1.Призначення і класифікація фіксаторів.

Фіксатори призначені для точної установки періодично переміщуються елементів механізмів і приладів у заздалегідь визначеному положенні і для утримання цих елементів в такому положенні в процесі експлуатації. Найчастіше фіксатори застосовують в перемикачах і механізмах фіксованої настройки.

Фіксатори розрізняють:

за способом фіксації - з жорсткою (рис. 14.1) і пружною фіксацією (рис. 14.2; 14.3);

по виду руху фіксованої елемента - фіксатори поступального (рис. 14-.3) і обертального (рис. 14.1, 14.2) руху;

по виду руху фіксуючого елемента - з поворотним (рис. 14.2, а - г) і з поступально рухомим (рис. 14.1, 14.2, залізничний к, 14.3, а, б) фіксуючим елементом;

п о виду тертя між фіксуючим і фіксувальним елементами – з тертям обератання (рис.14.2, б, в) і тертям ковзання (рис. 14.2, а, г);

за сукупністю конфігурацій сполучних ділянок фіксуючого і фіксованої елементів - 18 різних фіксуючих пар (рис. 14.4);

у напрямку дії зусилля фіксації - фіксатори радіального (рис. 14.2, а - з) і осьового (рис. 14.2, і, к) дії;

за функціональним призначенням - фіксатори з постійно фіксуючими положеннями (рис. 14.1-14.3) і перебудовувані (див. далі рис. 14.10-14.13).

У фиксаторах з жорсткою фіксацією (рис. 14.1) зміна положення фіксованої елемента можливо тільки при примусовому русі фіксуючого. Такі фіксатори забезпечують найбільшу надійність фіксації в найнесприятливіших умовах експлуатації (дія прискорень, випадкові дотики оператора і т. П.).

У фиксаторах з пружною фіксацією фіксуючий елемент (засувка) виштовхується автоматично при переміщенні фіксованої (гребінки або зірочки).

Перебудовувані фіксатори найчастіше застосовують у механізмах фіксованої настройки, при необхідності перебудови вихідних параметрів апаратури без заміни фіксатора [46].

2. Силові залежності в фіксаторах.

Схема дії сил иа елементи фіксатора зображена на рис. 14.5. Визначимо силу Р, необхідну для переміщення гребінки з одного фіксованого положення в інше Для сил, що діють в елементах фіксатора, можна скласти систему рівнянь;

(14.1)

де R_3-1 – повна реакція між корпусом 3 і защолкою 1; R_3-2 – повна реакція між корпусом 3 і гребінцем 2; R_2-1 = R_1-2 – повна реакція між защолкою 1 і гребінцем 2.

Силу P_i, необхідну для виводу гребінця з фіксованого положення, можна визначити з плану сил (рис. 14.5, б):

(14.2)

де N_3-1 – нормальна складова реакція R_3-1; F_3-1 = I₁N_3-1 = N_3-1tgp₁ – сила тертя між корпусом і защьолкою; N_3-2 – нормальна складова реакції R_3-2; F_3-1= I₃N_3-2= N_3-2tgp₃ – сила тертя між корпусом і гребінцем.

Розвязуючи рівняння (14.2), отримаємо:

(14.3)

З рівняння (14.3) можна визначити силу Р₁, необхідну для виводу гребінця з фіксованого положення. Розглянемо деякі одиночні випадки цього рівняння без урахування дії сили Р_с.

Мінімальне значення сили Р₁, при рівних умовах, можна отримати при значеннях р₁, рівних або близьких нулю. Тоді:

Звідси слідує, що для отримання мінімального значення сили Р₁, раціонально застосовувати фіксатори з обертовими і пружинними защьолками і заміняти тертя ковзання тертям обертання.

Якщо також р₃ = 0, то Р_1min=Qtg(p₂+α). При р₁=р₂=р₃=р≠0 рівняння (14.3) отримає вигляд:

(14.4)

В приміжному положенні защьолки (положення ІІ на рис. 14.5, а), коли α = 0 і р₁ = 0, сила необхідна для переміщення гребінця:

(14.5)

План сил фіксованого гребінця (рух защьолки вниз по похилій площині) і при α > р₂ зображений на рис 14.5, в. Виходячи з нього отримаємо:

Після розвязання маємо

(14.6)

Розглянемо випадковим випадком рівняння (14.6), Мінімальне значення сили Р_1ІІ получають при значеннях р₁, близьких до нуля. Тоді:

Якщо р₁=р₂=р₃=р≠0, рівняння (14.6) приймає вигляд:

Рух гребінця під дією тільки защьолки можлива при tgp₃≤ tg(α – p₂) або α ≥ (р₂+р₃). При р₃=р₂= 11^о α_min= 22^o.

При фіксуванні гребінця, коли α< p₂, план сил буде мати вигляд зображений на рис. 14.5, д. В цьому випадку переміщення гребінця без прикладання зьовнішньої сили неможливе.

У всіх розглянутих випадках замикає зусилля фіксатора (створюване зазвичай пружинами) при поступальному русі гребінки і α = const є змінним. Причому в положенні фіксації має мінімальне значення, а в проміжному - максимальне. Відповідно змінюється значення сили Р. Якщо для роботи механізму з фіксатором необхідно отримати інший закон зміни сили Q, кут α можна зробити змінним, наприклад, зменшувальним в міру підйому западини гребінки (рис.! 4.6, а).

На рис. 14.6, б показана конструкція фіксатора, в якому зусилля при перемиканні змінюється незначно. Це досягається завдяки використанню тангенціальної складової сили пружини, яка зменшується при зміні її напрямки. З рис. 14.6, в, г видно, що при незначній зміні зусилля Р_пр при повороті засувки зусилля фіксації Q_x і Q₂ відрізняються один від одного майже в два рази.

У разі застосування поворотною засувки для забезпечення однакового замикаючого зусилля фіксатора в обох напрямках центр обертання засувки слід розташовувати так, щоб фіксує частина її рухалася приблизно перпендикулярно до гребінки, а лінія АВ, що з'єднує центр обертання засувки з місцем зачеплення, стосувалася середньої окружності западин гребінки (рис . 14.7).

У фиксаторах обертального руху кут а підйому западин гребінки при виконанні їх прямими лініями збільшується при переході засувки від фіксованого положення в проміжне. При цьому початкове значення кута а необхідно вибрати таким, щоб виконувалася умова «α_max <(90 ° - (р₁ + р₂)).

Для отримання постійного значення кута а при повороті гребінки її западини необхідно виконати кривими лініями (наприклад, логарифмічною спіраллю).