2р

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ”ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

КІНЕМАТИЧНИЙ АНАЛІЗ

МАЛЬТІЙСЬКОГО МЕХАНІЗМУ

М е т о д и ч н і в к а з і в к и

До лабораторної роботи № 2 р з дисципліни

“Розрахунок і конструювання обладнання”

Для студентів спеціальностей

7. 09 02 12 “Обладнання електронної промисловості”

7. 09 02 21 “Обладнання переробних та харчових виробництв”

Затверджено на засіданні кафедри “Електронне машинобудування”, протокол № 1 від 31.08.2010 р.

Львів – 2010

Кінематичний аналіз мальтійського механізму: Методичні вказівки до лабораторної роботи з дисципліни “Розрахунок і конструювання обладнання” для студентів спеціальностей 7. 09 02 12 “Обладнання електронної промисловості”, 7. 09 02 21 “Обладнання переробних та харчових виробництв”. /Укл.: Кодра Ю.В., Шеремета Р.М., Завербний А.Р. – Львів: Видавництво Національного університету ”Львівська політехніка”, 2010. – 11 с.

Укладачі	Кодра Ю.В., канд. техн. наук, доц. Шеремета Р.М., канд. техн. наук, доц. Завербний А.Р., ст. викл.
Відповідальнийза випуск	Стоцько З.А., д-р техн. наук, проф.
Рецензенти:	Майструк В.В., канд. техн. наук, доц. Топильницький В.Г., канд. техн. наук, доц.

Мета роботи – ознайомлення студентів з конструкцією і кінематикою мальтійського механізму.

Призначення мальтійських механізмів. Мальтійські механізми призначені для перетворення безперервного обертального руху в обертальний кроковий рух з періодичними зупинками. Вони застосовуються в машинах для здійснення періодичних рухів, наприклад, періодичного повороту транспортних органів, шпиндельних блоків, револьверних головок тощо.

1. Принципові схеми мальтійських механізмів

Найбільш широке застосування отримали мальтійські механізми з зовнішнім (рис. 1, а) і внутрішнім (рис. 1, б) зачепленням, в яких осі кривошипа і хреста паралельні. Є також так звані сферичні мальтійські механізми, в яких осі кривошипа і хреста розміщені під певним кутом, наприклад, під 90^о (рис. 1, в). Мальтійські механізми забезпечують переміщення транспортних органів на однакові кути з постійною тривалістю періодів вистою і руху.

Мальтійський механізм складається з мальтійського хреста 2 і водила 1, виконаного у вигляді кривошипа з пальцем 3. Конструктивно у більшості випадків палець виконується у виді осі з роликом. Водило 1 є вхідною (ведучою) ланкою механізму, хрест 2 – вихідною (веденою) ланкою. При обертанні кривошипа палець 3 періодично входить у зачеплення з пазом хреста, в результаті чого відбувається поворот хреста на певний кут, величина якого залежить від кількості пазів хреста (табл. 1). Для фіксації хреста в період, коли відсутнє зачеплення кривошипа з хрестом, в конструкції кривошипа передбачається сектор 4, а в хресті виконуються відповідні циліндричні поверхні.

У механізмах із зовнішнім зачепленням при малому числі пазів мають місце менші кути повороту водила для здійснення відповідного повороту хреста, ніж у механізмах з внутрішнім зачепленням і у сферичних механізмах. У сферичних механізмах мають місце менші динамічні навантаження у порівнянні із механізмами з зовнішнім зачепленням. В деяких випадках застосування сферичних механізмів дозволяє уникати застосування додаткових конічних зубчастих передач.

Перевагою мальтійських механізмів є простота і компактність конструкції, достатня плавність і швидкість повороту хреста, надійність у роботі.

