ползуны рычажных механизмов

Рычажные механизмы. Часть 5. Ползуны

150 руб.

Описание товара

Рычажные механизмы. Часть 5. Ползуны

         Ползун это звено рычажного механизма, которое, получая движение от ведущего звена механизма (коленчатого вала) через шатун, соединенный с ползуном посредствам шарнирного соединения, совершает поступательное движение. Для выполнения своего функционального назначения ползун любого рычажного механизма имеет направляющие поверхности, посредствам которых он контактирует с ответными поверхностями корпусной детали (станины, рамы) и отверстие, выполненное в проушине перпендикулярно его направляющим, в котором установлена ось шарнирного соединения с шатуном. При этом ось шарнирного соединения может быть жестко закреплена от проворота в проушине ползуна, или установлена на подшипниках скольжения или качения (шариковых, роликовых, игольчатых). В ряде случаев шарнирное соединение шатуна с ползуном может быть выполнено в виде оригинального шарового соединения или с использованием шарнирного подшипника. Кроме того, ось шарнирного соединения шатуна с ползуном обязательно стопорится в осевом направлении, для чего могут быть использованы стопорные кольца, торцевые шайбы и стопорные врезные шайба, а также другие конструктивные примы.

1

        На Рис 1 показана конструкция шарнирного соединения ползуна с шатуном посредствами конической оси и втулки. Это соединения ползуна 1 с шатуном 2 состоит из оси 3 с конической цапфой 4, установленной в правую проушину ползуна, отверстие которой имеет коническую форму, конусной втулки 5, одетой на ось 3, и своей наружной конусной поверхностью контактирующей с ответной поверхностью отверстия левой проушины ползуна, а также гайки 6. При этом, шатун 2 контактирует с осью 3 посредствам игольчатого подшипника 7. Фиксация оси 3 в проушине шатуна 1, как от проворота, так и от осевого перемещения осуществляется путем затяжки гайки 6, которая фиксирует ее за счет конических поверхностей на оси втулке 5 и в отверстиях проушины шатуна 1.  Основные способы фиксации оси шарнирного соединения шатуна с ползуном рассмотрены в статье «Шарнирные соединения».

        Форма и расположение направляющих ползуна зависит от величины о направления действующих на него нагрузок, их характера (статические, динамические), скорости его перемещения, требований по точности и степени влияния на нее зазора в направляющих и их износа, а также экономически обоснованной точности изготовления деталей кривошипно – шатунного механизма в состав которого входит ползун.

На Рис 2 показаны наиболее часто встречающиеся формы направляющих ползунов.

2

       На Рис 2а показаны прямоугольные призматические направляющие  ползуна тяжело нагруженного высокоскоростного исполнительного механизма холодно – высадочного автомата,  при этом, действующие на него продольные усилия смещены относительно продольной оси механизма по вертикали и горизонтали. На Рис 2б показана конструкция призматических регулируемых направляющих типа «ласточкин хвост» средненагруженного исполнительного механизма пресса. На Рис 2в показана конструкция призматических регулируемых направляющих типа «ласточкин хвост» малонагруженного исполнительного механизма универсально – гибочного автомата. На Рис 2г  показана конструкция диагональных направляющих тяжело нагруженного ползуна исполнительного механизма горячештамповочного пресса. На Рис 2д показана конструкция цилиндрических направляющих крейцкопферного узла высокоскоростного поршневого насоса большой производительности, которая позволяет компенсировать погрешность взаимного расположения коленчатого вала с шатуном относительно ползуна кривошипно – шатунного механизма. На Рис 2е показана конструкция каретки среднескоростного, мало нагруженного механизма сборочного автомата, направляющие для продольного перемещения которой выполнены в виде двух цилиндрических скалок, по которым скользят направляющие втулки, закрепленные в корпусе каретки.

        Все перечисленные направляющие являются направляющим скольжения, и поэтому обладают основными видами недостатков присущими им, в частности значительными потерями на трение и значительной интенсивностью износа при высоких скоростях. Этот и ряд других недостатков исключается направляющими качения, которые успешно используются в высокоскоростных средненагруженных исполнительных механизмах различного технологического оборудования. Основные типы наиболее часто применяемых и серийно выпускающихся направляющих качения показаны на Рис 3.

