Рис 3А

Механизмы прерывистого действия

130 руб.

Описание товара

Механизмы прерывистого действия

      В машиностроении, и прежде всего, в технологическом оборудовании автоматического и полуавтоматического действия, как правило, используются механизмы прерывистого действия, в частности: для привода поворотных столов, шаговых транспортеров, периодической подачи в рабочую зону оборудования материала бесконечной длины (ленты, проволоки), а также для сообщения движения с остановками выходным звеньям исполнительных и вспомогательных механизмов. Для этого помимо рассмотренных ранее кулачковых механизмов используются:

  • мальтийские механизмы,
  • механизмы свободного хода (храповые, ролико-клиновые),
  • различные виды подач,
  • улито-цевочные механизмы,
  • рычажные механизмы с периодической остановкой выходного звена,
  • специальные механизмы.

Рассмотрим примеры конструктивного исполнения перечисленных типов механизмов прерывистого действия и специфические особенности их кинематики и режима работы (расчеты механизмов приведены в разделе 5).

Мальтийские механизмы

      Наибольшее распространение из всех перечисленных механизмов прерывистого действия получили мальтийские механизмы, которые используются в поворотных устройствах токарных автоматов и агрегатных станков, в поворотно – фиксирующих устройствах полиграфических машин и упаковочного оборудования, а также в оборудовании для пищевой и легкой промышленности.Рис 1

Рис. 1. Кинематические и конструктивные схемы мальтийских механизмов
с наружным и внутренним зацеплением.

      В технологическом оборудовании чаще всего применяются плоские радиальные мальтийские механизмы с безударным зацеплением (см. Рис. 41, то есть такие механизмы, у которых направление паза мальтийского креста проходит через ось его вращения. Основной причиной их широкого использования является простота изготовления и удобство эксплуатации. Плоский радиальный мальтийский механизм, выполняемый как с наружным, так и с внутренним зацеплением (см. Рис. 1в, г) содержит вращающийся с постоянной угловой скоростью Wкр кривошип 1 с цевкой 2 в виде цилиндрического пальца или ролика, установленный на ведущем валу 3, и вращающийся с переменной угловой скоростью Wмк мальтийский крест 5, установленный на ведомом валу 6. При этом, мальтийский крест представляет собою качающуюся кулису с несколькими открытыми пазами 4 равномерно расположенными по окружности, кроме того он снабжен радиусными выборками 8 в которые при фиксации его положения во время остановки входит ответный радиусный выступ 7 кривошипа 1. Кинематика мальтийского механизма с наружным зацеплением такова, что при повороте кривошипа 1 на угол φ мальтийский крест 5 поворачивается на угол ψ, в противоположном направлении, а угол выстоя мальтийского креста соответствует углу поворота кривошипа равному: ф1

     Основные параметры данного типа мальтийского механизма выбирают таким образом, чтобы в момент входа цевки в паз мальтийского креста и в момент ее выхода из него вектор скорости центра цевки совпадал по направлению с осью радиального паза. В эти моменты скорость мальтийского креста равна нулю (см. Рис. 2а) и поэтому при входе цевки в паз креста исключается жесткий удар, а в момент выхода цевки из паза облегчается фиксация креста в требуемом положении.Рис 2

Рис. 2. Графики изменения угловой скорости ω и углового ускорения ε мальтийского креста в зависимости от угла его поворота
на шаг ψ при его внешнем зацеплении с кривошипом.

Однако в этих типах мальтийских механизмов, особенно при малом числе пазов возникают значительные угловые ускорения, которые порождают дополнительные динамические нагрузки приводящие к увеличению нагружения цевки и боковой поверхности пазов мальтийского креста (см. Рис. 2).

ф2Мальтийский механизм с внутренним зацеплением цевки кривошипа с пазами мальтийского креста отличается от механизма с внешним зацеплением тем, что мальтийский крест вращается в ту же сторону, что и кривошип и развивает при этом меньшие по величине угловые скорости и ускорения : 

ф3При этом изменение величины угловой скорости и ускорения мальтийского креста в зависимости от угла поворота кривошипа имеет определенное отличие от изменения этих кинематических параметров механизма с наружным зацеплением. (см. Рис. 3).Рис 3

Рис. 3. Графики изменения угловой скорости ω и углового ускорения ε мальтийского креста в зависимости от угла его поворота на шаг ψ при его внутреннем зацеплении с кривошипом.

       Учитывая вышеизложенное очевидно, что радиальные мальтийские механизмы с внешним зацеплением целесообразно применять в том случае, когда орган машины, совершающий прерывистое движение, например поворотный стол, выполняет за один оборот большое количество остановок (n = 6 – 12) и при этом, желательно иметь увеличенное расстояние между ведущим валом, на котором установлен кривошип и ведомым валом, на котором установлен мальтийский крест, а их вращение должно происходить в противоположных направлениях. Если орган машины, совершающий прерывистое движение, и в процессе работы делает 3 – 4 остановки за оборот, а расстояние между ведущим валом привода, на котором установлен кривошип и ведомым валом, на котором установлен мальтийский крест, необходимо свести к минимуму при одинаковом направлении вращения этих валов, то гораздо эффективнее применение радиального мальтийского механизма с внутренним зацеплением.Рис 4

Рис. 4. Конструкция сферического мальтийского механизма.

         Помимо плоских радиальных мальтийских механизмов в технологическом оборудовании находят применение сферические мальтийские механизмы, являющиеся разновидностью многопазовых пространственных кулисных механизмов. Конструктивная схема такого мальтийского механизма показана на Рис. 4. Он содержит установленный на ведущем валу 1 кривошип 2, на оси которого 3 шарнирно установлена цевка, выполненная в виде ролика 4, который взаимодействует с пазами 5 сферического мальтийского креста 6 с фиксирующими выборками 9, при этом кривошип снабжен фиксирующим выступом 10 взаимодействующим с выборками 9 креста при его фиксации. Сферический мальтийский крест 6 жестко закреплен на ведомом валу 7 посредством шпоночного соединения, а вал на подшипниках скольжения 8 установлен в корпусе механизма с возможностью вращения, при этом ось вала 7 перпендикулярна оси вала 1. Кинематика работы механизма такова, что при повороте кривошипа 2 с цевкой 4 на угол 180 град мальтийский крест 6 поворачивается на шаг, величина которого определяется количеством пазов выполненных в кресте.

          Исходя из этого рассчитываются их геометрические и кинематические параметры. Основными преимуществами сферического мальтийского механизма по сравнению и плоским радиальным механизмом является возможность передавать движение от кривошипа к мальтийскому кресту при расположении их валов под углом 90 град, а также пониженные инерционные нагрузки, возникающие при его работе. Однако большая трудоемкость изготовления мальтийского креста имеющего сферическую форму ограничивает область применения данных механизмов. При проектировании механизмов работающих с остановками, величина которых определяется циклограммой технологического оборудования, к используемым в качестве привода механизмам прерывистого действия могут предъявляться различные требования, например, максимально снизить динамические нагрузки, порождаемые ускорением мальтийского креста, увеличить или сократить продолжительность выстоя мальтийского креста. Для решения этих задач используются комбинированные мальтийские механизмы, отличающиеся наличием дополнительных конструктивных элементов (см. Рис. 5–11).

Рис 5Рис. 5. Варианты конструкции плоских радиальных мальтийских механизмов.

           На Рис. 5а показана конструктивная схема мальтийского механизма с двумя кривошипами, и уменьшенной угловой скоростью кривошипного вала за счет использования зубчатой передачи, позволяющая увеличить время выстоя мальтийского креста по отношению ко времени его поворота, что бывает необходимо в том случае, когда за один цикл работы станка автомата осуществляется один оборот креста. На Рис. 5б показана конструктивная схема мальтийского механизма с кривошипами различной величины эксцентриситета, в котором вследствие неравномерности расположения пазов в мальтийском кресте, он последовательно в течении цикла работы поворачивается на различные углы. Для обеспечения работоспособности такого механизма число кривошипов должно соответствовать числу пазов мальтийского креста. На Рис. 5в показана конструктивная схема мальтийского механизма с непоследовательным взаимодействием цевки кривошипа с каждым соседним пазом мальтийского креста, при этом последний обычно имеет нечетное число пазов. На Рис. 5г показана конструктивная схема мальтийского механизма, в которой кривошип сообщает мальтийскому кресту последовательный поворот на различные углы, величина которых пропорциинальна центральным углам φ1 и φ2, образованным линией соединяющей оси вращения кривошипа и креста и осями симметрии соседних пазов в кресте. Рис 6

Рис. 6. Мальтийский механизм с криволинейными пазами.

      На Рис. 6 показана кинематическая схема мальтийского механизма, в котором пазы креста выполнены криволинейными. Такая форма пазов мальтийского креста предусматривает наличие криволинейного участка в начале паза (или в конце) и сопряженного с ним прямолинейного участка, ось которого смещена относительно оси вращения креста на некоторую величину e, при этом радиус криволинейного участка равен радиусу кривошипа, что позволяет увеличить величину выстоя мальтийского креста за счет того, что при повороте кривошипа на угол дополнительного выстоя φд вращение креста не происходит. Однако увеличение угла дополнительного выстоя креста приводит к увеличению его углового ускорения и как следствие, к увеличению действующих на него динамических нагрузок. Рис 7

Рис 7 Конструктивная схема мальтийского механизма с промежуточной зубчатой
передачей.

           На Рис. 7 показана конструктивная схема мальтийского механизма, в котором вал креста соединен с выходным звеном поворотного механизма посредством зубчатой передачи. Он содержит установленный на ведущем валу кривошип 1 с цевкой 2, которая контактирует с пазами 3 мальтийского креста 4, который в свою очередь установлен на промежуточном валу, а последний посредством цилиндрической зубчатой передачи состоящей из закрепленного на этом валу зубчатого колеса 5 и зацепляющейся с ним шестерни 6 жестко закрепленной на ведомом валу, передает вращение выходному звену механизма периодического действия, например планшайбе поворотного стола. Кинематическая связь мальтийского креста с выходным звеном механизма периодического действия посредством повышающей передачи за счет увеличения числа пазов креста n, пропорциональное отношению числа позиций выходного звена N и передаточному отношению i зубчатой передачи и равное: n = N • i, позволяет существенно снизить угловые ускорения в механизме по сравнению с вариантом, когда зубчатая передача отсутствует. Введение промежуточной зубчатой передачи в привод механизма периодического поворота особенно эффективно при малом количества позиций выходного звена (N = 3 – 4).Рис 8

Рис 8 Конструктивная схема мальтийского механизма с приводом кривошипа посредством эллиптических зубчатых колес.

    На Рис. 8 показана конструктивная схема мальтийского механизма, в котором вал кривошипа соединен с распределительным валом технологического оборудования посредством некруглых (эллиптических) зубчатых колес, что позволяет за счет сообщения валу кривошипа переменной угловой скорости, без сокращения времени выстоя мальтийского креста, сократить время его поворота. Это механизм состоит из эллиптического зубчатого колеса 1, установленного на распределительном валу 2, при этом, оно зацепляется с идентичным эллиптическим колесом 3 установленным на промежуточном валу 4 на которым жестко установлен кривошип 5 с цевкой 6, имеющей возможность контактировать с пазами 7 мальтийского креста 8, жестко установленного на выходном валу 9 механизма периодического действия оборудования. Необходимо отметить, что несмотря на кажущуюся простоту технического решения, позволяющего существенным образом менять соотношение времени поворота и выстоя мальтийского креста, привод кривошипа с использованием эллиптических зубчатых колес находит ограниченное применение из – за высокой трудоемкости их изготовления.Рис 9

Рис. 9. Конструкция мальтийского механизма с планетарным приводом
кривошипа.

