Кулачковые механизмы. Часть 1. Примеры

Кулачковые механизмы, часть 1 Типы кулачковых механизмов

70 руб.

Описание товара

Кулачковые механизмы. Чаcть 1.

Типы кулачковых механизмов

       Кулачковые механизмы находят достаточно широкое применение в различных отраслях промышленности. В автомобилестроении, в двигателях внутреннего сгорания применяются кулачковые механизмы с тарельчатым толкателем и силовым замыканием пружиной. В технологическом оборудовании (в пружинонавивочных и шайбонавивочных станках, универсально гибочных и холодноштамповочных автоматах) применяются кулачковые механизмы с плоскими дисковыми кулачками, качающимся роликовым толкателем и силовым или кинематическим (при высоких скоростях и больших знакопеременных нагрузках) замыканием. В пищевой, легкой промышленности и производстве медикаментов, где используются роторные автоматы и линии применяются кулачковые механизмы с пространственными кулачками, с поступательно перемещающимися роликовыми толкателями и кинематическим замыканием.

       Кулачковые механизмы в отличие от всех других содержат кулачок, задающий закон движения, и толкатель, передающий это движение ведомому звену – рычагу, ползуну, коромыслу или кулисе. Именно возможность осуществить движение ведомого звена практически по любому закону является основным преимуществом кулачкового механизма, что позволяет его использовать, в отличие от других механизмов, для решения сложных кинематических задач даже при работе в условиях больших нагрузок и высоких скоростей. До появления системы электронного программного управления кулачковые механизмы были практически единственным устройством, с помощью которого программировалось сложное движение исполнительного органа. Но и сейчас есть области техники, где кулачковые механизмы незаменимы, это например кулачковые автоматы различного назначения, работающие в условиях высоких скоростей и больших нагрузок (холодновысадочные автоматы, листоштамповочные автоматы, роторные линии), а также двигатели внутреннего сгорания (система газораспределения) и т.д.

     Кулачковые механизмы различаются по виду движения толкателя, по типу кулачка, по конструкции толкателя, по способу замыкания кулачка и толкателя. По виду движения толкателя кулачковые механизмы делятся на механизмы с поступательным движением толкателя (см. Рис. 1а), с качательным движением толкателя (см. Рис. 1б) и механизмы со сложным движением толкателя (см. Рис. 1в).

Рис 1new     В кулачковых механизмах применяются следующие конструкции толкателей: игольчатые (см. Рис. 2а), роликовые (см. Рис. 2б), тарельчатые (см. Рис. 2в), сферические (см. Рис. 2г). В технологическом оборудовании обычно применяются роликовые толкатели.

Рис 2new       По типу кулачка кулачковые механизмы делятся на механизмы с плоскими дисковыми кулачками (см. Рис. 3а,б), с поступательно движущимися кулачками (см Рис. 3в), с пространственными кулачками (см Рис. 3г).

Рис 3new     По способу замыкания кулачка и толкателя кулачковые механизмы делятся на механизмы с силовым замыканием (см. Рис. 4а) и механизмы с кинематическим замыканием (см. Рис. 4б).

Рис 4new    В первом случае силовое замыкание кулачка и тарельчатого толкателя, обеспечивающее их постоянный гарантированный контакт, осуществляется за счет прижима последнего пружиной к кулачку, а во втором случае замыкание роликового толкателя и кулачка, обеспечивающего их постоянный контакт, осуществляется за счет того, что кулачок выполняется сдвоенным и имеет прямой и обратный профиль, а толкатель представляет собою трехплечий рычаг, два ведущих плеча которого оснащены шарнирно установленными роликами, каждый из которых контактирует с соответствующим профилем кулачка. Кроме того с кинематическим замыканием выполняются практически все пространственные кулачковые механизмы (см. Рис. 3г) и достаточно часто кулачковые механизмы с поступательно движущимся толкателем (см. Рис. 3в), при этом в обоих случаях кулачки выполняются с пазом по которому в процессе движения кулачка катится ролик толкателя. Необходимо отметить, что при видимых преимуществах использования кинематического замыкания в кулачковых механизмах высокоскоростного технологического оборудовании влечет за собою значительное ужесточение требований по точности предъявляемых к кулачку, толкателю и расточкам в станине под кулачковый вал и ось качания толкателя. Рассмотрим примеры и конструктивные особенности кулачковых механизмов.

Примеры использования кулачковых механизмов

       При практическом применении кулачковых механизмов для выполнения определенных требований и ограничений зачастую приходится создавать оригинальные конструктивные схемы, которые позволяют повысить эффективность работы механизма в целом. На Рис. 5 приведена конструкция кулачкового механизма с поступательно перемещающимся толкателем, позволяющая при его значительном ходе использовать кулачок с малой величиной подъема. Он содержит ведущий вал 1 с закрепленной на нем планшайбой 2, в направляющих 3 которой расположен плоский кулачок 4, имеющий два выступа с наклонными поверхностями верхний 5, взаимодействующий с роликом 6 толкателя 7 перемещающегося в направляющих станины 8 и нижний 9, взаимодействующий с неподвижным роликом 10, закрепленным на опоре 11, а также пружину 12, закрепленную на валу 1, постоянно поджимающую к нему кулачок 4. Работает механизм следующим образом. При вращении вала 1 против часовой стрелки кулачок 4 своими наклонными поверхностями на верхнем выступе 5 взаимодействует с роликом 6, что приводит к вертикальному подъему толкателя 7, а на нижнем выступе 9 с неподвижным роликом 10, что приводит к перемещению кулачка 4 в направляющих 3 в сторону толкателя 7, и как следствие к его дополнительному подъему. Такая конструкция механизма за счет дополнительного осевого перемещения кулачка 4 позволяет получить необходимую величину хода толкателя 7 при небольшой величине подъема кулачка, что снижает нагрузки на толкатель и интенсивность износа кулачка.

Рис 5new      На Рис. 6 показана конструкция кулачкового механизма которая обеспечивает последовательное поступательное и вращательное движения толкателя, что необходимо для переноса заготовки пружины с одной позиции пружинонавивочного автомата на другую. Она состоит из поворотного рычага 1 с механизмом зажима 3 переносимой детали 4 (заготовки пружины), пальца 2 центрирующего рычаги механизма зажима 3, цилиндрического толкателя 5, кулачка 6 с фланцами 12 и накладками 13, закрепленного на ведущем валу 7, ролика 8, шарнирно установленного в нижнем квадратном конце 11, толкателя 5, перемещающегося по пазу 10 кулачка 6 и кольца 16, закрепленного на толкателе 5 с двумя поводками 14 и 15. При этом ролик 8 установлен на нижнем квадратном конце 11 толкателя 5 посредством втулки 9, что дает возможность ему беспрепятственно продолжать обкатываться по пазу 10 кулачка 6 при вращении вокруг оси толкателя 5. Наличие у толкателя 5 квадратного нижнего конца 11 позволяет ему осуществлять поворот вокруг оси только в момент нахождения в одном из зазоров 17 образованном между фланцами 12 кулачка 6. Пружина 18 обеспечивает постоянный контакт ролика 8 с кулачком 6. Кулачок 6 имеет два участка А с минимальным радиусом, два участка Б с максимальным радиусом и четыре переходных участка В с минимального радиуса на максимальный и наоборот.

