A najskuplji je cam metod. Dizajn bregastih mehanizama. Izbor zakona kretanja bregastog gurača
Sila koja djeluje na potiskivač sa strane brega i uzrokuje njegovo pomicanje usmjerena je normalno na breg na mjestu kontakta s potiskom. Stoga je u općem slučaju usmjerena pod kutom u odnosu na smjer kretanja potiskača (slika 46).
Slika 46
Ugao između sile koja djeluje na potiskivač i smjera njegovog kretanja naziva se ugao pritiska(označeno sa α), a ugao između delujuće sile i pravca okomitog na smer kretanja potiska se naziva ugao prenosa pokreta(označeno sa γ). Ukupno, ovi uglovi čine kut jednak 90 0, stoga, kada se uzme u obzir performanse mehanizma, uzimajući u obzir smjer prijenosa sila, možete raditi s bilo kojim od njih.
Kako se ugao prijenosa pokreta smanjuje, pogonska komponenta se smanjuje delujuća sila(komponenta koja se poklapa sa smjerom kretanja potiskivača). Istovremeno, komponenta koja pritiska potiskivač na vodilice se povećava, povećavajući silu trenja između potiskača i oslonca, što sprečava kretanje potiskača.
V T = S’∙ω hladno
Međutim, povećanje kruga minimalnog radijusa dovodi do povećanja dimenzija, težine i potrošnje materijala cijele konstrukcije. Stoga je zadatak dinamičke sinteze odrediti vrijednost r min pri kojoj ugao prijenosa kretanja ne bi bio manji od dozvoljenog u svim položajima mehanizma, a dimenzije minimalne.
Rješenje problema dinamička sinteza izvedena grafički. Koristi se sljedeća tehnika (vidi sliku 46b): ako se segment OW pomjeri paralelno sa samim sobom, poravnajući tačku W sa tačkom A i nacrtaj pravu liniju pod uglom
γ do njega kroz drugu tačku O, tada će proći kroz centar rotacije grebena (tj. O-O linija, paralelno sa N-N normalom i prolazi kroz centar rotacije brega).
Da bi se odredio r min, konstruiše se dijagram koji duž ordinatne osi iscrtava vrijednosti kretanja potiska ( S i) za “p” položaje mehanizma u skladu sa datim zakonom kretanja. Iz svake označene tačke, vrijednost analogne brzine koja odgovara ovoj poziciji postavlja se paralelno s apscisom ( s i '). Pomake i analoge brzine treba nacrtati na istoj skali (Slika 47).
Slika 47
Krajevi segmenata analoga brzine povezani su glatkom krivuljom, a tangente na nju povučene su desno i lijevo pod kutom γmin na osu apscise ( γmin– minimalni dozvoljeni ugao prenosa kretanja pod uslovom da nema ometanja). Ove dvije ravne linije razdvajaju dozvoljenu zonu za odabir centra rotacije brega (ispod ovih pravih linija) od zabranjene.
Odabirom centra rotacije brega u bilo kojoj tački u dozvoljenoj zoni, osigurava se odsustvo zaglavljivanja u svim pozicijama mehanizma. Da bi se osigurale minimalne dimenzije, potrebno je odabrati centar rotacije brega na granicama dozvoljene zone (ili uz neznatno odstupanje od granica, osiguravajući određenu marginu u kutu prijenosa). Ova metoda vam također omogućava da najracionalnije odaberete ekscentričnost.
Prilikom projektovanja mehanizma sa klackalicom, pristupi rešavanju problema dinamičke sinteze su slični. Međutim, u ovom slučaju, kut prijenosa pokreta se mjeri iz odgovarajućeg položaja klackalice. Stoga, pri određivanju dopuštene zone za odabir centra rotacije bregaste zrake se crtaju pod kutom
γmin u svakom položaju klackalice. Kao rezultat toga, dozvoljena površina je određena presjekom nekoliko zraka (slika 48).
Slika 48
Prilikom projektovanja mehanizma sa klackalicom precizira se zakon rotacionog kretanja klackalice. Dakle, parametri će biti poznati ugaono kretanje(ugao rotacije klackalice, analog ugaone brzine, analog ugaonog ubrzanja). Za određivanje analoga brzina, koji se taloži sa kraja klackalice u svakom od njegovih položaja, potrebno je pomnožiti analog ugaone brzine sa dužinom klackalice:
U mehanizmima s ravnim potiskivačom kut prijenosa kretanja određen je kutom između potisne ploče i samog potiskača (os njegovog translacijskog kretanja). Stoga, sa stanovišta prenošenja kretanja, najpovoljnija vrijednost ovog ugla je 90 0.
Sa stanovišta tehnologije izrade potiskača i montaže mehanizma, ugao između potiskača i njegove ploče, jednak 90 0, je također najpovoljniji. Stoga se u praksi ovaj slučaj obično koristi. U ovom slučaju, cjelokupna sila koja djeluje iz grebena na potiskivač u svim položajima mehanizma je pokretačka snaga(nema komponente koja pritiska potiskivač na vodilice).
Dakle, fenomen zaglavljivanja nije relevantan za ovu vrstu mehanizma. Međutim, greben mora imati konveksan profil na svim tačkama (pošto ravna ploča ne može podnijeti konkavna područja). Ispada da što je veća veličina kruga minimalnog radijusa, manja je vjerovatnoća da će se na profilu formirati konkavni dijelovi. Stoga u u ovom slučaju riješen je problem sličan problemu dinamičke sinteze - odabrati r min tako da na profilu nema konkavnih presjeka, a dimenzije minimalne (drugim riječima, r min se bira iz uvjeta konveksnosti brega).
Ciljevi rada su:
– izvođenje kinematičke analize bregastog mehanizma, koja se sastoji u određivanju položaja, brzine i ubrzanja potiska u zavisnosti od položaja brega;
– izvođenje kinematičke sinteze ovog mehanizma, koja se sastoji od konstruisanja bregastog profila na osnovu poznatog minimalnog radijusa potonjeg i dijagrama kretanja potiskača.
