книги из ГПНТБ / Хандельсман Ю.М. Камневые опоры

Рис. 61. Формы призм и подушек

Р а с ч е т н о ж е в ы х опор. Исследованиями установлено, что распространенное представление о том, что при любых нагрузках деформируется только острие призмы, а подушка остается иедеформированной, для реальных призм не соответствует действитель­ ности [11]. Фактически деформируется и то и другое, но большая часть деформации (порядка 95%) падает на подушку. .Форма по­ душки, смазка, степень шероховатости и соотношение твердости по­ душки и призмы оказывают второстепенное влияние на характер

мы остаточные деформации, независимо от их величины, и величи­ на сближения, превышающая радиус острия призмы. Отсюда по­ нятна важность расчета ножевых опор на контактную прочность.

Наибольшее давление в контакте рассчитывают по формуле [16]

где b —■полуширина полоски контакта призмы с подушкой,

При закреплении призмы с обоих концов изгибающие напря­ жения рассчитывают по формуле для балки, нагруженной посре­ дине;

П

“4 \ѴХ ‘

Момент сил трения в опоре рассчитывают по формуле [16]

Защитить опоры от этих перегрузок и одновременно улучшить их фрикционные характеристики удается с помощью противоударных

устройств (ПУ).

ПУ (рис. 62) при воздействии опасных перегрузок автомати­ чески переносит удар с рабочего на более прочный нерабочий учас­ ток цапфы и тем самым защищает опору от повреждения. После прекращения действия перегрузки ПУ автоматически возвращает цапфу в исходное положение.

а)

в)

г)

Рис. 63. Противоударные устройства осевого (а), радиально­ го (б) и совмещенного (в, г) действия

ПУ опор оси баланса защищают цапфы и камни от разрушения при воздействии на часы ударных перегрузок порядка 3—5 тыс. g (падение часов на пол с метровой высоты), что позволяет проекти­

в свою очередь, обеспечивает существенное повышение добротности регулятора за счет снижения трения в его опорах.

В последнее время КО с ПУ начали применяться в электроиз­ мерительных, гироскопических и других приборах. Они могут быть использованы при любых ударных перегрузках, ими снабжаются все типы КО скольжения. На ПУ опор оси баланса часовых механиз­ мов разработаны отраслевые нормали и ГОСТ 17010—71 [26].

В -ПУ различают центрирующие, упругие элементы н элементы, воспринимающие ударные перегрузки (рис. 62, б). По направлению

воспринимаемых нагрузок ПУ подразделяются на осевые (рис. 63, а), радиальные (рис. 63, б) и совмещенные (рис. 63, в, г) [31]. Осевые ПУ предохраняют опору от перегрузок в осевом направлении, ра­ диальные — от радиальных перегрузок, а совмещенные — от пере­ грузок в любом направлении. По характеру работы упругого эле­ мента ПУ классифицируются на «упругие» и «жесткие». В первых цапфа начинает смещаться из исходного положения при наличии любой смещающей силы. В этом заключается их основной недоста­ ток. При прекращении действия смещающей силы упругие ПУ воз­ вращают цапфу в строго исходное положение. Жесткие ПУ сохра­ няют исходное положение цапфы до тех пор, пока смещающая сила не превзойдет усилия предварительного натяжения пружины. Одна­ ко только при определенных условиях (о них будет сказано ниже) такие ПУ могут обеспечить возвращение цапфы в строго исходное положение.

В упругих ПУ упругий элемент выполняет одновременно функ­ ции центрирующих элементов. В жестких ими являются сочетания

наличием на цапфе ограничивающего уступа, который, упираясь в корпус, защищает керн и камень от повреждения. ПУ радиального действия (рис. 63, б) обычно совмещаются с ПУ осевого, а если цапфа от ПУ совмещенного действия не имеет ограничивающего (противоударного) уступа, то такие ПУ работают, как радиальные.

Наибольшее распространение в отечественных часах получили

рующими элементами конус—плоскость, выпускаемые швейцарской фирмой Киф под названием «Флектор» (см. рис. 62), состоят из простых технологичных деталей, но для реализации высокой точно­ сти срабатывания необходимо обеспечить базирование оправы сквоз­ ного камня одновременно по конусу и плоскости. Устранение метал­ лической оправы и изготовление центрирующей конической поверх­ ности непосредственно на камне (рис. 63, г) обеспечивает меньшие осевые габариты ПУ (фирма Зайтц, Швейцария) и лучшее сраба­ тывание за счет малого коэффициента трения металл—рубин.

Распространенная конструкция керновой опоры с ПУ (фирма Зайтц) изображена на рис. 64, а. Центрирующие поверхности этого ПУ сфера—конус. Причем сферический пояс изготовлен непосред­ ственно на камне, что обеспечивает те же преимущества, что и в предыдущем случае. Предварительный натяг пружины (усилие сра­ батывания) может регулироваться в широких пределах, что дает возможность использовать устройство для керновых опор различ­ ных характеристик.

