книги из ГПНТБ / Соловьев А.И. Проектирование механизмов приборов и аппаратов
.pdfГ л а о а |
третья |
ЗУБЧАТЫЕ МЕХАНИЗМЫ
1.Зубчатые механизмы промышленной автоматики
Впромышленной автоматике зубчатые механизмы выполняют функции преобразователей движения и в некоторых случаях — счетно-решающих устройств. Рассмотрим некоторые из этих ме ханизмов.
Механизм реле тока ВС-2 (рис. 21), являющийся характерным узлом с вращательным движением звеньев кинематической цепи, включает в себя электродвигатель приводящий через червячные передачи 2 и 7 и пару цилиндрических шестерен 5 главный вал 10 шкального устройства 12 контактной группы 13.
При отключении цепи питания электромагнита 3 якорный ры чаг 5 автоматически включает тормозное устройство 6, останлв-
7 8 - |
9 Ю tl 12 |
Рис. 21
лмвающее |
механизм. В |
|
|||
это |
время |
роликовая |
|
||
муфта 4 |
[51] обеспечи |
|
|||
вает холостой ход элек |
|
||||
тродвигателя. |
|
|
|||
Поворот |
шкального |
|
|||
устройства |
ограничива |
|
|||
ется |
упором // . Глав |
|
|||
ный |
вал |
возвращается |
|
||
в исходное |
положение |
|
|||
спиральной |
пружиной 9 |
|
|||
[51, |
52].' |
|
Контактная |
|
|
группа 13 |
управляемой |
|
|||
энергетической |
схемы |
|
|||
приводится |
|
кулачка |
|
||
ми |
14. |
|
|
|
|
Автоматический пре |
Рис. 11 |
||||
рыватель эл е ктр и ч ес ко й |
|||||
ігепп с менее |
сложной |
|
|||
кинематической |
схемой показан |
на рис. 22. |
Электродвигатель / через пару шестерен 2 и червячную пере дачу 10 вращает кулачок 11, рычаг 9 которого через кулачковую муфту 8 жестко связан с валом 7, заканчивающимся коленчатым размыкателем 4 контактных пластин 5 реле 6. Механизм снабжен дистанционным отсчетным устройством числа оборотов ведущего электродвигателя 1 и числа размыканий контактов 5.
В качестве датчика оборотов используется сельсин 13, связан ный с єалом червяка парой цилиндрических шестерен 12. Датчи ком числа размыканий контактов является сельсин 3, кинематиче ски связанный рычажной системой с валом 7.
Система автоматической непрерывной коррекции в процессе обработки при на резании больших зубчатых колес (рис. 23) включает в себя вал 1, делительное чер вячное колесо 2, систему ди фракционных решеток Зи4, сервомотор 5, зубчатые ци линдрические колеса 5, 6, 7 (винтовую шариковую па ру 9).
|
' |
Принцип |
действия систе |
||
|
мы |
состоит |
в |
следующем. |
|
|
Сигналы фотоэлементов, свя |
||||
|
занные |
с парами |
дифракци |
||
|
онных |
решеток, |
поступают |
||
Рис. 23 |
в |
фазовый |
дискриминатор. |
Рис. 24
Выходной сигнал дискриминатора, пропорциональный ошибке ша га делительной окружности червячной пары станка, используется после усиления для управления сервомотором 8, который через систему зубчатых колес 6, винтовую шариковую пару 9 и косозубую пару сообщает дополнительное вращение валу червяка /, компенсирующее зафиксированную измерительной схемой ошибку.
Шкальный механизм с неподвижными осями вращения шесте рен (рис. 24) позволяет визуально контролировать по неподвиж ной шкале / попеременно вводимые на валы 4 и 7 величины.
Включение на шкальное устройство 1 того пли другого задаю щего вала осуществляется зубчатыми переключающими муфтами2 [51], сблокированными шарнирной рычажной системой 3 с указа телями положения включения 5 с фиксаторами 6".
Рис. 25
Зубчатый редуцирующий механизм с неподвижными осями вращения колес (рис. 25) позволяет реализовать две ступени ско ростей на выходном валу 1 при одной и той же скорости враще ния входного вала 6 за счет попеременного ввода в зацепление шестерен 5 ц 9 подвижного блока .с шестернями 3 и 4 ведомого вала при выведенных из зацепления шестернях 2 и 5.
При сцеплении зубчатой торцевой полумуфты шестерни 9 с од-
поименной полумуфтой шестернії 10 валы 6 и 1 оказываются свя занными ускоряющей передачей.