5.1. Osnovne informacije iz teorije
Brega je karika u mehanizmu grebena koja ima promjenjivu zakrivljenost profila i prenosi traženi zakon kretanja potisniku. Koncepti profilnih i faznih uglova brega, kao i uglovi prenosa kretanja i pritiska, dati su ranije u poglavlju 4.1 laboratorijskog rada „Sinteza bregastih mehanizama“.
U kinematičkoj studiji (analizi) uzima se u obzir specifičan bregasti mehanizam. Studija je usmjerena na određivanje kinematičkih karakteristika potisne šipke u različitim pozicijama brega.
Najjednostavniji i najočitiji način kinematičkog istraživanja u slučaju grebenastog mehanizma s translatorno pokretnim potiskivačom i u slučaju istog mehanizma sa ljuljajućim potiskom je metoda zasnovana na konstrukciji u prvom naznačenom slučaju eksperimentalnog dijagrama “ pomak - vrijeme” () za pogonsku vezu s njenom naknadnom grafičkom integracijom kako bi se dobili dijagrami "brzina - vrijeme" () i "ubrzanje - vrijeme" (), au drugom slučaju - eksperimentalni dijagram "ugao rotacije - vrijeme" (ψ = ψ( t)) za sličnu vezu sa njenom naknadnom integracijom za pronalaženje dijagrama „ugaona brzina – vreme“ (ω = ω( t)) i „ugaono ubrzanje – vrijeme“ (ε = ε( t)). Na sl. 5.1. Kao primjer, ovi dijagrami su predstavljeni za potiskivač koji se progresivno kreće.
IN laboratorijski rad koristi se grebenasti mehanizam, implementiran u obliku modela, čiji su glavni elementi baza i na njoj ugrađeni potisnik i zupčanik, na koji je fiksiran disk. Da bi se omogućila konstrukcija eksperimentalnog dijagrama (ili ψ = ψ( t)) Na disku se nalazi skala, stepenovana od 0 O do 360 O, a na potiskivaču ili na ploči pričvršćenoj na postolje je skala sa podjelama u milimetrima ili stepenima.
Tipično, u mehanizmu grebena, grebena se kreće jednoliko. U ovom slučaju, vrijeme t kretanje brega je proporcionalno kutu njegove rotacije φ. Dakle, dijagrami i ψ = ψ( t) su istovremeno dijagrami (φ) i ψ = ψ(φ).
Vremenska skala u dijagramima je određena na osnovu sljedećeg.
1) Radni ugao grebena odgovara dužini segmenta l na dijagramu (slika 5.1). dakle,
Gdje L– dužina segmenta dijagrama koja odgovara jednom obrtaju brega.
2) Vrijeme jedne revolucije
Gdje P– broj okretaja brega u minuti.
Tada je vremenska skala
U slučaju bregastog mehanizma sa potiskivačom koji se progresivno kreće, skale dijagrama pomaka, brzine i ubrzanja izračunavaju se pomoću poznatih formula:
Gdje N 1 i N 2 – razmaci polova, mm; s– pravi pomak, m; s diagr – veličina na dijagramu, mm.
U slučaju bregastog mehanizma sa ljuljajućim potiskom, skala dijagrama ugla rotacije je ψ = ψ( t), ugaona brzina i ugaono ubrzanje ε = ε( t) potiskača određuju se formulama:
U formuli (5.7) ψ je pravi ugao rotacije, rad., ψ dijagram je veličina na dijagramu, mm.
Kinematički dijagrami konstruisani u skladu sa navedenim su osnova za izvođenje kinematičke sinteze bregastog mehanizma. Karakteristike izvođenja ove sinteze prikazane su u okviru predavanja iz ove discipline.
5.2. Radni nalog
1. Polako okrećući kameru, snimite trenutak kada potisnik počinje da se diže i trenutak kada se završava. Koristeći skalu na disku čvrsto spojenom na greben, odredite kut rotacije φ y. Odredite ugao φ na isti način. Svaki od uglova φ y i φ in podijeljen je na nekoliko ( n) jednaki dijelovi(na primjer, šest).
2. Okretanje grebena pod kutovima φ i, izmjerite kretanje potiskivača s i u milimetrima ili ψ i u stepenima od skale na gonjenoj karici ili na osnovu modela zupčastog mehanizma, prvo u odeljku za uklanjanje, a zatim u delu za povratak. Dobijene podatke sumirajte u tabelu.
3. Koristeći podatke tablice, konstruirajte graf (ili ), koji je također graf (ili ).
4. Koristeći metodu grafičke diferencijacije, konstruirati grafove i (ili i)
5. Odrediti skale vremena, puta, brzine i ubrzanja koristeći formule (5.3) ... (5.9).
6. Izvršite sintezu mehanizama. Na osnovu dimenzija dobijenih tokom njegovog proučavanja konstruisati kinematičku dijagram zupčastog mehanizma. Minimalni radijus brega potreban za konstrukciju r 0, ekscentricitet e, rastojanje između osovina O I IN rotacija grebena i potiskivača, respektivno, kao i dužina AB Na modelu mehanizma mjere se klackalice gurača.
7. Prikaži sve uglove bregaste faze i profila.
8. U jednom od međupoložaja brega, prikažite potiskivač u obrnutom kretanju, a za ovu poziciju odredite prijenosni kut kretanja γ i kut pritiska α bregastog mehanizma.
9. Pripremite izvještaj.
5.3. Pitanja za samokontrolu
1. Koji uglovi grebena se nazivaju profilni, a koji fazni uglovi? Koja je njihova razlika?
2. Kako se izvodi grafička diferencijacija?
3. Kako izračunati skalu dijagrama?
4. Koja je suština metode preokreta kretanja?
5. Kako konstruisati bregasti profil u bregastim mehanizmima sa progresivno pomerajućim i ljuljajućim tapovima?
6. Šta se naziva ugao pritiska i ugao prenosa kretanja?