Более простое устройство и меньшие габаритные размеры имеет ПУ той же фирмы (рис. 64, б) , оно выпускается с корпусом под запрессовку или с резьбовым креплением. Усилие пружины регули­ руется перепрессовкой металлического упора на камне основной формы М. Коническая пружина при малых габаритных размерах позволяет обеспечить значительное осевое перемещение камня. Для приборов, в которых ограничены осевые размеры, более подходит

Интересно решен вопрос с центрированием в ПУ для опор с конической цапфой (рис. 65, а). При возвращении после срабатыва­ ния камень с цилиндрическим отверстием центрируется непосредст­

с цилиндрической цапфой, которая несет на своем конце триб, мож­ но применить ПУ, запатентованное в Швейцарии (рис. 65, б). Если цапфа не выходит за пределы камня, для защиты таких опор ис­

упругого элемента Т; в) точности срабатывания Ду — зоны центри­

го действия с центрирующими элементами в виде двух конических поверхностей. Он разработан С. Г. Усковой (НИИЧаспром) приме­ нительно к ПУ КО оси баланса часов [34].

Усилием срабатывания ПУ Q назовем то усилие, которое вызы­ вает смещение подвижного элемента ПУ, прижатого упругим эле­ ментом силой предварительного натяжения Т, выбирает противо­ ударные осевые или радиальные зазоры и вводит в контакт эле­ менты, воспринимающие удар (прижимает утолщенную часть цап­ фы к корпусу ПУ). Исследованиями установлено, что в ПУ такого типа осевые усилия срабатывания Q0 приблизительно равны ради­ альным усилиям срабатывания QP, т. е. QP~ Q 0~Q.

Для надежной защиты элементов опор от разрушения Q долж­ но быть меньше критического усилия Тк, вызывающего разрушение

где с=(Зч-8) — запас прочности.

Если прочность, например, цилиндрических цапф лимитируется изгибающими напряжениями, то Q может быть определено по фор­

Если наиболее опасны контактные напряжения при осевой на­ грузке, например в керновых опорах, то Q определяют по формуле (41) при учете ударных перегрузок и соотношения (57):

При расчете предварительного натяжения пружины и определе­ нии оптимального угла центрирующей конической поверхности сде­ лаем допущение, что на подвижную систему прибора на середине оси действует статическая радиальная нагрузка 2Q. Тогда на опра­ ву с камнем (см. рис. 62, е) через цапфу воздействует сила Q. При

ти невозвращение оправы под действием сплы\Т. Для этого, при­ равняв нулю Кд в уравнении (62), получаем

1

ПУ, а с другой стороны, при этом значении угла а к подвижная оп­ рава ПУ не возвратится в исходное положение. Очевидно, оптималь­ ное значение угла а к находится где-то между этими предельными значениями.

На рис. 67 построены уравнения (60) и (62) при двух крайних наиболее вероятных значениях /=0,1 и f = 0,3. На графиках заштрн-

Рис. 68. Схемы к расчету зоны центрирования противоударного устройства

вон зазор Аак. При угловом зазоре возможна посадка оправы как на нижний, так и на верхний диаметр конической поверхности. При наличии углового зазора Дык поворот оправы относительно корпуса на любой промежуточный угол j ^ A a K можно описать с точностью

до Да^, представив его как поворот вокруг мгновенного центра

вращения. Положение мгновенного центра вращения будет зависеть от посадки оправы.

При посадке оправы на нижний диаметр конической поверхно­ сти мгновенный центр вращения будет в точке Оі (рис. 68, а). Его положение определяется как точка пересечения перпендикуляров к направлению движения, восстановленных в точках, где это направ­ ление движения известно. В данном случае движение точек А и В будет происходить вдоль соответствующих образующих конической поверхности корпуса.

При посадке на верхний диаметр конуса оправы мгновенный центр вращения будет в точке 0 2 (рис. 68, б). Перекос оправы на величину угла / вызывает смещение центра отверстия сквозного камня (или центра сферической поверхности кратера подпятника), а следовательно, и оси подвижной системы прибора на величину.

Как следует из рис. 68 и формул (65) и (66), при посадке на нижний диаметр конической поверхности оправы зона центрирова­ ния существенно меньше, чем при посадке на верхний диаметр, при той же точности изготовления этих деталей. Нулевая зона цент­ рирования реализуется при /і=0. При Дак=0 происходит залипание оправы в корпусе ПУ и зона центрирования становится нестабиль­ ной. Практически Дак назначается в пределах 30—60'.

2.ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАМНЕВЫХ ОПОР, УСТОЙЧИВЫХ К БОЛЬШИМ МОНТАЖНЫМ НАГРУЗКАМ

Впоплавковых гироскопах, акселерометрах и аналогичных при­ борах монтажные нагрузки на опоры чувствительного подвеса резко