3

         На Рис 3а показана конструкция призматических регулируемых направляющих типа «ласточкин хвост» средненагруженного исполнительного механизма с роликовыми направляющими. На Рис 3б, в показана конструкция цилиндрической шариковой направляющей ползуна, мало нагруженного кривошипно – шатунного механизма. На Рис 3в показана конструкция катковой шариковой направляющей ползуна среднескоростного, кривошипно – шатунного механизма, ответная часть которой устанавливаемая на станине имеет форму рельса. На Рис 3д показан способ регулировки зазора в шариковых направляющих с помощью эксцентриковой оси крепления. На Рис 3е показан общий вид шариковых направляющих качения серийно выпускаемых фирмой «САМОZZI».

        Ползуны нагруженных кривошипных механизмов точного технологического оборудования для снижения влияния зазоров в направляющих на точность перемещения ползуна и уменьшения бокового давления на направляющие снабжаются удлиненными направляющими (см. Рис 4а), которые могут находится с противоположной стороны коленчатого вала, в этом случай они образуют так называемый «хобот» ползуна (см. Рис 4б)

4

         Основным требованием предъявляемым к конструкции ползуна помимо конкретного конструктивного исполнения зависящего от назначения кривошипно – шатунного механизма в состав которого он входит, а также необходимых для восприятия передаваемых усилий прочности и жесткости, является точность положения базовой поверхности ползуна относительно ответной поверхности станины. Например, перпендикулярность хода ползуна к базовой поверхности стола технологического оборудования. Для этого необходимо обеспечить минимальную величину зазора в направляющих и точное положение ползуна. Чаще всего это достигается введением в конструкцию направляющих, по которым ползун перемещается в станине специальных регулировочных устройств. Рассмотрим несколько вариантов конструкции таких устройств.

5

      На Рис 5 показана конструкция устройства для регулировки направляющих ползуна, содержащая кронштейн 1, с вертикальными стойками 3 и 6, закрепленный на станине посредствам болтов 2, 5 и отжимных винтов 4, а также проставку 7, контактирующую с кронштейном 1 посредствам выполненных на нем выступов 8 и 9 и находящуюся в постоянном контакте с направляющими планками 10 ползуна кривошипно –шатунного механизма. Кроме того, проставка 7 снабжена штифтами 11, контактирующими с ответными пазами 12, выполненными в стойке 6 кронштейна 1, а через шайбы 13 и 14 она крепится к стойке 6 болтами 16 которые пропущены через отверстия 15 в стойке 6.

       Для регулирования зазора между направляющими 10 ползуна кривошипно – шатунного механизма и проставкой 7 сначала отпускаются болты 2, 16 и 5, а затеем путем вкручивания регулировочных винтов 4 кронштейн 1 перемещается вправо, в результате чего, между проставкой 7 и направляющей планкой 10 образуется зазор. Благодаря наличию в стойке 6 радиусных выступов 8 и 9 проставка 7 устанавливается по плоскости направляющей 10 ползуна, при этом, штифт 11 скользит по ответному пазу 12 в стойке 6. Затем между направляющей ползуна 10 и проставкой 7 устанавливается набор щупов толщиной равной величине зазора, который должен быть обеспечен между направляющими ползуна 10 и проставкой 7. После этого, путем закручивания болтов 5 кронштейн 1 вместе с проставкой 7 перемещаются влево до упора в щуп. Далее выполняется затяжка болтов 16 и 2, а отжимные винты 4 закручиваются до упора в станину.

Рис 6Рис 6 Конструкция устройства для регулировки направляющих ползуна посредствам поперечных клиновых вставок.

          На Рис 6 показана конструкция устройства для регулировки направляющих ползуна посредствам поперечных клиновых вставок. Он содержит направляющую планку 1, за-крепленную с помощью винтов 4 на станине 3 и находящуюся в постоянном контакте с ответной поверхностью направляющей ползуна 2. Между станиной 3 и каждой направляющей планкой 1 установлены две поперечные клиновые вставки 5, контактирующие своими клиновыми поверхностями с ответными поверхностями направляющей планки 1 и имеющие возможность регулировки в вертикальном направлении винтами 6. Направляющие планки 1 постоянно отжимаются от направляющей поверхности ползуна 2 по-средствам пружин 7, установленных на шпильках 8 с колпачками 10, которые фиксируются гайками 9.
Величина зазора между направляющими ползуна 2 и ответными поверхностями направляющих планок 1 регулируется следующим образом. Вначале отпускают винты 4, а затем с помощью винтов 6 перемещают клиновые вставки 5 таким образом, чтобы между направляющей ползуна 2 и направляющей планкой 1 образовался достаточный зазор (больший чем его требуемая величина, которую необходимо получить в результате регулировки), при этом пружины 7 отжимают направляющие планки 1 от направляющих ползуна 2. После этого между ответными клиновыми поверхностями ползуна 2 и клиновыми планками 1 устанавливается щуп, толщина которого равна величине зазора, который             необходимо обеспечить. Затем клиновые вставки 5 посредствам регулировочных винтов 6 перемещается в обратном направлении, сжимая при этом пружины 7, и перемещают направляющие планки 1 по направлению к направляющим ползуна 2, до прижима их клиновой поверхностью установленного щупа, что свидетельствует о получении в результате регулировки требуемой величины зазора. Далее положение направляющих планок 1 окончательно фиксируется путем затяжки винтов 4