Рис 6new     Работает механизм следующим образом. При нахождении механизма в положении показанном на Рис 6 ролик 8 обкатывается по поверхности кулачка 6 с постоянным радиусом, толкатель 5 находится в крайнем верхнем положении с зажатой механизмом зажима 3 заготовкой пружины 4. При дальнейшем вращении вала 7 с кулачком 6 нижний квадратный конец 11 толкателя 5 попадает в зазор 17 между фланцами 12 кулачка 6 и накладка 13, воздействуя на поводок 14, поворачивает кольцо 16 вместе с толкателем 5 вокруг его оси на угол 〖90〗^0 вместе с зажатой заготовкой пружины 4. Кулачок 6 продолжает вращение вместе с валом 7 и квадратный конец 11 толкателя 5 снова попадает между фланцами 12 кулачка 6, что фиксирует его от поворота, а переход ролика 8 на участке В с максимального радиуса кулачка на минимальный приводит к опусканию толкателя 5 вместе с заготовкой на другую позицию пружинонавивочного автомата. При дальнейшем вращении кулачка 6 ролик 8 перекатывается по его участку А, при этом толкатель 5 стоит неподвижно в крайнем нижнем положении. Как только при вращении кулачка 6 ролик 8 попадает на второй участок В кулачка происходит подъем толкателя 5, а при совмещении квадратного конца 11 толкателя 5 со вторым зазором 17 между фланцами 12, вторая накладка 13 поворачивает толкатель 5 на 〖90〗^0 в обратном направлении. Затем ролик 8 попадает на третий участок В кулачка 6, что приводит к опусканию толкателя 5 и зажиму новой заготовки 4. При прохождении ролика 8 второго участка А кулачка 6 толкатель стоит неподвижно в крайнем нижнем положении и зафиксирован от поворота вокруг оси поскольку его нижний квадратный конец находится между фланцев 12. Попадание ролика 8 на четвертый участок В кулачка 6 приводит к подъему толкателя вверх вместе с заготовкой пружины 4 зажатой механизмом зажима 3. На этом цикл работы кулачкового механизма заканчивается.
На Рис. 7а показан кулачковый механизм состоящий из кулачка 1, установленного на валу 6 по пазу которого обкатывается ролик 7, ведущего рычага 2, шарнирно установленного на станине с помощью оси 8 и соединенного с двухплечим рычагом 4, который также шарнирно установлен на станине посредством оси 5. При вращении вала 6 с кулачком 1 ведущий рычаг 2 сообщает качательное движение двуплечему рычагу 4. Большой подъем кулачка 1 и соответственно угол давления, имеющие место в данном механизме, препятствуют повышению производительности автомата, поскольку увеличивающиеся в этом случае инерционные нагрузки при большом угле давления существенно повышали интенсивность износа кулачка. Поэтому был создан кулачковый механизм позволивший за счет существенного уменьшения угла давления повысить производительность (см. Рис. 7б). Данный кулачковый механизм содержал кулачок 1, выполненный за одно с зубчатым колесом 11, установлено на валу 6, тягу 2, шарнирно соединенную с шатуном 3 и двухплечим рычагом 4, установленным на оси 5, ролик 7 взаимодействующий с кулачком 1 и шарнирно установленный в ползушке 9, которая перемещается в направляющих 10 станины, зубчатое колесо 12, зацепляющееся с зубчатым колесом 11 выполненное за одно с кулачком 13 и вращающееся в противоположном направлении вместе с валом 15. При этом ось 8 тяги 2 снабжена роликом 14, который обкатывается по пазу кулачка 13 и тем самым увеличивает ход ведомого плеча тяги 2, которая получая в результате привод от двух кулачков совершает сложное качательное движение от кулачка 1 и ползушки 9 и плоско-параллельное от кулачка 13. Такая конструкция кулачкового механизма позволяет сохранить угол качания – ведомого рычага 2, а за счет уменьшения величины подъема кулачков (H = 2,6 h) и соответственно угла давления существенно повысить производительность, при сохранении нагрузки в кулачковых парах (кулак – ролик) и соответствующих контактных напряжений.Рис 7new

     Кулачковые механизмы, которые, как правило, используются совместно с рычажным передаточным механизмом, образуют, таким образом, кулачково- рычажный механизм, который, работая в составе технологического оборудования автоматического действия (в составе станков – автоматов) зачастую оснащается дополнительными устройствами для выполнения следующих функций:
− изменение величины хода выходного звена,
− изменения цикла и работы механизма,
− предохранения наиболее ответственных деталей механизма от перегрузки,
− обеспечения удобства эксплуатации и наладки оборудования,
− включения и выключения привода механизма, при работе оборудования в холостом или наладочном режиме.

    Рассмотрим конструктивные особенности кулачковых механизмов технологического оборудования имеющих различное функциональное назначение. На Рис. 8 показана конструкция двух кулачковых механизмов технологического оборудования, кулачки которых установлены на одном приводном валу, а выходные звенья, расположены в различных плоскостях и удалены на значительное расстояние друг от друга. При этом, на конце приводного вала 1, установленного на подшипниках скольжения 2 букс 3, расположенных в станине 4, закреплена посредством шпоночного соединения и торцевого крепления 9 планшайба 5, на которой расположены кулачки 6 и 7 привода механизмов автомата, а также кривошипный палец 8, на подшипниках 10 которого крепится шатун 11 привода еще одного механизма, входящего в состав данного оборудования. Кулачок 7 взаимодействует с роликом 12, закрепленным на ведущем плече полого рычага 15, установленного посредством подшипников качения 16, 17 на оси 18, закрепленной на станине 4, а ведомое плечо рычага 15 через ось 19 и подшипник скольжения 20 сообщает движение тяге 32, привода выходного звена механизма. Кулачок 6, взаимодействует с роликом 21, закрепленным на ведущем плече полого рычага 26, установленного посредством подшипников качения 24, 25 на оси 23, закрепленной на станине 4, а ведомое плечо рычага 26 через ось 27 и шарнирный подшипник 28 сообщает движение тяге 29 привода выходного звена второго механизма станка. Крепление кулачков 6 и 7 на планшайбе 5 осуществляется за счет вставок 33 и болтов 30. Для уплотнения подшипников скольжения 2 приводного вала 1 в соответствующей канавке планшайбы 5 установлены манжеты 31. Наличие в конструкции кулачковых механизмов рычагов 15 и 26 шарнирно установленных на осях 18 и 23 имеющих смещенные в осевом направлении ведущие и ведомые плечи позволяет осуществить привод от одного вала механизмов, ведомые звенья которых расположены в различных плоскостях и перемещаются в различных направлениях.рис 8new      На Рис. 9 показана конструкция распределительного вала и двух кулачковых механизмов сборочного полуавтомата. На распределительном валу расположены кулачки управляющие работой механизма прижима собираемого изделия и механизма вертикального перемещения скалки винтоверта с ключом, осуществляющим затяжку винта собираемого изделия, а также кулачки управляющие системой пневмоавтоматики сборочного полуавтомата. Этот узел сборочного полуавтомата содержит кулачковый вал 1, на котором расположены кулачки 2, управляющие движением рычажных механизмов привода ключа винтоверта и верхнего прижима стяжки. Передний конец кулачкового вала 1 установлен на двух радиальных шарикоподшипниках 3 в буксе 4, а задний конец на радиальном двухрядном сферическом шарикоподшипнике 49 в корпусе 5, установленном на кронштейне 47, который крепится к станине 48. На переднем конце вала 1 жестко закреплено зубчатое колесо 6, сообщающее ему реверсивное вращательное движение, а на его заднем конце установлен лимб 46 с делениями, позволяющий осуществлять настройку кулачков. Кулачки 2 постоянно контактируют с роликами 7, установленными на толкателе 8 привода перемещения ключа винтоверта и толкателе 9 привода прижима стяжки, которые установлены на общей оси 10, закрепленной на станине 48. Толкатели 8 и 9 посредством вилок 12 и тяг 13 шарнирно соединены с промежуточными рычагами 14, которые жестко закреплены на валах 15 и 16, а последние, будучи установлены на подшипниках скольжения 17 в корпусах 18 и 19, несут на своих противоположных концах ведомые рычаги 20 и 21.Рычаг 20 механизма привода ключа винтоверта, будучи шарнирно соединен с вилкой 22, через корпус 23 взаимодействует посредством колец 25 с вращающейся скалкой 24, получающей вращательное движение от привода вращения ключа винтоверта (на Рис. 9 не показан), сообщая ей возвратно-поступательное движение. Скалка 24 посредством подшипников скольжения 26 установлена в двух корпусах 27, закрепленных на кронштейне 28 смонтированном на станине. На нижнем конце скалки 24 в отверстии установлен ключ 29 винтоверта, зафиксированный от проворота осью 30 и поджатый к ней пружиной 31. Рычаг 21 механизма привода верхнего прижима стяжки через тягу 32 шарнирно соединен с ползуном 33, установленным в направляющих 34 на кронштейне 28. В нижней части ползуна 33 посредством поперечного шпоночного соединения закреплен Г-образный кронштейн 35, в отверстии, которого установлен прижим 36, зафиксированный от проворота осью 37 и поджатый к ней пружиной 38. Ролики 7 толкателей 8 и 9 постоянно поджаты к соответствующим кулачкам посредством пружинных систем, состоящих из тяги 39, вилки 40, тяги 41 и пружин 42, установленных в стаканах 43, нижние из которых базируются на общей оси 44, а верхние поджаты гайками 45, установленными с возможностью регулировки на тягах 41. На кронштейне 52, который крепится на переходном кронштейне, установлены с возможностью регулировки пневматические конечные выключатели 50. Они осуществляют управление циклом работы полуавтомата, при воздействии на них в определенные моменты цикла кулачков 51.
Работа кулачкового механизма осуществляется следующим образом. При вращении кулачкового вала 1 против часовой стрелки его кулачки 2 в определенный момент цикла воздействуют на ролики 7 толкателей 8 и 9. При этом толкатели 8 и 9 поворачиваются на общей оси 10 и тем самым через вилки 12 и тяги 13 поворачивают промежуточные рычаги 14, валы 15 и 16, а также ведомые рычаги 20 и 21. При повороте ведомого рычага 20 по часовой стрелке через вилку 22 и корпус 23 сообщают скалке 24 с ключом винтоверта 29 поступательное перемещение в нижнем направлении, что приводит к одеванию ключа 29 на головку винта собираемого изделия. При повороте ведомого рычага 21 по часовой стрелке через тягу 32 и ползун 33 Г-образному кронштейну 35 с прижимом 36 сообщается поступательное движение в нижнем направлении, что приводит к прижиму собираемого изделия. При повороте кулачкового вала по часовой стрелке (в обратном направлении) оба рычажных механизма возвращаются в исходное положение, получая движение от соответствующих кулачков описанным выше образом.