            На Рис. 9 показана конструктивная схема мальтийского механизма с планетарным приводом кривошипа. Он содержит ведущий кривошип 1, имеющий треугольную форму в двух удаленных от оси его вращения вершинах установлены с возможностью вращения находящиеся в зацеплении сателлиты 2 и 3, при чем, последний зацепляется с неподвижно закрепленным на стойке центральным колесом 4, а цевка 6 кривошипа шарнирно установленная на сателлите 5 расположена на расстоянии r от оси его вращения и имеет возможность контактировать с пазами 7 мальтийского креста 8, жестко закрепленного на выходном валу 9 механизма. При этом центр цевки 6 движется не по дуге a радиуса R + r, что имело бы место при цельной конструкции кривошипа 1, а перемещается в абсолютном движении по траектории a1, которая значительно удаляется от дуги a, в результате чего максимальная угловая скорость и максимальное угловое ускорение креста значительно снижаются.

Рис 10Рис. 10. Мальтийский механизм со встроенным кулачком.

    На Рис. 10 показана конструктивная схема мальтийского механизма со встроенным кулачком, определяющим траекторию движения цевки. Он содержит консольно расположенную на приводном валу (на Рис. 10 не показан) цапфу 1 в поперечном пазу которой установлена с возможностью перемещения ползушка 2, на которой шарнирно установлены ролики 3 и цевка 6, при этом ролик 3 контактирует с замкнутым пазом 4 неподвижного кулачка 5, установленного соосно с ведущим валом, а цевка 6 контактирует с пазами 7 мальтийского креста 8. Кроме того на торце цапфы 1 закреплена бобышка, имеющая радиусную поверхность 10, которая при повороте цапфы на определенный угол входит в ответный радиусный паз 11 мальтийского креста 8, и тем самым, фиксирует его угловое положение. При вращении цапфы 1 вместе с ведущим валом ползушка 2, в процессе взаимодействия цевки 6 с пазом 7 мальтийского креста 8, совершает сложное движение, вращаясь вместе с цапфой и перемещаясь поступательно за счет контакта ролика 3 с пазом 4 кулачка 5. Такое движение цевки 6, при определенной форме паза кулачка, позволяет получить угловую скорость креста 8 близкую к постоянной, и тем самым, значительно снизить величину углового ускорения, порождающего силы инерции, действующие на механизм.

Рис 11Рис. 11. Мальтийский механизм со встроенным в его привод
рычажным механизмом.

           На Рис. 11 показана конструктивная схема мальтийского механизма со встроенным в привод рычажным механизмом. Он содержит приводной вал 1 с кривошипным пальцем 2 расположенным на его торце с эксцентриситетом e, на котором установлен шатун 3, шарнирно соединенный посредством тяги 4 с коромыслом 5, также шарнирно установленным на валу 1, при этом цевка 6, закрепленная на конце коромысла 5, во время поворота мальтийского креста 8, установленного на выходном валу 11 механизма, контактирует с его пазом 7. Кроме того на ведущем валу 1 закреплен, установленный соосно с ним, диск 12, наружная цилиндрическая поверхность которого при фиксации положения мальтийского креста 8 контактирует с его радиусной выборкой 10, а выполненная в диске радиусная выборка 9 позволяет осуществлять беспрепятственный поворот креста. Встроенный в привод рычажный механизм, состоящий из кривошипного пальца 2, шатуна 3, тяги 4 и коромысла 5, выполняющего функции кривошипа в мальтийском механизме традиционной конструкции, позволяет увеличить период выстоя креста без увеличения времени его поворота, а также дает возможность получить угловую скорость креста близкую к постоянной на значительном участке его поворота.

        Рассмотренные конструкции мальтийских механизмов успешно используются в станках автоматах с жестким циклом работы, но в ряде случаев в технологическом оборудовании возникает необходимость менять соотношение продолжительности времени паузы ко времени вращения мальтийского креста, например, в связи с изменением параметров технологического процесса.Рис 12

Рис. 12. Устройство прерывистого действия с увеличенными паузами.

          На Рис. 12 показана конструкция устройства прерывистого действия, выполненного на основе мальтийского механизма позволяющего получить продолжительную паузу во вращении мальтийского креста. Оно состоит из корпуса 1, на котором установлена опора 2 с ведущим валом 3, с конической шестерней 4 на конце, а также промежуточный вал 5 с неподвижно закрепленным на нем кривошипом 6 и выходной вал 10 с закрепленным на нем мальтийским крестом 11. Кроме того, на корпусе 1 установлен кронштейн 12, в котором расположен подвижный в вертикальном направлении фиксирующий шток 13, верхний конец которого шарнирно соединен с расположенным на оси 14 двупле-чим рычагом 15, несущим на противоположном плече палец 16, взаимодействующий с пазом кулачка 24, установленного на оси 22. Вал 5 имеет возможность возвратно – поступательного перемещения в вертикальном направлении, которое осуществляется за счет установки на его верхнем конце кулачка 7, с пазом которого контактирует палец 19 коромысла 18, шарнирно установленного на кронштейне 17, который закреплен на корпусе 1. Коническая шестерня 4 зацепляется с коническим зубчатым колесом 8, образующим единый блок с цилиндрической шестерней 9, зацепляющейся с зубчатым колесом 23, которое жестко соединено с кулачком 24, а последний соединен с кулачком 25, с пазом которого взаимодействует палец 21 коромысла 18.

        Работает устройство следующим образом. В исходном положении фиксатор 13 находится в верхнем положении, а движение от ведущего вала 3 через коническую зубчатую передачу 4–8 передается промежуточному валу 5 и кривошипу 6. После совершения кривошипом 6 поворота на угол φ, соответствующий повороту мальтийского креста на угол ψ (ψ = 360/n; где: n – число пазов мальтийского креста), фиксирующий шток 13 перемещается в направляющих кронштейна 12 вниз, получая при этом привод от двуплечего рычага 15, палец 16 которого взаимодействует с пазом кулачка 24 и фиксирует положение мальтийского креста 11. После этого, вал 5 вместе с кривошипом 6 начинает перемещаться вверх, по закону, определяемому профилем паза кулачка 25, а кривошип 6, продолжая вращение, к концу подъема вала 5 поворачивается на угол 360 град. Далее начинается вращение кривошипа 6 вхолостую, на целое число оборотов, которое зависит от передаточного отношения зубчатой передачи 9 – 23. После поворота кривошипа 6 на угол равный 360 k (где k – целое число оборотов кривошипа 6), он возвращается в крайнее нижнее положение и своим пальцем входит в паз мальтийского креста 11, при этом фиксирующий шток 13 выводится их фиксирующего паза мальтийского креста. На этом один цикл работы устройства заканчивается.

Рис 13Рис. 13. Устройство для осуществления ступенчатого изменение отношения
времени поворота ко времени выстоя выходного вала.

          Различные по продолжительности паузы во вращении выходного звена устройства могут быть получены за счет последовательного соединения двух мальтийских механизмов, конструкция которых показана на Рис. 13. Это устройство периодического действия содержит ведущий вал 1, промежуточный вал 2, ведомый вал 3, ведущий мальтийский механизм 4 и ведомый 5. Ведущий мальтийский механизм 4 состоит из установленного на валу 1 диска 6 с пальцами 7–9, имеющими различную длину, соединенного с фиксирующим диском 10, выполненным из сегментов 11–13, с различными центральными углами, а также мальтийский крест 14, закрепленный на промежуточном валу 2. Диск 6 и фиксирующий диск 10 установлены на ведущем валу 1 с возможностью перемещения вдоль оси 15 посредством вилки 16. Ведомый мальтийский механизм 5 состоит из кривошипа 17 с пальцем 18 и фиксирующего диска 19, закрепленных на валу 2, а также мальтийского креста 20, за-крепленного на ведомом валу 3.
Работает устройство следующим образом. В крайнем левом положении диска 6 с фиксирующим диском 10 палец 7 периодически взаимодействует с мальтийским крестом 14. При перемещении диска 6 в среднее положение в зацеплении с крестом 14 участвуют пальцы 7 и 8, а в крайнем положении диска 6 и 7 – 9. Каждому фиксированному положению диска 6 и фиксирующего диска 10 на ведущем валу 1 соответствует свой закон прерывистого вращения мальтийского креста 20 с ведомым валом 3. Таким образом, ступенчатое изменение отношения времени поворота ко времени выстоя вала 3 обеспечивается перемещением диска 6 из одного положения в другое, которое осуществляется в период выстоя мальтийского креста 20 и при нахождении одного из пальцев 7 – 9 в зацеплении с мальтийским крестом 14

Рис 14

Рис. 14. Конструкция тяжело нагруженного мальтийского механизма.

          В тяжело нагруженных мальтийских механизмах в конструкцию мальтийского креста вводятся дополнительные детали повышающие прочность и износостойкость его наиболее нагруженных элементов. На Рис. 14 показана конструкция тяжело нагруженного мальтийского механизма. Он содержит кривошип 1 с роликом 2, мальтийский крест 3 с упругими пластинами 4, выполненными в виде свободно установленных на пальцах 5 двуплечих рычагов, одна сторона 6 которых является стенкой паза креста 3, а плечи 7 и 8 взаимодействуют с соответствующими пальцами 9 и 10, фиксирующее устройство, выполненное в виде диска 11, взаимодействующего с радиусными выборками 12 мальтийского креста 3. Расстояние между пластинами 4, образующими пазы мальтийского креста, точно соответствуют диаметру ролика 2.
При непрерывном вращении кривошипа 1 с роликом 2, последний, периодически воздействуя на рабочие поверхности 6 планок 4, осуществляет периодическое вращение мальтийского креста 3. При воздействии ролика 2 на планку 4 происходит ее некоторый прогиб в пределах упругой деформации, что существенно снижает динамические нагрузки при работе механизма. В начале и конце поворота мальтийского креста 3 на шаг, пластина 4 не прогибается благодаря наличию пальцев 9 и 10, установленных в начале и в конце паза. В этом случае вектор скорости центра ролика 2 совпадает с направлением осевой линии паза мальтийского креста 3, что исключает жесткие удары при вхождении ролика 2 в паз мальтийского креста 3 и выходе из него. Наличие пластин 4 помимо повышения долговечности механизма существенным образом повышает ремонтопригодность мальтийского креста, поскольку их материалоемкость и трудоемкость изготовления невысока.

Рис 15

Рис. 15. Конструкция компактного мальтийского механизма с увеличенной паузой выстоя.

              На Рис. 15 в отличие от предыдущего примера показана компактная конструкция малогабаритного мальтийского механизма в котором ось ведущего зубчатого колеса и ведомого вала выполнены соосными. Он содержит ведущее зубчатое колесо 1, установленное на выходном валу 2 посредством подшипников скольжения 13, шестерню 3 жестко соединенную с кривошипом 4, который на подшипниках скольжения 17, установлен на оси 5, закрепленной на стойке 16, при этом цевка 6, закрепленная на кривошипе 4 посредством планки 12, имеющей вильчатую форму, имеет возможность контактировать с пазами 7 мальтийского креста 8, закрепленного на выходном валу 2 посредством диска 9 с четырьмя пальцами 18. Кроме того, на нижнем торце ведущего зубчатого колеса 1 закреплен кулачок 10, выполненный в виде кольца с нижней наклонной поверхностью, которая контактирует с верхним торцем мальтийского креста 8, определяя тем самым угол его наклона относительно вертикальной оси.

Работает механизм следующим образом. Ведущее зубчатое колесо 1, получающее вращение от привода (привод на Рис. 59 не показан) передает его шестерне 3 и жестко соединенному с ней кривошипу 4, а закрепленная на нем цевка 6, взаимодействуя с пазами 7 мальтийского креста 8, осуществляет его периодический поворот. При этом кулачок 10, будучи закреплен на ведущем зубчатом колесе 1 вращаясь вместе с ним, скользит по верхнему торцу мальтийского креста 8 и периодически вводит и выводит его из контакта с цевкой 6 кривошипа 4. Благодаря наличию кулачка 10 продолжительность выстоя мальтийского креста 8 значительно увеличивается, при этом получается компактная конструкция мальтийского механизма.

Рис 16

Рис. 16. Конструкция мальтийского механизма с планетарным приводом кривошипа.

