книги из ГПНТБ / Немкевич, А. С. Конструирование и расчет печатающих механизмов

Г Л А В А II

КИНЕМАТИЧЕСКОЕ И ДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕЧАТАЮЩИХ МЕХАНИЗМОВ ПИШУЩИХ МАШИН

1. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

При исследовании печатающих механизмов конструктивные схе­ мы механизмов заменяются кинематическими. На схеме звенья изо­ бражают в виде отрезка прямой, треугольника и других простей­ ших геометрических фигур. Концы отрезка являются характерными точками мест соединений рассматриваемого зве-На с соседним зве­ ном. Вершина фигуры является центром тяжести звена.

Как правило, печатающий механизм состоит из одного неподвиж­ ного звена (стойки) и подвижных звеньев. В процессе движения механизма его звенья занимают различные положения. Графиче­ ское изображение взаимного расположения звеньев, соответствую­ щее выбранному моменту времени или положению механизма, на­ зывают планом механизма.

При работе печатающего механизма звенья механизма переме­ щаются в одном направлении (вперед) и после нанесения оттиска возвращаются в исходное положение.

Наглядное представление о движении механизма дает последо­ вательное изображение положений (планов) механизма. С этой целью путь, проходимый клавишей клавишного рычага или буквен­ ным рычагом при движении механизма вперед или в исходное положение, разбивают на равные части. Число равных частей выби­ рают по усмотрению исследователя. Чем больше число частей, тем лучше, так как результаты исследования получаются более точными.

При кинематическом анализе печатающих механизмов за осно­ ву взято движение клавиш клавишного рычага канцелярских пишу­ щих машин, путь которых разбивают на 10 равных частей.

Кинематическое исследование механизмов, т. е. определение скоростей и ускорений, производится графическими методами.

В качестве примера рассмотрим четырехшарнирный механизм, изображенный на рис. 11, а. Размеры звеньев и закон движения у коромысла 1 (угловая скорость и угловое ускорение o)i и ei) из­ вестны. Требуется найти скорость и ускорение точки В (v B и а в ), а также угловую скорость и угловое ускорение буквенного рычага 3

(ш3 и е3).

20

Рис. 11. Четырехшарнирный механизм с плана­ ми скоростей и ускорений:

В этом уравнении направления скоростей для всех звеньев ме­ ханизма известны, они направлены перпендикулярно звеньям, а для точки А известна ее скорость. Поэтому вектор оа , известный по

величине и направлению, подчеркнут двумя линиями, а остальные векторы, у которых известно только направление скорости, подчерк­ нуты одной линией.

Векторное уравнение эквивалентно двум скалярным уравнениям.

штаб скорости. Для этого по своему усмотрению выбираем вели­

где у А — ра (р — произвольная точка, называемая полюсом плана

скоростей).

Построение плана скоростей показано на рис. 11,6. От точки р

21

откладываем перпендикулярно коромыслу ОА отрезок ра, через ко­ нец этого отрезка (точку а) проводим линию перпендикулярно шатуну АВ. Затем через точку р проводим прямую линию перпенди­ кулярно коромыслу ВС до пересечения с прямой, перпендикуляр­ ной АВ. Точку пересечения обозначим буквой Ь. Построенный тре­

угольник является планом скоростей. Скорости

вращения коромысла. Направление угловой скорости о)3 всегда сов­ падает с направлением скорости коромысла vB.

Для определения ускорения точки В напишем векторное урав­

22

где р'а' — произвольно выбранный отрезок в мм;

а}А — нормальное ускорение точки А коромысла.

Умножим все члены векторного уравнения (7) на масштаб, получим векторное уравнение в отрезках

ускорение точки А. В соответствии с написанным векторным урав­

нением, т. е. с правой его частью, от конца полного ускорения (точ­

но точки Л); через полученную точку Ь" проводим линию перпендику­

и через точку Ь'" проводим линию перпендикулярно СВ. Проведен­ ные линии пересекаются в точке Ь'. Соединив точки а' и Ь', получим отрезок, Характеризующий полное ускорение аВА. Соединив точки Ь' и р', .получим отрезок, характеризующий полное ускорение ав.

Построенный многоугольник является планом ускорений. Полное ускорение коромысла (буквенный рычаг 3)

Тангенциальное ускорение

23

Угловое ускорение

е3 :

1вс

видим, что направления скорости и ускорения совпадают, т. е. коро­ мысло в этом положении перемещается ускоренно.