Планетарный редуцирующий механизм [50] дистанционного электропривода (рис. 26) приводится во вращение от электродви гателя /. Шестерня 2 вращает шестерню 3, жестко закрепленную ьа корпусе 5 планетарного механизма и кинематически выпол няющую функции водила.
|
|
Сателлит 6, обкаты |
|||||
|
ваясь |
по |
заторможен |
||||
|
ной фиксатором 15 ше |
||||||
|
стерне 7, вращает |
цент |
|||||
|
ральную |
шестерню |
1, |
||||
|
на |
валу которой |
сидит |
||||
|
шестерня |
8, зацепляю |
|||||
|
щаяся |
с |
шестерней |
11 |
|||
|
вала |
исполнительного |
|||||
|
механизма 10. |
Одновре |
|||||
|
менно |
через |
пару |
ше |
|||
|
стерен 9 п 13 плппе- |
||||||
|
гариып |
механизм |
кине |
||||
|
матически |
связан |
с |
||||
|
концевым |
вы кл ючате- |
|||||
|
лем |
// . |
|
|
|
|
|
|
В данном случае пла- |
||||||
|
нетапмый механизм вы |
||||||
|
полняет п функции пре |
||||||
|
дохранительного |
|
уст |
||||
|
ройства. |
При |
недопу |
||||
Рис. 26 |
стимой |
перегрузке |
ис |
||||
|
полнительного |
|
меха |
низма 10 (заедание, поломка и т. п.) фиксатор, рассчитанный на определенное, предельно допустимое усилие, .не сможет противо стоять вращению шестерни 7. Планетарный механизм автоматиче ски получит дополнительную степень свободы—превратится в диф ференциал. Система окажется кинематически неопределимой и не сможет передать вращающий момент двигателя на исполнительный механизм'. Поломка последнего нсключится.
Ограничение действия механизма во времени осуществляет концевой выключатель И, который, срабатывая, отключает пита ние электродвигателя 1, через электрическую цепь 12.
2. Зубчатые механизмы судовой автоматики
Из ранее рассмотренных систем судовой электронавигациоииой автоматики видна существенная роль в них простых зубчатых механизмов. В качестве преобразователей вращательного движе ния используются губчатые редукторы (см. рис. 2) и простейшие
открытые передачи с цилиндрическими зубчатыми колесами и чер
вячными парами |
(см. рис. 9). |
Они применяются в указателе глу |
|
бин эхолота НЭЛ-4 и НЭЛ-5 |
[35], гидроакустических станциях |
||
«Омуль» и «Палтус-М», в навигационных эхолотах |
«Судак» и |
||
«Язь» [1]. |
|
|
|
Более сложные механизмы с двумя степенями свободы типа |
|||
дифференциалов |
используются |
в автосчислителях и |
автопроклад |
чиках курса судна [9].
Указатель глубин (рис.'27), предназначенный для визуальных отсчетов измерений глубины эхолотом (см. рис. 2), приводится от электродвигателя 1, постоянство скорости вращения которого под держивается центробежным регулятором 7.
При |
работе |
указа> |
|||
теля |
на |
диапазон |
глу |
||
бин |
|
0—100 м |
включа |
||
ется |
червячная |
пара 4, |
|||
а |
на |
диапазон |
0— |
||
200 |
м — |
червячная |
па |
||
ра |
5 |
и пара цилиндри |
ческих шестерен 8.
Система передаче— |
|
|||
5—5 образует зубчатый |
|
|||
редуктор-коробку |
пере |
|
||
мены |
передач, |
на |
вы |
|
ходном валу 9 |
которой |
|
||
укреплен диск |
13 |
(см. |
|
|
рис. 2) |
с неоновой |
лам |
|
|
пой 12. Против |
вспыш |
|
||
ки лампы по шкале 12 |
|
|||
считываются показания |
|
|||
глубины. |
|
|
|
|
Одновременно |
через |
|
||
пару |
конических |
ше- |
Рис. 27 |
|
стерен |
2 (см. рис. 27) |
|
выходной вал 9 |
вращает кулачки посылочных контактных групп |
и контактной группы подавления нулевой помехи. |
|
Переключение |
диапазонов глубин осуществляется переключа |
телем 10, кинематически связанным с выходным валом 9 редук тора двумя парами конических шестерен 3 и 6.
Напряжение на неоновую лампу, укрепленную |
на выходном |
валу 9 и вращающуюся вместе с ним, подается со |
вторичной об |
мотки выходного трансформатора. Первичная обмотка укреплена на корпусе коробки перемены скоростей.
Зубчатый корректор (рис. 28), представляющий собой узел компенсатора погрешностей лага (см. рис. 9), состоит из двух зубчатых барабанов 1 и 7 (рис. 28), кинематически связанных между собою системой шестерен 3, поворачивающихся на угол,
3. Зак. № 183 |
65 |
пропорциональный скорости судна. Зубчатые барабаны 1 и 7 со ставлены из семи секций зубчатых дисков.
Верхний барабан зубцами дисков поворачивает трибку 6 на угол, пропорциональный вводимой поправке скорости судна, и компенсирует отрицательные погрешности, а нижний барабан ком пенсирует положительные погрешности.
