расчет и конструирование храповых механизмов.

Содержание лекционного занятия:

1) Расчет зубчатого храпового механизма.

2) Расчет фрикционного храпового механизма.

1) Для поворота храпового колеса на рабочее число зубьев угол размаха коромысла должен лежать в пределах

< < .

Угол рабочего поворота коромысла , или угол поворота храпового колеса , определяется по формуле

,

где - число зубьев храпового колеса.

Холостой ход коромысла имеет два граничных значения:

;

.

Коэффициент интервалов перемещений с заданным рабочим ходом также имеет два значения:

> k > .

Так, если рабочий угол поворота храпового колеса равен , а очень мало, то ; .

Минимальное значение дополнительного угла поворота коромысла определяется по формуле

,

где - модуль колеса, м; - радиус коромысла, м.

Расчетной характеристикой храпового колеса является модуль m, определяемый из условия прочности зуба на изгиб:

,

где -крутящий момент на валу, Нм; - коэффициент формы зуба ( = b; m =1,5); - допускаемое напряжение при изгибе колеса, Па.

Ширина зуба . Наружный диаметр колеса .

Собачка механизма проверяется на удельное линейное давление по формуле

,

где - ширина собачки, м; - допускаемое удельное давление, н/м.

Для стали Ст.3 =0,3×10 н/м.

2)Диаметр d ролика и диаметр D отверстия наружной обоймы определяются в результате расчета на прочность, а угол заклини­вания принимается на основании опытных данных. Расстояние от рабочей поверхности внутренней обоймы до центра ее вращения.

,

где .

Часто принимают с = 8, а = 7°, тогда = 2,97d. Величина является весьма удобной для замера, который легко осуществля­ется при помощи индикатора и концевых мер в процессе шлифова­ния рабочих плоскостей на плоскошлифовальном станке.

Угол заклинивания находится из треугольника

.

Эта зависимость указывает на то, что с увеличением диаметра ролика и величины l угол заклинивания уменьшается, а с увели­чением диаметра отверстия обоймы - увеличивается. Небольшие изменения в размерах l и d приводят к значительному из­менению угла заклинивания. Расстояние между осями ролика и звездочки, измерен­ное в направлении контактной плоскости звездочки, равно:

;

расстояние от центра звездочки до оси прижимной пружины

.

Момент заклинивания сопро­вождается приложением на­грузки к элементам механизма. На ролик будут действовать: и - нормальные силы со стороны обойм; и - силы трения на по­верхностях соприкосновения ролика с обоймой и звездочкой. Усилием пружины, силами инерции и силой тяжести ролика пренебрегаем. Силы и во время работы механизма смещаются на величины и из-за возникновения площадок смятия.

;

Наметим систему прямоугольных координат началом в центре ролика О, ось абсцисс которой направлена по биссектрисе угла заклинивания. Составим условия самозаклинивания:

;

.

На основании их совместного решения получим

.

Пренебрегая величинами и ввиду их малости, получаем

.

При получим , где - угол на трения поверхности соприкосновения ролика с обоймами. Для муфт обгона угол заклинивания принимают в пределах от 3 до 7°.

Вопросы для самоконтроля:

1. Чем является напряжение?

2. Какие различают напряжения?

3. Что такое деформация?

4. Объясните понятие относительная деформация при сдвиге?

5. Назовите единицу измерения напряжения?

6. Запишите формулу для определения напряжения?

7. Что такое упругость?

8. Что вы понимаете под адгезией и аутогезией?

9. Как определяется адгезия?

10. Что такое пластичность и вязкость?

11. На какие системы предложил разделить П.А. Ребиндер?

Рекомендуемая литература

1. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Колос, 1992-399 с.

2. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования. - М.: Машиностроение. 1970-422 с.

3. Харламов С.В. Практикум по курсу “Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств”. - Л.: Машиностроение.1971-200 с.

Лекция 18. Кулачковые механизмы.

Содержание лекционного занятия:

1) Область применения. Материалы, применяемые для изготовления кулачков.

2) Основные схемы кулачковых механизмов.

3) Конструкции толкателей.

1) В автоматах пищевой промышленности кулачковые исполнительные механизмы получили широкое распространение среди механических приводов рабочих органов. Этому способствовала возможность обеспечения почти любого закона движения ведомого звена при постоянной угловой скорости вращения вала кулачка. В отдельных случаях скорость вращения кулачка может быть и переменной.

Под кулачковым механизмом понимают совокупность трёх элементов: стойки - базы механизма, ведущего звена - кулачка и ведомого звена - толкателя или коромысла. Кулачок или толкатель, соприкасаясь, образуют высшую кинематическую пару. Кулачку с профилированной поверхностью скольжения, как ведущему звену, чаще всего сообщается вращательное движение, при котором сопряженное с ним звено получает движение в соответствии с заданным законом изменения скорости (ускорения). С целью замены трения скольжения между кулачком и толкателем на трение качения толкатель снабжают роликом. При этом коэффициент полезного действия механизма повышается, а при соответствующем подборе материала и размеров кулачка и ролика их износ снижается.

Дата добавления: 2015-04-30