              На Рис. 16 показана конструкция мальтийского механизма поворота шпиндельного барабана токарного автомата с планетарной передачей в приводе кривошипа. Он содержит, установленный в корпусе 13 станка, ведущий вал 1 с закрепленным на нем кривошипом 2, в отверстии которого с помощью дополнительной опоры 7 шарнирно установлен сателлит 4, зацепляющийся с неподвижно закрепленным на станине центральным зубчатым колесом 3, и несущим на своей эксцентриковой шейке 5 цевку 6 выполненную в виде ролика, контактирующего с пазами 9 мальтийского креста 8, свободно установленного на неподвижной оси 11. На этой же оси 11, закрепленной в отверстии станины 13 станка установлено зубчатое колесо 10, связанное с приводом поворота шпиндельного барабана и получающее вращательное движение от мальтийского креста 9, будучи с ним соединено посредством кулачковой муфты. При наладке станка шпиндельный барабан может отключатся, для этого в конструкцию введен вспомогательный гидроцилиндр 12, перемещение штока которого позволяет путем смещения зубчатого колеса 10 вдоль оси 11, отсоединять его от мальтийского креста 9, осуществляя при этом вывод из зацепления зубьев соединяющей их кулачковой муфты.

Рис 17Рис. 17 Конструкция мальтийского механизма передающего прерывистое
движение посредством тел качения – шариков.

         На Рис. 17 показана конструкция мальтийского механизма, который осуществляет передачу прерывистого движения посредством тел качения – шариков. Он содержит мальтийский крест 1, направляющий кулачок 2 с замкнутым пазом, имеющим участки 3 и 4 рабочего и холостого хода, приводной диск 5 с радиальным пазом 6 и взаимодействующее с ним связующее звено 7 выполненное в виде тела качения – шарика. Кроме того в мальтийском кресте 1 и направляющем кулачке 2 выполнены радиальные пазы 8 и 9 со-ответственно, а в приводном диске 5 – замкнутый паз 10. С радиальными пазами 8 и 9 мальтийского креста 1 и направляющего кулачка 2 и замкнутым пазом 10 приводного диска 5 взаимодействует дополнительное связующее звено 11 также выполненное в виде тела качения – шарика.

Рис 18Рис. 18. Конструкция сдвоенного мальтийского механизма, обеспечивающего периодическое реверсивное вращение их крестов.

       На Рис. 18 показана конструкция сдвоенного мальтийского механизма, обеспечивающего периодическое реверсивное вращение их крестов. Он содержит корпус 1, в подшипниках которого (подшипники не показаны) установлен ведущий кривошип 2 с пальцем 3 и ведомый вал 4, на котором установлены мальтийские кресты 5 и 6 с пазами 7 и 8 соответственно, а также грейферная планка 9 с радиальными пазами 10 и 11, поперечным пазом 12 и зубом 13. В радиальных пазах 10 и 11 грейферной планки 9 размещены штифты 14 и 15, закрепленные в корпусе 1, а в ее поперечном пазу 12 установлен палец 3 ведущего кривошипа 2.

Работает механизм следующим образом. Палец 3 кривошипа 2, совершая равномерное вращение, сообщает движение грейферной планке 9 и одновременно мальтийскому кресту 6. За один полуоборот пальца 3 мальтийский крест 6 поворачивается на угол равный 360/Z (z – число пазов мальтийского креста). Затем палец 3 входит в паз мальтийского креста 5, при этом зуб 13 грейферной планки 9 запирает мальтийский крест 6 до того момента пока палец 3 вновь не начнет заходить в паз мальтийского креста 6. При дальнейшем движении пальца 3 происходит запирание мальтийского креста 5 зубом 13 грейферной планки 9. Таким образом, за один оборот ведущего кривошипа 2 с пальцем 3 обеспечивается последовательный поворот мальтийских крестов 5 и 6 в противоположном направлении, а зуб 13 грейферной планки 9 поочередно входя в пазы 7 и 8 обеспечивает устойчивое положение обеих мальтийских крестов во время выстоя.

Механизмы свободного хода.

                 Храповой механизм являются наиболее известным представителем механизмов свободного хода, наиболее часто применяемым для получения прерывистого движения выходного звена. Его кинематическая схема показана на Рис. 19.

Рис 19Рис. 19. Схема храпового механизма.

          Он состоит из ведущего звена (коромысла) 1, установленного на одной оси с храповым колесом 2 и несущего шарнирно установленную нам нем собачку 3, которая контактирует с храповым колесом, для чего обычно прижимается к нему посредством пружины (на схеме не показана). Работает механизм следующим образом. При повороте коромысла 1 против часовой стрелки на угол ф его собачка 3, своей рабочей поверхностью, упираясь в ответную рабочую поверхность соответствующего зуба храпового колеса 2, поворачивает его на угол Рис 11А       При обратном повороте коромысла собачка 3, прижатая пружиной к храповому колесу 2, скользит по его наружной образующей поверхности не передовая движение, поэтому храповое колесо в это время стоит на месте. Для обеспечения точной фиксации храпового колеса при возврате собачки 3 механизм может оснащаться дополнительной собачкой 4, либо тормозной фрикционной муфтой, обычно устанавливаемой на одном валу с храповым колесом 2.

Рис 20Рис. 20. Тяжело нагруженный храповой механизм.

            На Рис. 20 показана конструкция храпового механизма, способного при работе со средними скоростями, передавать большие нагрузки за счет жесткой фиксации храпового колеса, предохраняющей механизм от выбега и обеспечивающей точное чередование движения и выстоя. Этот механизм содержит установленные на валу 11 с эксцентриком 8 храповое колесо 9 и шатун 12, соединенный с ведущим плечом 13 двуплечего рычага 2, шарнирно установленного на оси 1 и несущего на оси 15 приводную собачку 10, а также фиксирующую собачку 7, шарнирно установленную на оси 6 и пружину 3, стягивающую собачки между собой. При этом на верхнем выступе ведомого плеча 14 рычага 2 закреплена пластина 4 имеющая возможность при качании рычага 2 взаимодействовать с плоской пружиной 5, которая закреплена на фиксирующей собачке 7. При вращении вала 11эксцентрик 8 приводит в движение шатун 12 который, воздействуя на плечо 13 рычага 2 поворачивает его плечо 14, что приводит к тому, что стальная пластина 4 нажимает на плоскую пружину 5, и поворачивая собачку 7 вокруг оси 6, выводит ее из зацепления с храповым колесом 9, освобождая последнее. При дальнейшем повороте рычаг 2 приводит собачку 10, осуществляющую поворот храпового колеса 9 на половину зуба, что приводит к опусканию крючка 16 фиксирующей собачки 7 на вершину зуба храпового колеса 9 и освобождает плоскую пружину 5 от пластины 4. До окончания поворота храпового колеса 9 пластина 4, входит в соответствующую впадину храпового колеса и фиксирует его. При обратном ходе рычага 2 вместе с приводной собачкой 10 пластина 4 упирается в плоскую пружину 5 и принудительно заводит фиксирующую собачку 7 в зацепление с храповым колесом 9.

Рис 21Рис. 21. Конструкция соединительной муфты
со встроенным храповым механизмом

            На Рис 21 показана конструкция соединительной муфты со встроенным храповым механизмом, которая преобразует маятниковое движение ведущего вала в периодический поворот с выстоем ведомого вала. Она содержит установленные в сборном корпусе 1 зафиксированное от проворота штифтом 14 кольцо 13 с расположенными равномерно по окружности радиальными отверстиями 2, закрепленное на ведущем валу 4 храповое колесо 3, с количеством выступов равным числу отверстий на кольце 13, установленное на подшипниках 11 и 12 коромысло 5, на котором шарнирно посредством оси 16 расположена собачка 6 с роликом 7, шарнирно установленным на оси 17. При этом, выступ 18 собачки 6 поджат к наружной образующей поверхности храпового колеса 3, и в том числе при его рабочем ходе к впадине 19, посредствам плунжера 8, со встроенной пружиной 15, усилие которой регулируется гайкой 20. Кроме того, ведущий вал 4 установлен соосно коромыслу 5 на подшипниках скольжения 9 и 10. В конструкции данного храпового механизма, в отличии от традиционной схемы, ведущей является храповое колесо.

          Работает муфта следующим образом. При повороте ведущего вала 4 с храповым колесом 3 против часовой стрелки его впадина 19 упирается в выступ 18 собачки 6 и заставляет ее вместе с коромыслом 5 поворачиваться в том же направлении, при этом ролик 7 перемещается по внутренней поверхности кольца 13 и не препятствует движению. В конце поворота, храповое колесо 3 замедляет движение, а коромысло 5 продолжая вращение и обгоняет его, но при этом выступ 18 собачки 6 находит на скос рабочей поверхности храпового колеса и поворачиваясь, роликом 7 упирается во внутреннюю поверхность кольца 13 и тормозит коромысло 5. При обратном (холостом) повороте храпового колеса 3 собачка 6, преодолевая усилие пружины 15 разворачивается и ролик 7 утапливается в пазу 2 кольца 1 и фиксирует положение коромысла 5. В конце хода храпового колеса 3 выступ 18 собачки снова входит в его впадину 19.

Рис 22Рис. 22. Конструкция храпового механизма управляемого кулачком.

        На Рис. 22 показана конструкция малогабаритного храпового механизмы управляемого кулачком. Он содержит кулачок 1 с замкнутым пазом 2, имеющий участки 3 и 4, ведомое храповое колесо 5 и установленный на ведущем валу кривошип 6 с собачкой 7, на которой шарнирно установлен ролик 8, находящейся в постоянном контакте с пазом 2 кулачка 1.
Работает механизм следующим образом. При вращении кривошипа 6 округ оси храпового колеса 5 ролик 8 катится по пазу 2 кулачка 1. При переходе ролика 8 с участка 4 на участок 3 паза 2 кулачка 1 собачка 7 входит в зацепление с зубьями храпового колеса 5 и поворачивает его на угол пропорциональный длине участка 3, а затем при переходе с участка 4 на участок 3 выходит из зацепления с ним. За оборот кривошипа 6 храповое колесо 5 поворачивается на шаг пропорциональный длине участка 3 паза 2 кулачка.

Рис 23Рис. 23. Конструкция сдвоенного храпового механизма

         На Рис. 23 показана конструкция сдвоенного храпового механизма. Он содержит, неподвижно закрепленное на выходном валу 6 храповое колесо 1, и подвижное храповое колесо 2, установленное на ступице первого, а также коромысло 4, свободно установленное на ступице храпового колеса 1, шарнирно соединенное с ведущей тягой 3 и оснащенное собачкой 5, также шарнирно установленной на нем. В торцевых отверстиях храпового колеса 1 установлены тормозные пружины 7, контактирующие с ответным торцем храпового колеса 2. Ширина собачки 5 равна суммарной толщине храповых колес 1 и 2. Ведущая тяга 3 в процессе работы механизма совершает качательное движения, получая привод, например от кривошипного вала. Если в процессе работы собачка 5 входит во впадину храпового колеса 1 то качательное движение коромысла 4 передается выходному валу 6, а если собачка входит в контакт с зубом храпового колеса 2, то качательное движение коромысла вызывает поворот на соответствующий угол храпового колеса 2, при этом, храповое колесо 1 с выходным валом 6 остается неподвижным. Колесо 2 может иметь различные числа зубьев, что позволяет при одном и том же угле качания коромысла 4 получить различную продолжительность периода выстоя выходного вала 6.

Рис 24Рис. 24. Конструкция храпового механизма привода планшайбы
поворотного стола.

        На Рис 24 показана конструкция храпового механизма привода планшайбы поворотного стола, имеющего горизонтальную ось вращения (храповые механизмы предпочтительно применять при горизонтальной оси вращения). Он содержит, установленные на валу 1, двуплечий рычаг 2, на ведущем плече которого на оси 17 установлена собачка 3, а также храповое колесо 4, зубья которого имеют рабочие грани 6 и задние грани 7 и жестко связанную с ним планшайбу поворотного стола 5. Кроме того, храповой механизм содержит собачку 8 фиксирующего устройства, которая посредством подпружиненного фиксатора 12 постоянно поджата к участку переменного радиуса 11 ведомого плеча рычага 2, а правый торец собачки 8 имеет возможность контактировать с задними гранями 7 зубьев храпового колеса 4. Собачка 3 посредствам пружины 15 постоянно поджата своим правым заостренным торцом к храповому колесу 4, а вал 1 на подшипниковых опорах (на Рис 68 не показаны) установлен на станине 16. Ведущее плечо рычага 2 посредствам оси 17 шарнирно соединено с ведущей тягой 18. Для регулировка положения кронштейна 9 в конструкции механизма предусмотрен винт 14.

