Описание
Кулачковые механизмы. Чаcть 1 (демоверсия).
Типы кулачковых механизмов
Кулачковые механизмы находят достаточно широкое применение в различных отраслях промышленности. В автомобилестроении, в двигателях внутреннего сгорания применяются кулачковые механизмы с тарельчатым толкателем и силовым замыканием пружиной. В технологическом оборудовании (в пружинонавивочных и шайбонавивочных станках, универсально гибочных и холодноштамповочных автоматах) применяются кулачковые механизмы с плоскими дисковыми кулачками, качающимся роликовым толкателем и силовым или кинематическим (при высоких скоростях и больших знакопеременных нагрузках) замыканием. В пищевой, легкой промышленности и производстве медикаментов, где используются роторные автоматы и линии применяются кулачковые механизмы с пространственными кулачками, с поступательно перемещающимися роликовыми толкателями и кинематическим замыканием.
Кулачковые механизмы в отличие от всех других содержат кулачок, задающий закон движения, и толкатель, передающий это движение ведомому звену – рычагу, ползуну, коромыслу или кулисе. Именно возможность осуществить движение ведомого звена практически по любому закону является основным преимуществом кулачкового механизма, что позволяет его использовать, в отличие от других механизмов, для решения сложных кинематических задач даже при работе в условиях больших нагрузок и высоких скоростей. До появления системы электронного программного управления кулачковые механизмы были практически единственным устройством, с помощью которого программировалось сложное движение исполнительного органа. Но и сейчас есть области техники, где кулачковые механизмы незаменимы, это например кулачковые автоматы различного назначения, работающие в условиях высоких скоростей и больших нагрузок (холодновысадочные автоматы, листоштамповочные автоматы, роторные линии), а также двигатели внутреннего сгорания (система газораспределения) и т.д.
Кулачковые механизмы различаются по виду движения толкателя, по типу кулачка, по конструкции толкателя, по способу замыкания кулачка и толкателя. По виду движения толкателя кулачковые механизмы делятся на механизмы с поступательным движением толкателя (см. Рис. 1а), с качательным движением толкателя (см. Рис. 1б) и механизмы со сложным движением толкателя (см. Рис. 1в).
В кулачковых механизмах применяются следующие конструкции толкателей: игольчатые (см. Рис. 2а), роликовые (см. Рис. 2б), тарельчатые (см. Рис. 2в), сферические (см. Рис. 2г). В технологическом оборудовании обычно применяются роликовые толкатели.
По типу кулачка кулачковые механизмы делятся на механизмы с плоскими дисковыми кулачками (см. Рис. 3а,б), с поступательно движущимися кулачками (см Рис. 3в), с пространственными кулачками (см Рис. 3г).
По способу замыкания кулачка и толкателя кулачковые механизмы делятся на механизмы с силовым замыканием (см. Рис. 4а) и механизмы с кинематическим замыканием (см. Рис. 4б).
В первом случае силовое замыкание кулачка и тарельчатого толкателя, обеспечивающее их постоянный гарантированный контакт, осуществляется за счет прижима последнего пружиной к кулачку, а во втором случае замыкание роликового толкателя и кулачка, обеспечивающего их постоянный контакт, осуществляется за счет того, что кулачок выполняется сдвоенным и имеет прямой и обратный профиль, а толкатель представляет собою трехплечий рычаг, два ведущих плеча которого оснащены шарнирно установленными роликами, каждый из которых контактирует с соответствующим профилем кулачка. Кроме того с кинематическим замыканием выполняются практически все пространственные кулачковые механизмы (см. Рис. 3г) и достаточно часто кулачковые механизмы с поступательно движущимся толкателем (см. Рис. 3в), при этом в обоих случаях кулачки выполняются с пазом по которому в процессе движения кулачка катится ролик толкателя. Необходимо отметить, что при видимых преимуществах использования кинематического замыкания в кулачковых механизмах высокоскоростного технологического оборудовании влечет за собою значительное ужесточение требований по точности предъявляемых к кулачку, толкателю и расточкам в станине под кулачковый вал и ось качания толкателя. Рассмотрим примеры и конструктивные особенности кулачковых механизмов.
Примеры использования кулачковых механизмов
При практическом применении кулачковых механизмов для выполнения определенных требований и ограничений зачастую приходится создавать оригинальные конструктивные схемы, которые позволяют повысить эффективность работы механизма в целом.