7. Kako ugao pritiska utiče na rad zupčastog mehanizma?
8. Pokažite uglove prijenosa pritiska i kretanja u bilo kojoj tački na profilu brega.
3.3. Faze rada bregastih mehanizama. Faza i konstrukcijski uglovi
Cam mehanizmi mogu implementirati zakone kretanja gotovo bilo koje složenosti na izlaznoj vezi. Ali svaki zakon kretanja može se predstaviti kombinacijom sljedećih faza:
1. Faza uklanjanja. Proces pomicanja izlazne karike (točka ili klackalice) kako se točka kontakta između zupca i potisne šipke udaljava od centra rotacije brega.
2. Faza povratka (prilaza). Proces pomeranja izlazne veze dok se tačka kontakta između brega i sledbenika približava centru rotacije brega.
3. Faze stajanja. Situacija u kojoj, s rotirajućim ekscentrom, točka kontakta između brega i potiskivača miruje. Istovremeno razlikuju zatvorena faza– kada je kontaktna tačka u položaju najbližem centru ekscentra, faza dugog boravka– kada je tačka kontakta na najdaljoj poziciji od centra ekscentra i međufaze. Faze zadržavanja nastaju kada se točka kontakta pomiče duž dijela profila zupca koji je oblikovan kao kružni luk povučen iz centra rotacije brega.
Navedena klasifikacija faza prvenstveno se odnosi na pozicione mehanizme.
Svaka faza rada ima svoj fazni ugao rada mehanizma i projektni ugao grebena.
Fazni ugao je ugao kroz koji se grebena mora rotirati da bi se odgovarajuća faza rada završila. Ovi uglovi su označeni slovom sa indeksom koji označava vrstu faze, na primjer, U – fazni ugao uklanjanja, D – daleki fazni ugao, B – ugao povratne faze, B – bliski fazni ugao.
Dizajnerski uglovi grebena određuju njegov profil. Označeni su slovom sa istim indeksima. Na sl. Slika 3.2a prikazuje ove uglove. Oni su ograničeni zracima povučenim iz centra rotacije brega do tačaka na njegovom središnjem profilu u kojima se profil bregata mijenja tokom prijelaza iz jedne faze u drugu.
Na prvi pogled može izgledati da su fazni i projektni uglovi jednaki. Pokažimo da to nije uvijek slučaj. Da bismo to učinili, izvodimo konstrukciju prikazanu na sl. 3.2b. Ovdje je mehanizam sa potiskivačem, ako ima ekscentricitet, ugrađen u položaj koji odgovara početku faze uklanjanja; To– tačka kontakta između ekscentra i potiskača. Dot To’ je pozicija tačke To, što odgovara kraju faze uklanjanja. Iz konstrukcije je jasno da je u redu To zauzeo poziciju To’ brega se mora rotirati za ugao Y, koji nije jednak Y, ali različit za ugao e, koji se naziva ugao ekscentriciteta. Za mehanizme sa potiskivačom možemo napisati sljedeće odnose:
U = U + e, B = B – e,
D = D, B = B
3.4. Izbor zakona kretanja izlazne veze
Metoda za izbor zakona kretanja izlazne veze zavisi od svrhe mehanizma. Kao što je već napomenuto, prema svojoj namjeni, bregasti mehanizmi su podijeljeni u dvije kategorije: pozicioni i funkcionalni.
3.4.1. Pozicioni mehanizmi
Radi jasnoće, razmotrimo najjednostavniji slučaj dvopozicijskog mehanizma, koji jednostavno "izbacuje" izlaznu vezu iz jednog ekstremnog položaja u drugi i nazad.
Na sl. Na slici 3.3 prikazan je zakon kretanja - graf kretanja potiskača takvog mehanizma, kada je cijeli radni proces predstavljen kombinacijom četiri vaze: uklanjanje, dugo zadržavanje, povratak i blizina stajanja. Ovdje je ugao rotacije brega, a odgovarajući fazni uglovi su označeni: y, d, c, b. Kretanje izlazne karike je iscrtano duž ordinatne ose: za mehanizme sa klackalom to je - ugao njegove rotacije, za mehanizme sa potiskivačom S - kretanje potiskivača. 
U ovom slučaju, izbor zakona kretanja se sastoji u određivanju prirode kretanja izlazne veze tokom faza uklanjanja i povratka. Na sl. 3.3 prikazana je neka vrsta krivulje za ove presjeke, ali upravo to treba odrediti. Koji kriterijumi čine osnovu za rešavanje ovog problema?
Idemo od suprotnog. Pokušajmo to učiniti “jednostavno”. Definirajmo linearni zakon pomaka u odsjecima uklanjanja i povratka. Na sl. 3.4 pokazuje do čega će to dovesti. Diferencirajući funkciju () ili S() dvaput, dobijamo da će se teoretski beskonačno, tj. pojaviti na granicama faze. nepredvidiva ubrzanja, a samim tim i inercijska opterećenja. Ova neprihvatljiva pojava naziva se šok tvrde faze.
Da bi se to izbjeglo, izbor zakona kretanja se vrši na osnovu grafa ubrzanja izlazne veze. Na sl. 3.5 pokazuje primjer. Specificira se željeni oblik grafa ubrzanja i njegove funkcije se pronalaze integracijom brzine i pomaka. 
Ovisnost ubrzanja izlazne veze u fazama uklanjanja i povratka obično se bira da bude bez šoka, tj. kao kontinuirana funkcija bez skokova ubrzanja. Ali ponekad je za mehanizme male brzine, kako bi se smanjile dimenzije, taj fenomen dopušten meki udarac, kada graf ubrzanja pokazuje skokove, ali za konačan, predvidljiv iznos.
