Механизмы прерывистого движения
Котов В.Э
ФН2-41
Механизмы прерывистого движения
(реферат
по основам конструирования приборов)
Мальтийский крест
Мальтийский крест (рис.1) является
кривошипно-кулисным механизмом прерывистого движения . Он состоит из кривошипа
4 и креста 1 с лопастями 2 (число лопастей должно быть не меньше трех).
Лопасти 2 , имеющие пазы , представляют собой кулисы , по которым перемещается
цевка кривошипа 3. Кинематическая схема такого механизма аналогична кинематической
схеме обычного кривошипно-кулисного механизма (рис. 2) . Цифрами на рисунке
обозначены : 1 - кулиса , 2 - камень кулисы , 3 - кривошип.
рис. 1
рис.2
Для кривошипно-кулисного механизма верны
следующие соотношения :
где , , , остальные величины указаны на рисунке .
В мальтийском
кресте при вращении кривошипа поворот креста осуществляется только тогда ,
когда цевка кривошипа перемещается в пазу лопасти креста , в этом случае
передача работает как обычный кривошипно-кулисный механизм . При повороте кривошипа
на угол 2b крест поворачивается
на угол 2a . Затем , при завершении кривошипом полного оборота , крест остается
неподвижен . На рис. 3 показан характер изменения кинематических параметров
движения креста : угла поворота a , угловой скорости w, и ускорения e .
рис. 3
Храповые механизмы
Храповые механизмы
- устройства , допускающие вращение оси только в одном направлении и
исключающие вращение этой же оси в другом направлении . Он состоит (рис. 4) из
храпового колеса и собачки 1 , которая обычно прижимается к колесу пружиной 2 .
Используют также храповые механизмы , в которых собачка прижимается к
поступательно перемещающейся рейке .
Храповые колеса и
собачки изготовляют из сталей 35 , 50 , У10А , 15Х , 20Х , 25ХГСА . Для
уменьшения износа или для работы при значительных нагрузках их либо подвергают
объемной закалке , либо цементации с последующим закаливанием . В приборостроении
для изготовления храповых колес , и иногда собачек , используют также латуни
ЛК80-3 , ЛС63-3 и бронзы Бр.КМц3-1. Также используют и сплавы алюминия .
рис.
4 рис. 5
Пружины храпового
механизма создают момент , прижимающий собачку к храповому колесу , однако он
не предназначен для преодоления сил и моментов , которые могут действовать на
собачку от храпового колеса - усилие пружины лишь вводит собачку в зацепление
с колесом .Поэтому положение С (рис. 4) оси собачки выбирают таким
образом , чтобы равнодействующая окружной силы F и силы трения Fтр Fn создавала
бы момент , прижимающий собачку к храповому колесу (а не выводящий ее из
зацепления) . Это достигается при условии , что угол установки оси собачки a больше угла трения j . Для обеспечения
этого условия необходимо удалить ось собачки С на достаточное
расстояние от оси храпового колеса . При этом , однако , следует учесть
опасность срыва механизма вследствие переброса собачки на другую сторону
храпового колеса ( особенно после некоторого износа) , поэтому слишком большое
удаление С от оси колеса также недопустимо . Возможен также вариант
установки , когда собачка находится достаточно близко к колесу , но сделана
достаточно длинной , в этом случае условие a<j также обеспечивается .
Соответствующее
направление силы Fn можно также
обеспечить поднутрением передней крани зубьев храпового колеса на угол a (рис. 5) . В этом случае ось
собачки может располагаться на касательной к средней окружности зубьев колеса .
Для обеспечения прижатия собачки к зубьям храпового колеса необходимо , чтобы
угол поднутрения был больше угла трения (часто a выбирается равным 100
) . У такой конструкции при малом окружном шаге зубьев зуб колеса получается
ослабленным.
Модуль зубьев
храпового колеса ,
где pt - окружной шаг зубьев храпового
колеса по окружности впадин , определяют из расчета по среднему допускаемому
давлению используя соотношение:
где - окружная сила (М - крутящий момент
на оси колеса , d - диаметр впадин зубьев храпового
колеса , d=mz - m- модуль , z
- число зубьев ) ; [p] - допускаемое
давление на единицу ширины зуба храпового колеса (справочная величина) ; , b -ширина колеса .
рис. 6
В часовых механизмах используется
конструкция , показанная на рис. 6 . Вместо храпового колеса в ней использовано
обычное колесо с зубьями часового профиля , что упрощает конструкцию вследствие
сокращения числа колес в механизме . Собачка 1 , имеющая несколько выступов ,
удерживается на оси винтом 4 . При подзаводке часов (рис. 6а) момент Мзав
отводит собачку , прижимающуюся под действием пружины 3 одним из своих
выступов к зубьям колеса 2 . Выступ собачки захватывает конец Д пружины
3 , деформируя последнюю , конец пружины Г закреплен неподвижно . При
стопорящем положении собачки (рис. 6б) , когда она удерживает колесо 2 , зуб
колеса упирается в один из выступов собачки . При переходе из одного положения
в другое храповое колесо немного поворачивается , вследствие чего напряжение
заводной пружины после тугого завода ослабляется , что увеличивает срок ее службы
и стало возможным благодаря применению собачки с несколькими выступами .
Храповые механизмы могут обеспечивать
преобразование вращательного движения в колебательное , и наоборот . Так , в
храповом механизме электрических часов (рис. 7) , две толкающие собачки 1 и 3
преобразуют качание якоря 2 в прерывистое вращение храпового колеса 4.
При перемещении якоря в прямом и обратном
направлениях собачки попеременно захватвают и толкают зубья колеса .
Условные обозначения храповых механизмов
для схем показаны на рис. 8 : а - односторонний храповой механизм с наружным
зацеплением ; б - двусторонний храповой механизм с наружным зацеплением ; в -
односторонний храповой механизм с внутренним зацеплением .
рис.
7 рис. 8
Литература:
“Элементы приборных устройств” под.
ред. О.Ф. Тищенко , Часть 1 , Москва “Высшая школа” , 1982