Рис 9new    На Рис. 10 показана конструкция кулачкового привода подъема корпуса механизма переноса холодно – высадочного автомата. Он состоит из сборного кулачка 1, установленного с возможностью углового поворота на валу 2, левая опора которого посредством комплекта подшипников 3 и буксы 4, а правая опора посредством стакана 6, подшипника 7, и буксы 8 установлены в станине 5 холодно – высадочного автомата. При этом положение колец подшипника 7 относительно стакана 6 регулируется крышками 23 и 25. Передача поступательного движения двум вертикально расположенным скалкам 15, подпружиненным пружинами 14 осуществляется от кулачка 1 посредством комплекта роликов 9 шарнирно установленных на коромысле 10, которое также шарнирно посредством оси 11 и кронштейна 12 закреплено на станине 5. Скалки 15 имеют возможность перемещения в направляющих плиты 13, также закрепленной на станине, при этом их верхний сферический торец находится в постоянном контакте с упорными винтами корпуса 16 механизма переноса, в котором перемещается его каретка. Поскольку кулачок 1 располагается во внутренней полости станины автомата для удобства регулировки его положения на валу 1 установлено специальное устройство, встроенное в стакан 6. При этом, для регулировки цикловых и фазных углов кулачок 1 выполнен сборным и состоит из левого полукулачка 1а и правого полукулачка 1б. Эти полукулачки своими посадочными отверстиями установлены на ответной поверхности стакана 6 и поджимаются к его торцевой поверхности стяжными винтами 21 и гайками 22, Кроме того, в каждом кулачке выполнены глухие сегментные пазы, в которых установлены и зафиксированы зубчатые сектора 24, и сквозные сегментные пазы, в которые проходят стяжные винты 21 и регулировочные валики 18 с шестерней 19 на левом торце, находящейся в постоянном контакте с одним из зубчатых сегментов. При этом в корпусе 17 стакана 6 выполнены сквозные отверстия, в которые проходят стяжные винты 21 и валики 18. Для регулирования угла поворота шестерен 19 на правом конце валиков 18 закреплены лимбы 20 (деления лимбов на Виде Б показаны условно), а фиксация положения валиков 18 после выполнения регулировки осуществляется гайками 26.

Рис 10new      На Рис. 11 показана конструкция кулачкового привода механизма выталкивания из пуансонов многопозиционного холодно – высадочного автомата. Механизм выталкивания из пуансонов расположен в ползуне 32 соединенном посредством оси 33 с шатуном 34 кривошипно-шатунного исполнительного механизма холодно – высадочного автомата. Он содержит вал 22, установленный на подшипниках 23 в проушинах ползуна 32, на котором закреплен рычаг 17 с осью 21 и роликом 16 и комплект корпусов 24 (по количеству позиций автомата) с вставками 26, установленных с возможностью продольной регулировки посредством винтов 25, при этом вставки 26 взаимодействуют с роликами 27 двуплечих рычагов 28, расположенных на оси 35, закрепленной в ползуне 32, а ведомые плечи рычагов 28 взаимодействуют с толкателями 31, установленными в отверстиях пуансонов, также закрепленных в ползуне 32 (пуансоны на Рис. 11 не показаны). Кулачок 1 управления механизмом выталкивания из пуансонов крепится на торце приводного вала, что позволяет вывести его в доступное для регулировки место. Он взаимодействует с роликом 2, установленным на оси 3 коромысла 7, которое шарнирно крепится на оси 4, кронштейна 5, расположенного на станине 6 автомата. Посредством оси 8 коромысло 7 шарнирно соединено с тягой 9 подпружиненной пружиной 10, которая в свою очередь с помощью оси 11 шарнирно соединена с траверсой 12, установленной на станине 6 посредством оси 13 и кронштейна 14. На нижней плоскости траверсы 12 закреплена закаленная пластина 15 взаимодействующая с роликом 16 рычага 17 механизма выталкивания из пуансонов.

     Такая на первый взгляд необоснованно усложненная конструкция привода механизма выталкивания из пуансонов на самом деле за счет введения в конструкцию механизма дополнительного кулачка 1 позволяет расширить диапазон регулировки цикла процесса выталкивания, выполняемого при переналадке автомата на изготовление новой детали, имеющей отличную форму и размеры.

Рис 11new    На Рис. 12 показана конструкция кулачкового привода валковой подачи технологического оборудования со встроенным механизмом ее отключения, что зачастую бывает необходимо при наладке оборудования в холостом режиме. Он содержит, установленный на приводном валу 2 кулачок 1, контактирующий с роликом 12, расположенным на коромысле 9, которое шарнирно установлено на станине 3 оборудования посредством оси 13. Коромысло 9 посредством тяги 14, оси 15, ползушки 16 и регулировочного винта 17 соединено с кулисой 18, связанной с подающим валком 20 посредством крышки 19. Такое соединение тяги 14 с кулисой 18 за счет наличия винта 17 позволяет регулировать угол поворота кулисы вместе с крышкой 19 и валком 20 и тем самым менять шаг подачи. На том же приводном валу 2 установлен кулачок 21, взаимодействующий с собачкой 5 шарнирно установленной на станине 3 с помощью оси 4 и имеющей три выступа: выступ 5в взаимодействующий с ведущим плечом 7а двуплечего рычага 7, установленного на станине на оси 8 и шарнирно связанного со штоком пневмоцилиндра управления 21, а также взаимодействующего своим ведомым плечом 7б с выступом 10 коромысла 9. Для включения подачи включается пневмоцилиндр 21 и его шток, выдвигаясь, поворачивает рычаг 7 на оси 8 против часовой стрелки, в результате чего он освобождает выступ 10 коромысла 9 и последнее своим роликом 12 входит в контакт с кулачком 1 который передает ему движение. При этом собачка своим выступом 5а контактирует с выступом кулачка 12. Для выключения подачи пневмоцилиндр 21 выключается и его шток втягивается, в результате чего рычаг 7 поворачивается по часовой стрелке и своим плечом 7б, воздействуя на выступ 10, стопорит коромысло 9 в крайнем верхнем положении, что исключает контакт ролика 12 с кулачком 1. При этом, под действием пружины 6 собачка 5 поворачивается по часовой стрелке и своим выступом 5в, воздействуя на плечо 7а рычага 7, стопорит его в этом положении. Работа пневмоцилиндра 12 и кулачков 1 и 21 сблокированы с помощью системы электроавтоматики оборудования.

