Dynamická syntéza vačkových mechanismů

Vačkový mechanismus je mechanismus, který obsahuje vačku. V různých odvětvích průmyslového a hospodářského komplexu Ruska se vačkové mechanismy v různých provedeních široce používají.

První možnost: V mechanismu má vačka pracovní plochu s proměnným zakřivením a tvoří vyšší pár s článkem, který s ní interaguje. Nastavením vhodného profilu vačky je velmi snadné dosáhnout libovolného zákona pohybu pro interagující článek. To je základní vlastnost vačkového mechanismu.

Druhá možnost: Vačkový mechanismus se používá k přeměně rotačního pohybu vačky na kývavý pohyb vahadla nebo na vratný pohyb tlačného mechanismu. třetí možnost.

Možnost čtyři: Vačkový mechanismus se používá k převodu vratného pohybu vačky na kývavý pohyb vahadla.

Možnost pět: Vačkový mechanismus převádí translační pohyb vačky na translační pohyb tlačného prvku. Tlačný prvek nebo kolébka se může přímo dotýkat vačky (u vačkového mechanismu) a mít zakřivený průřez (první možnost), špičatý hrot (druhá možnost) nebo rovnou pracovní plochu (třetí možnost), nebo může mít na konci také váleček (čtvrtá možnost), což snižuje ztráty energie v důsledku tření ve vačkovém mechanismu. Vačkový mechanismus může být plochý nebo prostorový a existuje mnoho možností (více než 20). V prvním případě (plochý vačkový mechanismus) hrot vačky a článek s ní spolupracující vykonává plochý pohyb rovnoběžně se stejnou pevnou rovinou. Ve druhém případě (prostorový vačkový mechanismus) tato podmínka splněna není. Prostorový vačkový mechanismus má válcovou (ve dvou variantách), kotoučovou, kuželovou, kulovou (ve dvou variantách), globoidní (ve dvou variantách) vačku. Vícenásobným opakováním vačkových prvků a článku s nimi spolupracujícího se získá vačkový mechanismus pro změnu parametrů rotačního pohybu (ve dvou provedeních) nebo pro převod rotačního pohybu na translační pohyb. Tento typ vačkového mechanismu lze klasifikovat jako šnekové převodovky s kulovým nebo válcovým šnekem a s ozubeným kolem nebo ozubeným ozubeným kolem. V různých strojích a mechanismech se široce používají i jiné typy vačkových mechanismů, například víceotáčkové vačkové mechanismy: spirálová vačka; stavitelná vačka.

Více než 800 000 knih a audioknih!

Dostat 2 měsíce předplatného Litres jako dárek a užívejte si neomezené čtení

Tento text je informační list.

Pokračování na litrech

Přečtěte si také

Převodový mechanismus

Převodový mechanismus Složitý převodový mechanismus je zařízení s ozubenými převody, ve kterých se podílí více než dvě ozubená kola. Zařízení mohou být vyvinuta jak unikátní konstrukční technologií, tak i pomocí sekvenčního,

Vačkový hřídel

Vačková hřídel Vačková hřídel je kovová ocelová tyč se zesíleními ve tvaru vačky různých tvarů. Na takových hřídelích se nejčastěji vyrábějí vačky s určitou excentricitou, tj. vačky jsou excentrické. Vačková hřídel s excentry

Vačkový mechanismus

Vačkový mechanismus Vačkový mechanismus je mechanismus, který obsahuje vačku. V různých odvětvích průmyslového a hospodářského komplexu Ruska se vačkové mechanismy v různých provedeních široce používají. Možnost jedna: v mechanismu má vačka pracovní

Kolébkový mechanismus

Kolébkový mechanismus Kolébkový mechanismus je pákový mechanismus, který obsahuje kolébku. V různých strojích, nástrojových boxech a dalších zařízeních se široce používají různé typy kolébkových mechanismů: 1) kolébkově-posuvný mechanismus; 2) klikovo-kolébkový mechanismus

Механизм

Mechanismus Mechanismus je systém sestávající z několika prvků (nebo článků) a určený k přeměně pohybu jednoho nebo více pevných prvků na požadované pohyby ostatních prvků systému. Mechanismy se vyznačují: 1) mechanickými

Pákový mechanismus

Pákový mechanismus Pákový mechanismus je mechanismus, jehož články tvoří pouze rotační, translační, válcové a kulové dvojice. Příkladem pákového mechanismu je vačkově-pákový mechanismus – zařízení, které je spojem

Skládací mechanismus

Skládací mechanismus Skládací mechanismus je zařízení určené ke skládání listu papíru, široce používané v tiskárnách. Tento mechanismus funguje následovně: list papíru se pohybuje, když se podávací válec otáčí v

Třecí mechanismus

Třecí mechanismus Třecí mechanismus je zařízení, ve kterém se přenos pohybu, zrychlení nebo brzdění provádí v důsledku třecích sil mezi prvky přitlačenými k sobě. U třecího mechanismu sestávajícího z tuhých prvků (v převodovce, spojce,

Ráčnový mechanismus

Ráčna Ráčna je zařízení, u kterého je relativní pohyb článků možný pouze v jednom směru, zatímco v druhém směru články takového mechanismu vzájemně působí v důsledku tlaku svých prvků a nemohou se vůči sobě pohybovat.

