книги из ГПНТБ / Лариков Е.А. Узлы и детали механизмов приборов. Основы теории и расчета

•следней. Весь комплект гибкого валика часто рассматривается как некоторый привод, но гибкий валик может использоваться и подругому, например, вместо брони заключаться в жесткую трубу, либо не иметь ни брони ни арматуры, когда длина валика невелика и размещается он в изолированном пространстве конструкции.

7

-

и

г—1

и

ы п

Рис. 41. Привод гибкого валика:

1 — деталь арматуры; 2 — наконечник; 3 — гибкий валик; 4 — броня

Тело гибкого валика получают путем навивки ряда слоев про­ волоки на центральную проволоку—сердечник, который потом может быть извлечен или оставлен в нем (рис. 42). Диаметры про­ волок возрастают от сердечника к поверхности и находятся в пре­ делах 0,3—-3 мм. Максимальное число слоев достигает 8. Материа­ лом служит стальная пружинная проволока марок ВС, ОВС или по ГОСТу 9389—60, а валы, работающие в агрессивной среде или

от которых требуется немагнит-

Главными характеристиками гибкого валика являются: его внешний диаметр а\, длина /, наибольший допустимый вращающий момент на входе Mlt наибольшее и рекомендуемое число оборотов •в минуту л„, наименьший радиус изгиба рв , и угол закручивания ярв на 1 пог. м и на I кгс-см вращающегося момента.

Диаметры da разных видов валиков изготавливают величиной 3—40 мм и более, длины — до 10 м и больше. Они способны передавать вращающие моменты М х от 1,5 до 1000 кгс-см и рабо­ тать при 750—10 000 об/мин и более. Наименьшие радиусы из­ гиба доходят до 125—100 мм, а углы закручивания г|з„ — от долей до 100 градусов и более.

130 '

Для каждого конкретного использования важно, какая длина у валика, работает ли он в прямом или в изогнутом состоянии, какой фактический радиус изгиба и какое число изгибов он пре­ терпевает. Имеют значение некоторые и другие факторы, как вид брони, смазка, направление вращения, реверсирование и т. д. Все эти факторы сказываются на потерях входного момента.

Подбор валика, а затем его брони из числа выпускаемых про­ мышленностью должен опираться на перечисленные выше харак­ теристики и на требования, касающиеся величин вращающего момента, чисел оборотов, взаимного расположения и последующих изменений в пространстве источника и потребителя воздействий. Для этого следует обратиться к существующим справочным сведениям, где, помимо всего, приводятся коэффициенты, учи­ тывающие режимы работы и возможные потери момента. Во мно­ гих случаях для окончательного выбора необходимо провести эксперимент. Наконечники и арматуру часто конструируют при­ менительно к проектируемым устройствам. Очень важно также, чтобы четко были оговорены все характеристики в условиях на поставку заводом-изготовителем гибких валиков и их брони.

9*

струменту перемещение с заданной скоростью или по заданной программе, в других устройствах осуществляет последователь­ ность запрограммированных включений, перевода рычагов управ­ ления и т. д.

В приборостроении возможны задачи, сходные с упомяну­ тыми, но чаще требуется по наперед заданному закону преобразо­ вывать вращательные движения кулачка в поступательные пере­ мещения толкателей или отклонений коромысел.

Вращательные или поступательные перемещения кулачка обычно имитируют изменение некоторого аргумента, а ход толка­ теля или отклонение коромысла воспроизводит какую-нибудь нелинейную функцию этого аргумента.

Основным преимуществом кулачкового узла является его спо­ собность осуществлять движения и перемещения ведомого звена по закону относительно большой сложности при значительной простоте самого механизма и высокой точности его работы. Для других устройств указанное было бы трудно достижимо, а иногда даже невозможно. Именно поэтому кулачковые пары нашли широ­ кое применение в разнообразных устройствах машин и приборов. Кроме того, они надежны, занимают мало места в конструкциях и особенно незаменимы там, где от механического устройства

его изготовления. Однако недостатки с избытком окупаются указанными выше преимуществами.

Все кулачковые узлы, независимо от их конструктивного оформления и области использования, можно классифицировать

назначаются для осуществления движения толкателя или пово­ рота коромысла (рис. 45) по законам

,т. е. они воспроизводят функции двух независимых переменных (начало отсчета от линии 00),

1S3

Работа плоских и пространственных пар обычно протекает сравнительно медленно и при небольших силовых сопротивлениях для толкателей. Скорости для таких узлов задают, исходя из тре­ бований к проектируемым устройствам, а силы и моменты подсчи­ тывают после окончательной разработки конструкций. Основное внимание здесь уделяют получению заданной закономерности хода толкателя или отклонения коромысла и обеспечению необ­ ходимой точности их работы.

Второй тип — операционные кулачковые пары. Такие кулач­ ковые пары могут быть плоскими и пространственными и служат

Рис, 45. Коноидный узел:

/ — каретка; 2 — коромысло; 3 — щуп; 4 — коноид; 5 — привод по ft; 6 — привод по ф; 7 — винт; 8 — гайка

для производства некоторых механических операций за счет цикли­ ческих ходов толкателей на заданном пути от ха до лтт а х (для коро­ мысла от у о до vm ax). за заданное время, с преодолением известных сил сопротивлений на ведомых звеньях. При этом никаких тре­ бований к закономерности вида (107) обычно не предъявляют.