Рис 12new     На рис. 13 показана конструкция кулачкового привода колодочного тормоза грузового автомобиля. Колодочный тормоз содержит колодки 1 с тормозными накладками расположенные внутри тормозного барабана 2, и шарнирно установленные на опорных пальцах 3 и 4, концы которых для увеличения жесткости соединены серьгой 9, а также поджатые своими свободными концами к рабочим поверхностям двухпрофильного кулачка 6 посредством оттяжной пружины 5. Кулачок 6 выполнен за одно целое с валом, который установлен во втулке ступицы 22, при этом на противоположном конце вала кулачка посредством шлицевого соединения установлено коромысло 8 шарнирно соединенное со штоком 11 пневмокамеры 10, неподвижно закрепленной на кронштейне 21. Для возможности осуществления регулировки исходного положения рабочих поверхностей кулачка за счет изменения относительного углового положения кулачка 6 и коромысла 8 в последнее встроен червячный механизм. Он состоит из червячного колеса 13, червяка 14, двух крышек 17 стянутых заклепками 18, и таким образом, образующих внутреннюю полость редуктора заполняемую смазкой, а также пружинного фиксатора 15. При этом червячное колесо 13 имеет шлицевую поверхность, посредством которой оно устанавливается на шлицевый конец вала кулачка 6, а червяк 14 на выступающем правом конце снабжен квадратом для выполнения его поворота ключом.
Работает кулачковый привод колодочного тормоза следующим образом. При подаче сжатого воздуха в поршневую полость пневмокамеры 10, через подвод 23, ее шток выдвигается и поворачивает вал с кулачком 6 по часовой стрелке. В результате этого рабочие поверхности кулачка 6, имеющие форму спирали, или эксцентрика, взаимодействуя с ответными поверхностями колодок 1, преодолевают усилие пружины 5 и разводят колодки, прижимая тормозными накладками, расположенными на их наружной цилиндрической поверхности к внутренней цилиндрической поверхности тормозного барабана 2, что приводит к торможению последнего. При сбросе сжатого воздуха из поршневой полости пневмокамеры 10 ее шток 11 под действием возвратной пружины, расположенной в ее штоковый полости (пружина пневмокамеры на Рис. 13 не показана) втягивается и повора-чивает вал кулачка 6 против часовой стрелки. В результате этого колодки 1 под действием пружины 5 возвращаются в исходное положение, растормаживая при этом барабан 2.