Кулачковые механизмы, которые, как правило, используются совместно с рычажным передаточным механизмом, образуют, таким образом, кулачково- рычажный механизм, который, работая в составе технологического оборудования автоматического действия (в составе станков – автоматов) зачастую оснащается дополнительными устройствами для выполнения следующих функций:
− изменение величины хода выходного звена,
− изменения цикла и работы механизма,
− предохранения наиболее ответственных деталей механизма от перегрузки,
− обеспечения удобства эксплуатации и наладки оборудования,
− включения и выключения привода механизма, при работе оборудования в холостом или наладочном режиме.
Рассмотрим конструктивные особенности кулачковых механизмов технологического оборудования имеющих различное функциональное назначение.
На Рис 15 показан кулачково – рычажный механизма выталкивания из матриц многопозиционного холодновысадочного автомата, который включает устройство для предохранения от перегрузки. Он содержит кулачок 1, установленный на приводном валу 2 автомата, который контактирует с роликом 6, шарнирно установленным на ведущем плече 7 ведущего рычага посредством подшипника скольжения 5 и оси 4 и роликом 3 шарнирно установленным посредством оси 36 на коромысле 33 возвратного механизма. При этом ведущий рычаг шарнирно установлен в станине 41 посредством подшипника скольжения 8 и оси 9, а на его ведомом плече имеющим радиусную форму выполнен закрытый ступенчатый паз, в котором с возможностью перемещения в процессе наладки расположена ползушка 11, цилиндрический хвостовик 12 которой с резьбой на конце фиксируется гайкой 13. В отверстии ползушки 11 установлена ось 14, с помощью которой она шарнирно соединяется с промежуточной тягой, имеющей сборную конструкцию и состоящей из ведущей 15 и ведомой 16 частей, шарнирно соединенных между собою посредством оси 17 и зафиксированных от относительного проворота при работе механизма в нормальном силовом режиме разрывном болтом 38. В свою очередь, ведомое плечо 16 промежуточной тяги шарнирно соединено с толкателем 23 и промежуточным коромыслом 20 посредством оси 18, зафиксированной от проворота в нем с помощью конического штифта 19, при этом, промежуточное коромысло 20, шарнирно установлено на станине 41 посредством подшипника скольжения 21 и оси 22. Толкатель 23 имеющий внутреннюю сферическую поверхность посредством прижимной планки 24 шарнирно соединен с ответной сферической поверхностью штанги 25, связанной непосредственно с выталкивателем из матриц (на Рис. 36 не показан) и имеющей возможность поступательного перемещения в направляющей втулке 26, установленной в станине 41. Механизм выталкивания снабжен возвратным механизмом, обеспечивающим постоянное усилие прижима ролика 6 к рабочей поверхности кулачка 1. Он состоит из штока 27, шарнирно соединенного посредством оси 30 с плечом 7 ведущего рычага, на котором установлена возвратная пружина сжатия 31, правый торец которой упирается в соответствующий торец стакана 29, а левый в поршень 28 закрепленный на штоке 27. При этом, стакан 29 с помощью оси 32 шарнирно соединен с коромыслом 33 на котором посредством оси 36 установлен ролик 3, контактирующей с кулачком 1, а коромысло 33 шарнирно установлено на станине 41 посредством оси 34 и кронштейна 35. Шарнирное соединение стакана 29, в котором расположена пружина 31 с коромыслом 33 оснащенным роликом 3, находящемся в постоянном контакте с кулачком 1 в противофазе с роликом 6 ведущего рычага, позволяет увеличить долговечность пружины 31 за счет уменьшения ее хода, что очень существенно для данного механизма.
Наличие в механизме промежуточного коромысла 20 позволяет разгрузить штангу 25 от нагрузок, действующих на штангу 23 в направлении перпендикулярном ее перемещению. Предохранение от перегрузки механизма обеспечивается за счет конструкции сборной промежуточной тяги, состоящей из ведущей 15 и ведомой 16 частей, соединенных разрывным болтом 38, который при увеличении усилия, действующего на тягу, выше допустимого разрывается и ведущая 15 и ведомая 16 части тяги поворачиваются друг относительно друга на оси 17, что приводит к прекращению передачи усилия тягой. При этом срабатывает конечный выключатель 39, на который воздействует флажок 40 и подает сигнал в систему электроавтоматики оборудования, что приводит к его остановке.
В полной версии статьи содержится 15 примеров конструктивного исполнения различных кулачковых механизмов
(см. Рис. в таб.) с описанием их работы
ЛИТЕРАТУРА.
1. Игнатьев Н. П. Основы проектирования Азов 2011г.
2. Игнатьев Н. П. Проектирование механизмов Азов 2015г.
Полная версия статьи содержит 23 страницы текста и 22 рисунка.
Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,
Стоимость полной версии статьи 200 рублей.