Операционные кулачковые узлы могут быть разделены на два вида: медленно работающие и быстродействующие.

Так как никаких функциональных требований в отношении хода толкателей здесь не ставится, то профилирование рабочих поверхностей кулачков можно подчинить другим условиям.

Для медленно работающих пар профилирование можно вы­ полнить так, что преодоление заданных сил сопротивления на пути хтах — х0 = Л*гаах толкателя потребует от кулачка постоян­ ного активного момента

Главными свойствами быстродействующих узлов являются плавность и безударность работы. Этому можно подчинить гео­ метрию профиля кулачка, так что скорости и ускорения толкате­

134

35. КОНСТРУКТИВНЫЕ ФОРМЫ НАКОНЕЧНИКОВ ТОЛКАТЕЛЕЙ

Ниже видно, что профиль кулачка определяется не только заданной закономерностью хода толкателя, но, в некоторой мере, и формой его наконечника.

Выбор формы наконечника предшествует расчету профиля кулачка и ставится в зависимость от величины тех сил, которые можно ожидать в точке соприкосновения кулачка с наконечником (рис. 46, точка А). Ясно, что эту форму следует выбирать простей­

В практике приборостроения можно ограничиться примене­ нием следующих четырех форм наконечника.

«Остроконечная» форма. В реальных условиях она невоз­ можна, так как из-за износа такой наконечник очень быстро за­ тупится, а рабочая поверхность профиля кулачка покроется царапинами. Поэтому форма конца остроконечного щупа должна представлять собой сферу малого радиуса. Если можно пренебречь влиянием этой сферы на точность работы пары, то, расчеты и про­ филирования могут выполняться так, как будто щуп действительно остроконечный.

135

Роликовый наконечник. Схемы конструкций роликового нако­ нечника приведены на рис. 49. Ролик может быть цилиндрическим и бочкообразным.

Роликовый наконечник наиболее приемлем в паре с плоским

удельные давления вдоль линии контактирования могут быть под­

которого могут быть определены по другим формулам Герца [21 ] . Они же должны быть использованы для подбора радиуса ролика и его бочки.

137

г

Плоский наконечник. Такой наконечник (рис. 50) прост в из­ готовлении, стоек против износа, но может работать только с вы­

36. ЗАДАЧА РАСЧЕТА, РАБОЧИЕ И НЕРАБОЧИЕ ПРОФИЛИ ПОВЕРХНОСТЕЙ КУЛАЧКОВ

В достаточно общем виде задача расчета плоских или простран­ ственных кулачковых узлов состоит в том, чтобы через посредство хода толкателя воспроизвести некоторую, обычно нелинейную функцию одного или двух независимых переменных

На практике зависимости (114) чаще всего задаются с помощью числовых таблиц, а иногда их должен указать сам проектант,

мулы (107) и (108)]. В приборостроении более характерны сами функции (114).

Вид функций -фх и | я не может быть каким угодно, требуется' их непрерывность и монотонность-возрастания числовых значений, тогда соответствующие рабочие профили будут также плавноизменяющимися, т. е. работоспособными.

В расчетах по обеспечению непрерывности и монотонности ра­ ботающих поверхностей большое значение имеет известное выра­ жение для угла а подъема профиля, который для плоских пар совпадает с так называемым углом давления. Поэтому рассмо­

по профилю характеризует интенсивность роста радиуса профиля р в точке А и одновременно интенсивность хода щупа, т. е. его ско­ рость вдоль оси Ох.

138

t

В соответствии со схемой, приведенной на рис. 51, можно за­ писать

Для реальных кулачковых узлов величина а должна быть огра­

что сразу сказывается на точности хода толкателя и может при­ вести к заклиниванию его в своих направляющих.

Некоторое увеличение [а] сверх указанного возможно при использовании роликовых наконечников, при снижении за счет конструктивных мероприятий сопротивлений трения в ведомых звеньях, непременного повышения жесткости конструкции самого кулачкового узла и при условии высококачественного изготовле­ ния всех его элементов.

Следует различать рабочие и холостые ходы или перемещения толкателей и соответствующие им рабочие и нерабочие профили поверхностей кулачков.

Под рабочим ходом толкателя понимают его перемещение, когда выполняется зависимость (114). При этом'кулачок ведет толкатель. После завершения рабочего хода происходит отход толкателя к исходному положению, и в принципе безразлично — по какому закону он происходит. Отход толкателя к исходномуположению называется холостым ходом. При холостом ходе тол­ катель неотрывно следует за кулачком, понуждаемый к этому возвратной пружиной, либо связанными с толкателем органами приводного механизма.

Часть профиля кулачка, отвечающая рабочему ходу, назы­ вается рабочим профилем, а часть, отвечающая холостому ходу,— нерабочим профилем (рис. 52).

Время холостого хода и протяженность его профиля на ку­ лачке стремятся сделать минимальными. Условия работы толка-

139