м штовхачем і силовим замиканням вищої пари; в) з поступально рухаючимся роликовим штовхачем і силовим замиканням вищої пари; г) зі складно рухомим роликовим штовхачем; д) з поступально рухаючимся роликовим штовхачем і геометричним замиканням вищої пари за допомогою пазового кулачка
Основним технічним недоліком кулачкових механізмів, що обмежує їх застосування, є підвищений питомий тиск у вищій кінематичній парі, що може призвести до руйнування поверхні кулачка. З метою зменшення тертя об поверхню кулачка вихідна ланка забезпечується роликом, що підвищує зносостійкість елементів вищої пари і надійність механізму. Однак роликові штовхачі мають велику масу, що призводить до зростання інерційних навантажень.
4. Параметричний синтез кулачкового механізму
Вхідним ланкою в кулачковому механізмі є кулачок (1, рисунок 4.2), тобто ланка, якому належить елемент вищої пари, виконаний у вигляді поверхні змінної кривизни. Прямолінійно рухається ланка називається штовхачем (2, рисунок 4.2). Для зменшення тертя об поверхню кулачка вихідна ланка забезпечується роликом (малюнок 3.4, рисунок 4.2).
Постійне зустріч ланок у вищій парі проектованого кулачкового механізму забезпечується силовим замиканням. На малюнку 4.1 показана типова для машин - автоматів залежність між переміщенням штовхача s і кутом повороту кулачка?.
Відповідно до виду графіка s (?) ділянку на вугіллі? (п) називається фазою підйому, на вугіллі? (о) - фазою опускання, на вугіллі? (ст.ст.) - фазою верхнього вистою. У таблицях Б.1 - Б.3 Додатку Б ці кути позначені як? (1),? (2),? (3) відповідно. Кут? (н.в.) називається фазою нижнього вистоя.
Рис. 4.1 Графік s (?)
4.1 Розрахунок переміщення, аналогів швидкості і прискорення штовхача
Аналогом швидкості точки називається перша похідна радіуса-вектора точки по узагальненої координаті механізму. За узагальнену координату кулачкового механізму приймають кут повороту кулачка? , А точка i, розташована на профілі кулачка, здійснює прямолінійно-поступальний рух. Радіус-вектор цієї точки вибирають так, що він стає рівним переміщенню si. Тоді аналог швидкості si '= dsi/d? i пов'язаний зі швидкістю vi=dsi/dt співвідношенням
=? ? si '(1)
де?- Кутова швидкість кулачка.
Аналогом прискорення точки називається друга похідна радіуса-вектора точки по узагальненої координаті. Для кулачка аналог прискорення si =d2si/d? i2 пов'язаний з прискоренням ai=d2si/dt2 співвідношенням
=? 2? si (2)
Рис. 4.2 Схема основних проектних характеристик кулачка
Переміщення штовхача s і кут повороту кулачка? відраховуються від положення початку фази підйому, т. е. від наїнізшего положення центра ролика, що знаходиться на відстані R0 від центра О обертання кулачка (рисунок 4.2). Ця відстань називається початковим радіусом і збігається мінімальним радіусом центрового профілю кулачка, під яким розуміється траєкторія центру ролика щодо кулачка. Кут тиску? на ведений штовхач дорівнює куту між нормаллю nn до центровому профілю і швидкістю центру ролика [5]. Коли полюс плану швидкостей p збігається з центром ролика, а точка b1 плану - з центром обертання ролика, масштабні коефіцієнти плану швидкостей? v і довжин? l пов'язані залежністю
? v =? l? ? (3)
Модуль швидкості в напрямку b2 визначається за формулою:
2=(pb2)? ? v (4)
Підставляючи в цю формулу масштабний коефіцієнт з (3) і враховуючи (1), одержуємо, що відрізок pb2 в масштабі схеми (рис. 4.2) зображує аналог швидкості штовхача
(pb2)=s '/? l (5)
З трикутника b1kb2 з урахуванням (5) можна знайти обмеження по куту тиску за формулою
(6)
де e - зміщення, яке вважається позитивним, якщо
напрям швидкості штовхача при його підйомі становить
гострий кут з напрямком швидкості точки контакту на кулачку.
У разі високого ККД кулачкового механізму при невеликих габаритах допустимий кут тиску знаходиться за формулою
(7)
де f - коефіцієнт тертя; ? доп - оптимальне значення миттєвого ККД;
l і z див. на малюнку 4.2.
У цій роботі приймається f=0.3, z=0. Тоді оптимальне значення миттєвого ККД кулачкового механізму обчислюється за формулою
(8)
Як зазначалося раніше, варіанти технічних завдань включають по чотири закону зміни аналога прискорення вихідної ланки, позначених для зручності літерою J (див. До...
