проектирование механизмов

Рычажные механизмы. Часть 1.

80 руб.

Описание товара

Рычажные механизмы. Часть 1

            К рычажным механизмам относятся механизмы, состоящие из звеньев совершающих вращательное, поступательное или плоско – параллельное движение. Эти механизмы отличаются простотой, высоким КПД и большой нагрузочной способностью, однако они не могут обеспечить любой закон движения ведомого звена, что в некоторой степени ограничивает их применение в технике.
В технологическом оборудовании широко используются следующие виды рычажных механизмов: механизмы шарнирного четырехзвенника, кривошипно-шатунные механизмы, кулисные механизмы. Рассмотрим примеры и конструктивные особенности рычажных механизмов.

Механизмы шарнирного четырехзвенника

        Механизмы шарнирного четырехзвенника в свою очередь делятся на три типа: двухкривошипные, в которых ведущее и ведомое звено могут совершать полный оборот (см. Рис. 1а), кривошипно-коромысловые, в которых ведущее звено кривошип вращается, а ведомое коромысло совершает качательное движение (см. Рис. 1б) и двух коромысловые, в которых и ведущее и ведомое звенья совершают качательное движение (см. Рис. 1в).

1-1

      Примером двухкривошипного механизма может служить механизм переноса длинномерной заготовки из углового проката со стеллажа на рольганг технологического оборудования, конструктивная схема которого показана на Рис. 2. Он состоит из двух четырехлучевых звездочек 1 и 2, установленных на валах 3 и шарнирно соединенных между собою посредством осей 5 четырьмя ложементами 4, в которые укладываются при переносе заготовки 6, образуя, таким образом, четыре двухкривошипных механизма. При этом валы 3 на подшипниках скольжения расположены в корпусах 7 и 8, которые посредством кронштейнов 9 установлены на общей раме 10.

2-3

Еще одним представителем механизмов шарнирного четырехзвенника являются двухкоромысловые механизмы (см. Рис. 3), которые применяется, как правило, для изменения (увеличения, уменьшения) угла качания ведомого коромысла или изменения создаваемого на нем усилия.

     На Рис. 3а показан двухкоромысловый механизм, конструкция которого (соотношение длин и взаимное расположение коромысел 1 и 3) позволяет увеличить угол качания β ведомого коромысла 3 по отношению к углу качания α ведущего коромысла 1. На Рис. 3б показан двухкоромысловый механизм, конструкция которого (соотношение длин и взаимное расположение коромысел 1 и 3) позволяет уменьшить угол качания β ведомого коромысла 3 по отношению к углу качания α ведущего коромысла 1. Если в механизме, показанном на Рис. 3а, ведущим будет звено 3 совершающее вращение с полным оборотом, а в механизме, показанном на Рис. 3б, его ведущее звено 1 будет совершать полный оборот, то эти двухкоромысловые механизмы превратятся в кривошипно-коромысловые. Данные механизмы редко применяются в качестве силовых исполнительных механизмов машин и оборудования, поскольку могут работать только при ограниченной величине углов качания (60 – 90 град.) из-за возрастающей величины потерь при передаче усилий от ведущего звена к ведомому, при увеличении углов качания кривошипов. Такие механизмы обычно используются как вспомогательные, работающие с небольшими скоростями и нагрузками. Рассмотренный тип механизмов часто используется в качестве исполнительного в различного рода кантователях.

Рис 3Рис. 4. Кантователь для опрокидывания стола формовочной машины.