Na sl. 3.6 predstavlja primjere najčešće korištenih vrsta zakona promjene ubrzanja. Funkcije su prikazane za fazu brisanja; za fazu vraćanja su slične, ali su preslikane. Na sl. 3.6 prikazuje simetrične zakone kada je 1 = 2 i priroda krivulja u ovim presjecima je ista. Ako je potrebno, asimetrični zakoni se također primjenjuju kada je 1 2 ili je priroda krivulja u ovim presjecima različita ili oboje.
Izbor određenog tipa zavisi od uslova rada mehanizma, na primer, zakon 3.6d se koristi kada je tokom faze uklanjanja (povratka) potreban deo sa konstantnom brzinom izlazne veze.
Po pravilu, funkcije zakona ubrzanja imaju analitičke izraze, posebno 3.6, a, d - segmenti sinusoida, 3.6, b, c, g - ravni segmenti, 3.6, f - kosinus, pa se stoga njihova integracija radi dobijanja brzina i pomak nije teško . Međutim, vrijednosti amplitude ubrzanja nisu unaprijed poznate, ali je poznata vrijednost pomaka izlazne veze u fazama uklanjanja i povratka. Razmotrimo kako pronaći i amplitudu ubrzanja i sve funkcije koje karakteriziraju kretanje izlazne veze.
Pri konstantnoj ugaonoj brzini rotacije brega, kada su ugao rotacije i vreme povezani izrazom = t funkcije se mogu razmatrati i iz vremena i iz kuta rotacije. Razmotrit ćemo ih na vrijeme iu odnosu na mehanizam sa klackalom.
U početnoj fazi postavićemo oblik grafa ubrzanja u obliku normalizovane, odnosno jedinične amplitude funkcije *( t). Za zavisnost na sl. 3.6a bit će *( t) = sin(2 t/T), gdje je T vrijeme kada mehanizam prolazi kroz fazu uklanjanja ili vraćanja. Stvarno ubrzanje izlazne veze:
2 (t) = m *(t), (3.1) 
gdje je m amplituda još nepoznata.
Integrirajući izraz (3.1) dvaput, dobijamo:
Integracija se vrši uz početne uslove: za fazu uklanjanja 2 ( t) = 0, 2 ( t) = 0; za fazu povratka 2 ( t) = 0, 2 ( t) = m . Poznat je potreban maksimalni pomak izlazne veze m, dakle amplituda ubrzanja
Vrijednost svake funkcije 2 ( t), 2 ( t), 2 (t) može se dodijeliti vrijednostima 2 (), 2 (), 2 (), koje se koriste za dizajniranje mehanizma, kao što je opisano u nastavku.
Treba napomenuti da postoji još jedan razlog za pojavu udaraca u grebenim mehanizmima, vezan za dinamiku njihovog rada. Cam može biti dizajniran i bez šoka, u smislu u kojem smo mislili na ovaj koncept gore. Ali pri velikim brzinama, u mehanizmima sa zatvaranjem sile, potiskivač (klackalica) se može odvojiti od grebena. Nakon nekog vremena, sila zatvaranja vraća kontakt, ali do tog obnavljanja dolazi s udarom. Takve pojave se mogu pojaviti, na primjer, kada je faza povratka podešena premalo. Profil brega se tada u ovoj fazi pokaže strmim i na kraju faze dugog zadržavanja sila zatvaranja nema vremena da osigura kontakt i čini se da se potiskivač odlomio od profila brega na dalekom zadržavanju i čak može odmah da udari u neku tačku kamere na skorom zadržavanju. Za mehanizme s pozitivnim zaključavanjem, valjak se pomiče duž žlijeba u grebenu. Budući da uvijek postoji razmak između valjka i zidova žlijeba, tijekom rada valjak udara o zidove, intenzitet ovih udara također se povećava sa povećanjem brzine rotacije brega. Za proučavanje ovih pojava potrebno je izraditi matematički model rada čitavog mehanizma, ali ova pitanja su izvan okvira ovog predmeta.
| " |
Dizajn bregastih mehanizama
Sažetak: Cam mehanizmi. Svrha i obim. Izbor zakona kretanja bregastog gurača. Klasifikacija bregastih mehanizama. Glavni parametri. Geometrijska interpretacija analoga brzine. Utjecaj ugla pritiska na rad bregastog mehanizma. Sinteza zupčastog mehanizma. Faze sinteze. Odabir radijusa valjka (zaokruživanje radnog područja potiskivača).
Cam mehanizmi
Radni proces mnogih mašina čini neophodnim da u svom sastavu imaju mehanizme, čije kretanje izlaznih karika mora biti izvedeno striktno prema datom zakonu i usklađeno sa kretanjem drugih mehanizama. Najjednostavniji, najpouzdaniji i kompaktniji za obavljanje ovog zadatka su grebeni mehanizmi.
Zove se kulačkov trovezni mehanizam sa višim kinematičkim parom, čija se ulazna karika naziva pesnica, a slobodan dan je pusher(ili rocker).
Svojom pesnicom naziva se karika kojoj pripada element višeg kinematičkog para, napravljen u obliku površine promjenjive zakrivljenosti.
Pravolinijski pokretna izlazna veza se zove pusher, a rotirajući (ljuljajući) – rocker.
Često, da bi se trenje klizanja u višem paru zamijenilo trenjem kotrljanja i smanjilo habanje i brega i potiska, u dizajn mehanizma je uključena dodatna karika - valjak i rotacijski kinematički par. Pokretljivost u ovom kinematičkom paru ne mijenja prijenosne funkcije mehanizma i predstavlja lokalnu pokretljivost.
Oni reproduciraju kretanje izlazne veze - potiskivača - teoretski precizno. Zakon kretanja potiskača, specificiran prijenosnom funkcijom, određen je profilom brega i glavna je karakteristika bregastog mehanizma, o čemu zavise njegova funkcionalna svojstva, kao i dinamičke i vibracijske kvalitete. Dizajn bregastog mehanizma podijeljen je u nekoliko faza: dodjeljivanje zakona kretanja potiskivača, odabir strukturnog dijagrama, određivanje glavnih i ukupnih dimenzija, izračunavanje koordinata bregastog profila.