Рис 13 new      В ряде случаев возникает необходимость при небольшом угле поворота кулачка (~ 5^0) обеспечить значительный ход толкателя. На Рис. 14 показана конструкция кулачкового механизма, позволяющего выполнить это условие работы. Он состоит из кулачка 1 с наружной и внутренней рабочими поверхностями 2 и 3, заканчивающимися соответственно наклонными поверхностями 4 и 5, вала 6, толкателя 7 с роликом 10 и возвратной пружиной 9, расположенного в направляющей 8,а также пружины 11 установленной в отверстии толкателя 7 и упирающейся в шток 12, на нижнем конце которого шарнирно установлен ролик 13.
Работает механизм следующим образом. Ввиду того, что рабочая поверхность 3 выполнена с постоянным радиусом, при повороте кулачка на угол α толкатель 7 не перемещается. В конце поворота кулачка на угол α пружина 11 под действием штока 12 максимально сжимается и при дальнейшем повороте кулачка на угол β (~ 5^0) ролик 10 толкателя 7 скатывается по наклонной поверхности 5 под действием пружины 11, при этом, толкатель 7 совершает требуемый рабочий ход. В это время пружина 11 разжимается, а пружина 9 под действием пружины 11 сжимается. После совершения рабочего хода толкателя 7 кулачок 1 поворачивается на угол δ, а во время этого поворота, ролик 13 штока 12 под действием пружины 9 скатывается по наклонной поверхности 4, а затем переходит на рабочую поверхность 2, при этом, ролик 10 заходит на внутреннюю рабочую поверхность 3 и таким образом механизм возвращается в исходное положение. Для избежание удара ролика 10 о вал 6 на толкателе 7 установлен упор 14 с эластичной проставкой 15.
Рис 14new     В кулачковых механизмах технологических машин автоматов, в которых они обычно используются совместно с рычажными механизмами, выполняющими функции передаточных устройств, в их состав обычно входят устройства для предохранения механизма от перегрузок, возникающих в процессе работы и устройства для регулировки хода выходного звена. Все эти устройства присутствуют в составе механизма выталкивания из матриц многопозиционного холодно – высадочного автомата, имеющего кулачковый привод, конструкция которого показана на Рис. 15.
Механизм выталкивания содержит кулачок 1, установленный на приводном валу 2 автомата, который контактирует с роликом 6, шарнирно установленным на ведущем плече 7 ведущего рычага посредством подшипника скольжения 5 и оси 4 и роликом 3 шарнирно установленным посредством оси 36 на коромысле 33 возвратного механизма. При этом ведущий рычаг шарнирно установлен в станине 41 посредством подшипника скольжения 8 и оси 9, а на его ведомом плече имеющим радиусную форму выполнен закрытый ступенчатый паз, в котором с возможностью перемещения в процессе наладки расположена ползушка 11, цилиндрический хвостовик 12 которой с резьбой на конце фиксируется гайкой 13. В отверстии ползушки 11 установлена ось 14, с помощью которой она шарнирно соединяется с промежуточной тягой, имеющей сборную конструкцию и состоящей из ведущей 15 и ведомой 16 частей, шарнирно соединенных между собою посредством оси 17 и зафиксированных от относительного проворота при работе механизма в нормальном силовом режиме разрывном болтом 38. В свою очередь, ведомое плечо 16 промежуточной тяги шарнирно соединено с толкателем 23 и промежуточным коромыслом 20 посредством оси 18, зафиксированной от проворота в нем с помощью конического штифта 19, при этом, промежуточное коромысло 20, шарнирно установлено на станине 41 посредством подшипника скольжения 21 и оси 22. Толкатель 23 имеющий внутреннюю сферическую поверхность посредством прижимной планки 24 шарнирно соединен с ответной сферической поверхностью штанги 25, связанной непосредственно с выталкивателем из матриц (на Рис. 36 не показан) и имеющей возможность поступательного перемещения в направляющей втулке 26, установленной в станине 41. Механизм выталкивания снабжен возвратным механизмом, обеспечивающим постоянное усилие прижима ролика 6 к рабочей поверхности кулачка 1. Он состоит из штока 27, шарнирно соединенного посредством оси 30 с плечом 7 ведущего рычага, на котором установлена возвратная пружина сжатия 31, правый торец которой упирается в соответствующий торец стакана 29, а левый в поршень 28 закрепленный на штоке 27. При этом, стакан 29 с помощью оси 32 шарнирно соединен с коромыслом 33 на котором посредством оси 36 установлен ролик 3, контактирующей с кулачком 1, а коромысло 33 шарнирно установлено на станине 41 посредством оси 34 и кронштейна 35. Шарнирное соединение стакана 29, в котором расположена пружина 31 с коромыслом 33 оснащенным роликом 3, находящемся в постоянном контакте с кулачком 1 в противофазе с роликом 6 ведущего рычага, позволяет увеличить долговечность пружины 31 за счет уменьшения ее хода, что очень существенно для данного механизма.
Наличие в механизме промежуточного коромысла 20 позволяет разгрузить штангу 25 от нагрузок, действующих на штангу 23 в направлении перпендикулярном ее перемещению. Предохранение от перегрузки механизма обеспечивается за счет конструкции сборной промежуточной тяги, состоящей из ведущей 15 и ведомой 16 частей, соединенных разрывным болтом 38, который при увеличении усилия, действующего на тягу, выше допустимого разрывается и ведущая 15 и ведомая 16 части тяги поворачиваются друг относительно друга на оси 17, что приводит к прекращению передачи усилия тягой. При этом срабатывает конечный выключатель 39, на который воздействует флажок 40 и подает сигнал в систему электроавтоматики оборудования, что приводит к его остановке.
Рис 15new     На Рис. 16 также показан механизм выталкивания из матриц многопозиционного холодно – высадочного автомата, но в отличии от рассмотренного ранее он имеет эксцентриковый привод, а кулачок используется только для регулировки величины хода толкателя. Он содержит кривошипный вал 1, установленный на подшипниках в станине 2 с расположенным на его мотылевой шейке 3 шатуном 4, который посредством оси 5 соединен с ведущим рычагом 6, шарнирно закрепленным в станине 2 посредством оси 7 и несущим плоский кулачок в сборе 8 и устройство 9 для регулировки его углового положения, а также ведомый рычаг 10, установленный на станине 2 посредством оси 11, контактирующий с кулачком 8 посредством ролика 12, а с тягой 13, которая шарнирно соединена с комплектом толкателей 15, установленных в направляющем стакане 16, посредством оси 14. Сборный плоский кулачок 8 состоит из корпуса 17 шарнирно смонтированного посредством оси 18 на рычаге 6 на котором жестко закреплена вставка 19, при этом в нижнем конце корпуса 17 выполнена расточка, в которой расположена ось 20 с резьбовым отверстием, через которое проходит резьбовая вставка 21, упирающаяся через комплект сферических шайб 51, 52 в выступ рычага 6. В этом же выступе рычага 6 на оси 22 шарнирно закреплена стяжка 23 проходящая в отверстии резьбовой вставки 21. Для фиксации положения кулачка 8 относительно рычага 6 служат два комплекта гаек 24 и 25, которые установлены соответственно на резьбовой вставке 21 и стяжке 23. Для обеспечения постоянного силового замыкания плоского кулачка 8 и ролика 12 ведомый рычаг 10 шарнирно посредством оси 26 соединен с пружинным устройством 27, которое установлено на станине 2 посредством кронштейна 28 с наклонным пазом и оси 29. Пружинное устройство 27 содержит две проушины 30 и 31, которые шарнирно установлены в станине 2 и рычаге 10, соединяющий их с возможностью осевого перемещения длинный болт 32 с установленной на нем центрирующей втулкой 33, обеспечивающей устойчивое положение пружин 34, а также направляющую втулку 35 и контргайку 36. Такая конструкция пружинного устройства позволяет выполнять его сборку и регулировку усилия пружин 34 вне автомата и устанавливать их в сборе при общей сборке, что учитывая большое усилие пружин, намного снижает трудоемкость сборки механизма и обеспечивает соблюдение требований техники безопасности. Кулачковый механизм выталкивания снабжен предохранительным устройством, которое расположено в верхней части ведомого рычага 10 и состоит из толкателя 37, расположенного в расточке рычага 10, зафиксированного в осевом направлении посредством срезнного штифта 38, установленного во втулках 39, смонтированных в отверстии рычага 10, ось которого перпендикулярна оси отверстия под установку толкателя 37. Срезнной штифт 38 при срабатывании предохранительного устройства остается на прежнем месте до принудительного удаления за счет наличия плоской П-образной пружины 40, которая охватывает его с обеих сторон, проходя в нижней части через паз 41 в рычаге 10. Положение толкателя 37 после срабатывания предохранительного устройства и срезания штифта 38 фиксируется плоской пружиной 42. Комплект толкателей 15 шарнирно соединен с тягой 13 осью 43 посредством проушины ведущей скалки 44, которая на противоположном конце имеет отверстие с размещенными в нем пружиной 45 и промежуточной скалкой 46, при этом для обеспечения более устойчивого положения скалки 44 она установлена в направляющем стакане 16 через дополнительную направляющую втулку 47. Промежуточная скалка 46 несет втулку 48 центрирующую пружину возврата 49, а своим левым торцем взаимодействует с толкателем 50. При вращении кривошипного вала 1 шатун 4 качает ведущий рычаг 6 по часовой стрелке, при этом последний воздействует на ролик 12 ведомого рычага 10 посредством плоского кулачка 8, поворачивая его против часовой стрелки, что приводит к сжатию пружинного устройства 27 и перемещению влево тяги 13 и комплекта толкателей 15. При обратном ходе шатуна 4 рычаги 6 и 10 механизма выталкивания возвращаются в исходное положение, за счет пружинного устройства 27, а комплект толкателей 15 за счет пружины 49.