           Работает храповой механизм следующим образом. При перемещении ведущей тяги 18 вправо рычаг 2 поворачивается по часовой стрелке вместе с собачкой 3, которая благодаря наличию пружины 15, упираясь своим правым заостренным торцом в рабочую грань 6 зуба храпового колеса, заставляет его поворачиваться вместе с планшайбой 5 поворотного стола в том же направлении. При повороте ведомого плеча рычага 2, ролик 13 перекатываясь по поверхности 11 переменного радиуса, перемещается от большего радиуса к меньшему и при этом позволяет собачке 8 под действием пружинного фиксатора 12 поворачиваться против часовой стрелки, который в конце хода рычага 2 упирается своим правым торцом в заднюю грань 7 зуба храпового колеса 4, чем достигается фиксация храпового колеса вместе с планшайбой поворотного стола 5 и исключается проскальзывание подвижных частей под действием сил инерции. После этого ведущая тяга 18 перемещается влево и поворачивает рычаг 2 вместе с собачкой 3 против часовой стрелки, которая будучи прижата пружиной 15 к храповому колесу 4 скользит по его нерабочей поверхности и в конце хода заходит за рабочую грань 6 следующего зуба храпового колеса. Преимуществом данного типа привода поворотного стола является простота его конструкции. К его недостаткам относятся низкая жесткость кинематической цепи привода и невысокая точность поворота на фиксированный угол, а также возможность работы только при невысоких скоростях поворота планшайбы поворотного стола.

Рис 25Рис. 25. Конструкции храпового механизма привода поворотного стола с повышенной точностью фиксации его положения.

       На Рис. 25 показана конструкции храпового механизма привода поворотного стола с повышенной точностью фиксации его положения. Он содержит храповое колесо 1, с которым жестко связана планшайба поворотного стола (планшайба на Рис 25 не показана), собачку 2, шарнирно установленную посредством оси 17 на коромысле 3 и также шарнирно связанную со штоком 13 приводного пневмоцилиндра 12, рычаг 5 с роликом 4 и упорным винтом 14, и стопорный механизм. Стопорный механизм включает, установленный во втулке 6 толкатель 7, запирающий клин 8, клиновая поверхность которого посредством пружины 15, установленной на цилиндрической скалке 11 постоянно поджата к ответной наклонной поверхности на левом торце толкателя 7, а также пружинный буфер 9 и дополнительный жесткий упор, выполненный в виде регулируемого винта 10. При этом, собачка 2 постоянно поджата к храповому колесу 1 посредством пружины 19 один конец которой закреплен на собачке 2, а другой на коромысле 3, а ролик 4 рычага 5 пружиной 16 постоянно поджат к переднему торцу клина 8, в то время как его упорный винт 14 взаимодействует с нерабочей поверхностью собачки 2.

Работает механизм следующим образом. При выдвижении штока 13 пневмоцилиндра 12 происходит поворот против часовой стрелки коромысла 3 вместе с собачкой 2, которая, западая в соответствующее гнездо храпового колеса 1, упирается своей рабочей поверхностью в ответную поверхность паза и таким образом поворачивает храповое колесо в том же направлении. В конце хода штока 13 превмоцилиндра 12 собачка 2 упирается в толкатель 7, который при этом начинает сжимать пружинный буфер 9, при этом увеличивается пространство между правым торцем втулки 6 и наклонной поверхностью на левом торце толкателя 7, в результате чего, запирающий клин 8 под действием пружины 15 перемещается в освободившееся пространство и воздействует на ролик 4 рычага 5. Последний, при этом, поворачивается на некоторый угол на оси 18 и своим упорным винтом 14 дополнительно прижимает собачку 2 к рабочей поверхности храпового колеса 1, выбирая возможные зазоры. Конечное положение храпового колеса и соответственно связанной с ним планшайбы поворотного стола определяется жестким упором 10, положение которого может регулироваться. В конце хода штока 13 пневмоцилиндра 12 и соответственно поворота храпового колеса 1 с планшайбой поворотного стола скорость замедляется, поскольку пружинный буфер 10 гасит кинетическую энергию подвижных частей стола и привода. При обратном ходе штока 13 пневмоцилиндра 12 коромысло 3 с собачкой 2 свободно поворачиваются по часовой стрелки (в это время планшайба поворотного стола фиксируется тормозом, который на Рис 2 не показан), и воздействуя через упорный винт 14 на рычаг 5 поворачивает его на оси 18 против часовой стрелки, при этом, рычаг 5 принудительно выталкивает клин 8, который перемещаясь назад позволяет пружинному буферу 9 вернуть толкатель 7 в исходное положение. На этом цикл поворота храпового колеса с планшайбой поворотного стола на шаг заканчивается и следующий цикл начинается с выдвижения штока пневмоцилиндра.

Рис 26
Рис. 26. Механизм последовательного перемещения двух ползунов станка – автомата.

           На Рис. 26 показана конструкция привода последовательного перемещения двух ползунов станка – автомата со встроенным храповым механизмом. Он содержит ведущий ползун 3, в поперечном пазу которого расположена двухпозиционная управляющая ползушка 1, две ведомые каретки 7 и 11, поочередно совершающие рабочий ход, при этом на ползуне 3 установлен с возможностью вращения вал 4, на котором неподвижно закреплены храповое колесо 8 и кулачок 10 с пятью выступами, в расточках ползушки 1 установлены подпружиненные фиксаторы 2 и штифты 9. Привод ведущего ползуна 3 осуществляется от тяги 13, с которой он шарнирно соединен посредством оси 12, а поворот храпового колеса 8 вместе с валом 4, в крайнем переднем положении ползуна 3 выполняется при его контакте с подпружиненной собачкой 6, шарнирно установленной на станине станка посредством оси 14.

Работает механизм следующим образом. В конце хода ведущего ползуна 3, который он совершает вместе с захваченной им во время предшествующего хода кареткой 11, храповое колесо 8, взаимодействуя с собачкой 6, поворачивается вместе с валом 4 и кулачком 10 на фиксированный угол равный одному шагу колеса. В результате изменения положения кулачка 10, взаимодействующего посредством штифтов 9 с ползушкой 1 (штифты попеременно попадают на его выступ или впадину), последняя занимает противоположное положение, при котором ее первый фиксатор 2 выходит из ответного отверстия каретки 11, и таким образом происходит ее разъединение с ползуном 3, а второй фиксатор 2 входит в отверстие каретки 7 и тем самым соединяет ее с ползуном. Поэтому при ходе ползуна 3 назад он перемещает в исходное положение каретку 7, а каретка 11 остается в крайнем выдвинутом положении (устройство для фиксации положения кареток в крайнем выдвинутом положении на Рис. 70 не показано). При следующем ходе ведущего ползуна 3 положение кареток 7 и 11 меняется на противоположное, что требуется в соответствии с циклом работы станка – автомата.

Рис 27Рис. 27. Конструкция храпового редуктора.

          На Рис. 27 показана конструкция храпового редуктора. Он содержит жестко установленное на валу 4 зубчатое колесо 3 и свободно – храповое колесо 2, с одинаковым числом зубьев, при этом на колесе 2 закреплен зубчатый венец 1 с несколько большим наружным диаметром, чем диаметр зубчатого колеса 3 и шагом, кратным шагу колес 2 и 3. На валу 4 свободно установлено коромысло 5 с собачками 6 и 7, поджатыми к колесам 2 и 3 пружиной 10, которое получает качательное движение от ведущей тяги 8. Ширина собачки 6 равна суммарной ширине колес 3 и 1, а ширина собачки 7 – ширине колеса 2. На кронштейне 12 закрепленном на станине посредством оси 11 шарнирно установлена собачка 9, поджатая к зубчатому  колесу 3 пружиной 13, которая препятствует вращению колеса при холостом ходе кулисы 5.Работает редуктор следующим образом. При каждом ходе ведущей тяги 8 происходит поворот коромысла 5, а поворот храпового колеса 2 имеет место только тогда когда совпадут впадины на венцах колес 1 и 3 и собачка 6 западет во впадину колеса 1. При наличии одной впадины на венце колеса 1 зубчатое колесо 3 повернется на один шаг за период полного поворота храпового колеса 2.

Рис 28Рис. 28 Конструкция двухступенчатого храпового редуктора

              На Рис. 28 показана конструкция двухступенчатого храпового редуктора. Он содержит жестко закрепленное на ведущем валу 6 ведомое храповое колесо 7 и свободно установленную эксцентриковую втулку 9, с закрепленным на ней шкивом 11 ведущей ременной передачи, а также ось 5 со свободно установленной эксцентриковой втулкой 4, на которой жестко закреплено промежуточное храповое колесо 1 и свободно установлено коромысло 2, с шарнирно установленным роликом 10. При этом коромысло 2 посредством пружины 13 постоянно прижимает ролик 10 к эксцентриковой втулке 9, а коромысло 8 свободно установленное на ступице ведомого храпового колеса 7 посредством второй пружины 13 (на Рис. 72 не показана) постоянно прижимает ролик 3, шарнирно установленный на ней к эксцентриковой втулке 4. Собачки 12 шарнирно установленные на коромыслах 2 и 8 посредством пружин постоянно поджаты к храповым колесам 1 и 7 соответственно. Для фиксации положения храповых колес 1 и 7 в момент холостого поворота коромысел 2 и 8 на корпусе редуктора шарнирно установлены на осях 14 и поджаты пружинами стопорные собачки 15. Эксцентриситет втулки 9, длина ведомого плеча коромысла 2, а также диаметр и число зубьев храпового колеса 1 выбраны таким образом, что за один оборот шкива 11 храповое колесо 1 поворачивается на один шаг, также как и эксцентриситет втулки 4, длина ведомого плеча коромысла 8, а также диаметр и число зубьев храпового колеса 7, обеспечивающие при оном повороте эксцентриковой втулки 4 по-ворот храпового колеса 7 на один шаг.

         Работает редуктор следующим образом. Шкив 11 ведущей ременной передачи вместе с эксцентриковой втулкой 9, на которой он жестко закреплен, вращается с постоянной скоростью и, воздействуя на ролик 10 шарнирно установленный на коромысле 2, заставляет храповое колесо 1 за каждый оборот совершать поворот на один шаг. При совершении храповым колесом 1 вместе с эксцентриковой втулкой 4, на которой он жестко закреплен, полного поворота последняя воздействуя на ролик 3, шарнирно установленный на коромысле 8, заставляет последний также совершать колебательное движение, при котором собачка 12, шарнирно установленная на нем, поворачивает храповое колесо 7 на один шаг. Такой редуктор имеет большое передаточное отношение, величина которого равна io = z1•z7, т. е. намного больше, чем у обычного двухступенчатого рядового редуктора.

        Ролико-клиновой механизм свободного хода является еще одним видом механизмов свободного хода, достаточно часто применяемым для получения прерывистого движения. Его основные конструктивные схемы приведены на Рис. 29а – для преобразования вращательного движения, на Рис. 29б – для преобразования поступательного движения. На Рис. 29а показана конструктивная схема обгонной муфты, которая состоит из ведущего звена – обоймы 1, роликов 2 звездочки 3, пружины 4 и толкателя 5. Периодический поворот ведомого звена звездочки 3 осуществляется следующим образом. При вращении обоймы 1 против часовой стрелке ролики 2 за счет силы трения затягиваются в клиновой зазор между обоймой 1 и звездочкой 3 и заклиниваются, что позволяет обеспечить синхронное вращение звездочки 3 вместе с обоймой 2. При вращении обоймы 1 в обратном направлении ролики 2 расклиниваются и звездочка 3 стоит на месте.

Рис 29Рис. 29. Ролико-клиновые механизмы.