Svrha i obim
Bregasti mehanizmi su dizajnirani da pretvore rotacijsko ili translacijsko kretanje brega u povratno ili povratno kretanje sljedbenika. Važna prednost zupčastih mehanizama je mogućnost da se osigura precizno poravnanje izlazne veze. Ova prednost je odredila njihovu široku upotrebu u najjednostavnijim uređajima za cikličku automatizaciju i u mehaničkim računskim uređajima (aritmometri, kalendarski mehanizmi). Cam mehanizmi se mogu podijeliti u dvije grupe. Mehanizmi prvog osiguravaju kretanje potiskivača prema datom zakonu kretanja. Mehanizmi druge grupe osiguravaju samo određeno maksimalno kretanje izlazne veze - hod potiska. U ovom slučaju, zakon po kojem se ovo kretanje vrši bira se iz skupa standardnih zakona kretanja u zavisnosti od uslova rada i tehnologije proizvodnje.
Izbor zakona kretanja bregastog gurača
Zakon kretanja potisnika naziva se funkcija kretanja (linearnog ili kutnog) potiskivača, kao i jedan od njegovih derivata, uzet u odnosu na vrijeme ili generaliziranu koordinatu - kretanje vodeće karike - brega. Prilikom projektiranja bregastog mehanizma s dinamičke točke gledišta, preporučljivo je poći od zakona promjene ubrzanja potiskača, budući da su ubrzanja ta koja određuju inercijalne sile koje nastaju tijekom rada mehanizma.
Postoje tri grupe zakona kretanja, koje karakterišu sledeće karakteristike:
1. kretanje potiskivača je praćeno snažnim udarcima,
2. kretanje potiskivača je praćeno blagim udarcima,
3. Gurač se kreće bez udara.
Vrlo često, uvjeti proizvodnje zahtijevaju da se potiskivač kreće konstantnom brzinom. Prilikom primjene takvog zakona kretanja potiskivača u mjestu nagle promjene brzine, ubrzanje teoretski dostiže beskonačnost, a dinamička opterećenja bi također trebala biti beskonačno velika. U praksi, zbog elastičnosti karika, ne postiže se beskonačno veliko dinamičko opterećenje, ali se njegova veličina i dalje pokazuje vrlo velikom. Takvi udari se nazivaju "tvrdi" i dopušteni su samo u mehanizmima male brzine i s malim težinama potiska.
Lagani udari prate rad zupčastog mehanizma ako funkcija brzine nema diskontinuitet, ali funkcija ubrzanja (ili analogna ubrzanja) potiskivača prolazi kroz diskontinuitet. Trenutna promjena ubrzanja za konačnu vrijednost uzrokuje oštru promjenu dinamičkih sila, koja se također manifestira u obliku udara. Međutim, ovi udari su manje opasni.
Grebenasti mehanizam radi glatko, bez udaraca, ako se funkcije brzine i ubrzanja potiskivača ne prekidaju, mijenjaju se glatko i pod uvjetom da su brzine i ubrzanja na početku i na kraju kretanja jednake nuli.
Zakon kretanja potiskača može se specificirati kako u analitičkom obliku - u obliku jednačine, tako iu grafičkom obliku - u obliku dijagrama. U zadacima za predmetni projekat susreću se sljedeći zakoni promjene analoga ubrzanja centra potisnog valjka, dati u obliku dijagrama:
Ravnomjerno ubrzani zakon promjene u analogu ubrzanja potiskivača; sa ravnomjerno ubrzanim zakonom kretanja potiskača, dizajnirani zupčasti mehanizam će doživjeti meke udare na početku i na kraju svakog od intervala.
Trokutasti zakon promjene analoga ubrzanja osigurava rad bregastog mehanizma bez udaraca.
Trapezni zakon promjene u analogu ubrzanja također osigurava rad mehanizma bez udaraca.
Sinusoidni zakon promjene analognog ubrzanja. Pruža najveću glatkoću kretanja (karakteristično je da se ne samo brzina i ubrzanje, već i derivati višeg reda mijenjaju glatko). Međutim, za ovaj zakon kretanja, maksimalno ubrzanje pri istim faznim uglovima i hodu potiskivača ispada veće nego u slučaju ravnomjerno ubrzanog i trapeznog zakona promjene analoga ubrzanja. Nedostatak ovog zakona kretanja je što se povećanje brzine na početku uspona, a samim tim i sam uspon odvija sporo.
Kosinusni zakon promjene u analogu ubrzanja uzrokuje meke udare na početku i na kraju hoda potiska. Međutim, kod kosinusnog zakona dolazi do brzog povećanja brzine na početku hoda i brzog smanjenja na kraju, što je poželjno kada se radi sa mnogim mehanizmom bregastog hoda.
Sa stanovišta dinamičkih opterećenja, zakoni bez udara su poželjni. Međutim, bregovi s takvim zakonima kretanja su tehnološki složeniji, jer zahtijevaju precizniju i složeniju opremu, pa je njihova proizvodnja znatno skuplja. Zakoni s jakim udarima imaju vrlo ograničenu primjenu i koriste se u nekritičnim mehanizmima pri malim brzinama i maloj izdržljivosti. Preporučljivo je koristiti bregove sa zakonima bez šoka u mehanizmima sa velikim brzinama kretanja sa strogim zahtjevima za preciznost i izdržljivost. Najrasprostranjeniji su zakoni kretanja s mekim udarima, uz pomoć kojih je moguće osigurati racionalnu kombinaciju troškova proizvodnje i radnih karakteristika mehanizma.
PREDAVANJE 17-18
L-17Sažetak: Namjena i opseg ekscentričnih mehanizama, glavne prednosti i nedostaci. Klasifikacija bregastih mehanizama. Osnovni parametri bregastih mehanizama. Struktura zupčastog mehanizma. Ciklogram rada bregastog mehanizma.