Mechanismus pantu

Kloubový mechanismus Kloubový mechanismus je mechanismus, který má ve své konstrukci jeden nebo více kloubů ve formě článků – rotačních párů. Kloubové mechanismy se dělí na: 1) dvoučlánkové (nejjednodušší); 2) tříčlánkové; 3) čtyřčlánkové.

Dynamická syntéza vačkových mechanismů se nazývá syntéza tohoto typu mechanismu, prováděná s ohledem na síly působící na jeho články.

Síla působící na tlačník ze strany vačky a způsobující jeho pohyb je směrována kolmo k vačce v místě kontaktu s tlačníkem. Proto je v obecném případě směrován pod úhlem ke směru pohybu tlačníku (obrázek 46).

Úhel mezi silou působící na tlačník a směrem jeho pohybu se nazývá tlakový úhel (označeno α), a úhel mezi působící silou a směrem kolmým ke směru pohybu tlačníku se nazývá úhel přenosu pohybu (označeno γ). Celkově tyto úhly tvoří úhel rovný 90 0, takže při zvažování výkonu mechanismu, s přihlédnutím ke směru přenosu sil, můžete pracovat s kterýmkoli z nich.

Se zmenšováním úhlu přenosu pohybu klesá hnací složka působící síly (složka shodná se směrem pohybu tlačníku). Současně se zvyšuje součást přitlačující tlačník proti vodicím prvkům, čímž se zvyšuje třecí síla mezi tlačníkem a podpěrou, což zabraňuje pohybu tlačníku.

Pokud se ukáže, že tato třecí síla je větší než hnací složka, pak zasekávání mechanismu. Proto se při návrhu vačkových mechanismů nastavuje minimální přípustný úhel přenosu pohybu na základě podmínky neblokování. Nazývá se syntéza mechanismů zohledňujících síly působící na spoje dynamická syntéza.

kde e – excentricita (vzdálenost od osy tlačníku ke středu otáčení vačky);

S_i – pohyb tlačníku v dané poloze mechanismu (v počátečním okamžiku byl tlačník na kružnici o minimálním poloměru, v uvažovaném okamžiku je na teoretickém profilu vačky v bodě A).

Protože vačka a tlačník tvoří nejvyšší pár, je v tomto případě splněn i základní zákon záběru, tzn. průsečík normály NN s přímkou ​​středů (zde středová přímka je přímka kolmá k ose tlačníku) je okamžitý střed relativní rotace (bod W). Proto je rychlost bodu W patřícího k vačce rovna rychlosti translačního pohybu tlačníku:

S‘ je analogie rychlosti tlačníku (derivace pohybu tlačníku vzhledem k úhlu natočení vačky je lineární veličina úměrná rychlosti tlačníku). Chcete-li přejít od analogové rychlosti ke skutečné rychlosti tlačníku, musíte vynásobit analogovou rychlost úhlovou rychlostí vačky

Při syntéze vačkových mechanismů se také používá koncept analogu zrychlení tlačníku (analogem zrychlení je druhá derivace pohybu tlačníku vzhledem k úhlu natočení vačky). Při syntéze mechanismu s vahadlem se podobným způsobem používají pojmy analog úhlové rychlosti a analog úhlového zrychlení tlačníku (vahadlo).

Konečný vzorec pro určení úhlu přenosu je následující:

V tomto vzorci hodnoty S_i и S_i„ při syntéze mechanismu jsou předurčeny daným zákonem pohybu tlačníku, který musí být zajištěn. Jsou zde dva návrhové parametry, které lze libovolně přiřadit – excentricita (e) a hodnota r_min.

Hodnota excentricity se může měnit v relativně malých mezích a je obvykle předem určena celkovým uspořádáním mechanismu. Navíc změna excentricity má malý vliv na hodnotu úhlu přenosu pohybu (jeho hodnota v čitateli i ve jmenovateli má stejné znaménko). Proto parametrem, jehož změnou lze významně ovlivnit hodnotu úhlu přenosu pohybu, je poloměr r_min. Čím větší je hodnota tohoto poloměru, tím větší je úhel přenosu pohybu ve všech polohách mechanismu, tím menší je pravděpodobnost zaseknutí, tím vyšší je účinnost mechanismu.