Рис 16new    На Рис. 17 показана конструкция кулачкового привода каретки механизма переноса многопозиционного холодно – высадочного автомата, который также оснащен дополнительными устройствами позволяющими ему эффективно работать в составе технологического оборудования. Он состоит из двухпрофильного кулачка 3, закрепленного на распределительном валу 2, который установлен на подшипниках качения в станине 1, трехплечего рычага 4 с роликами 5, шарнирно установленного на оси 6, закрепленной на станине 1, шатуна 7, один конец которого шарнирно соединен с ведомым плечом 8 рычага 4, а второй с цилиндрической скалкой – рейкой 9, зацепляющийся с валом-шестерней 10, который посредством предохранительной зубчатой муфты 11 связан с кривошипом 12 и тягой 13, шарнирно соединенной с кареткой механизма переноса (на Рис. 17 не показана). Двухпрофильная форма кулачка 3 позволяет осуществить кинематическое замыкание кулачкового механизма, при котором во время прямого и обратного хода рычаг 4 перемещается принудительно и каждый из его роликов 5 установленных на ведущих плечах 14 и 15 рычага 4 постоянно находятся в контакте с соответствующим профилем кулачка 4. Это позволяет максимально приблизить фактический цикл работы механизма к теоретической циклограмме работы автомата, что очень важно, поскольку он работает в динамическом режиме и влияние возникающих при этом сил инерции должно компенсироваться жесткостью кинематической цепи кулачкового механизма.Для снижения величины динамических нагрузок кулачок 3 спрофилирован по закону синуса, что позволяет получить более плавное изменение ускорения толкателя (рычага 4) и соответственно всех остальных звеньев механизма. Исходное и конечное положения каретки механизма переноса для обеспечения его стабильной работы должны быть обеспечены с точностью на менее  0,1 мм, для чего в кулачковом механизме его привода предусмотрено следующее:
– кинематика кулачкового механизма привода переноса рассчитана таким образом, что кривошип 12 при перемещении корпуса с зажатыми заготовками с одной позиции автомата на другую совершает поворот на угол 〖180〗^0, что позволяет компенсировать в крайних кочках все погрешности механизма,
– регулировка исходного положения за счет изменения длины шатуна 7, которое осуществляется посредством вкручивания и выкручивания вилок 16 и 17, одна из которых имеет левую резьбу,
– регулировка хода за счет изменения длины ведомого плеча 8 рычага 4, которое осуществляется путем перемещения ползушки 18 в пазу 19 посредством резьбовой вставки 20 и болта 21,
– исключен боковой зазор в реечной передаче между вал – шестерней 10 и скалкой – рейкой 9 за счет того, что последняя выполнена сборной, состоящей из двух полуреек, одна из которых выполнена на скалке, а вторая в виде вставки 22, осевое положение которой регулируется посредством клиновых прижимных планок 23.
Вал – шестерня 10, установлена в корпусе 45 зубчато – реечной передачи на шарикоподшипниках 24, 25, поджатых в осевом направлении с обеих сторон крышками 26 и 27, при этом для регулировки осевого зазора в подшипниках под нижнюю крышку 27 устанавливается набор мерных прокладок 28. На верхнем торце вала-шестерни 10 выполнены зубья, которые зацепляясь с ответными зубьями кривошипа 12 образуют зубчатую предохранительную муфту, настройка момента срабатывания которой осуществляется посредством регулировки усилия пружины 29 за счет наличия гаек 30, установленных на резьбовом конце оси 31. Шатун 7 и тяга 13 соединяются с осями 32 и 33 посредством шаровых подшипников 34 типа ШС по ГОСТ 3635-72, что обеспечивает компенсацию углового перекоса осей, вызванного погрешностью изготовления сопряженных с ними звеньев кулачкового механизма и базовых поверхностей станины. Рычаг 4 установлен на оси 6 посредством пары подшипников скольжения 35, а необходимый торцевой зазор в паре S = 0,1 – 0,2 мм, обеспечивается подгонкой торцевой поверхности шайбы 36. Ролики 5 установлены на осях 37 посредством игольчатых подшипников 38, а для исключения проворота осей 37 в отверстии рычага 4 они зафиксированы в нем врезными планками 39. Для наладки клещевых захватов механизма переноса вне автомата предусмотрено его отсоединение от кулачкового механизма привода за счет того, что ось 40, соединяющая кривошип 12 и тягу 13 выполнена полой и внутри ее отверстия встроен механизм фиксации, состоящий из фиксатора 41, пружины 42, регулировочной резьбовой вставки 43 и фиксирующего шарика 44 находящегося в зафиксированном положении одновременно в радиальном отверстии оси 40 и кольцевой расточке кривошипа 12. Смазка роликов 5, игольчатых подшипников 38 и подшипников скольжения 35 осуществляется посредством импульсной системы жидкой смазки (на Рис. 17 не показана).
Рис 17new      На Рис. 18 показана конструкция механизма реза многошпиндельного холодно – высадочного автомата, который помимо уже рассмотренных ранее дополнительных устройств содержит устройство для демпфирования динамических нагрузок, возникающих при сколе разрезаемой заготовки. Он содержит двухпрофильный кулачок 1, установленный на распределительном валу 2, который на подшипниках качения смонтирован в станине 3, трехплечий рычаг 4, установленный в станине 3 на оси 5 и контактирующий с кулачком 1 посредством роликов 6, шатун 7, шарнирно соединенный с рычагом 4 и ползуном 8 посредством осей 9 и 10 и вставку 11 с отрезной втулкой 12, закрепленной в ползуне 8. Снижение влияния на детали механизма динамических нагрузок, возникающих в момент скола разрезаемого материала, достигается за счет кинематического замыкания двухпрофильного кулачка 1 и роликов 6 толкателя (трехплечего рычага 4), а также постоянного поджима оси 10 соединяющей шатун 7 с ползуном 8 двумя пневмоцилиндрами 14, выполняющими функцию пневматического амортизатора, в направлении противоположном действию на ползун 8 силы реза. При этом пневмоцилинедры 14 встроены в расточки станины 3 и состоят из гильзы 15 поджатой крышкой 16 к уплотнению 17 расположенному в торце расточки, поршня 18 с манженами, штока 19, расположенного во втулке 20. Для безпрепятственного возврата поршней 18 в исходное положение при обратном ходе ползуна 8 в крышке 16 выполнены отверстия позволяющие выходить воздуху не создавая сопротивления.

      Рис 18new    Исходное положение вставки 11 расположенной в трапецеидальном пазу ползуна 8 вместе с отрезной втулкой 12 регулируется с помощью клиновой ползушки 21, перемешающейся посредством резьбовой втулки 22 и шпильки 23, которые после окончания регулировки контрятся гайками 24 и 25, а положение вставки 11 фиксируется стопорными винтами 26, упирающимися при этом в наклонные выборки вставки 11. Величина хода ползуна 8 регулируется за счет вертикального перемещения оси 9 в пазу 41 ведомого плеча 27 трехплечего рычага 4, которая в своей средней части имеет призматическую форму. Регулировка осуществляется посредством резьбовой вставки 28 и шпильки 29, ввичивание и вывинчивание которых приводит к соответствующему изменению длины ведомого плеча 27 рычага 4 (расстояние между осями 5 и 9). Фиксация резьбовой вставки и шпильки осуществляется за счет гаек 30 и 31, а призматической части оси 9 болтами 32. Оси 33 роликов 6 и ось 5 рычага 4 фиксируются от проворота торцевыми планками 34 и 35. Кулачковый привод механизма реза для предотвращения поломки его деталей от возможного возникновения перегрузок снабжен предохранительным устройством, которое состоит из срезной шпильки 36 расположенной во втулках 37 и 38, запрессованных в ведущем 13 и ведомом 27 плечах рычага 4, а также шайб 39 и стопорных планок 40, фиксирующих с торцев срезную шпильку 36.

       Кулачковые механизмы эффективно используются в роторных автоматах и роторных линиях, при этом наиболее часто применяются неподвижные, вертикально расположенные пространственные кулачки, обеспечивающие перемещение в соответствии с циклограммой работы автомата инструментальных блоков. Рассмотрим несколько конструкций кулачковых механизмов входящих в состав типовых роторных автоматов.
На Рис. 19 показана конструкция кулачкового механизма управляющего работой транспортного ротора. Этот ротор содержит вертикальный вал 3, установленный на подшипниках качения 2 в корпусе 1, который получает вращение от технологического ротора (на Рис. 19 не показан) через зубчатое колесо 4 и регулировочную муфту с мышиным зубом 5, цилиндрический блок 6 с вертикальными отверстиями, в которых расположены с возможностью возвратно-поступательного перемещения толкатели 7, а их ролики 8 контактируют с пространственным кулачком 9, неподвижно установленным в корпусе 1, диск 10, в горизонтальных расточках которого располагаются цилиндрические корпуса 11 механизмов 12 для захвата заготовки. При этом толкатели 7 контактируют с зубчатыми венцами корпусов 11 посредством скалок – реек 13. При вращении вала 3 синхронно вращаются закрепленные на нем блок 6 с толкателями 7 и диск 10 с механизмами 12 для зажима заготовки, а ролики 8 обкатываясь по кулачку 9 при определенном угле поворота ро-тора перемещают вниз скалки – рейки 13, которые за счет зубчатого зацепления с корпусами 11 механизмов зажима заготовки поворачивают последние вокруг горизонтальной оси на 180° вместе с зажатой заготовкой.

Рис 19new      На Рис. 20 показаны кулачковые механизмы ротора для питания сборочной линии штучными деталями. Он содержит вертикальный вал 1, верхняя цапфа которого установлена на подшипниках 14 в корпусе 17 закрепленном в листе станины ротора посредством плиты 18 и стоек 19. На нижнем хвостовике вала 1 расположено зубчатое колесо 2 с возможностью регулировки углового положения посредством муфты с мышиным зубом 24. В верхней части ротора на корпусе 20, закрепленном на верхнем листе станины 12 расположен бункер 10, в который навалом загружаются детали 9 подлежащие подаче в технологический ротор (детали 9 имеют цилиндрическую форму), при этом в дне бункера 10 выполнены конусные углубления с отверстиями в центре, в которых расположены ориентирующие трубы 13, а в их отверстиях установлены неподвижные трубки 27, по которым детали поступают в механизм 15 опознавания их положения и механизм переориентации 8, установленные на фланце 26 закрепленном на валу 1. В корпусе 20 неподвижно установлен пространственный кулачок 21, сообщающий при вращении ротора возвратно – поступательное перемещение верхнему инструментальному блоку 23, контактирующему с кулачком посредством подшипника 22 и приводящему в движение механизм 15 опознавания положения подаваемой детали. Кроме того, ползуны верхних инструментальных блоков снабжены валиками 25, которые входят в соответствующие отверстия в дне бункера 10 и при вращении ротора, совершая вместе с ползуном инструментального блока возвратно – поступательное перемещение, выполняют функцию ворошения находящихся в бункере 10 деталей 9. В ниж-нем корпусе 16 неподвижно установлен пространственный кулачок 3, сообщающий при вращении ротора возвратно – поступательное перемещение нижнему инструментальному блоку, контактирующему с кулачком посредством подшипника 4 и приводящему в движение механизм 8 для переориентации подаваемой детали. После прохождения механизмов 8 и 15 правильно ориентированная деталь 9 поступает в гнездо транспортной цепи 7, охватывающей звездочку 6, ступица которой жестко закреплена на валу 1, и переносится ею к технологическому ротору.