       На Рис. 4 показан исполнительный механизм кантователя, выполненный по схеме шарнирного четырехзвенника, состоящий из ведущего коромысла 6, жестко закрепленного на приводном валу 3, который на подшипниках скольжения 2 установлен на станине 1 и ведомого коромысла 7 шарнирно установленного на станине 1 посредством оси 5 и подшипника скольжения 4, при этом, противоположные концы тяг 6 и 7 посредством осей 8 и 9 шарнирно соединены с шатуном 10, на котором жестко закреплены две стойки 8 с поперечной траверсой 11. При вращении приводного вала 3 (привод исполнительного механизма кантователя не показан) по часовой стрелке, в ту же сторону поворачивается и ведущее коромысло 6, а вместе с ним и весь механизм шарнирного четырехзвенника. Выбор осей качания и длин коромысел 6 и 7 показанный на Рис. 4 при их повороте позволяет обеспечить переворот платформы 11 на угол , что в частности используется для опрокидывания стола формовочной машины.    

Рис. 5 Конструкция сварочного кантователя, поворотные губки которого являются ведомыми коромыслами шарнирных четырехзвенников

             На Рис 5 показана конструкция сварочного кантователя, поворотные губки
которого являются ведомыми коромыслами шарнирных четырехзвенников имеющих общее ведущие коромысло. Он содержит, установленный на раме 1, приводной пневмоцилиндр 2, шток 3 которого посредствам двуплечего рычага 7, ведомое плечо которого является ведущим коромыслом двух шарнирных четырехзвенников содержащих тяги 8 и 9, шарнирно соединенные с     устновленными на общей оси 4 поворотными губками 5 и 6, являющимися ведомыми коромыслами этих четырехзвенников.
Работает кантователь следующим образом. После окончания сварки первого шва изделия 11 подается команда на включение пневмоцилиндра 2, шток 3 которого втягивается и сводит поворотные губки 5 и 6, устанавливая, при этом, свариваемое изделие 11 в вертикальное положение (в это время опорные ролики 10 перекатываются по полке изделия). В результате этого центр тяжести свариваемого изделия 11 перемещается на противоположную сторону опорной призмы (на Рис 5 не показана) и при последующем разведении рычагов 5 и 6, что происходит при выдвижении штока 3 пневмоцилиндра 2, изделие укладывается в положение удобное для сварки второго шва.

Рис 6 Конструкция механизма зажима фрезерно – центровального станка содержащего два шарнирных четырехвенника.

     На Рис 6 показана конструкция механизма зажима фрезерно – центровального станка, содержащего два шарнирных четырехзвеника, ведущим звеном которых является трехплечий рычаг, при этом, ведущее плечо последнего связано со штоком приводного пневмоцилиндра, а ведомые коромысла четырехзвенников соединены с поступательно перемещающимися зажимными призмами. Он содержит корпус 4, закрепленный на станине 1 станка, в котором шарнирно установлен посредствам оси 2 и кронштейна 3 приводной пневмоцилиндр 5 со штоком 6, при этом последний с помощью тяги 19 и трехплечего рычага 7, промежуточных тяг 8 и 10 и двуплечих рычагов 9 и 11, шарнирно соединен с ползунами 12 и 13, которые установлены в направляющих 14 и 15 корпуса 4. На ползунах 12 и 13 закреплены призмы 16 и 17, между которыми установлен базовый ложемент 23.
Работает механизм зажима следующим образом. Для зажима заготовки (вала подлежащего торцеванию и центрованию), предварительно установленной на базовый ложемент 23, сжатый воздух подается в штоковую полость пневмоцилиндра 5, при этом его шток 6 втягивается и поворачивает по часовой стрелке трехплечий рычаг 7, который через промежуточные тяги 8 и 10 и двуплечие рычаги 9 и 11 сводит ползуны 12 и 13 вместе с закрепленными на них призмами 16 и 17, которые осуществляют зажим заготовки 18. Для освобождения обработанной заготовки, сжатый воздух подается в поршневую полость пневмоцилиндра 5, при этом его шток 6 выдвигается и посредствам тяги 19 и рычажного механизма возвращает ползуны 12 и 13 с призмами 16 и 17 в исходное положение, освобождая при этом обработанную заготовку.

Рис 7 Конструкция исполнительного механизма настольного пресса.