Рис 7Рис 7 Конструкция устройства для регулировки зазора в направляющих ползуна тангенциальной клиновой проставки

           На Рис 7 показана конструкция устройства для регулировки зазора в направляющих ползуна посредствам тангенциальной клиновой проставки, установленной между направляющей поверхностью ползуна и направляющими станины. Оно содержит базовую плиту 2, установленную на ползуне 1 и направляющую 12 закрепленную на станине 5 технологического оборудования, а также установленную между плитой 2 и направляющей 12 клиновую проставку 3, расположенную тангенциально по отношению к направляющей 12 и постоянно поджатую пружинами 4 к ползуну. При этом верхний конец клиновой проставки 3 шарнирно соединен с тягой 6 расположенной в отверстии пальца 7 и зафиксированной в нем посредствам гаек 13. От вертикального смещения клиновая направляющая 3 удерживается с помощью опор состоящих из башмака 8 и вкладыша 9, а нижняя из башмака 10 и вкладыша 11. Сопряжение башмака 8 и вкладыша 9, а также башмака 10 и вкладыша 11 осуществляется по радиусным поверхностям, имеющим радиусы r и R, имеющим общий центр. Горизонтальное перемещения клиновой проставки 3 осуществляется по поверхностям Б, а поворот по радиусным поверхностям.
Регулировка зазора между направляющими станины и ползуном осуществляется по-средствам тангенциального перемещения клиновой проставки 3 посредствам шарнирно связанной с ней тяги 6, положение которой регулируется гайками 13. Разворот клиновой проставки, выполняемый для обеспечения равномерности зазора по всей длине ползуна, обеспечивается различной величиной перемещения верхней и нижней тяг 6, при этом, он происходит по радиусным поверхностям r и R.

Рис 8Рис 8 Конструкция устройства для регулировки зазора в направляющих ползуна посредствам вертикальной клиновой проставки

          На Рис 8 показана конструкция устройства для регулировки зазора в направляющих ползуна посредствам вертикальной клиновой проставки, установленной между направляющей поверхностью ползуна и базовой поверхностью станины. Оно содержит направляющую 1, вертикальную клиновую вставку 2, которые стянуты посредствам регулировочной тяги 3, проходящей в отверстии резьбовой втулки 4, а также в отверстии 7, образованном продольными открытыми пазами в направляющей 1 и вставке 2. При этом направляющая 1 крепится к станине винтами 6.
При выполнении регулировки зазора в направляющих ползуна, сначала отпускают болты 6, освобождая втулку 4, которую вращают по или против часовой стрелки. При ввинчивании втулка 4 своим торцем Г упирается в выступ В клиновой вставки 2 и перемещают ее вниз. При вывинчивании втулки 4 клиновая вставка 2 посредствам гаек 5 и тяги 3 перемещается вверх и заставляет при этом перемещаться в том же направлении направляющую 1. После получения требуемой величины зазора в направляющих ползуна положение клиновой вставки и тяги 3 стопорится гайками 5 и 8.

Рис 9Рис 9 Конструкция устройства для регулировки зазора между направляющими и ползуном посредствам эксцентриковой оси

            На Рис 9 показана конструкция устройства для регулировки зазора между направляющими и ползуном посредствам эксцентриковой оси установленной в отверстии направляющей. Оно состоит из эксцентриковой оси 1, левая цапфа которой установлена в отверстии 5 левой стойки станины 7, а правая ее цапфа установлена в отверстии 6 правой стойки станины 7, которые выполнены соосными. Кроме того на правой цапфе эксцентриковой оси 1 выполнены шлицы 14, контактирующие с ответными шлицами втулки 11, осевое положение которой фиксируется шайбой 15 и гайками 4, а радиальное – стопроными винтами 16 и гайками 17 контактирующими с ее лыской 12. При этом, левая цапфа эксцентриковой оси 1 имеет резьбу 3 и квадратный хвостовик 2. Между двумя стенками станины 7 расположены направляющие 9, в которых перемещается ползун 10.
Для регулировки зазора между ползуном 10 и направляющими 9 раскручивается гайка 4 и винты 16, снимаются шайба и шлицевая втулка 11. После этого осуществляется поворот эксцентриковой оси 1 до получения требуемой величины зазора между ползуном и направляющими, после чего на шлицевый конец 14 эксцентриковой оси 1 в обратном порядке устанавливается шлицевая втулка 11, положение которой фиксируется винтами 10 и гайками 11, а затем эксцентриковая ось 1 с торца крепится гайками 4.