L-18 Sažetak: Tipični zakoni guranja. Kriterijumi za rad mehanizma i ugao pritiska pri prenosu kretanja u višem kinematičkom paru. Izjava o problemu metričke sinteze. Faze sinteze. Metrička sinteza bregastog mehanizma s progresivno pokretnim potiskivačom.
Kontrolna pitanja.
Cam mehanizmi:
Kulachkov koji se naziva trokraki mehanizam sa višim kinematičkim parom, ulazna karika se naziva bregasta, a izlazna karika naziva se potiskivač (ili klackalica). Često, da bi se trenje klizanja u višem paru zamijenilo trenjem kotrljanja i smanjilo habanje i brega i potiska, u dizajn mehanizma je uključena dodatna karika - valjak i rotacijski kinematički par. Pokretljivost u ovom kinematičkom paru ne mijenja prijenosne funkcije mehanizma i predstavlja lokalnu pokretljivost.
Svrha i obim:
Bregasti mehanizmi su dizajnirani da pretvore rotacijsko ili translacijsko kretanje brega u povratno ili povratno kretanje sljedbenika. Istovremeno, u mehanizmu sa dve pokretne karike moguće je realizovati transformaciju kretanja po složenom zakonu. Važna prednost cam mehanizam je mogućnost da se osigura precizno poravnanje izlazne veze. Ova prednost je odredila njihovu široku upotrebu u najjednostavnijim uređajima za cikličku automatizaciju (bregasto vratilo) i u mehaničkim računskim uređajima (aritmometri, kalendarski mehanizmi). Cam mehanizmi se mogu podijeliti u dvije grupe. Mehanizmi prvog osiguravaju kretanje potiskivača prema datom zakonu kretanja. Mehanizmi druge grupe osiguravaju samo određeno maksimalno kretanje izlazne veze - hod potiska. U ovom slučaju, zakon po kojem se ovo kretanje vrši bira se iz skupa standardnih zakona kretanja u zavisnosti od uslova rada i tehnologije proizvodnje.
Klasifikacija bregastih mehanizama:
Cam mehanizmi se klasifikuju prema sledećim kriterijumima:
- po lokaciji veza u prostoru
- prostorni
- stan
- pomeranjem brega
- rotacijski
- progresivan
- kretanjem izlazne veze
- klipni (sa potiskivanjem)
- povratna rotacija (sa klackalom)
- prema dostupnosti videa
- sa valjkom
- bez valjka
- po tipu kamere
- disk (ravni)
- cilindrični
- prema obliku radne površine izlazne karike
- stan
- šiljati
- cilindrični
- sferni
- metodom zatvaranja elemenata najvišeg para
- moć
- geometrijski
Prilikom zatvaranja silom, potiskivač se uklanja djelovanjem kontaktne površine brega na potiskivač (pokretna karika je brega, pogonska karika je potiskivač). Kretanje potiskivača pri približavanju se vrši zahvaljujući elastičnoj sili opruge ili sili težine potiskivača, dok breg nije pogonska karika. Kod geometrijskog zatvaranja, pomicanje potiskivača pri udaljavanju vrši se djelovanjem vanjske radne površine brega na potiskivač, a pri približavanju - djelovanjem unutrašnje radne površine brega na potiskivač. U obje faze kretanja, brega je vodeća karika, potiskivač je pogonska karika.
Ciklogram rada bregastog mehanizma
Rice. 2
Većina bregastih mehanizama su ciklični mehanizmi sa periodom ciklusa jednakim 2p. U ciklusu kretanja potiskivača, generalno, mogu se razlikovati četiri faze (slika 2): pomeranje iz najbližeg (u odnosu na centar rotacije ekscentra) do najudaljenije pozicije, najudaljenije pozicije (ili stajanja u najdaljoj poziciji) , povratak iz najdalje pozicije u najbližem i najbližem stajanju (stojeći u najbližem položaju). Prema tome, uglovi rotacije brega ili fazni uglovi se dele na:
- ofset angle jy
- daleko stojeći ugao j d
- povratni ugao j in
- blizu stojećeg ugla j b .
Iznos φ y + φ d + φ v naziva se radni ugao i označava se φ r. stoga,
φ y + φ d + φ c = φ r.
Glavni parametri bregastog mehanizma
Bregastog mehanizma karakteriziraju dva profila: središnji (ili teorijski) i konstruktivni. Ispod konstruktivno odnosi se na vanjski radni profil brega. Teorijski ili centar je profil koji u koordinatnom sistemu grebena opisuje centar valjka (ili zaokruživanje radnog profila potiskivača) kada se valjak kreće duž strukturnog profila brega. Fazni ugao naziva se ugao rotacije grebena. Ugao profila di je ugaona koordinata trenutne radne tačke teoretskog profila, koja odgovara struji fazni ugao ji.
Općenito, fazni ugao nije jednak kutu profila ji¹di.
Na sl. Slika 17.2 prikazuje dijagram ravnog zupčastog mehanizma sa dva tipa izlazne veze: van ose sa kretanje napred i ljuljanje (sa povratnim rotacijskim kretanjem). Ovaj dijagram prikazuje glavne parametre ravnih zupčastih mehanizama.
Na slici 17.2:
Teoretski profil brega se obično predstavlja u polarnim koordinatama odnosom ri = f(di),
gdje je ri radijus vektor trenutne tačke teoretskog ili središnjeg profila ekscentra.
Struktura bregastih mehanizama
Grebenasti mehanizam s valjkom ima dva pokreta s različitim funkcionalnim namjenama: W 0 = 1 - glavna mobilnost mehanizma kojim se transformacija kretanja vrši prema datom zakonu, W m = 1 - lokalna pokretljivost, koja se uvodi u mehanizam da zamijeni trenje klizanja u višem paru trenjem kotrljanja.