         На Рис 7 показана конструкция настольного пресса с пневмомеханическим приводом, исполнительный механизм которого представляет собою двухкоромысловый механизм. Он содержит шарнирно установленный на раме 1 посредствам оси 3 силовой пневмоцилиндр 2, шток которого 4 также шарнирно посредствам оси 5 соединен с коромыслом 6, а последнее с помощью осей 7 шарнирно соединено с тягой 8, которая в свою очередь посредствам оси 7 соединена с двуплечим рычагом 9, установленным с помощью оси 10 на станине 1. Такая конструктивная схема исполнительного механизма с приводом от пневмоцилиндра позволяет создать малогабаритный настольный пресс, способный развивать значительные усилия.

Рис. 8. Конструкция грузовой подвески конвейера выполненной на базе
шарнирного четырехзвенника

       На Рис. 8 показана конструкция грузовой подвески конвейера, исполнительный механизм которой содержит шарнирный четырехзвенник. Такая ее конструкция, обеспечивает простую и надежную фиксацию и зажим транспортируемой детали, а также ее установку и выгрузку. Она содержит неподвижную стойку 1, закрепленную на каретке конвейера и соединенную с ней при помощи двух равных по длине коромысел 2, тягу 3 с грузонесущей полкой 4, для установки транспортируемой детали 5, а также рычаг 7 с прижимной полкой 8, шарнирно соединенный с неподвижной стойкой 1 посредством оси 6, а посредством тяги 9 шарнирно соединенный с тягой 3. При этом, между неподвижной стойкой 1 и рычагом 7 установлена пружина растяжения 10.
Работает подвеска следующим образом. В исходном положении тяга 3 с грузонесущей полкой 4 и рычаг 7 с прижимной полкой 8 находятся в верхнем положении и не мешают установке детали 5 на подвеску. В этом положении деталь 5 устанавливается на грузонесущую полку 4, при этом под действием ее веса рычаг 7, тяга 9 и тяга 3, преодолевая усилие пружины 10, опускаются вниз. Поскольку прижимная полка 8 вращается по большему радиусу, чем точка соединения тяги 3 с коромыслами 2, то за одно и тоже время, она пройдет больший путь, чем грузонесущая вилка 4, поэтому происходит прижим детали 5 прижимной полкой 8 к грузонесущей полке 4. Для разгрузки детали ее приподнимают вверх на величину хода грузонесущей полки 4 и прижимная полка 8 вместе с рычагом 7 под действием пружины 10 возвращаются в верхнее исходное положение, освобождая, таким образом, деталь.

Кривошипно-шатунные механизмы

              Кривошипно-шатунные механизмы из всех видов рычажных механизмов получили наибольшее распространение в технике благодаря простоте кинематики, позволяющей сравнительно легко преобразовывать вращательное движение в поступательное, что позволяет использовать их в исполнительных механизмах технологического оборудования, например, в механических прессах, и поступательное движение во вращательное, что позволяет их использовать как исполнительный меха- низм двигателя внутреннего сгорания. Кривошипно-шатунный механизм состоит из, установленного в станине с возможностью вращения кривошипа 1 (коленчатого или эксцентрикового вала), шарнирно соединенного с ним шатуна 2, который шарнирно соединен с ползуном 3, осуществляющим при вращении кривошипа 1 возвратно-поступательное движение в направляющих станины 4 (см. Рис. 9).

Рис. 9. Кривошипно-шатунный механизм.

         На Рис. 10 показан книвошипно-шатунный механизм четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, состоящий из четырехэксцентрикового коленчатого вала 1 и четырех поршневых групп (на Рис. 10 условно показана одна поршневая группа), каждая из которых содержит шатун 2 и поршень 3, который перемешается в гильзе соответствующего цилиндра.

Рис. 10. Кривошипно-шатунный механизм
двигателя внутреннего сгорания.