Рис 10Рис. 10. Направляющие ползуна пресса, позволяющие регулировать его положение в двух плоскостях

          На Рис 10 показана конструкция устройства позволяющего регулировать положения ползуна в двух плоскостях. Это устройство содержит направляющие 4 ползуна 10, установленные на станине 1 с возможностью регулировки в двух плоскостях, а также резьбовую втулку 3, установленную в резьбовом отверстии направляющей 4, контактирующую со станиной 1 посредствам сферической шайбы 7 и шпильки 14, а также фасонную шайбу 9, имеющую шестигранную головку и прямоугольные выступы, выполняющие функцию поводков контактирующих с ответными пазами в резьбовой втулке 3 и гайку 12.

            Для регулировки положения направляющих во фронтальной плоскости ослабляют винт 8 и вращением фасонной шайбы 9 перемещают втулку 3 в резьбовом отверстии оси 2, что приводит к изменению положения направляющей 4. После выполнения необходимой величины регулировки выполняется затяжка винта 8. Для регулировки положения направляющих в плоскости перпендикулярной фронтальной ослабляется затяжка гайки 12 и аналогичным образом путем вращения фасонной гайки 9 выполняется перемещение на необходимую величину направляющей 4, после чего гайка 12 затягивается.

Рис 11Рис.11. Конструкция устройства позволяющего обеспечить равномерный зазор в цилиндрических направляющих ползуна

          При использовании цилиндрических штанг в качестве направляющих ползунов исполнительных механизмов крупногабаритного технологического оборудования определенную сложность вызывает обеспечение равномерного зазора между направляющей втулкой скольжения и цилиндрической направляющей. Конструкция устройства позволяющего обеспечить равномерный зазор в цилиндрических направляющих ползуна показана на Рис 11. Оно содержит расположенные в сборном ползуне, состоящем из корпуса 8 и крышек 1 и перемещающимся на втулках скольжения 4 по цилиндрическим штангам 9, два ряда отверстий, в каждом из которых имеется два радиальных и одно тангенциальное отверстия. В этих отверстиях расположены гильзы 2 с запрессованными втулками скольжения 4, зафиксированные в осевом направлении посредствам выступов 3 и детали для регулирования зазора в направляющих. В тангенциальном отверстии установлен клиновой фиксатор 7, положение которого фиксируется резьбовой вставкой 10. В радиальных отверстиях крышек 1 установлены опорные пальцы 11, положение которых фиксируется резьбовыми вставками 5.

             При регулировке, зазора в направляющих ползуна, сначала ослабляется затяжка резьбовых вставок 5 и 10, а затем попеременным вкручиванием резьбовых вставок 5 обеспечивают получение равномерно зазора по периметру втулки скольжения 4. После этого затягивают резьбовую вставку 10, фиксируя, при этом, клиновой вставкой 7 положений гильзы 2 с втулкой скольжения 4 относительно штанги 9.

Рис 12Рис 12 Конструкция роликовых направляющих качения ползуна тяжело нагруженного кривошипно – шатунного механизма

         На Рис 12 показана конструкция роликовых направляющих качения ползуна тяжело нагруженного кривошипно – шатунного механизма, которые содержат прикрепленные к ползуну 1 планки 2 и размещенные в отверстиях 3 станины 4 опорные элементы, при этом корпус 6 каждого из опорных элементов имеет фланец 7, а в его проушинах 8 на осях 10 и упругих втулках 9 установлен трапецеидальный ролик 5. Фланец 7 каждого корпуса 6 установлен на станине 4 через регулировочную прокладку 11. Отверстия 3 в станине 4 выполнены перпендикулярно направлению перемещения ползуна 1, оси 10 роликов 5 установлены в корпусе 6 опроных элементов перпендикулярно осям отверстий 3. Движение шатуна 12 передается ползуну 1, который при этом совершает возвратно – поступательное движение, при котором его направляющие планки 2 перемещаются по роликам 5.