Рис 20new      На Рис. 21 показана конструкция кулачковых механизмов технологического ротора сборочного автомата. Он содержит вертикально расположенный вал 1 установленный на подшипниках 2 и 3 в корпусах 6 и 19, которые в свою очередь закреплены в станине 15 автомата. На вал 1 установлен двухдисковый барабан 16, с отверстиями, выполненными по окружности, в которых установлены стаканы с расположенным в них комплектом сборочных блоков автомата, имеющих возможность возвратно – поступательного и вращательного перемещения. Стаканы сборочных головок закреплены в отверстиях 9 и 17 барабана 16. На вертикальных стойках барабана 16 соединяющих его верхнюю и нижнюю секции в корпусе 14 установлены с возможностью горизонтального перемещения выходные звенья дополнительных механизмов автомата. Плунжер 12, получающий привод от кулачка 7, установленного на корпусе 6, через рычаг 10, служит для точной угловой фиксации ползуна нижней сборочной головки, который оснащен фиксирующим диском 11. Плунжер 13, получающий привод от кулачка 8, закрепленного на кулачке 7 через рычаг 36 и толкатель 35, служит для осуществления сборочной операции, для выполнения которой необходимо горизонтальное перемещение сборочного инструмента. На нижнем хвостовике выла 1 закреплено зубчатое колесо 33, посредством которого он получает вращение от привода автомата (на Рис. 21 привод не показан), а также паразитное зубчатое колесо 34 для привода транспортных и питающих роторов, входящих в роторную линию. Каждый сборочный блок состоит из двух независимых сборочных головок верхней и нижней, ползуны которых получает возвратно – поступательное перемещение от неподвижно закрепленных пространственных кулачков, при этом кулачок 5 привода нижней сборочной головки закреплен на корпусе 6, а кулачок 18 привода верхней сборочной головки – на корпусе 19. Для захвата, центрирования и базирования собираемых деталей обе сборочные головки оснащены, верхняя сборочная головка – центрирующей оправкой 22 и удерживающим толкателем 23 которые для исключения относительного вращения соединены посредством шлицевого соединения и получают во время работы возвратно поступательное перемещение от кулачка 20, установленного на корпусе 19, а нижняя сборочная головка – центрирующей оправкой 27 с наконечником 26, а также накладкой 24 с продольным пазом для осевого базирования собираемой детали по торцу и углового базирования по выступу. Для поворота на некоторый угол вокруг продольной оси нижняя сборочная головка оснащена оправкой 29, на которой закреплено зубчатое колесо 28, взаимодействующее во время поворота ротора с неподвижным зубчатым сектором (зубчатый сектор на Рис. 21 не показан), а для точной угловой фиксации – диском 11, в пазы которого входит плунжер 12. Для исключения поломки деталей ротора при замыкании наконечника 26 оправки 27 и толкателя 23, из-за погрешности изготовления поверхностей торцевых кулачков 5 и 18 и линейных размеров деталей, в верхней сборочной головке установлена пружина 21.

Рис 21new      В большинстве рассмотренных кулачковых механизмов рабочий ход выходного звена ползуна или коромысла обеспечивался при движении ролика толкателя по участку подъема кулачка с R_min к R_max, что вполне оправдано, поскольку при этом усилие воспринимаемое выходным звеном замыкается на рабочей поверхности кулачка. Однако, иногда задача состоит в том, что за короткий промежуток времени выходное звено механизма необходимо переместить на расстояние значительно большее, чем подъем кулачка, и при этом, оно не может иметь кинематической связи с кулачком который должен обеспечить ее перемещение. Такие условия работы кулачкового механизма имеют место в автоматических бесчелночных ткацких станках, в которых для обеспечения перемещения прокладчика «утка» через зев на всю заправочную ширину станка используется так называемый «боевой механизм».