Kinematička analiza zupčastog mehanizma
Kinematska analiza zupčastog mehanizma može se izvesti bilo kojom od gore opisanih metoda. Prilikom proučavanja bregastih mehanizama s tipičnim zakonom gibanja izlazne veze najčešće se koristi metoda kinematičkih dijagrama. Za primjenu ove metode potrebno je definirati jedan od kinematičkih dijagrama. Budući da se prilikom kinematičke analize specificira bregasti mehanizam, poznati su njegov kinematički dijagram i oblik strukturnog profila brega. Dijagram pomaka je konstruiran u sljedećem redoslijedu (za mehanizam sa potiskivačom koji se translatorno kreće izvan ose):
- konstruisana je porodica krugova poluprečnika jednakim poluprečniku valjka, tangenta na strukturni profil grebena; centri krugova ove porodice povezani su glatkom krivuljom i dobije se centar ili teoretski profil brega
- krugovi radijusa uklapaju se u rezultirajući središnji profil r0 i r0 +hAmax , određuje se veličina ekscentriciteta e
- po veličini površina koje se ne poklapaju sa lukovima krugova radijusa r0 i r0 +hAmax , određuju se fazni uglovi jwork, ju, jdv i js
- luk kružnice r , koji odgovara kutu radne faze, podijeljen je na nekoliko diskretnih sekcija; kroz tačke cijepanja, prave se linije povlače tangencijalno na kružnicu radijusa ekscentriciteta (ove linije odgovaraju položajima osi potiskača u njegovom kretanju u odnosu na greben)
- na ovim pravim linijama mjere se segmenti koji se nalaze između središnjeg profila i kruga radijusa r 0
; ovi segmenti odgovaraju pokretima centra potisnog valjka SVi
na osnovu primljenih pokreta SVi konstruiran je dijagram funkcije položaja centra potisnog valjka SVi= f(j1)
Na sl. Na slici 17.4 prikazan je dijagram konstrukcije funkcije položaja za bregasti mehanizam sa centralnim (e=0) translatorno pokretnim valjkastim pratiocem.
Tipični zakoni guranja .
Prilikom dizajniranja zupčastih mehanizama, zakon gibanja potiska se bira iz skupa standardnih.
Tipični zakoni kretanja dijele se na zakone sa tvrdim i mekim udarima i zakone bez udara. Sa stanovišta dinamičkih opterećenja, zakoni bez udara su poželjni. Međutim, bregovi s takvim zakonima kretanja su tehnološki složeniji, jer zahtijevaju precizniju i složeniju opremu, te su stoga znatno skuplji za proizvodnju. Zakoni s jakim udarima imaju vrlo ograničenu primjenu i koriste se u nekritičnim mehanizmima pri malim brzinama i maloj izdržljivosti. Preporučljivo je koristiti bregove sa zakonima bez šoka u mehanizmima sa velikim brzinama kretanja sa strogim zahtjevima za preciznost i izdržljivost. Najrasprostranjeniji su zakoni kretanja s mekim udarima, uz pomoć kojih je moguće osigurati racionalnu kombinaciju troškova proizvodnje i radnih karakteristika mehanizma.
Nakon odabira vrste zakona kretanja, obično metodom kinematičkih dijagrama, vrši se geometrijsko-kinematičko proučavanje mehanizma i utvrđuje se zakon kretanja potiskača i zakon promjene po ciklusu prve prijenosne funkcije. (vidi. predavanje 3- metoda kinematičkih dijagrama).
Tabela 17.1
Za ispit
Kriterijumi performansi i ugao pritiska tokom prenosa kretanja V viši kinematički par.
Ugao pritiska definiše položaj normale p-p u najvišem reduktoru u odnosu na vektor brzine i kontaktnu tačku pogonjene karike (slika 3, a, b). Njegova vrijednost određena je dimenzijama mehanizma, prijenosnom funkcijom i kretanjem potiskivača S .
Ugao prijenosa pokreta γ- ugao između vektora υ 2 I υ rel. apsolutne i relativne (u odnosu na breg) brzine te tačke potiskača koja se nalazi na tački kontakta A(Sl. 3, a, b):
Ako zanemarimo silu trenja između brega i potiskača, tada je sila koja pokreće potiskivač (pokretna sila) pritisak Q zupčanik primijenjen na potiskivač na mjestu A i usmjerena duž zajedničke normale p-p na profile kamere i pratioca. Hajde da razbijemo struju Q na međusobno okomite komponente P 1 I Q 2, od kojih je prva usmjerena u smjeru brzine υ 2. Force P 1 pokreće potiskivač, savladavajući pritom sve korisne (vezane za obavljanje tehnoloških zadataka) i štetne (sile trenja) otpore primijenjene na potiskivač. Force P 2 povećava sile trenja u kinematičkom paru koji formiraju potiskivač i postolje.
Očigledno, sa smanjenjem ugla γ sila P 1 smanjuje se i snaga Q 2 povećanja. Pod određenim uglom γ može se ispostaviti da je sila P 1 neće moći savladati sav otpor primijenjen na potiskivač, a mehanizam neće raditi. Ovaj fenomen se zove ometanje mehanizam i ugao γ , pri kojem se javlja naziva se ugao klina γ pečat
Prilikom projektovanja bregastog mehanizma specificira se dozvoljena vrijednost kuta pritiska extra, osiguravajući ispunjenje uslova γ ≥ γ min > γ zatvori , odnosno trenutni ugao γ ni u jednoj tački u zupčastom mehanizmu minimalni ugao prijenosa ne smije biti manji od γ m in i značajno premašuju ugao ometanja γ close .
Za grebenaste mehanizme sa potiskivačem koji se progresivno kreće, preporučuje se γ min = 60°(Sl. 3, A) I γ min = 45°- mehanizmi sa rotirajućim potiskivačom (sl. 3, b).
Određivanje glavnih dimenzija bregastog mehanizma.
Dimenzije zupčastog mehanizma određuju se uzimajući u obzir dozvoljeni kut pritiska u gornjem paru.