          Регулировка зазора между планками 2 и роликами 5 осуществляется за счет подбора прокладок 11, а регулировка углового положения роликов 5 относительно планок 2 осуществляется поворотом корпуса 6 в отверстии 3 станины 4 относительно продольной оси планки 2.

Рис 13Рис 13 Конструкция роликовых направляющих качения ползуна с повышенной нагрузочной способностью.

         На Рис 13 показана конструкция роликовых направляющих качения ползуна с повышенной нагрузочной способностью. Такая направляющая содержит Н – образный корпус 1, в пазах которого с зазором размещены цилиндрические ролики 2, связанные между собою жесткими звеньями 3 и образуют, таким образом, замкнутую цепь. Корпус 1 установлен на ползуне 4 посредствам сферической опоры 5 и закреплен болтами 6. При движении ползуна 4 в направляющих станины 7, контакт трущихся поверхностей происходит по роликам 2, которые будучи соединены звеньями 3 в жесткую цепь также плавно перемешаются по образующей поверхности корпуса 1, максимально снижая трение. За счет увеличения линии контакта ползуна со станиной, обеспечиваемого благодаря наличию большого числа роликов возрастает нагрузочная способность направляющей, и при этом сохраняется компактность конструкции исполнительного механизма.

В ползуны исполнительных механизмов технологического оборудования достаточно часто встраиваются дополнительные устройства позволяющие адаптировать его конструкцию к требованиям технологического процесса. Это, прежде всего, предохранительные устройства, устройства для выполнения регулировки положения ползуна относительно базовой поверхности станины, а также устройства позволяющие помимо основной технологической операции выполнять дополнительные действия (вспомогательные операции). Рассмотрим конструкцию наиболее часто встречающихся устройств встраиваимых в ползун кривошипно – шатунного механизма.

Рис 14Рис 14 Конструкция устройства для предохранения деталей кривошипно-шатунного механизма от перегрузок встроенного в место соединения шатуна с ползуном

        На Рис 14 показана конструкция устройства для предохранения деталей кривошипно-шатунного механизма от перегрузок, которое встроено в месте соединения шатуна с ползуном. Выбор такого места установки предохранительного устройства обусловлен тем, что максимальное по величине усилие возникающее в кривошипно – шатунном механизме не создает максимального по величине крутящего момента, поскольку при этом плечо действия силы незначительно (большинство кривошипно-шатунных механизмов прессов воспринимают максимальное технологическое усилие на угле не более 15 град от нижней мертвой точки). Предохранительное устройство пресса показанное на Рис 14 содержит установленный в расточке ползуна 1 подпятник 3, который своей сферической частью контактирует с ответной поверхностью винта 2 соединенного с шатуном пресса (шатун на Рис 14 не показан) и поджатого сверху к подпятнику 3 крышкой 6, а своей нижней поверхностью подпятник 3 опирается на предохранительную (срезную) шайбу 5, установленную в ползушке 4, расположенной в поперечном пазу ползуна 1. При возникновении усилия превышающего максимально допустимое на 25 – 30%, шайба срезается и образовавшийся зазор между нижней опорной поверхностью подпятника и опорной поверхностью ползуна разгружает все детали кривошипно-шатунного механизма от воздействия возросшего технологического усилия. Для удержания подпятника 3 в верхнем исходном положении, что необходимо при введении ползущки 4 с новой срезной шабой 5 в зазор между подпятником 3 и опорной поверхностью ползуна 1 в конструкцию устройства введен фиксатор 7.

Рис 15Рис 15 Пневматическое самовосстанавливающееся предохранительное устройство встроено в ползун