Рис 22new        Вариант конструкции такого механизма показан на Рис. 22. Он состоит из трех основных частей: кулачково – рычажного механизма привода прокладчика утка, заводной муфты с торсионным валом и заводной трубой и амортизирующего устройства выполненного в виде масляного тормоза. Боевой механизм содержит «погонялку» 1 выполненную в виде двуплечего рчага, соединенную тягой 3 с «гонком», выполненным в виде ползушки 2, перемещающейся в соответствующих направляющих, и контактирующей с прокладчиком 4 уточной нити. Рычаг 1 посредством шлицевой втулки 6 соединен с торсионным валом 5, который будучи закрученным на определенный угол постоянно прижимает ролик 8, шарнирно установленный на ведущем плече 7 рычага к «боевому» кулачку 9, свободно установленному на приводном валу 10. С кулачком 9 жестко связан кулачок 11, кинематически связанный с масляным тормозом 12 посредством шарнирно установленного на оси 18 двуплечего рычага 13, ведущее плечо которого оснащено роликом 14, постоянно поджатым к кулачку 11 пружиной 15, при этом, ведомое плечо рычага 13 посредством шатуна 17 шарнирно соединено с плунжером 16. Масляный тормоз 12 содержит отверстие 19 для плунжера 16 и канала 20, на выходе которого расположен конусный конец иглы 21 дросселя регулирующего эффективность торможения путем изменения проходного сечения этого канала. С шатуном 17 взаимодействует регулировочный винт 22. На приводном валу 10 закреплен поводок 23 с радиусным пазом 24, а в выполненном совместно в обоих кулачках 9 и 11 отверстии установлен валик 25 с эксцентриком 26 контактирующим с пазом 24 поводка 23, а на противоположном конце валика 25 закреплен поводок 30, который посредством пружины 31, закрепленной на кулачке 11, постоянно поджимает эксцентрик 26 к поверхности паза 24. Радиусный паз 24 имеет два скругленных конца 28 и 29 и соединяющую их радиусную часть 27, при этом ширина радиусной части 27 паза 24 больше диаметра эксцентрика 26. Профиль боевого кулачка 9 состоит из плавно восходящего участка a, b, c, участка c, d с постоянным радиусом и плавно нисходящего участка d, e, переходящего в крутопадающий участок e, f, a. Профиль кулачка 11 состоит из участка q, h с постоянным радиусом, круто восходящего участка h, k и плавно нисходящего участка k, q. Торсионный вал 5 посредством своего левого шлицевого конца 32 соединен с втулкой 6, с которой с помощью шпонок 48 жестко соединен рычаг 1 «погонялка», а правый шлицевый конец 33 вала 5 посредством упруго деформируемой шлицевой втулки 49 соединен с фланцем 35 заводной муфты, ступица которой установлена в расточке выполненной в правом торце заводной трубы 36, левый фланец которой закреплен непосредственно на станине 50, а правый конец установлен на станине посредством стойки 45. Закручивание торсионного вала 5 осуществляется путем углового поворота фланца 35 болтом 46, а фиксация положения выполняется с помощью шпильки 37, при этом, угол поворота фланца 35 отсчитывается по шкале 47, закрепленной на стойке 45. Внутренняя полость заводной муфты заполняется маслом с кинематической вязкостью 560 – 570 Сст. через отверстие в заводной трубе 36, которое после заливки масла закрывается пробкой 38. Для контроля уровня масла в заводной муфте на крышке 49 установлен маслоуказатель 39, а для исключения утечек масла между заводной трубой 36 и фланцем установлено резиновое кольцо 40 круглого сечения, а между фланцем 35 и крышкой 51 – резиновая прокладка 41. Кроме того, в отверстии заводной трубы 36 для уплотнения торсионного вала 5 установлена резиновая втулка 42, поджатая с торца гайкой 44 через стакан 43.
Работает боевой механизм следующим образом. Приводной вал 10 с поводком 23 вращается по часовой стрелке, при этом, поверхность 28 паза 24 поводка, взаимодействуя с эксцентриком 26, приводит во вращение боевой кулачок 9, а его участок a, b, с, контактируя с роликом 8, поворачивает ведущее плечо 7 погонялки 1 против часовой стрелки, тем самым, заряжая (закручивая) торсионный вал 5. Далее при контакте участка c, d с роликом 8 происходит выстой погонялки 1. При дальнейшем вращении вала 10 с боевым кулачком 9 его рабочая поверхность на участке d, e, контактируя с роликом 8, сообщает погонялке 1 вращение по часовой стрелке, которое посредством тяги 3 и ползушки 2 передается прокладчику 4 уточной нити и последний перемещается вправо (по стрелке). При переходе ролика на участок e, f вращение боевого кулачка 9 по часовой стрелке ускоряется раскручивающимся торсионным валом 5, и погонялка 1, воздействуя на прокладчик 4 уточной нити через тягу 3 и ползушку 2, ускоряет его до требуемой скорости. В это время двуплечий рычаг 13 выстаивает, поскольку его ролик 14 перекатывается по участку q, h кулачка 11, а эксцентрик 26 выталкивается из скругленной части 28 паза 24 и скользит по его среднему участка 27. При достижении роликом 8 точки f боевого кулачка 9 ролик 14 двуплечего рычага 13 приходит в точку h кулачка 11, и начинается процесс торможения. Участок f, a боевого кулачка 9 и участок h, q кулачка 11 соответствуют торможению боевого механизма. При этом погонялка 1 продолжает вращать боевой кулачок 9, а двуплечий рычаг 13 через шатун 17 и плунжер 16 сжимает масло в канале 19, в результате возникают силы сопротивления, тормозящие боевой кулачок 9 и контактирующую с ним погонялку 1. Процесс торможения заканчивается в точке a боевого кулачка 9, в это время эксцентрик 26 безударно входит в контакт со скругленным участком 29 паза 24 поводка 23 и таким образом останавливает кулачки 11 и 9. Приводной вал 10, продолжая вращаться с постоянной скоростью в том же направлении, перемещает поводок 23 вместе с пазом 24 в исходное положение, при этом эксцентрик 26 скользит по участкам 29 и 27 паза 24 и заходит без удара на скругленный участок 28. При нахождении боевого механизма в исходном положении, посредством регулировочного винта 22, устанавливается минимальный зазор между роликом 14 и профилем q, h кулачка 11 для полного исключения взаимодействия боевого механизма с масляным тормозом на первом этапе его работы – сообщении начального движения прокладчику 4 уточной нити.
Рис 23new        На Рис. 23 показана конструкция «батанного» механизма ткацкого станка для выработки махровых тканей с изменяемым углом качания «бердо». Одним из основных функций бердо является прибивание «уточной» нити к опушке ткани, для выполнения которой оно совершает периодическое качательное движение в соответствии с циклограммой работы автоматического ткацкого станка. Этот механизм содержит кулачки 1 и 2, которые контактируют с роликами 3, шарнирно установленными на рычагах 4, жестко связанных с валом 5, на котором установлена обойма 6 с радиальным поводком, а в ее центральном отверстии находится эксцентрик 7, являющийся опорой подбатанного вала 8, при этом, в пазу радиального поводка обоймы 6 расположен камень 9, сидящий на пальце 10, который установлен с возможностью регулировки посредством регулировочного винта 12 в радиальном пазу рычага 11, жестко закрепленного на подбатанном валу 8. Эксцентрик 7 посредством пружины 13 своей выборкой постоянно поджат к упору выполненному в виде винта 14, кроме того, эксцентрик 7 и обойма 6 соединены между собою посредством подпружиненного фиксатора 15 на верхнем конце которого выполнен палец 16, который при работе станка может контактировать с зубом 17 вилки рычага управления 18, а площадка 20 эксцентрика 7 при работе станка может контактировать с зубом 19 вилки. На подбатанном валу 8 посредством лопастей 21 жестко закреплено бердо 22.
Работает механизм следующим образом. От кулачков 1 и 2 через ролики 3 и рычаги 4 качательное движение передается валу 5 с закрепленной на нем обоймой 6, которая посредством камня 9 и пальца 10 сообщает его рычагу 11. Если фиксатор 15 находится в верхнем положении и обеспечивает жесткую фиксацию обоймы 6 и эксцентрика 7 то последние напрямую передают движение от вала 5 подбатанному валу 8 совершающему вместе с бердо поворот на малый угол, что соответствует «мягкому прибою» уточной нити. При выстое бердо в заднем положении в соответствии с циклограммой работы станка выполняется включение «жесткого подбоя», при котором рычаг управления 18 поворачивается против часовой стрелки и своим зубом 17 утапливает фиксатор 15, воздействуя на его палец 16, и таким образом расцепляя обойму 6 с эксцентриком 7. В это же время рычаг 18 своим зубом 19 упирается в площадку 20 эксцентрика 7 и стопорит его, что приводит к сжатию пружины 13. При таком положении деталей механизма качательное движение от вала 5 передается подбатанному валу 8 через камень 9 палец 10 и рычаг 11, но из – за разницы в плечах обоймы 6 и рычага 11 последний поворачивается на больший угол, чем при зафиксированном положении обоймы 6 и эксцентрика 7. Будучи жестко закреплено на валу 8 посредством лопастей 21 бердо также поворачивается на больший угол. Регулировка положения камня 9 в пазу радиального поводка обоймы 6, осуществляемая винтом 12, изменение длины плеч обоймы 6 и рычага 11 позволяет менять высоту петли на ткани.

Несмотря на ряд существенных преимуществ, которыми обладают кулачковые механизмы, в определенных видах технологического оборудования в агрегатах с линейным перемещением выходного звена в периоды времени согласно циклограмме работы и по определенному закону, их с успехом заменяет электромеханический или электрогидравлический программируемый привод, позволяющий обеспечивать как точное перемещение, так и быструю переналадку (изменить величину и скорость перемещения). Примером этого, может служить изменение типа привода перемещения суппорта(ов) в токарных автоматах. Однако, как уже говорилось в высоко скоростном и тяжело нагруженном технологическом оборудовании, например в холодно – высадочных и роторных автоматах, а также еще целом ряде типов технологического оборудования кулачковые механизмы на сегодня не заменимы.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Игнатьев Н. П. Основы проектирования Азов 2011г.
2. Игнатьев Н. П. Проектирование механизмов Азов 2015г.

Статья написана на основании информации из соответствующих разделов работы автора «Основы проектирования» изданной в 2011г и работы автора «Проектирование механизмов», изданной в 2015г.

В справочно – методическом пособии «Проектирование механизмов» помимо примеров конструкции рычажных механизмов содержится:
– примеры конструкции и рекомендации по применению кулачковых механизмов, механизмов прерывистого действия и комбинированных механизмов,
– примеры конструктивного исполнения и рекомендации по применению основных типов деталей вышеперечисленных механизмов: коленвалов, шатунов, ползунов, рычагов и коромысел, кулачков и их шарнирных соединений,
– рекомендации по выбору типа привода механизма и примеры его выполнения,
– расчеты механизмов,
– пример построения циклограммы работы кулачкового автомата,
– методика проектирования механизмов,
– рекомендации по назначению требования по точности к механизмам и их типовым деталям,
– пример проектирования механизма

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 70 рублей.