Uslov koji mora biti zadovoljen položajem centra rotacije brega O 1 : uglovi pritiska tokom faze uklanjanja na svim tačkama profila moraju biti manji od dozvoljene vrednosti. Dakle, grafički područje lokacije tačke O 1 može se odrediti pomoću porodice pravih linija povučenih pod dozvoljenim uglom pritiska u odnosu na vektor moguće brzine tačke središnjeg profila koja pripada potiskivaču. Grafičko tumačenje gore navedenog za potiskivač i klackalicu dato je na Sl. 17.5. Tokom faze uklanjanja, konstruiše se dijagram zavisnosti S B = f(j1). Pošto je u rokeru tačka IN kreće se duž luka kružnice poluprečnika lBC, tada se za mehanizam sa klackalom dijagram konstruiše u krivolinijskim koordinatama. Sve konstrukcije na dijagramu se izvode u istoj skali, tj m l = m Vq = m S .
Prilikom sintetizacije grebenastog mehanizma, kao i kod sinteze bilo kojeg mehanizma, rješava se niz problema, od kojih se dva razmatraju na kursu TMM:
izbor strukturnog dijagrama i određivanje glavnih dimenzija karika mehanizma (uključujući i bregasti profil).
Faze sinteze
Prva faza sinteze je strukturna. Blok dijagram određuje broj veza mehanizma; broj, vrsta i pokretljivost kinematičkih parova; broj redundantnih veza i lokalna mobilnost. Prilikom strukturalne sinteze potrebno je opravdati uvođenje svake redundantne veze i lokalne mobilnosti u dijagram mehanizama. Odlučujući uslovi pri odabiru strukturnog dijagrama su: dati tip transformacije kretanja, položaj osi ulaznih i izlaznih veza. Ulazni pokret u mehanizmu se pretvara u izlaz, na primjer, rotacijski u rotacijski, rotacijski u translacijski itd. Ako su ose paralelne, tada se bira dijagram ravnog mehanizma. Prilikom ukrštanja ili ukrštanja osa potrebno je koristiti prostorni dijagram. Kod kinematičkih mehanizama opterećenja su mala, pa se mogu koristiti potiskivači sa šiljastim vrhom. U pogonskim mehanizmima, radi povećanja izdržljivosti i smanjenja habanja, valjak se uvodi u krug mehanizma ili se povećava smanjeni radijus zakrivljenosti dodirnih površina najvišeg para.
Druga faza sinteze je metrička. U ovoj fazi određuju se glavne dimenzije karika mehanizma koje obezbeđuju dati zakon transformacije kretanja u mehanizmu ili zadatu funkciju prenosa. Kao što je gore navedeno, funkcija prijenosa je čisto geometrijska karakteristika mehanizma, pa je stoga problem metričke sinteze čisto geometrijski problem, neovisno o vremenu ili brzinama. Glavni kriterijumi kojima se rukovodi dizajner pri rešavanju problema metričke sinteze su: minimiziranje dimenzija, a samim tim i mase; minimiziranje ugla pritiska u gornjoj pari; dobijanje tehnološki naprednog oblika bregastog profila.
Izjava o problemu metričke sinteze
Dato:
Blok dijagram mehanizma; zakon kretanja izlazne veze S
B =
f(j1)
ili njegovih parametara - h
B, jwork = ju + jdv + js, dozvoljeni ugao pritiska -
|J|
Dodatne informacije: Radius valjka r p, prečnik bregastog vratila d c, ekscentricitet e(za mehanizam sa potiskom koji se progresivno kreće) ,
središnja udaljenost a wi i dužina klackalice l BC (za mehanizam sa povratnom rotacijom izlazne veze).
Definiraj:
radijus početne bregaste podloške r
0
; radijus valjka r
0
; koordinate centra i strukturni profil brega r i = f(di)
i, ako nije specificirano, ekscentricitet e i središnja udaljenost a
w.
Algoritam za projektovanje bregastog mehanizma na osnovu dozvoljenog ugla pritiska
Odabir centra je moguć u zasjenjenim područjima. Štoviše, morate odabrati na takav način da osigurate minimalne dimenzije mehanizma. Minimalni radijus r 1 * dobijamo, ako povežemo vrh rezultujuće regije, tačku Oko 1* , sa porijeklom. Ovim izborom radijusa, u bilo kojoj tački profila tokom faze uklanjanja, ugao pritiska će biti manji ili jednak dozvoljenom. Međutim, brega se mora napraviti s ekscentričnosti e* . Kod nulte ekscentričnosti, polumjer početne podloške će biti određen točkom O e0 . Radijus je jednak r e 0 , odnosno znatno više od minimuma. Kod izlazne veze - klackalica, minimalni radijus se određuje slično. Radijus pokretača kamere r 1aw na datoj udaljenosti centra aw , određen točkom O 1aw , presek luka poluprečnika aw sa odgovarajućom granicom regiona. Obično se brega rotira samo u jednom smjeru, ali prilikom izvođenja radova popravke poželjno je imati mogućnost rotacije brega u suprotnom smjeru, odnosno osigurati mogućnost obrnutog kretanja bregastog vratila. Prilikom promjene smjera kretanja, faze uklanjanja i približavanja mijenjaju mjesta. Stoga, za odabir radijusa ekscentra koji se kreće obrnuto, potrebno je uzeti u obzir dvije moguće faze uklanjanja, odnosno konstruirati dva dijagrama S B= f(j1) za svaki od mogućih smjerova kretanja. Izbor polumjera i pripadajućih dimenzija reverzibilnog zupčastog mehanizma ilustrovan je dijagramima na Sl. 17.6.
Na ovoj slici:
r 1- minimalni radijus početne bregaste podloške;
r 1e- radijus početne podloške pri datom ekscentričnosti;
r 1aw- radijus početne podloške na datoj središnjoj udaljenosti;
aw 0- središnja udaljenost na minimalnom radijusu.
Odabir radijusa valjka
