Механизмы прерывистого движения

Котов В.Э

ФН2-41

Механизмы прерывистого движения

(реферат по основам конструирования приборов)

Мальтийский крест

  Мальтийский крест (рис.1) является кривошипно-кулисным  механизмом прерывистого движения . Он состоит из кривошипа 4 и  креста 1 с лопастями 2 (число лопастей должно быть не меньше трех). Лопасти 2 , имеющие  пазы , представляют собой кулисы , по которым перемещается цевка кривошипа 3. Кинематическая схема такого механизма аналогична кинематической схеме обычного кривошипно-кулисного  механизма (рис. 2)  . Цифрами  на рисунке обозначены : 1 - кулиса  , 2 - камень кулисы , 3 - кривошип.

           рис. 1                                                          рис.2

   Для кривошипно-кулисного механизма верны следующие соотношения :

где  ,  , остальные величины указаны на рисунке .

  В мальтийском кресте при вращении кривошипа поворот креста осуществляется только тогда , когда цевка кривошипа  перемещается в пазу лопасти креста , в этом случае передача работает как обычный кривошипно-кулисный механизм . При повороте кривошипа на угол 2b крест поворачивается на угол  2a . Затем , при завершении кривошипом полного оборота , крест остается неподвижен . На рис. 3 показан характер изменения кинематических параметров движения  креста : угла поворота a , угловой скорости w, и ускорения e .

                         рис. 3

Храповые механизмы

 Храповые механизмы - устройства , допускающие вращение оси только в одном  направлении  и  исключающие вращение этой же оси в другом направлении . Он состоит (рис. 4) из храпового колеса и собачки 1 , которая обычно прижимается к колесу пружиной 2 . Используют также храповые механизмы , в которых собачка прижимается к поступательно перемещающейся рейке .

Храповые колеса и собачки изготовляют из  сталей 35 , 50 , У10А , 15Х , 20Х , 25ХГСА . Для уменьшения износа или для работы при значительных нагрузках их либо подвергают объемной закалке , либо цементации с последующим закаливанием . В приборостроении для изготовления  храповых колес , и иногда собачек , используют также латуни ЛК80-3 , ЛС63-3 и бронзы Бр.КМц3-1. Также используют и сплавы алюминия .

рис. 4                                         рис. 5

Пружины храпового механизма создают  момент , прижимающий собачку к храповому колесу , однако  он не предназначен для преодоления сил и моментов , которые могут действовать на собачку от храпового колеса  - усилие пружины лишь вводит собачку в зацепление с колесом .Поэтому положение С (рис. 4) оси собачки  выбирают таким образом , чтобы  равнодействующая  окружной силы F и силы трения F_тр  F_n  создавала бы момент , прижимающий собачку к храповому колесу (а не выводящий ее из зацепления) . Это достигается  при условии , что угол установки оси собачки a больше угла трения j . Для  обеспечения этого условия необходимо удалить ось собачки С на  достаточное расстояние от оси храпового колеса . При этом , однако , следует учесть опасность срыва механизма вследствие переброса собачки на другую сторону храпового колеса ( особенно после некоторого износа) , поэтому слишком большое удаление С от оси колеса также недопустимо . Возможен также вариант установки , когда собачка находится достаточно близко к колесу , но сделана достаточно длинной , в этом случае условие a<j  также обеспечивается .

Соответствующее направление силы F_n  можно также обеспечить  поднутрением передней крани зубьев храпового колеса на угол a (рис. 5) . В этом случае ось собачки может располагаться на касательной к средней окружности зубьев колеса . Для обеспечения прижатия собачки к зубьям храпового колеса необходимо , чтобы угол поднутрения  был больше угла трения (часто a выбирается равным 10⁰ ) . У такой конструкции при малом окружном шаге зубьев зуб колеса получается ослабленным.

Модуль зубьев храпового колеса  , где p_t - окружной  шаг зубьев храпового колеса по окружности впадин , определяют из расчета по среднему допускаемому давлению используя соотношение:

где  - окружная сила (М - крутящий момент на оси колеса , d - диаметр впадин зубьев храпового колеса , d=mz  - m- модуль , z - число зубьев ) ; [p] - допускаемое давление на единицу ширины зуба  храпового колеса (справочная величина) ;  , b -ширина колеса .

рис. 6

  В часовых механизмах  используется конструкция , показанная на рис. 6 . Вместо храпового колеса в ней использовано обычное колесо с зубьями часового профиля , что упрощает конструкцию вследствие сокращения числа колес в механизме .  Собачка 1 , имеющая несколько выступов  , удерживается на оси винтом 4 . При подзаводке часов (рис. 6а) момент М_зав отводит собачку , прижимающуюся  под действием пружины 3 одним  из своих выступов к зубьям колеса 2 . Выступ собачки захватывает конец Д пружины 3 , деформируя последнюю , конец пружины Г закреплен неподвижно . При стопорящем положении собачки  (рис. 6б)  , когда она удерживает колесо 2 , зуб колеса упирается в один из выступов собачки . При переходе из одного положения в другое храповое колесо немного поворачивается  , вследствие чего напряжение заводной пружины после тугого завода ослабляется , что увеличивает срок ее службы и стало  возможным благодаря применению собачки с несколькими выступами .

   Храповые механизмы могут обеспечивать преобразование вращательного движения в колебательное , и наоборот . Так ,  в  храповом механизме электрических часов (рис. 7) , две толкающие собачки 1 и 3 преобразуют качание якоря 2 в прерывистое вращение храпового колеса  4.

При  перемещении якоря в  прямом и обратном направлениях собачки попеременно захватвают и толкают зубья колеса .

    Условные обозначения храповых механизмов для схем показаны на рис. 8 : а - односторонний храповой механизм с наружным зацеплением ; б - двусторонний храповой механизм с наружным зацеплением ; в - односторонний храповой механизм с внутренним зацеплением .

рис.  7                                                    рис. 8

Литература:

“Элементы приборных устройств”  под. ред. О.Ф. Тищенко , Часть 1 ,  Москва “Высшая школа” , 1982