До недоліків відноситься непостійність швидкості повороту хреста і зв’язаних з ним робочих органів, великі піки кривої прискорень (особливо при малому числі пазів хреста), що викликає удари на початку і в кінці руху, а також великі інерційні навантаження при великій швидкості повороту чи великих моментах інерції; необхідність точного виготовлення і складання, а також необхідність застосування спеціальних пристроїв для точної фіксації положення поворотного вузла.

а) б) в)

Рис. 1. Типи мальтійських механізмів:

а – з зовнішнім зачепленням; б – з внутрішнім зачепленням; в – сферичний; 1 – водило; 2 – хрест; 3 – палець; 4 – фіксуючий сектор

Розрахункова схема і геометричні параметри мальтійського механізму з зовнішнім зачепленням представлена на рис. 1а, де:

- 2α – кут повороту кривошипа, при якому відбувається поворот хреста;

- 2β – кут повороту хреста;

- Z – кількість пазів хреста;

- R – довжина (радіус) кривошипа;

- R_х – ділильний радіус хреста;

- А – відстань між центрами осей кривошипа і хреста (міжосьова відстань);

До кінематичних параметрів мальтійського механізму відносяться:

- n_к – частота обертання кривошипа;

- ω_к – кутова швидкість кривошипа, ω_к = 2π · n_к.

Для забезпечення плавної роботи механізму кутова швидкість мальтійського хреста 1 повинна бути рівною нулю при вході ролика кривошипа 2 у паз хреста і його виході. Для цього центр водила розташовують так, щоб у моменти входу і виходу вектор швидкості центра ролика був направлений вздовж паза хреста. Це забезпечується при умові:

α + β = 90^о.

Оскільки ; то . (1)

Якщо час одного оберту водила, що визначає кінематичний цикл роботи машини, прийняти за Т, то час повороту t_пов мальтійського хреста буде пропорційним куту 2α, а час його стоянки t_ст – пропорційним куту (360^о – 2α).

Тобто _, і _.

Подаючи α через Z, отримаємо: _, і _, (2)

звідки _. (3)

Із виразу (3) отримаємо відношення часу повороту хреста до часу його стоянки:

_,

звідки _{; .} (4)

Зважаючи, що _, де n – частота обертання водила (об/хв), отримаємо формулу для визначення частоти обертання водила при заданому часі повороту хреста t_пов.

, (об/хв), або _, (с).

При відомому часі t_ст стоянки хреста частота обертання водила

, (об/хв) , або _, (с).

Основні характеристики мальтійських механізмів з зовнішнім зачепленням, які отримані на основі приведених формул, представлені у табл. 1.

Таблиця 1

Характеристики мальтійських механізмів з зовнішнім зачепленням

Параметр	Значення параметра
Z	3	4	5	6	8	10	12	15	20
α, град.	30	45	54	60	67,5	72	75	78	81
β, град.	60	45	36	30	22,5	18	15	12	9
tпов/tст	1/5	1/3	3/7	1/2	3/5	2/3	5/7	13/17	9/11
Т/tст	6/5	4/3	10/7	3/2	8/5	5/3	12/7	30/17	20/11
Т/tпов	6/1	4/1	10/5	3/1	8/3	5/2	12/5	30/13	20/9
z – число пазів хреста; 2α – кут повороту водила; 2β – кут повороту хреста;				tпов – тривалість руху (повороту) хреста; tст – тривалість стоянки хреста; Т – тривалість одного оберту водила.

Лабораторна установка

Лабораторна установка (рис. 2) для дослідження мальтійського механізму складається з хреста 1 і водила 3, що закріплені, відповідно, на валах ІІ і ІІІ. На валу ІІ закріплений також лімб 7 для відліку кутів повороту водила, а на валу ІІІ – лімб 9 для відліку кутів повороту хреста.

Привід водила здійснюється обертанням маховичка 6 через зубчасту передачу, що містить колеса 5, 11 і 4. Стрілочні візири 8 і 10 закріплені жорстко до основи установки. Гайки 12 і 13 призначені для фіксації лімбів на валах.