           К конструкции ряда машин и оборудования предъявляются требования, для выполнения которых необходимо создать большой ход ползуна и большое усилие в конце хода. В этом случае применяются колено – рычажные механизмы, в состав которых входит и кривошипно – шатунная группа (см. Рис. 11). Такой механизм содержит кривошип 1, установленный на ведущем валу 2, врашающемся в подшипниках станины, ведущий шатун 4, коромысло 6, ведомый шатун 7 и ползун 10, перемещающийся в направляющих станины 11, при этом, коромысло 6 посредством оси 8 шарнирно соединено со станиной, а ведомый шатун 7 посредством оси 9 соединен с ползуном 10 (см Рис. 11а). Выходным звеном такого механизма может быть не поступательно перемещающийся ползун, а качающаяся кулиса 10, шарнирно соединенная посредством оси 9 с ведомым шатуном 7, а посредством оси 11 со станиной (см. Рис. 11б).

Рис. 11. Кривошипно-шатунные механизмы с большим ходом ползуна и усилием на ползуне в конце хода.

         В совокупности с системой коромысел, рычагов и тяг кривошипно-шатунный механизма позволяет получать различную величину хода, скорости и числа ходов его выходного звена – ползуна, что часто бывает необходимо в работе ряда машин и оборудования.

Рис. 12. Конструкция кривошипно-шатунного механизма с удвоенной величиной хода ползуна по сравнеению с величиной эксцентриситета коленвала.

     На Рис. 12 показана конструктивная схема кривошипно – шатунного механизма с удвоенной величиной хода ползуна S по сравнению с величиной эксцентриситета коленвала e. Он содержит кривошипный вал 1 установленный на подшипниках в корпусе 2, на мотылевой шейке 3 которого размещено коромысло 4, соединенное посредством осей 6 с тягой 5, шарнирно установленной в корпусе 2 на оси 7, и шатун 8, шарнирно соединенный посредством оси 9 с ползуном 10, перемещающимся в направляющих 11. Наличие в конструкции механизма шарнирно установленного на мотылевой шейке кривошипного вала 1 коромысла 4, соединенного с тягой 5 и шатуном 8 сообщает ползуну 10 увеличенное перемещение при его прямом и обратном ходе.

Рис. 13. Конструкция механизма позволяющая вдвое увеличить число ходов ползуна не меняя скорости вращения коленвала.

            На Рис. 13 показана конструкция кривошипно-шатунного механизма, совмещенного с коромысловым механизмом, что позволяет вдвое увеличить число ходов ползуна без увеличения угловой скорости вращения ведущего кривошипного вала. Он содержит кривошипный вал 1, установленный в подшипниках на станине и получающий вращение от привода (привод на Рис 13 не показан), шатун 2, двуплечий рычаг 3, шарнирно смонтированный на станине посредством оси 4 и посредством шатуна 5 соединенный с ползуном 6, перемещающимся в направляющих станины 7.
Работает механизм следующим образом. При повороте кривошипного вала 1 на угол 180 град двуплечий рычаг 3 совершает поворот на угол а, при этом ползун 6 делает один двойной ход, при дальнейшем повороте кривошипного вала 1 еще на 180 град двуплечий рычаг 3 снова делает поворот на угол а, возвращаясь в свое исходное положение, а ползун 6, при этом, делает второй двойной ход за один оборот кривошипного вала.

Рис. 14. Конструкция рычажного механизма позволяющего реверсировать движение выходного звена.

              В ряде случаев, при наличии нереверсивного привода возникает необходимость реверсировать движение выходного звена механизма для этого в него могут встраиваться дополнительные звенья, как это показано на Рис. 14. Этот кривошипно-рычажный механизма состоит из кривошипа 2, закрепленного на приводном валу 1, установленного на подшипниках в станине 10, шарнирно посредством оси 3 соединенного с ведущим шатуном 4, который в свою очередь посредством осей 3 шарнирно соединен с промежуточным шатуном 5 и ведомым шатуном 6, которые в свою очередь посредством осей 3 шарнирно соединены с коромыслом 6 и ползуном 9 соответственно. Для изменения направления возвратно – поступательного движения ползуна 9, коромысло 6 переводится из положения А в положение Б и наоборот, после чего фиксируется (фиксатор на Рис 14 не показан).