          Недостатком рассмотренной конструкции предохранительного устройства является то, что после каждого его срабатывания, которое происходит при увеличении усилия нагружения ползуна выше допустимой величины, необходимо тратить время на замену срезной шайбы. Поэтому наиболее эффективны, несмотря на несколько большую сложность, самовосстанавливаемые предохранительные устройства. Конструкция такого устройства показана на Рис 15. Это устройство, размещено в месте соединения ползуна 1 с шатуном 2, содержит крышку 3 и подпятник 4, в своей нижней части выполненный с двухсторонним коническим выступом 5, который своими боковыми поверхностями контактирует с внешним 6 и внутренним 7 контурами шариков, а сами шарики в свою очередь опираются на проставку 8. При этом внешний контур шариков 6 запирается поршнем 9, а внутренний контур шариков 7 – внутренним пальцем 10, образуя тем самым,        шариковый фиксатор положения подпятника 4 в ползуне. Палец 10 расположенные в центральном отверстии 11 выполненном в подпятнике 4 и проставке 8 шарнирно связан с поршнем 9 коромыслом 12, при этом на поршне 9 и пальце 10 выполнены конические поверхности 13 и 14 соответственно, образующие канавки для размещения шариков 6 и 7 . Кроме того, устройство содержит пневмоцилиндр 15, подача сжатого воздуха в поршневую полость которого осуществляется от пневмораспределителя 16, при этом его поршень 9 постоянно пожат в вертикальном направлении пружинами 17. В качестве датчика управляющего работой предохранительного устройства используется встроенный в ползун пьезо – или тензодатчик, формирующие соответствующий электрический сигнал если усилие действующее на ползун превышает допустимую величину.
Работает устройство следующим образом. Если усилие, действующее на ползун, превышает допустимую величину то электрический сигнал от датчика усилия поступающий в систему электроавтоматики переключает пневмораспределитель 16 и сжатый воз-дух из поршневой полости пневмоцилиндра 15 сбрасывается в атмосферу и поршень 9 под действием пружин 17, а также соединенный с ним посредствам коромысла 12 палец 10 поднимаются вверх. В результате этого, шарики 6 и 7, будучи перед этим, зафиксированы соответствующими цилиндрическими поверхностями поршня 9 и пальца 10, под воздействием конического выступа 5 на подпятнике 8 вытесняются в конические канавки, образованные коническими поверхностями 13 и 14 на поршне 9 и пальце 10. При этом шатун 2 вместе с подпятником 4 свободно перемещается вниз, давая возможность ползуну 1 оставаться неподвижным, до момента прекращения действия на него увеличенного усилия. После прекращения действия на ползун повышенного усилия по сигналу от датчика пневмораспределитель переключается и осуществляется подача сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра 15, в результате чего его поршень 9 преодолевает усилие пружин 17, и возвращаясь вместе с пальцем 10 в исходное положение, заставляет шарики 6 и 7 также занять свое исходное положение.

Рис 16Рис.16. Устройство обеспечивающее плавность воздействия на шатун инерционных нагрузок

         На Рис 16 показано, встроенное в ползун кривошипно – шатунного механизма, устройство обеспечивающее плавность воздействия на него инерционных нагрузок. Это устройство содержит размещенную в ползуне 1 гайку 2, опору 3, шарнирно соединенную посредствам оси 11 с шатуном 4 и оснащенную направляющими втулками 6, прикрепленными к ней болтами 5, по которым имеет возможность под действием осевой нагрузки скользить фланец регулировочного винта 7. При этом, между нижним торцем опоры 3 и верхним торцем фланца регулировочного винта 7 расположена верхняя упругая шайба 8, а между нижним торцем фланца регулировочного винта 8 и стальной шайбой 10, положение которой фиксируется болтами 5, установлена нижняя упругая шайба 9. Кроме того на верхнем торце фланца регулировочного винта 7 выполнен цилиндрический выступ 12, который входит в ответное отверстие 13 расположенное на нижнем торце опоры 3, таким образом, что в исходном положении ползуна между ними образован осевой зазор.
При выполнении технологической операции на ползун 1 воздействует усилие,       сжимающее регулировочный винт 7, передающееся на верхнюю упругую шайбу 8, вызывая при этом ее деформацию, которая происходит до тех пор, пока не выберется осевой зазор между торцем цилиндрического выступа 12 регулировочного винта 7 и торцем отверстия 13 в опоре 3. При снятии технологической нагрузки, что в ряде случаев происходит за короткий промежуток времени (иногда за доли секунды), возникающие при этом инерционные нагрузки, оказывающее воздействие

Рис 17Рис 17 Конструкция ползуна, в который для компенсации упругих колебаний, возникающих от действующих на него динамических нагрузок, встроены торцевые фрикционные вставки

         На Рис 17 показана конструкция ползуна, в который для компенсации упругих колебаний, возникающих от действующих на него динамических нагрузок, встроены торцевые фрикционные вставки. При этом, во внутренней полости ползуна 1 размещен червячный венец 2, фиксируемый от осевого перемещения наружным стаканом 3, закрепленным винтами 4, сопряженная с венцом посредствам шлицевого соединения гайка 5, в которую ввернут регулировочный винт 6, связанный посредствам оси 8 с шатуном 9. В наружном стакане 3 расположен внутренний стакан 10, снабженный фланцем с отверстиями, в которых установлены стопорные втулки 11, шпильки 12 и цилиндрические упругие проставки 13. По периметру ползуна 1 выполнены отверстия, в которые вставлены и поджаты пружинами фрикционные вкладыши 14, контактирующие с наружной поверхностью внутреннего стакана 10. При кратковременной разгрузке ползуна 1 возникают динамические нагрузки, которые заставляют его перемещаться вниз, преодолевая силу трения от действия фрикционных вкладышей 10, смещать вниз шпильки 12, и втулки 11 относительно фланца внутреннего стакана 10. При этом происходит деформация упругих проставок 13, что обеспечивает значительное снижение динамических нагрузок действующих на кривошипно – шатунный механизм, а возникающие при этом затухающие колебания, эффективно гасятся фрикционными вкладышами 14.

