6.3.2 Мультипликаторы
Мультипликаторы, как и редукторы, преобразуют движение по скорости и усилию. В отличие от редукторов, мультипликаторы имеют передаточное отношение u < 1, т. е. мультипликаторы повышают скорость выходного звена относительно входного, увеличивают перемещение выходного звена и уменьшают усилие на выходном звене. Как и редукторы, мультипликаторы могут быть вращательными, поступательными и с преобразованием вида движения. Вращательные мультипликаторы строятся, в основном, на зубчатых передачах и, прежде всего, на цилиндрических зубчатых колесах. Фактически, это обращенные редукторы, в которых вход и выход поменялись местами. КПД мультипликаторов существенно ниже КПД редукторов и, чтобы избежать самоторможения, в мультипликаторах используют передачи с минимальным трением.
Поступательные мультипликаторы часто используются в телескопических подъемных механизмах (рис. 6.20).
Рис. 6.20. Телескопический подъемный механизм:
1 – рабочий орган (например, вилы погрузчика); 2 – телескопические рамы; 3 – цепи или тросы; 4 – направляющая; 5 – гидроцилиндр
Передаточное отношение такого механизма
(6.35)
где n – число ветвей цепных или тросовых передач.
В механизме, показанном на рис. 6.20, n = 4, 1/n = 0,25.
Перемещение на выходе
Сила на выходе без учета трения в механизме
Мультипликатор с преобразованием вида движения изображен на рис. 6.21. Он построен на зубчатых передачах рейка-шестерня. Применяются такие мультипликаторы, например, в телескопических платформах.
Рис. 6.21. Мультипликатор с преобразованием вида движения:
1 – ведущая шестерня, 2 – промежуточная рейка, 3 – неподвижная рейка, 4 – промежуточная шестерня, 5 – выходная рейка
Передаточное отношение этого механизма
(6.36)
где u1-2 – передаточное отношение передачи шестерня-рейка (шестерня – 1, рейка – 2),
u2-5 – передаточное отношение передачи рейка-рейка (рейка – 2, рейка – 5),
6.4 Механизмы для передачи движения на расстояние
Для передачи движения на расстояние используются различные механизмы без преобразования и с преобразованием вида движения. Движение передается, как правило, на низких скоростях, так как на высоких скоростях, при невысокой точности изготовлении передач, появляются значительные вибрации и шумы. Нагрузка на передачи на низких скоростях может быть значительной. Под действием нагрузки передачи деформируются, что приводит к погрешностям в передаче движения. Если передача ведется на большое расстояние, то жесткость передачи обычно низкая, и погрешности в передаче движения высокие. Также высоки погрешности при наличии в передаче элементов с высокой податливостью, например, эластичных муфт. В сервоприводах такие передачи не применяются.
6.4.1 Механизмы для передачи вращения
Для передачи вращения между валами в осевом направлении или под небольшими углами используются валы с соединительными муфтами различных типов (рис. 6.22, а, б, в, г).
Рис. 6.22. Валы с соединительными муфтами различных типов: а – жесткими; б – компенсирующими; в – на основе шарнира Гука; г – на основе сильфонов или мембран
На
рис. 6.22, а
изображен вал 1 с жесткими муфтами 2.
Благодаря высокой крутильной жесткости
вала и муфт углы поворота входа и выхода
этого механизма равны вых
= вх
и
передаточное отношение u =
1. Однако, этот механизм работоспособен
только при высокой соосности опор
5.
На
рис. 6.22, б
изображен вал с компенсирующими муфтами,
например пальцевыми муфтами. Здесь
из-за анизотропии и не высокой жесткости
муфт вых
вх
,
передаточное число пульсирует, u
const.
Зато механизм допускает работу при
небольшой несоосности опор.
На рис. 6.22, в изображен карданный вал с муфтами на основе шарнира Гука. Здесь также вых вх и u const.
На рис. 6.22, г изображен вал с муфтами на основе металлических сильфонов или мембран. Благодаря изотропии и высокой крутильной жесткости муфт здесь вых = вх и u = 1. Такие муфты часто применяют в сервоприводах.
Для передачи вращения в радиальном направлении между параллельными валами используется набор зубчатых колес (только при небольшом расстоянии между валами), зубчато-ременная или цепная передачи. При большом расстоянии между валами возникает проблема жесткости этих передач. Деформация ремня или цепи при переменной нагрузке снижает точность передачи угла поворота и тогда u const .
Для передачи угла поворота между параллельными валами может использоваться рычажная передача (рис. 6.23) или передача типа барабан-лента (рис. 6.24).
Рис. 6.23. Рычажная передача:
1 – рычаг; 2 – тяга или толкатель (шатун)
Рис. 6.24. Передача типа «барабан-лента»:
1 – барабан; 2 – тяга – стальная лента
По жесткости эти передачи лучше ременной или цепной передачи, но имеют ограниченный угол поворота соединяемых валов, особенно в передаче на рис. 6.23.