        На Рис. 29б показана конструкция ролико-клинового зажима, используемого в устройствах для подачи материала бесконечной длины. Он состоит из каретки 2 с установленными в нем верхней 3 и нижней 8 клиновыми вставками, двух обойм 6, верхней и нижней, несущих ролики 1, постоянно поджатые к клиновым вставкам 3 и 8 пружиной 4. При перемещении по стрелке каретки 2 вдоль неподвижных направляющих 9 происходит заклинивание роликов 1 между клиновыми вставками 3 и 8 и подаваемой заготовкой 5, что приводит к перемещению последней вместе с корпусом 2 в указанном направлении на величину S (ход каретки 2). Эти два механизма прерывистого действия по сравнению с рассмотренными ранее механизмами мальтийским и храповым, обладают одним существенным преимуществом, которое делает их наиболее востребованными в различных видах машин и оборудования, оно заключается в возможности плавного изменения величины перемещения ведомого звена без смены каких либо деталей механизма, а только путем регулировки величины перемещения ведущего звена, что достаточно просто реализуется. Так например, в приводе обгонный муфты регулированием длины ведущего рычага, который жестко соединен с ее обоймой можно в широких пределах изменять угол поворота звездочки и связанного с ней ведомого звена. В ролико-клиновом механизме такая же задача решается за счет изменения величины хода каретки, например путем регулирования величины эксцентриситета кривошипа кривошипно-шатунного механизма приводящего ее в движение. Механизмы свободного хода успешно применяются для периодической подачи исходного материала бесконечной длины (ленты и проволоки подаваемой из бунта) в листоштамповочных, универсально-гибочных, холодно – высадочных автоматах и других видах технологического оборудования, работающих с таким видом заготовок.

Рис 30Рис. 30. Конструкция обгонной муфты с улучшенной стабильностью включения

      На Рис. 30 показана конструкция обгонной муфты с улучшенной стабильностью включения, которая применяется в механизмах подачи высокоскоростных станков автоматов. Она содержит обойму 1, звездочку 2, расположенные между ними ролики 3, пружины 4 грузы 5 расположенные в радиальных отверстиях звездочки 2, толкатели 6 с рамкой 7, внутри которой расположены ролики 3. Боковые стороны 9 рамки 7 предотвращают осевое перемещение роликов 3. В толкателе 6 выполнен наклонный паз 10, который контактирует с ответными наклонными поверхностями груза 5. При работе муфты в режиме свободного хода звездочка 2 вращается с угловой скоростью w1, а обойма 1 со скоростью w2, причем w1 больше w2. Под действием пружин 4 толкатели 6 и ролики 3 прижимаются к обойме 1 и звездочке 2. С увеличением скорости w1 увеличивается центробежная сила действующая на грузы 5 и увеличивается усилие воздействия наклонных поверхностей грузов 5 на наклонные поверхности 10 толкателя 6, в результате чего усилие пружины 4 преодолевается и толкатель 6 вместе с рамкой 7 перемещается и увлекает при этом ролик 3 вправо, прижимая его к звездочке 2. При этом образуется зазор S между обоймой 1 и роликом 3, что приводит к моментальному расклиниванию муфты.

Рис 31Рис. 31. Конструкция обгонных муфт с увеличенным количеством тел качения.

         Для передачи больших крутящих моментов применяются обгонные муфты с увеличенным количеством тел качения, конструкция такой муфты показана на Рис. 31а. Она также как и фрикционно-роликовая обгонная муфта состоит из обоймы 1, звездочки 2, комплекта тел качения 3, а также дополнительно она содержит сепаратор 4 для фиксации положения тел качения, который выполняет функции отсутствующих пружинных толкателей. Главным отличием этой муфты от муфт традиционной конструкции является гораздо большее количество расклинивающих элементов и соответствующее им количество ответных наклонных или спрофилированных по определенному закону поверхностей звездочки. Для еще большего увеличения их количества и соответственно увеличения передаваемого крутящего момента применяется обгонная муфта, в которой тела качения в виде роликов заменены на эксцентрики и исключен сепаратор (см. Рис. 31б). Конструкция обгонной муфты с эксцентриками вместо роликов состоит из наружной обоймы 1, внутренней обоймы 2 (вместо звездочки), комплекта эксцентриков 4, браслетной пружины 5, которая постоянно стремится повернуть эксцентрики 4 в состояние распора. Заклинивание эксцентриковой муфты происходит при вращении обоймы 1 по часовой стрелке.

Рис 32Рис. 32. Конструкция обгонной муфты с повышенной нагрузочной способностью.

         На Рис. 32 показана конструкция обгонной муфты с повышенной нагрузочной способностью, которая достигнута за счет увеличения тел качения передающих крутящий момент от звездочки к обойме или наоборот. Она содержит обойму 1, вал 2, выполняющий функции звездочки, комплект эксцентриков 3, и скобообразных пружин 5, сепаратор 4, два подшипника 6, два стопорных кольца 7 и две шайбы 8. Пружины 5 своей скобообразной частью контактируют с эксцентриком 3, таким образом, что обеспечивают его гарантированный прижим к рабочим поверхностям обоймы 1 и вала 2. При вращении вала 2 по часовой стрелке происходит заклинивание эксцентриков 3 между валом 2 и обоймой 1 и под действием сил трения обойма 1 приводится во вращение. При возникновении на обойме 1 крутящего момента направленного по часовой стрелке происходит расклинивание эксцентриков и обойма 1 вращается свободно.

Подачи.

         Для подачи в рабочую зону технологического оборудования исходной заготовки из материала бесконечной длины (ленты, полосы, проволоки) используются механизмы называемые подачами. Существуют следующие основные виды подач: валковые, клещевые, крючковые, ролико-клиновые и их разновидности. Из перечисленных видов подач, наибольшее распространение получили валковые подачи. Это объясняется тем, что диапазон типов подаваемых заготовок, их размеров и шагов подачи, а также обеспечиваемая при этом точность перемещения заготовки, при достаточной простоте конструкции входящих в подачу механизмов, удовлетворяет требованиям широкого спектра технологических процессов. Однако при большом шаге подачи (более 300 мм) точность, обеспечиваемая валковой подачей снижается, особенно при подаче проволоки в связи с ограничением усилия прижима валков. Для получения высокой скорости и точности подачи даже при величине перемещения заготовки более 300 мм используются клещевая подача. Более высокоя точность и скорость работы клещевлой подачи, обеспечивается за счет увеличения площади контакта зажимного элемента с подаваемой заготовкой (лентой, проволокой). Но конструктивно механизмы клещевой подачи несколько сложнее, чем у валковой. Оба типа подач могут иметь привод от подвижных частей пресса – автомата, например от коленчатого или распределительного вала, или индивидуальный привод, например от пневмоцилиндра(ов), работающих в цикле с исполнительным механизмом оборудования. Крючковые подачи имеют более узкий спектр применения и используются в случаях подачи в зону технологического оборудования деталей, например контактов для армирования (опрессовки) провода, или радиоэлементов, находящихся в составе перфорированной ленты, отверстия в которой расположенные с постоянным шагом и являются опорным элементов для ее захвата и перемещения захватным органом подачи – крючком. Ролико-клиновые подачи находят применение только при невысоких скоростях подачи из-за ограничения по усилию прижима подаваемого материала.

Рис 33
Рис. 33 Конструкция валковой подачи с приводом от исполнительного механизма
технологического оборудования и обгонной муфты, входящей в ее состав.

         Валковая подача чаще всего используются в листоштамповочных прессах для подачи ленты из рулона с шагом не более 300 мм и точностью Δ = ± (0,2 – 0,3) мм, а также для подачи проволоки из бунта в холодновысадочных автоматах, работая при этом с перебегом «на упор». Конструкция валковой подачи с приводом от коленчатого вала механического пресса показана на Рис. 33. Конструкции этой валковая подача состоит из приводного вала 1, нижнего валка 2, с установленной на нем обгонной муфтой 3, верхнего валка 4, расположенных в корпусе 5. На приводном валу 1 закреплен двуплечий рычаг 6, ведущее плечо которого соединяет приводной вал 1 с приводом подачи, а ведомое – с ведущим рычагом тянущего агрегата валковой подачи (на Рис. 33 не показан). Кроме того на приводном валу 1 закреплен зубчатый сектор 7, зацепляющийся с зубчатым колесом 8 жестко соединенным с обоймой 20 обгонной муфты 3. Нижний валок 2 установленный на подшипниках 9 и 10 оснащен фрикционным тормозом 11, предназначенным для гашения сил инерции возникающих при его остановке в конце цикла подачи заготовки, а посредством закрепленной на нем шестерни 12 и кинематически связанной с верхним валком 4 посредством установленной на нем шестерни 13 (передаточное отношение шестерен 12–13 равно единице). Верхний валок 4 установлен на подшипниках 14 в двух корпусах 15, соединенных между собою осью 16, имеющих возможность вертикального перемещения в пазах корпуса 5 и постоянно поджатых вниз пружинами 17, установленными в резьбовых стаканах 18 с возможностью регулировки и также как и нижний валок оснащен фрикционным тормозом 11. Обгонная муфта 3 состоит из звездочки 19, в гнездах которой на твердо-сплавных вставках 22 установлены ролики 21, поджатые пружинами 23 и обоймы 20, жестко соединенной с шестерней 12 (см. Рис. 33). Подача исходной заготовки из полосы находящейся в рулоне в рабочую зону технологического оборудования, например, механического пресса, осуществляется следующим образом. При возврате ползуна пресса в верхнее положение посредством тяги соединенной с коленчатым валом (привод подачи на Рис. 77 не показан) рычагу 6 сообщается качательное движения который передает его приводному валу 1, а закрепленный на нем зубчатый сектор 7 поворачивает шестерню 8, жестко соединенную с обоймой 20 обгонной муфты 3 на угол, пропорциональный их передаточному отношению. При вращении обоймы 20 против часовой стрелке происходит заклинивание роликов 22 и передача вращения через звездочку 19 обгонной муфты 3 нижнему валу 2, который при этом совершает поворот на угол, величина которого равна углу поворота звездочки 19 обгонной муфты 3. Одновременно с этим вращение от нижнего валка 2 через шестерни 12, 13 передается верхнему валку 4, который поворачивается на такой же угол, как и вал 2, а поскольку он поджат к нижнему валку 2 пружиной 17, то находящаяся между ними заготовка из листового материала подается в рабочую зону пресса на шаг.

Рис 34Рис. 34. Конструкция клещевой подачи с механическим приводом.

        Клещевая подача используется в высокоскоростном оборудовании автоматического действия, в котором к точности шага подачи заготовки предъявляются высокие требования. На Рис. 34 показана конструкция клещевой подачи. Она содержит закрепленные на станине 1 направляющие 2, на которых расположена каретка 3 с механизмом зажима заготовки 4, кривошипно-рычажный механизм привода каретки, состоящий из эксцентрика 5, шатуна 7, коромысла 6 и тяги включающей гильзу 9, шток 8 и установленные между ними пружины 10 и 11, привод механизма зажима заготовки, состоящий из кулачка 18, двуплечего рычага 19, планки 20, коромысла 21 и пружины 22, один конец которой закреплен на планке, а другой на станине, а также двух подвижных упоров 12 и 13. Подвижные упоры 12 и 13, установленные в отверстиях кронштейнов 23, которые расположены на направляющих 2 и закреплены винтами 24, постоянно находятся под действием пружин 14 и 15, усилие которых может регулироваться гайками 17, при этом, исходное положение упоров может регулироваться гайками 16.