Рис 18Рис 18 Устройство для плавного и ступенчатого регулировки положения ползуна.

        На Рис 18 показано устройство для плавного и ступенчатого регулировки исходного положения ползуна. Это устройство состоит, из размещенных в теле ползуна 1, рычага 2, оси 3 с резьбовым отверстием с которым постоянно контактирует ходовой винт 4 с шаровым хвостовиком, а также разъемного корпуса 5, жестко соединенного с ползуном 1, опоры 6, соединенной с винтом 4 посредствам пальцев 7, зубчатого колеса 8 и вал – шестерни 9, последняя соединена с электромеханическим приводом (на Рис 18 не показан). При этом зубчатое колесо 8 сопряжено с опорой 6 посредствам подвижного шлицевого соединения, а фланец 10, установленный в отверстии корпуса 5 жестко закреплен на опоре 6. Рычаг 2 имеет две ступицы 11, наружная цилиндрическая поверхность которых выполнена эксцентрично оси пальца 12, жестко закрепленного в соответствующих проушинах ползуна 1, а шатуны 13 кривошино – шатунного механизма опираются на указанные ступицы рычага 2. Ступенчатый механизм регулировки положения ползуна состоит из шатуна 14, шаровый хвостовик которого сочленен с опорой 6, кривошипного вала 15, установленного в опорах корпуса 5, а также зубчатого венца 16, выполненного на правой цапфе кривошипного вала 15, зубчатой рейки 17, сочлененной с поршнем гидроцилиндра 18 двустороннего действия, закрепленного на корпусе 5. Привод гидроцилиндра осуществляется от насосно – аккумуляторного гидроагрегата. Крайние положения шатуна 14 фиксируются упорами 19, при этом центры вращения опор шатуна 14 и кривошипного вала 15 лежат в одной плоскости, поэтому шатун не может перемещаться под действием вертикальных усилий, действующих на него со стороны опоры 6. Крайние угловые положения кривошипного вала 14 контролируются датчиками 20, блокирующими рабочий ход ползуна 1 при выполнении регулировки его положения, которая осуществляется при его нахождении в крайнем верхнем положении.

        Плавная регулировка исходного положения ползуна 1 осуществляется поворотом в нужную сторону рычага 2, при котором его эксцентриковые ступицы поворачиваясь увеличивают или уменьшают длину шатуна 13, что обеспечивается вращением вал – шестерни 9, получающий привод от электродвигателя ( на Рис 18 не показан) и передающей его через зубчатое колесо 8 опору 6 и штифты 7 ходовому винту 4, который вкручиваясь или выкручиваясь из резьбы втулки 3 перемещает ее вверх или вниз, поворачивая при этом в соответствующую сторону рычаг 2.
Ступенчатое изменение положения ползуна 1 также выполняется за счет поворота рычага 2, но при этом оно осуществляется за счет вертикального поступательного перемещения винта 4 без вращения, который в данном случае работает как соединительная тяга, получая при этом привод от поршня гидроцилиндра 18, который, перемещаясь на фиксированную величину, за счет зубчато – реечной передачи 16 – 17 сообщает вращательное движением кривошипному валу 15, шатуну 14, который сообщает поступательное движение в вертикальном направлении опоре 6 и винту 4. При этом исходное положение ползуна 1 изменяется на фиксированную величину