При сцеплении триб ки 6 с барабанами 1 и 7 угол ее поворота через систему шестерен 4—2 передается на сек тор 8 и далее через пружину 9 —-на* г л а в - ' ный рычаг. Натяжение пружины регулируется гайкой 10, в нулевом по
ложении зубчатые |
дис |
|
к и |
фиксируются |
вин |
том |
5. |
|
Рулевой датчик (рис. 29) включает в себя сельсин-датчик 1 поло жения руля; линейный вращающийся транс форматор руля 2; штат ный сельсин-датчик 3, обеспечивающий син хронную передачу по ложения руля на штат
|
ные ' С е л ь с и н ы - п р н е м н и - |
||||
|
ки, |
не |
входящие |
в |
|
Рис. 28 |
комплект |
авторулевого, |
|||
и секторный |
механизм |
||||
Штанга 4 приводится |
поворота |
руля |
6. |
|
|
в движение рулевой |
машиной. |
Угол |
по |
ложения руля наблюдается по шкале 5. Зубчатый сектор 6 пово рачивает роторы электрических машин 1 и 2.
Контакторные устройства 7 |
и |
8 предназначены д л я отключе |
|
ния |
исполнительного двигателя |
в |
случае перекладки руля более |
чем |
на 35°. |
|
|
3. Зубчатые механизмы радиотехнических следящих систем
Зубчатые механизмы радиотехнических следящих систем могут быть представлены механизмами настройки и- дистанционного управления и механизмами вращения антенн. Здесь рассмотрены лишь некоторые из них.
Механизм каретки дистанционного управления перемещениями
имитатора связи (рис. 30) работает следующим образом. Каретка перемещается с помощью троса, один конец которого закреплен на корпус устройства, а другой наматывается на барабан 1, вра
щающийся от электродвигателя |
8, через планетарный редуктор 10 |
||
и червячную передачу 2 или от |
приводимого |
вручную |
маховичка |
о зубчатой муфтой 13 и пару цилиндрических |
шестерен |
11—12. |
6Ч10в
К сельсинам-приемникам
штатных указателей положения руля
Рис. 29
Перемещение каретки контролируется по шкалам 6, 7 грубого и точного отсчета, связанным с валом барабана / парой кониче
ских |
шестерен 3—4 и планетарным |
верньерным механизмом 5. |
С |
пульта управления команда |
«воспринимается» механизмом |
3* |
|
67 |
каретки через сельсин-приемник 9. Ограничение перемещения ка ретки осуществляется концевыми выключателями сети питания двигателя 8.
Как видно из кинематической схемы (см. рис. 30), |
механизм |
синтезирован из простых цилиндрических, конических |
и червяч |
ных передач. |
|
И/, 5
1
а, |
г 1 |
•12 |
|
В' |
1 * |
Рис. 30
Электродвигатель 8 типа Д-25А со следующими характеристи ческими параметрами: напряжение цепи питания 27+2,7 в; по требляемый ток 2,5 а; полезная мещность 25 вт; вращающий мо мент 407 Г-см; скорость вращения ротора 600-^6000 об/мин; направление вращения — двустороннее; режим работы—дли тельный.
Р |
а с ч е т . 1. Передаточное |
отношение от двигателя |
8 к бара |
бану |
/ |
|
|
|
181 |
- |
(87) |
|
|
" б |
|
где п а и п6 — собственно числа оборотов двигателя и барабана; V
где V — линейная скорость перемещения |
каретки, равная |
3,2 м/лшн; |
||||||
/ — длина витка |
барабана. |
|
|
|
|
|
||
|
|
3 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Пя = —— = |
16 |
об/мин. |
|
|
||
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ь, = |
6000 |
= |
. _ |
|
|
|
|
|
15 |
с/о- |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Передаточные отношения первого и второго ряда |
планетар |
|||||||
ной передачи предположим |
равными |
между |
собой ii = i 2 |
; переда |
||||
точным |
отношением |
червячного |
механизма |
зададимся |
i r = 4 0 . |
|||
Тогда из |
выражения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
• і» = |
|
-f-; |
|
|
|
|
|
|
|
'г |
|
|
|
|
|
|
Ж. - I |
- 5 ^ - = |
9,4 |
|
|
||
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1*1 = І2 = |
3,06. |
|
|
|
3. Кинематика планетарной передачи 10 оценивается переда точным отношением, определяемым по известной в механике фор
муле |
Виллиса |
[3] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пя |
— п н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d J |
nb |
- |
пн |
|
|
|
где |
i " b |
— передаточное |
отношение |
от центрального |
колеса а к |
||||||
|
|
|
эпициклической шестерне b при условно остановлен |
||||||||
1 1 аПь, |
|
|
ном |
водиле |
Н; |
|
|
|
|
|
|
п н |
— соответственно |
число |
оборотов |
шестерен |
a, b и води |
||||||
|
|
|
ла |
Н. |
|
|
|
|
|
|
|
Учитывая, |
что |
п ь = 0 , |
а |
- ^ - = |
|
іан |
есть |
передаточное отноше- |
|||
|
|
|
|
|
|
пн |
|
|
|
|
|
ние от звена |
а к |
звену Н, получим |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
іан |
= 1 - і а |
н ь . |
|
• |
(90) |
Представляя передаточное отношение между зубчатыми коле-