Рис. 15. Конструктивная схема автомата перекоса вертолета, содержащего систему шарнирно – рычажных механизмов.

      На Рис. 15 показана оригинальная конструкция компактного автомата – перекоса, управляющего лопастями несущего винта вертолета, выполненного на основе шарнирно – рычажных механизмов. Он содержит вращающееся кольцо 1 с шарнирно закрепленными тягами 2, управления лопастями несущего винта, и шлиц – шарниром 3, которые посредством шарикоподшипника 4 установлены на не вращающемся кольце 5. Поводок шлиц – шарнира 3 зафиксирован на валу 6 редуктора привода вращения несущего винта вертолета. На не вращающемся кольце 5 при помощи пальцев 7 и 8 и сферических подшипников 9 и 10 перемещается рамка 11. На Рамке 11 посредством пальцев 12 и 13 и сферических подшипников 14 и 15 в точках К и М закреплен рычаг 16, который в радиальных подшипниках скольжения 19 и 20 и упорных подшипниках 21 и 22 посредством пальца 17 установлен в кронштейне 18, жестко закрепленном на корпусе редуктора 23. Рычаг 16 выполнен двуплечим и его ведущее плечо шарнирно соединено с тягой 24 управления общим шагом лопастей винта. Тяги продольного и поперечного управления 25 и 26 шарнирно соединены с не вращающемся кольцом 5 по разные стороны относительно тяги 24 управления общим шагом. Наличие в конструкции автомата – перекоса сферических подшипников 9, 10, 14, 15 обеспечивает поворот вращающегося кольца 1 по сфере, что необходимо для нормальной работы системы управления вертолетом. При этом ось, проходящая через центры сферических подшипников 9 и 10 Г и Д и ось, проходящая через центры сферических подшипников 14 и 15 К и М взаимно перпендикулярны, а расположение рамки 11 и рычага 16, предназначенных для управления общим шагом лопастей винта и удержанием не вращающегося кольца 5 от смещения и поворота относительно оси приводного вала 6, – произвольно, относительно плоскости продольного и поперечного управления автомата – перекоса. Ось поворота рычага 16 параллельна оси проходящей через точки К и М.
Работает автомат – перекоса следующим образом. Управление циклическим шагом лопастей винта осуществляется наклоном вращающегося кольца 1 тягами управления 25 и 26 относительно двух осей перемещения точек А и В. При этом происходит поворот вращающегося кольца 1 и не вращающегося кольца 5 в сферических подшипниках 9 и 10 относительно рамки 11 и рамки совместно с вращающимся кольцом 1 и не вращающимся кольцом 5 в сферических подшипниках 14 и 15 относительно рычага 16. Управление общим шагом лопастей винта осуществляется перемещением точки П рычага 16 тягой управления общего шага 24. Поскольку рычаг 16 шарнирно установлен на кронштейне 18, жестко закрепленном на корпусе редуктора 23, не вращающееся кольцо 5 смещается и поворачивается по радиусу R относительно оси проходящей через ось кронштейна 18 и смещается относительно оси вала 6 на незначительную величину. При совместном управлении общим и циклическим шагом лопастей винта осуществляется одновременное перемещение точек А, В и П. При этом происходит одновременный наклон и перемещение неподвижного кольца 5 и подвижного кольца 1.