Рис 19Рис 19 Конструкция ползуна со встроенным механизмом выталкивания

       На Рис 19 показана конструкция ползуна со встроенным механизмом выталкивания. Этот механизм, встроенный в ползун 3, шарнирно соединенный посредствам оси 2 с шатуном 3, от которого он получает привод содержит тягу 6, которая посредствам оси 5 соединена с шатуном 1, а посредствам оси 7 с кулисой 8, пазу 9 которой расположен кулисный камень 10, шарнирно соединенный посредствам оси 11 с коромыслом 12, а посредствам оси 14 с гайкой 15 регулировочного винта 16, вторая опора которого посредствам оси 17 шарнирно установлена в кулисе 8. При этом кулиса 8 посредствам оси 18 соединена с ведущим плечом 19 двуплечего промежуточного рычага, установленного в ползуне на оси 20 и своим ведомым плечом 21 посредствам оси 22, тяги 23 и оси 24 соединеного с выталкивающим плунжером 25.
Работает механизм выталкивания следующим образом. При работе кривошипно – шатунного механизма в который входит ползун 3, сообщающий ему движение шатун 1 качается относительно оси 2 и при этом сообщает движение тяге 6, которая в свою очередь сообщает его через ось 7 кулисе 8, а последняя поворачиваясь вокруг оси 11, через ось 18 сообщает качательное движение ведущему полечу 19 двуплечего промежуточного рычага. Этот рычаг, в свою очередь, поворачиваясь на оси 20 посредствам оси 22, тяги 23 и оси 24 сообщает поступательное движение выталкивающему плунжеру 25, перемещающемуся, при этом, в соответствующих направляющих ползуна 1. В рассмотренном механизме выталкивания предусмотрена регулировка хода выталкивающего плунжера 25,     которая осуществляется путем регулировки соотношения плеч кулисы 8, выполняемой за счет вкручивания или выкручивания регулировочного винта 16, опоры которого шарнирно посредствам осей 14 и 17 соединены с кулисным камнем 10 и кулисой 8. При выполнении регулировки плеч кулисы 8 за счет радиусной формы ее паза 9 поворот коромысла 12 происходит беспрепятственно, также как и вращение регулировочного винта 16 за счет его шарнирного соединения посредствам осей 14 и 17 с кулисой 8.

        Для обеспечения работоспособности ползуна в составе кривошипно – шатунного механизма необходимо не только выполнить его конструктивные элементы с учетом прочностных расчетов, но и обеспечить необходимые требования по его точности:
– допуски Δ на размеры l и A2, координирующие расположение отверстия D, под – установку оси соединяющей ползун с шатуном,
– допуск Δ на ширину B и высоту h направляющих ползуна,
– неперпендикулярность оси отверстия D к плоскости Г направляющих,
– непаралельность оси отверстия D лобовой поверхности ползуна Е,
– непаралельнось направляющих по размерам В и h,
– взаимная неперпендикулярность направляющих
– погрешность формы отверстия D,
– неплоскостность направляющих ползуна.
Требования по точности, предъявляемые к ползуну, показаны на Рис 20

Рис 20Рис 20 Чертеж коленчатого вала холодно – высадочного автомата с указанием требований по точности

          Допуск Δ наразмер A2, от лобовой плоскости ползуна до отверстия под установку оси соединяющей его с шатуном, предварительно устанавливается по 12 – 13 квалитету и уточняется по результатам расчета соответствующей размерной цепи (см. работу [1]). Допуск Δ на размер l устанавливается по 13 – 14 квалитету, поскольку несущественно влияет на точность положения ползуна в составе кривошипно – шатунного механизма. Допуск Δ на ширину направляющих В назначается по h11, а допуск на высоту направляющих h назначается по h10. Допуск на неперпендикулярность оси отверстия D плоскости B направляющих предварительно назначается по 9 степени точности ГОСТ 24643-81 и уточняется по результатам расчета соответствующей размерной цепи (см. работу [1]). Непаралельность оси отверстия D лобовой поверхности ползуна Е, также предварительно назначается по 9 степени точности согласно ГОСТ 24643-85 и уточняется по результатам расчета соответствующей размерной цепи (см. работу [1]). Непаралельность направляющих ползуна по размеру В предварительно назначается по 6 – 7 степени точности ГОСТ 24643-81 и уточняется по результатам расчета соответствующей размерной цепи (см. работу [1]). Непаралельность направляющих ползуна по размеру h назначается по 6 – 7 степени точности ГОСТ 24643-81. Взаимная неперпендикулярность направляющих назначается по 6 – 7 степени точности ГОСТ 24643-81. Погрешность формы отверстия D, и неплоскостность направляющих ползуна устанавливается, согласно рекомендаций приведенной в работе [1].

ЛИТЕРАТУРА

.
1 Игнатьев Н. П. Основы проектирования Азов 2011г.
2 Игнатьев Н.П. Проектирование механизмов. Азов 2015 г.
В статье использована информация из соответствующих разделов работы автора «Основы проектирования» изданной в 2011г и работы автора «Проектирование механизмов», изданной в 2015г.

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

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 150 рублей.