Работает клещевая подача следующим образом. При воздействии выступа кулачка 18 на ролик рычага 19, последний поворачивается по часовой стрелке, сообщая при этом соответствующее движение коромыслу 21 и планке 20, которая преодолевая усилие пружины 22, опускается и поворачивает рычаг 4 механизма зажима заготовки в положение, при котором происходит зажим последней. После этого кривошипно-рычажный механизм привода каретки, состоящий из эксцентрика 5, шатуна 7, коромысла 6 и тяги включающей гильзу 9, шток 8 и установленные между ними пружины 10 и 11, перемещает каретку 3 с зажатой заготовкой влево до встречи с упором 12. Жесткость пружины 14 подобрана таким образом, что под ее действием скорость каретки 3 и шарнирно связанного с ней штока 8 начинает уменьшаться быстрее, чем скорость гильзы 9, определяемая кинематикой кривошипно-рычажного механизма, в результате чего, пружина 10 начинает сжиматься, а пружина 11 растягиваться и на каретку 3 начинает действовать дополнительная сила равная разности усилий пружин 10 и 11. Продолжая двигаться, каретка 3 преодолевает усилие пружины 14 и плавно доводит упор 12 до станины и останавливается, а гильза 9, продолжает сжимать пружину 10 и разжимать пружину 11, пока не достигает своего крайнего положения. В это время кулачок 18 поворачивается таким образом, что пружина 22 получает возможность растянуться и поднять вверх планку 20, которая при этом поворачивается вместе с коромыслом 21 и двуплечим рычагом 19 против часовой стрелки, в результате чего происходит разжим подаваемого материала. Сразу после этого каретка 3, перемещаемая кривошипно-рычажным механизмом, возвращается в исходное положение и в конце обратного хода аналогичным образом взаимодействует с регулируемым упором 13.

Рис 35Рис. 35. Конструкция ролико-клиновой подачи.

      Ролико-клиновая подача применяется в тихоходных и среднескоростных механических прессах. На Рис. 35 показана конструкция ролико-клиновой подачи с механическим приводом. Она состоит из расположенных на плите 17 неподвижной каретки 3 и подвижной каретки 6, которая установлена с возможностью перемещения в направляющих 16 и 18. Каждая из кареток содержит несколько комплектов зажимных элементов (неподвижная каретка 3 две пары, а подвижная каретка 6 три пары) которые выполнены в виде призм 5 и роликов 15, при этом последние прижаты к призмам посредством пружин 7, а ролики 15 установлены посредством втулок 14 в обоймах 9 и могут под действием пружин 7 перемещаться по планкам 12 и 13, которые упираются одним концом в кронштейны 8, а другим в обоймы 9. Привод подвижной каретки 6 осуществляется рычагом 25 связанным с кривошипно-рычажным механизмом технологического оборудования, который шарнирно соединен с ней посредством оси 24. Для заправки полосы в зажимные элементы обоих кареток они оснащены рычагами 1 с рукоятками 2, имеющими возможность поворачиваться вокруг оси 11. При этом, нижний конец рычагов 1 посредством оси 21 соединен с обоймами 9 и при повороте против часовой стрелки сдвигает последнюю вместе с роликами 15 вправо и таким образом расклинивает ролики 15. Для фиксации положения подаваемой полосы относительно штампа на неподвижной каретке 3 установлены направляющие ролики 23, закрепленные на ней посредством кронштейнов 22. Точность величины подачи заготовки в рабочую зону пресса обеспечивается настройкой регулировочных винтов 19 и 20, которые в крайних положениях подвижной каретки 6 контактируют с пластиной 10 и винтом 4, соответственно.

       Работает подача следующим образом. После заправки в каретки полосы, подлежащей подаче в рабочую зону пресса, включается привод подачи, и подвижная каретка 6 начинает перемещаться в направлении S. При этом благодаря постоянному прижиму пружиной 7 роликов 15 к призмам 5 происходит их заклинивание и зажим заготовки, которая при этом перемещается вместе с подвижной кареткой. В это время подаваемая заготовка, контактируя с роликами 15 неподвижной каретки 3, при перемещении воздействует на них таким образом, что они расклиниваются от призм 5 и происходит освобождение заготовки. После подачи заготовки в рабочую зону пресса привод подачи посредством рычага 25 перемещает подвижную каретку 6 в обратном направлении, при этом заготовка действует на ролики 15 расклинивая их с призмами 5, и в результате этого освобождается от зажима подвижной кареткой. В это время заготовка оказывает противоположное воздействие на ролики 15 неподвижной каретки, в результате чего они заклиниваются с призмами 5 и удерживают заготовку от обратного перемещения.
Более подробно с различными вариантами конструкции подач можно познакомиться в работе автора [1].

     Улито-цевочные механизмы.

Улито-цевочные механизмы являются разновидностью пространственных кулачковых механизмов прерывистого действия – цилиндрических (см. Рис. 36а) и глобоидных (см. Рис. 36б, в).

Рис 36
Рис. 36. Типы улито-цевочных механизмов.

        В общем случае, улито-цевочный механизм состоит из вращающегося с постоянной скоростью ведущего вала 1 на котором жестко установлен пространственный кулачок 2 (улита) с разомкнутым профилем, с рабочей поверхностью которого (выступом или пазом) контактируют цевки 3 (цевки выполняются в виде ролика или цилиндрического пальца), установленные с постоянным шагом на карусели 5, которая закреплена на ведомом валу 4, вращающимся с переменной угловой скоростью и делающим периодические остановки, продолжительность которых обусловлена профилем рабочей поверхности улиты 2 (см. Рис. 36а). Количество цевок на карусели определяет число ее позиций (количество периодических остановок). Карусель с цевками представляет собою z коромысел расположенных равномерно по окружности с шагом ψ = 2𝝅/z. Рабочий профиль улиты представляет собою паз, захватывающий цевку и перемещающий его с позиции на позицию в процессе вращения ведущего вала на шаг, или сопряженные винтовые поверхности (см. Рис. 36б) одновременно взаимодействующие с двумя соседними цевками. В глобоидной улите (см. Рис. 36в) ее конические боковые поверхности взаимодействуют с соседними цевками, что позволяет регулировать зазор между рабочей поверхностью улиты и цилиндрической поверхностью цевки (см. Рис. 38). У цилиндрических улит оси цевок расположены параллельно оси вращения карусели, у глобоидных – перпендикулярно. Фиксация карусели в механизмах с цилиндрической улитой обычно осуществляется по двум цевкам, для чего улита снабжается соответствующим фиксирующим ободом, ширина которого равна расстоянию t между боковыми цилиндрическими поверхностями цевок (см. Рис. 36а). У механизмов с цилиндрическими улитами компактная конструкция может быть получена при количестве цевок z ≥ 10, а у глобоидных при z ≥ 6. Глобоидные вогнутые улиты могут обеспечить число остановок z ≤ 5, однако при этом количество цевок должно быть больше числа остановок карусели, поскольку в этом случае за один оборот улиты необходимо пропустить больше одного ролика, что приводит к существенному увеличению размеров улиты. Выпуклые глобоидные улиты не находят применения в механизмах прерывистого действия, поскольку не позволяют создать компактную конструкцию. Улито-цевочные механизмы используются, как с индивидуальным, так и с централизованным приводом. Индивидуальный привод в основном применяется в поворотных столах, а централизованный в механизмах технологического оборудования с автоматическим циклом работы.

Рис 37Рис. 37. Конструкция привода поворотного стола с использованием
улито-цевочного механизма

         На Рис. 37 показана конструкция привода поворотного стола с использованием улито-цевочного механизма. Поворотный стол 1, посредством цевок 2, число которых соответствует количеству позиций стола, контактирует с рабочей поверхностью улиты 3, установленной на валу 4, на котором также крепится шестерня 5 с фиксирующим упором 7, зацепляющаяся с зубчатым колесом 6, с ответным фиксирующим упором 8, которые установлены на валу 9.
Работает привод поворотного стола следующим образом. При повороте вала 9 вместе с зубчатым колесом 6 на определенный угол движение через шестерню 5, передается улите 3, которая поворачивается на угол 360 град, при этом поворотный стол 1, контактирующий с рабочей поверхностью улиты посредством цевок 2 поворачивается на шаг. После поворота улиты на угол 360 град, упоры 6 и 8 зубчатых колес 5 и 7 входят в контакт и тем самым жестко фиксируют поворотный стол 1. Такой привод позволяет создать более жесткую конструкцию стола и дает возможность работать с большими скоростями, но требует наличия специального оборудования для изготовления улиты и сложных приборов для ее контроля.

          В ряде случаев улито-цевочный механизм может использоваться в качестве привода вспомогательных механизмов технологического оборудования, в частности кулачковых автоматов, поскольку в отличии от плоских кулачков позволяют при заданном направлении движения выходного звена механизма изменить расположение приводного вала, что дает возможность менять как компоновку, так и конструкцию привода

Рис 38Рис. 38. Конструкция улито-цевочного привода каретки механизма переноса
холодно – высадочного автомата.

            На Рис. 38 показана конструкция улито-цевочного привода перемещения каретки механизма переноса многопозиционного холодно – высадочного автомата. Он содержит приводной вал 1, установленный в станине автомата посредством подшипниковой опоры 2 и буксы 3, на котором закреплена улита 6, для чего использованы конические затяжные кольца 13, предусматривающих возможность угловой регулировки положения торцевого кулачка. Последний, своими обеими рабочими поверхностями контактирует с роликами 12, которые на осях 10 и 11 установлены в отверстиях ведущего плеча двуплечего рычага 9, который на подшипниках 16 шарнирно установлен на оси 8, закрепленной в кронштейне 7, установ-ленном на станине 4, посредством клеммного соединения и болтов 20. Регулировка осевого зазора в упорных подшипниках 17 установленных с обеих торцев ступицы рычага 9 осуществляется за счет затяжки гаек 18 расположенных на левом конце оси 8. На торце ведомого плеча рычага 9 закреплен палец 14, сферическая головка которого поджатая заглушкой 15 шарнирно соединена с тягой 21 привода каретки механизма переноса автомата. Для регулировки величины зазора между роликами 12 и рабочими поверхностями улиты 6, величина которого должна быть в пределах 0,02–0,03 мм ось 11 выполнена эксцентриковой и ее угловое положение может регулироваться и затем стопорится. В данном случае применение улиты в приводе перемещения каретки механизма переноса многопозиционного холодновысадочного автомата позволяет расположить приводной вал параллельно направлению движения упомянутой каретки, а также обеспечить требуемую в соответствии с циклограммой работы автомата продолжительность перемещения и выстоя каретки при движении по заданному закону.

Рычажные механизмы с периодической остановкой ведомого звена.

Данный тип механизмов прерывистого действия можно разделить на два категории, каждая из которых имеет свои функциональные и конструктивные особенности, это:
– рычажный механизм, ведомое звено которого, в процессе цикла работы делает одну или несколько остановок,
– рычажный механизм, являющийся приводом элемента конструкции, совершающего в процессе работы периодическое перемещение.
Обе категории этих механизмов имеют вполне определенную область применения.
Так, например, рычажные механизмы первой категории обычно используются в качестве вспомогательных механизмов технологического оборудования, а механизмы второй категории используются в качестве привода поворотных столов с фиксированным числом позиций, или ведущих барабанов (звездочек) шаговых конвейеров.

Рис 39Рис. 39. Кинематическме схемы рычажных механизмов, в течении цикла работы
которых выходное звено совершает выстой

На Рис. 39 показано несколько кинематических схем рычажных механизмов, в которых выходное звено в течении цикла работы совершает выстой, начало и окончание которого определяется размерами и взаимным положением звеньев этих механизмов. На Рис. 39а показана кинематическая схема механизма, у которого выходное звено FL совершает длительный выстой в крайнем положении. Этот механизм состоит из четырехзвенника ОАВС, к которому присоединена двухповодковая группа MDF, причем длина звена MD равна радиусу окружности приближающейся к траектории точки М. на определенном участке. Центр D выбран так, что в крайних положениях звена FL точка D совпадает с центром дуги на траектории точки М, В результате чего звено FL неподвижно в течении определенного времени. На Рис. 39б показана кинематическая схема механизма, у которого выходное звено FL делает остановку в середине хода. При непрерывном вращении кривошипа АО коромысло FL совершает колебательное движение, остановка которого в середине хода осуществляется потому, что траектория точки М на некотором участке мало отличается от дуги окружности, а длина звена DM равна радиусу этой окружности, при этом положение оси качания коромысла FL выбрано таким образом, что в среднем положении коромысла она совпадает с центром этой окружности. На Рис. 39в показана кинематическая схема механизма, у которого выходное звено (коромысло) FL делает остановки в крайних положениях. Выстой коромысла FL достигается за счет того, что траектория точки М шатуна АВМ четырехзвенника ОАВС имеет два участка примерно равной кривизны, а длина звена MD равна радиусу окружности, совпадающей с этим участком. Ось качания коромысла FL выбрана таким образом, что в крайних положениях точка D приходит в центры этих окружностей, вследствие этого коромысло FL в крайних положениях определенное время остается неподвижным. На Рис. 39г показана кинематическая схема механизма с двумя остановками ведомого звена FE. Первая остановка звена происходит при движении точки D по участкам траектории ограниченным углами φ1 и φ2. На Рис. 39д показана кинематическая схема механизма с остановкой его двух выходных звеньев GF и ED. В этом механизме остановка одного звена начинается в момент трогания с места второго звена. На Рис. 39е показана кинематическая схема механизма, выходное звено которого (кулиса) делает остановки в середине прямого и обратного хода. В зависимости от угла поворота кривошипа ОА продолжительность движения и выстоя кулисы распределяется следующим образом: α1 = 90 град – движение,      α2 = 38 град – выстой, α3 = 52 град – движение. Обратный ход кулисы симметричен прямому.