На рис. 11,6, в показаны скорость и ускорение точки D, при­

надлежащей коромыслу /.

b'

положение точки d на подобных фигурах планов скорости и ускоре­

ний проверяют по правилу обхода контура. Правильным является положение точек d и d', при котором обход контуров apd и a'p'd'

24

скорость и ускорение по направлению совпадают, т. е. звено дви­ жется ускоренно.

На рис. 12, а изображен кулисный механизм. Размеры звеньев,

закон движения коромысла, условая скорость и угловое ускорение (соj и ei) известны. Требуется произвести кинематическое исследо­ вание механизма в изображенном положении.

Связь между скоростями v A и v B определяется векторым урав­

нением

vb = va + Vb a <

где v a - L O A и vbA.CB.

Движение точки В относительно точки А состоит из двух дви­

где 10А — размер коромысла ОА.

(Oi — угловая скорость коромысла ОА.

Устанавливаем масштаб плана скоростей р„ и пишем векторное уравнение в отрезках

У в = Уд + Ув а ■

Построение плана скоростей показайо на рис. 12, в. Из полюса плана скоростей р проводим вектор у А = р а (известный по величине и направлению) и линию перпендикулярно СВ, а из точки а —

линию параллельно направляющему пазу. В пересечении этих ли­ ний ставим точку Ь.

Скорости

где у в = pb, Ув а = Ьа-

Угловая скорость кулисы

1 1

« 3 = '

к в L с

Ускорение точки В находим по векторному уравнению

25

В этом уравнении член аВА представляет Кориолисово (пово­

ротное) ускорение, которое появляется в результате взаимодейст-' вия переносного и относительного движений при повороте кулисы.

Направление ускорения аВА находим поворотом вектора vBa

на 90° в сторону to2. Кориолисово ускорение всегда перпендикулярно направляющему пазу кулисы.

Ускорение атВА направлено вдоль направляющего паза кулисы.

Направления других ускорений следующие:

Построение плана ускорений показано на рис. :12, г. Из полюса

ную точку Ь" проводим линию, параллельную направляющему пазу кулисы. Затем от точки р' откладываем отрезок a%—P ib"' и через

точку Ь'" проводим линию перпендикулярно СВ. В пересечении про­ веденных линий ставим точку Ь'.

ММ

ВНа С2

ем, что звено СВ вращается ускоренно, так как направления ско­

рости и ускорения совпадают.

26

Экспериментальная установка состоит из печатающего механиз­ ма, индукционного датчика и осциллографа.

Ось катушки индукционного датчика связана с клавишным ры­ чагом. При движении клавишного рычага в обмотке катушки инду­ цируется э.д.с., по величине пропорциональная линейной скорости рычага, которая записывается с помощью осциллографа на пленку. Полученная запись осциллограммы представляет собой скорость движения клавишного рычага по времени. Для нахождения по этой осциллограмме величин скорости времени необходимо опреде­ лить масштабы. Масштаб скорости определяется с помощью спе­ циальной установки в виде кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем (рис. 14). Профиль кулачка выполнен по архимедовой спирали для получения постоянной скорости движения толкателя, а в качестве толкателя использована ось катушки индук­ ционного датчика, с помощью которой производится запись скорости движения клавишного рычага. Скорость движения толкателя была записана на пленку посредством осциллографа.

Истинную скорость толкателя определяем по формуле

2Нп мм

(15)

60 с

где Н — ход толкателя в мм; п — число оборотов кулачка в об/мин.

Вычислив скорость движения толкателя от и замерив ординату

Запись скорости движения клавишного рычага была произве­ дена при одновременном печатании букв на шести экземплярах писчей бумаги одной толщины с проложенной копировальной бума­ гой и четким отпечатком букв на последнем экземпляре. Буквы печатались на писчей бумаге различной толщины от 0,05 до 0,1 мм, при твердости бумагоопорного резинового вала 92—94 единицы по Шору.

Достаточно полное представление о законе движения печатаю­ щего механизма дают диаграммы, изображенные на рис. 15, постро­ енные на основе кривых осциллографической записи скорости пере­ мещения клавишного рычага вниз при печатании букв на писчей бумаге толщиной 0,05—0,06 мм.

Диаграмма скорости движения клавиши клавишного рычага по времени [vK, {] представляет собой осциллограмму, вычерченную в

увеличенном масштабе времени [Т| [мм/с]; масштаб скорости |ха

[мм/мм-с-1] увеличен и пересчитан для клавиши с учетом размеров рычага.

Диаграммы ускорений [а„, t] и перемещений [s„, /] клавиши

28

Рис. 15. Диаграммы скоростей, перемещений и уско­ рений

клавишного рычага построены путем графического дифференциро­

29