Zvětšení minimálního poloměru kruhu však vede ke zvýšení rozměrů, hmotnosti a spotřeby materiálu celé konstrukce. Proto je úkolem dynamické syntézy takovou hodnotu r určit_min, při kterém by úhel přenosu pohybu nebyl menší, než je povolený ve všech polohách mechanismu, a rozměry by byly minimální.

Řešení problému dynamické syntézy je provedeno graficky. Použije se následující technika (viz obrázek 46b): pokud se segment OW posune rovnoběžně se sebou, zarovnejte bod W s bodem A a nakreslete přímku pod úhlem
γ k ní přes druhý bod O, pak projde středem otáčení vačky (tj. vznikne přímka O-O, rovnoběžná s normálou NN a procházející středem otáčení vačky).

K určení r_min vytvořte diagram, vykreslete podél svislé osy hodnoty pohybů tlačníku (S_i) pro „p“ polohy mechanismu v souladu s daným pohybovým zákonem. Z každého označeného bodu se položí odpovídající hodnota analogu rychlosti odpovídající této poloze rovnoběžně s osou úsečky (S_i„). Analogy posunutí a rychlosti by měly být vyneseny ve stejném měřítku (obrázek 47).

Konce segmentů rychlostních analogů jsou spojeny hladkou křivkou a tečny k ní jsou vedeny pod úhlem vpravo a vlevo γ_min k ose x ( γ_min – minimální přípustný úhel přenosu pohybu za podmínky, že nedochází k rušení). Tyto dvě přímky oddělují povolenou zónu pro výběr středu otáčení vačky (pod těmito přímkami) od zakázané.

Volbou středu otáčení vačky v libovolném bodě povolené zóny je zajištěna absence zadření ve všech polohách mechanismu. Pro zajištění minimálních rozměrů je nutné zvolit střed otáčení vačky na hranicích povolené zóny (nebo s mírnou odchylkou od hranic s určitou rezervou v úhlu přenosu). Tato metoda vám také umožňuje zvolit excentricitu nejracionálněji.

Při návrhu mechanismu s kolébkovým posunovačem jsou přístupy k řešení problému dynamické syntézy podobné. V tomto případě se však úhel přenosu pohybu měří od odpovídající polohy vahadla. Proto při určování povolené zóny pro výběr středu otáčení vačky jsou paprsky kresleny pod úhlem
γ_min v každé poloze kolébky. V důsledku toho je povolená plocha určena průsečíkem několika paprsků (obrázek 48).

Při návrhu mechanismu s kolébkovým posunovačem je upřesněn zákon otáčivého pohybu kolébky. Proto budou známy parametry úhlového pohybu (úhel natočení vahadla, analog úhlové rychlosti, analog úhlového zrychlení). Pro určení analogu rychlostí, který je uložen od konce vahadla v každé jeho poloze, je nutné vynásobit analog úhlové rychlosti délkou vahadla:

U mechanismů s plochým tlačníkem je úhel přenosu pohybu určen úhlem mezi tlačnou deskou a samotným tlačníkem (osa jeho translačního pohybu). Z hlediska přenosu pohybu je tedy nejvýhodnější hodnota tohoto úhlu 90 0.

Z hlediska technologie výroby posunovače a montáže mechanismu je také nejpříznivější úhel mezi posunovačem a jeho deskou rovný 90°. Proto se v praxi obvykle používá tento případ. V tomto případě je hnací silou ve všech polohách mechanismu veškerá síla působící z vačky na tlačník (žádná součást netlačí tlačník na vodítka).

Fenomén rušení tedy není pro tento typ mechanismu relevantní. Vačka však musí mít konvexní profil ve všech bodech (protože plochá deska nezvládne konkávní oblasti). Ukazuje se, že čím větší je velikost kruhu o minimálním poloměru, tím menší je pravděpodobnost, že se na profilu vytvoří konkávní úseky. Proto se v tomto případě řeší problém podobný problému dynamické syntézy – zvolte r_min takže na profilu nejsou žádné konkávní úseky a rozměry jsou minimální (jinými slovy r_min se volí z podmínky konvexnosti vačky).

Podmínka konvexnosti je zapsána takto:

Tento vzorec se nazývá Geronimus vzorec Ya.L. K určení r_min z podmínky konvexity se sečtou souřadnice dvou grafů – posunutí (S) a analogů zrychlení (S“), tzn. sestrojte souhrnný graf závislosti (S + S“) na úhlu natočení vačky (obrázek 49).

Jak r_min maximální záporná ordináta tohoto souhrnného grafu je akceptována s určitou rezervou Δ, aby se zabránilo zostření profilu vačky.