Рис 40Рис. 40. Кинематическая схема двухкривошипного рычажного механизма с периодической остановкой ведомого звена.

          На Рис. 40 показана кинематическая схема рычажного механизма второго типа с периодической остановкой ведомого звена. Это двухкривошипный рычажный механизм, выходное звено которого выполненное в виде поворотного диска, который за цикл работы (поворот кривошипов на угол 360 град совершает поворот на фиксированный угол (шаг) а затем фиксируется после остановки в этом положении. Он содержит два ведущих кривошипа 1 и 2, выполненных в виде вращающихся против часовой стрелки с одинаковой скоростью дисков, выходное звено, выполненное в виде поворотного диска 3, фиксатор, выполненный в виде ползушки 4, перемещающийся в направляющих 5 станины, соединенных между собою посредством шарнира 9 кулисы 6 с пазом 11 и шатунов 7, 8, при этом паз 11 кулисы 6 контактирует с роликами 10 установленными на диске 3, а шатуны 7 и 8 шарнирно соединены, первый посредством оси 16 с кривошипом 2, а второй посредством оси 17 с ползушкой 4. Кроме того кулиса 6 посредством оси 15 шарнирно соединена с кривошипом 1, а шатун 8 оснащен муфтой 12 для регулировки его длины. Кривошипные диски 1 и 2 снабжены дополнительными отверстиями 13 и 14, перестановка в которые осей 15 и 16 позволяет регулировать угол поворота диска 3.

Работает механизм следующим образом. В исходном положении механизма, изображенном на Рис. 84, диск 3 совершил поворот на шаг. При дальнейшем вращении кривошипов 1 и 2 против часовой стрелки кулиса 6 с пазом 11 поднимается вверх и выходит из зацепления с роликом 10, а шатун 8 вводит фиксирующую ползушку 4 в промежуток между соседними нижними роликами 10, в результате чего, положение диска 3 фиксируется (на Рис. 84 это положение паза 11 кулисы и ползушки 4 показано пунктиром). Кривошипы 1 и 2 продолжают вращение в том же направлении, и, перемещая при этом кулису 6 и шатуны 7 и 8, обеспечивают введение паза 11 кулисы 6 в зацепление с очередным роликом 10 диска 3 и расфиксацию последнего путем выведения ползушки 4 из пространства между нижними роликами 10. Далее, продолжая движение, кулиса 6 взаимодействуя с роликом 10 поворачивает диск 3 на шаг и механизм вновь занимает исходное положение. Для изменения угла поворота диска 3, один из пальцев 15 или 16 переставляют в одно из отверстий 13 или 14, после чего посредством муфты 12 регулируется длина шатуна 8.

Рис 41Рис. 41. Конструкция рычажного механизма с приводом от гидроцилиндра,
обеспечивающего периодический поворот выходного звена.

              На Рис. 41. показана конструкция рычажного механизма с приводом от гидроцилиндра, обеспечивающего периодический поворот выходного звена. Он содержит корпус 1, в котором с возможностью вращения установлен вал 2 с закрепленным на нем диском 3 на ободе которого выполнены радиальные отверстия 4 с постоянным шагом, и шарнирно установленным на его консоли двуплечим рычагом 5, на одном плече которого расположен тормозом 6, а на другом плече выполнен продольный паз 7, в котором расположен с возможностью поступательного перемещения ползун 8. При этом тормоз 6 контактирует с внутренней цилиндрической поверхностью выступа 17 корпуса 1 механизма, а ползун 8 посредством шатуна 9 и промежуточного двуплечего рычага 10 соединен со штоком приводного гидроцилиндра 11. Кроме того на рычаге 5 установлены два упора 12 и 13 ограничивающие крайние положения рычага 10, а на радиусном выступе 16 корпуса 1 – упоры 20 и 21 ограничивающие крайние положения рычага 5. На торце ползуна 8 обращенном к диску 3 выполнены фиксирующие упоры 14 и 15, при этом упор 14 снабжен пальцем, предназначенным для взаимодействия с отверстиями 4 диска 3 при фиксации его положения, а упор 15 имеет возможность взаимодействовать с С – образным концом фиксатора 18, установленного в отверстии 19 радиусного выступа 16 корпуса 1, также имеющего возможность взаимодействия с отверстиями 4 диска 3. На валу 2 установлен и закреплен посредством шпоночного соединения барабан 22, являющийся ведущим звеном механизма периодического действия технологического оборудования.

Работает механизм следующим образом. В исходном положении механизма фиксатор 18 упором 15 ползуна 8 находящегося в крайнем левом положении введен в радиальное отверстие 4 диска 3, в результате его положение вместе с валом 2 и барабаном 22 зафиксировано (при этом шток гидроцилиндра 11 втянут, а ведущее плечо промежуточного рычага 10 взаимодействует с упором 12 рычага 5). В начале следующего цикла работы механизма включается гидроцилиндр 11 и его шток выдвигается, в результате чего промежуточный рычаг 10 поворачивается против часовой стрелки на угол величина которого ограничивается упором 13 и через шатун 9 перемещает ползун 8 в крайнее правое положение, в котором его упор 15 взаимодействуя с С-образной скобой фиксатора 18 выводит его из отверстия 4 диска 3, а упор 14 своим пальцем входит в это же отверстие 4 барабана 3, и тем самым соединят последний с рычагом 5, который благодаря наличию тормоза 6 до настоящего времени был неподвижен. Таким образом, барабан 3 оказывается расфиксирован относительно корпуса 1 и зафиксирован относительно рычага 5, который при дальнейшем выдвижении штока гидроцилиндра 11, преодолевая действие тормоза 6, начинает поворачиваться также против часовой стрелки вместе с диском 3, валом 2 и барабаном 22. При окончании поворота, величина которого определяется положением упора 21 на выступе 16 корпуса 1, фиксатор 18 совмещается со следующим отверстием 4 на диске 3. Далее поступает команда на выключение гидроцилиндра 11 и его шток втягивается. При этом рычаг 5 удерживается в занятом им положении тормозом 6, а промежуточный рычаг 10 поворачивается по часовой стрелке до упора 12 и с помощью шатуна 9 перемещает ползун 8 в крайнее левое положение, в результате чего фиксирующий палец его упора 14 выводится из отверстия 4 диска 3, а упор 15 воздействуя на С – образную скобу вводит фиксатор 18 в отверстии 4 диска 3. Таким образом, диск 3 с валом 2 и барабаном 22 оказываются зафиксированы относительно корпуса 1. При дальнейшем втягивании штока гидроцилиндра 11 рычаг 5, преодолевая усилие тормоза 6, поворачивается по часовой стрелке до контакта с упором 20, ограничивающим его конечное положение. На этом цикл работы механизма заканчивается. Для выполнения последующего цикла поворота и фиксации барабана 22 снова включается гидроцилиндр 11 и его шток выдвигаясь, приводит в движение соответствующие детали механизма описанным образом.

Рис 42Рис. 42. Конструкция рычажного механизма с прерывистым движением выходного звена приводимого двумя трехплечими кривошипами.

        На Рис. 42 показана конструкция рычажного механизма с прерывистым движением выходного звена приводимого двумя трехплечими кривошипами. Он содержит установленные на валах вращающихся в одном направлении два трехплечих кривошипа 1 и 2, кинематически связанные между собою, при этом кривошип 1 является ведущим, а одноименные плечи кривошипов шарнирно посредством подшипников 6 соединены с кулисами 4 и 5, имеющими пазы 7, в которые входят ролики 8 установленные на выходном звене механизма которое выполнено в виде поворотного диска 9. Одноименные плечи 11 и 12 кривошипов шарнирно посредством подшипников 6 соединены между собою.

      Работает механизм следующим образом. При вращении ведущего кривошипа 1 против часовой стрелки это вращение посредством тяги 10 передается ведомому кривошипу 2, в результате этого кулисы 4 и 5 начинают совершать плоскопараллельное движение, которое приводит к тому, что ролик 8 диска 9 выходит из паза 7 кулисы 4, а ролик 8а, перемещаясь вместе с кулисой 5 справа налево, поворачивает диск 9 против часовой стрелки. При дальнейшем вращении кривошипов 1 и 2 ролик 8а достигает точки возврата, которая соответствует «мертвому» положению механизма (положению, когда параллелограмм превращается в отрезок), после чего ролик 8а начинает двигаться в обратном направлении слева направо. При повороте кривошипов 1 и 2 на угол 180 град диск 9 поворачивается на угол α, в результате чего ролик 8а занимает положение ролика 8, а на место ролика 8а приходит ролика 8б. При дальнейшем вращении кривошипов 1 и 2 цикл повторяется и при их повороте на угол 360 град диск 9 поворачивается на угол .

Специальные механизмы прерывистого действия.

Помимо рассмотренных механизмов прерывистого действия существуют различные специальные механизмы, аналогичного назначения, создание которых связано с определенными техническими требованиями и ограничениями имеющими место при создании различных видов машин и оборудования. Чаще всего они строятся на базе соединения различных типов механизмов с целью использования их характерных особенностей, например кулачковых и зубчатых или кривошипно-шатунных и кулачковых.

Рис 43Рис. 43. Конструкция зубчато – рычажного механизма выходное звено которого –
ползун в крайнем переднем положении делает выстой.

           На Рис. 43 показана конструкция зубчато – рычажного механизма выходное звено которого – ползун в крайнем переднем положении делает выстой при определенном угле поворота ведущего звена – кривошипа. Он состоит из корпуса 1, в котором расположена червячная передача 2, 3, а на ее ведомом валу 4 закреплен кривошип 5, являющийся водилом планетарной передачи, в отверстии которого на подшипнике скольжения 6 установлен эксцентриковый палец 7, на одном конце которого жестко закреплен сателлит 8, зацепляющийся с корончатым колесом 9, смонтированном в корпусе 1, а другой конец шарнирно соединен с шатуном 10, сообщающим возвратно – поступательное движение ползуну 11, перемещающемуся в направляющих 12 станины 13. При этом величина эксцентриситета пальца 7 намного меньше радиуса основной окружности сателита 8. Во время паузы в работе устройства эксцентриковый палец 7 перемещается по дуге радиус которой приблизительно равен расстоянию между осями соединения шатуна 10 с кривошипом 5 и ползуном 11, вследствии чего он совершает качательное движение не сообщая движения ползуну (см. Рис. 43б). При такой кинематике устройства, траектория движения эксценрикового пальца 7 представляет собой замкнутую кривую с пятью выступами, на которой пауза ползуна 11 в крайнем положении выражается участком а–b на графике. Пауза ползуна 11 происходит в слелствии того, что длина шатуна 10 равна радиусу дуги близкой по форме к участку траектории a-b кривошипа 5.

Рис 44Рис. 44. Механизм прерывистого действия выполненный на основе планетарной
передачи работающей с остановками.

       На Рис. 44 показана конструкция механизма прерывистого действия выполненного на основе планетарной передачи, сообщающей ведомому валу вращательное движение с большим количеством остановок. Она содержит ведущий вал 4 с неподвижно закрепленной, посредством шпоночного соединения, ведущей шестерней 11, и шарнирно установленным на нем сборным водилом, состоящим из двух поводков 3 и 6, оси 7 водила, на которой шарнирно установлен блок шестерен состоящий из промежуточной шестерни 9 и однозубой шестерни 2, которая зацепляется с неподвижно установленным в корпусе редуктора зубчатым колесом 1. Вращение с остановками передается ведущим валом 4 водилу, при вхождении зуба шестерни 2 во впадину зубчатого колеса 1, при этом вращение однозубой шестерни 2 приводит к обкатыванию жестко соединенной с ней промежуточной шестерни 9 вокруг ведущей шестерни 11 вместе с водилом. Вращение водила состоящего из двух поводков 3 и 6 продолжается до тех пор, пока зуб шестерни 2 не выйдет из зацепления с неподвижным зубчатым колесом 1. В это время гладкая часть шестерни 2 входит в цилиндрическую впадину 10 колеса 1, что приводит на определенное время к остановке водила и фиксации его углового положения.

Рис 45Рис. 45 Зубчато-цевочный механизм, обеспечивающий реверсивное
вращение с остановками.

          На Рис. 45 показан эксцентриково-цевочный механизм, передающий вращение с продолжительными остановками, эквивалентными углу поворота ведущего вала более чем на 180 град. Он содержит ведущий вал 5 с установленным на нем эксцентриком 4, ведомый фланец 1 с радиальными пазами 8, шатун 3, двуплечий поводок 6, шарнирно соединенный с двумя ползушками приводной 2 и фиксирующей 7. При вращении ведущего вала 5 с эксцентриком 4 нижнее плечо поводка 6 совершает движение в вертикальном направлении, поскольку ограничено фиксирующей ползушкой 7, при этом последняя за счет шарнирного соединения с поводком 6 скользит в радиальном пазу ведомого фланца 1. А приводная ползушка 2, шарнирно установленная на другом плече поводка 6, свободно скользит в радиальном пазу шатуна 3, шарнирно установленного на эксцентрике 4 ведущего вала 5, который ориентирует ползушку 2 в радиальном направлении относительно соответствующих пазов ведомого фланца 1. Вращающийся эксцентрик заставляет ползушки 2 и 7 поочередно входить в контакт с пазами 8 ведомого фланца 1, что позволяет передавать ему вращательное движение от ведущего вала 5 с остановками.

Рис 46Рис. 46. Конструкция механизма обеспечивающего прерывистое вращение зубчатого колеса.

           На Рис. 46 показана конструкция механизма обеспечивающего прерывистое вращение зубчатого колеса, выполненное на основе неполнозубого зубчатого колеса. Он содержит ведущий вал 1 с жестко закрепленным на нем неполнозубым зубчатым колесом 2, которое зацепляется с шестерней 4, установленной на ведомом валу 3, а также кулачок 6 закрепленный на зубчатом колесе 2, по пазу которого, состоящего из участков 7 и 8 скользит ролик 5, установленный на шестерне 4. Количество зубьев на колесе 2 выбрано таким образом, чтобы обеспечить полный оборот шестерни 4 (в данном случае передаточное отношение зубчатой передачи равно двум).

          Работает механизм следующим образом. В исходном положении детали механизма показаны на Рис. 46а. При вращении ведущего вала 1 неполнозубое колесо 2 вращается вместе с кулачком 6 и ее последний зуб выходит из зацепления с шестерней 4, а ролик 5 входит в участок 7 паза кулачка 6. Поскольку участок 7 профиля кулачка 6 выполнен по радиусу окружности с центром в оси вала 1, его перемещение не вызывает вращения шестерни 4 и заложенного в цикле работы оборудования. Поворот колеса 4 на некоторый угол происходит при переходе ролика 5 на участок 8 кулачка 6, но после прохождений участка 8 и переходе на участок 7 кулачка 6 ролик 5 возвращает шестерню 4 в прежнее положение и остается неподвижным до конца выстоя. Начало последующего вращения шестерни 4 начинается в момент, когда первый зуб колеса 2 входит в зацепление с ней (см. Рис. 46б). Прежде чем зубья передачи входят в зацепление заходная, криволинейная часть участка 7 кулачка 6 поворачивает шестерню 4 на некоторый угол, обеспечивающий безударное вхождение в зацепление с ней зубьев неполнозубого колеса 2. После этого вращение вала 1 с зубчатым колесом 2 имеющим передаточное отношение с шестерней 4 равное двум обеспечивает последней полный оборот.

Рис 47Рис. 47. Конструкция зубчато-кулачкового механизма обеспечивающего вращение
зубчатого колеса с остановками.

       На Рис. 47 показана конструкция зубчато-кулачкового механизма обеспечивающего вращение зубчатого колеса с остановками. Он содержит неполнозубое колесо 1 установленное вместе с кулачком 3 на ведущем валу 2, полнозубое зубчатое колесо 5, установленное на ведомом валу 6 и оснащенное двумя роликами 4, контактирующими с рабочей поверхностью кулачка 3. В данном случае передаточное отношение зубчатых колес равно единице.

Работает механизм следующим образом. При нахождении в зацеплении зубчатых колес 1 и 5 вращение от ведущего вала 2, вращающегося с постоянной угловой скоростью, передается ведомому валу 6. После выхода неполнозубого колеса 1 из зацепления с зубчатым колесом 5 кулачок 3 за счет контакта с роликами 4 продолжает сообщать ему движение с последующим выстоем, продолжительность которого определяется профилем кулачка.

Рис 48Рис. 48. Конструкция механизма, ползун которого в крайних положениях имеет
длительный выстой.

            На Рис. 48 показана конструкция механизма, ползун которого в крайних положениях имеет длительный выстой. Он содержит диск 8, жестко закрепленный посредством шпоночного соединения на приводном валу 7, при этом шарнирно установленный на нем ролик 9, имеет возможность перемещения по пазу кулисы 6, которая закреплена на рейке 10, движущейся поступательно в горизонтальных направляющих и зацепляющейся с шестерней 5 закрепленной на промежуточном валу 11, установленном на подшипниках скольжения в корпусе 12 механизма. Ход рейки 10 и диаметр зубчатого колеса 5 выбраны таким образом, что последнее совершает поочередно полный оборот по, и против часовой стрелки за один оборот вала 7. Ползун 1 связан с двуплечим рычагом 2 посредством контактирующего с его вертикальными пазами ролика 14, шарнирно установленного на конце ведомого плеча рычага 2, при этом последний жестко закреплен на оси 13 также шарнирно установленным в расточке корпуса 12. Ведущее плечо рычага 2 выполнено в виде сектора мальтийского креста с одним пазом и двумя фиксирующими радиусными выборками, расположенными с обеих сторон паза. Кривошип 3 с роликом 4 жестко закрепленный посредством шпоночного соединения на промежуточном валу 11 совершает вместе с ним качательное движение, при этом, угол его поворота равен углу поворота шестерни 5.

Работает механизм следующим образом. Приводной вал 7, вращающийся с постоянной скоростью посредством жестко закрепленного на его левом конце диска 8 с роликом 9, который контактирует с пазом кулисы 6, сообщает последней качательное движение, которое преобразуется в возратно-поступательное движение рейки 10, а последняя в свою очередь сообщает качательное движение шестерне 5, закрепленной на валу 11. Кривошип 3 жестко установленный на валу 11 совершает вместе с ним качательное движение, которое он посредством ролика 4 передает кулисе 2, а последняя, будучи связана с ползуном 1 посредством ролика 14, сообщает ему возвратно-поступательное движение с остановками в крайних положениях. Кинематика механизма рассчитана таким образом, что перемещение ползуна 1 из одного крайнего положения в другое осуществляется при повороте кривошипа 3 на угол 120 град, а периоды его выстоя в крайних положениях имеют место при повороте кривошипа на угол 240 град.

Рис 49Рис. 49. Конструкция механизма, ползун которого совершает поочередно
длинные и короткие хода, с паузой в конце каждого хода.

       На Рис. 49 показана конструкция механизма, ползун которого совершает поочередно длинные и короткие хода, с паузой в конце каждого хода. Он содержит ведущий ползун 1 совершающий возвратно – поступательное движение в горизонтальном направлении, ведомый ползун 3 с роликом 2, совершающий возвратно – поступательное движение в вертикальном направлении, при этом ролик 2 в процессе работы механизма имеет возможность контактировать с тягой 4, коромыслом 5 и плоским кулачком 6, жестко закрепленным на ползуне 1. Кроме того тяга 4, коромысло 5 и коромысло 7, будучи шарнирно соединенными между собою и ползуном 1 образуют механизм параллелограмма, который перемещается вместе с ведущим ползуном 1 при работе механизма. На ползуне 1 шарнирно установлен прямоугольный кулачок 8, с которым посредством пружины 10 в постоянном контакте находится упор коромысла 5 и звездочка 9, имеющая возможность в конце каждого хода ползуна 1 контактировать с упором 11, установленным на корпусе механизма.

Работает механизм следующим образом. При движении ведущего ползуна 1 вправо ролик 2 ведомого ползуна 3 последовательно перекатывается по верхним граням тяги 4, коромысла 5 и плоского кулачка 6, в результате чего он опускается вниз. При попадании ролика 2 на верхнюю грань плоского кулачка 6 происходит выстой ползуна 3. В это же время звездочка 9 находит на упор 11 и поворачивается вместе с кулачком 8 на угол 90 град, при этом упор коромысла 5 своей опорной поверхностью вступает в контакт с короткой гранью кулачка 8, в результате чего коромысло 5 поворачивается против часовой стрелки вокруг оси ее крепления на ползуне 1 и угол его подъема увеличивается. Это приводит к тому, что поднимается вверх тяга 4, поворачивается против часовой стрелки коромысло 7 и весь механизм параллелограмма меняет свое положение. При ходе ведущего ползуна 1 влево ролик 2 ведомого ползуна 3 в обратной последовательности перекатывается по верхним граням плоского кулачка 6, коромысла 5 и тяги 4, но поскольку коромысло и тяга поднялись вверх, ползун 3 совершает увеличенный ход при движении в верхнем направлении. Когда ролик 2 ползуна 3 перекатывается по верхней грани тяги 4 осуществляется его выстой в верхнем положении. При последующем ходе ведущего ползуна 1 звездочка 9 снова находит на упор 11 и кулачок 8 поворачивается на угол 90 град, при этом упор коромысла 5 своей опорной поверхностью вступает в контакт с длинной гранью кулачка 8, в результате чего коромысло 5 поворачивается по часовой стрелки вокруг оси ее крепления на ползуне 1 и угол его подъема уменьшается, приводя к последующему уменьшению хода ведомого ползуна 3.

В технологическом оборудовании основной областью применения механизмов прерывистого действия является привод поворотных столов и шаговых конвейеров, что вполне объяснимо, с точки зрения их характерных особенностей. Однако в последнее время по причине, прежде всего, повышения требований по точности фиксированного положения поворотного стола, входящего в состав технологического оборудования, или работающего от индивидуального привода в комплекте с ним, область применения рассмотренных в этом разделе механизмов (мальтийских, храповых) резко сократилась, ввиду невозможности совершенствования их конструкции с целью повышения точности фиксации положения выходного звена. Основным направлением в повышении точности фиксации положения выходного звена механизма (планшайбы поворотного стола) стало разделение его конструкции на привод поворота и механизм фиксации. При этом в качестве привода обоих механизмов используется как электромеханический, так и гидро-пневматический привод (см. статьи «Поворотные столы» на сайте «методыпроектирования.рф»). Тем не менее, такие механизмы прерывистого действия, как подачи, обгонные муфты и, в определенной степени, улито-цевочные механизмы, – находят применение

ЛИТЕРАТУРА.

1. Игнатьев Н. П. Основы проектирования Азов 2011г.
2. Игнатьев Проектирование нестандартного оборудования Азов 2013г.
3. Игнатьев Н. П. Проектирование механизмов Азов 2015г.

Статья написана на основании информации из соответствующего раздела новой работы автора «Проектирование механизмов», изданной в 2015г.
В этом пособии помимо примеров конструкции механизмов прерывистого действия содержится:
– примеры конструкции и рекомендации по применению рычажных, кулачковых 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,
– методика проектирования механизмов,
– рекомендации по назначению требования по точности к механизмам и их типовым деталям,
– пример поэтапного проектирования механизма

 

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 130 рублей.