Кулисные механизмы

       Кулисные механизмы – это механизмы, содержащие два специфических звена: кулису и кулисный камень (см. Рис. 16), каждое из которых, совершая вращательное или качательное движение, поступательно перемещаются друг относительно друга. Наличие двух таких звеньев в механизме приводит к различной скорости перемещения ведомого звена, при его прямом и обратном ходе, что в отдельных случаях является преимуществом механизма, а в отдельных случаях недостатком и в целом определяет область его использования. Существует два основных типа кулисных механизмов различающихся по тому, какое движение совершает кулиса, это механизмы с качательным и вращательным движением кулисы

Рис. 16. Типы кулисных механизмов

       На Рис. 16а показан механизм с качательным движением кулисы состоящий из кривошипа 1, на оси 2 которого размещается кулисный камень 3, имеющий возможность поступательного перемещения в пазу кулисы 4, шарнирно установленной на неподвижной стойке посредством оси 5 и совершающей качательное движение при вращении кривошипа 1. При этом кулиса 4 совершает прямой ход при повороте кривошипа 1 на угол а, а обратный ход при повороте кривошипа на угол В, что приводит к различию скоростей прямого и обратного хода по причине неравенства этих углов. На Рис. 16б показан механизм с вращательным движением кулисы состоящий из кривошипа 1, на оси 2 которого размещается кулисный камень 3 и кулисы 4, шарнирно установленной на неподвижной стойке посредством оси 5 и совершающей при вращении кривошипа 1 вращательное движе-ние. При такой схеме кулисного механизма различие скорости прямого и обратного хода кулисы также определяется разницей углов а и В.
По сравнению с механизмом шарнирного четырехзвенника используемого для таких же целей (см. Рис. 3), кулисный механизм позволяет проще обеспечить компоновку ведущего кривошипа и ведомой кулисы разместив их симметрично относительно общей оси, что бывает необходимо при проектировании. Но, при этом кулисный механизм имеет увеличенные потери за счет дополнительного трения скольжения в кулисной паре и поэтому находит применение в основном в мало нагруженных, вспомогательных механизмах технологического оборудования.

Рис. 17. Кривошипно-кулисный механизм изменяющий угол
качания ведомого звена.

             На Рис. 17. показана конструктивная схема кулисного механизма используемого для увеличения или уменьшения угла качания ведомого звена, относительно ведущего. Он состоит из кривошипа 1, установленного закрепленного на валу 2, передающего ему крутящий момент, соединенного с ним посредством оси 3, кулисного камня 4 и кулисы 5, закрепленной на оси 6, установленной с возможностью вращения на подшипниках скольжения. При повороте кривошипа 1 на угол а кулиса 5 поворачивается на угол В, который при данном соотношении длин кривошипа 1, кулисы 5 и расстояния между ними увеличивается в два раза. И, наоборот, при ведущей кулисе 5 кривошип 1 будет совершать поворот на угол вдвое меньше.

Рис. 18. Кривошипно-кулисный механизм привода поперечно-строгального станка.

             Однако в ряде случаев кулисный механизм может быть использован и в качестве исполнительного механизма технологического оборудования. Примером этого служит привод суппорта поперечно – строгального станка, показанный на Рис 18. Он состоит из кривошипа 1, установленного на валу, вращающемуся на подшипниках в станине, соединенного посредством оси 2 и кулисного камня 3 с кулисой 4, шарнирно установленной в станине посредством оси 5, а с помощью оси 6 соединенной с шатуном 7, который через ось 8 шарнирно соединен с ползуном 9 (см. Рис 18а). В конструкции исполнительного механизма поперечно строгального станка (см. Рис. 18б) помимо звеньев перечисленных в кинематической схеме предусмотрен привод кривошипа в виде зубчатой передачи 1 – 2, винт 8, для регулировки эксцентриситета оси 4 кривошипа, величина которого определяет ход каретки 12 (ползуна), ходовой винт 13 и фиксирующий его положение зажим 14, необходимы для настройки исходного положения каретки 12 станка.

Рис. 19. Кривошипно-кулисный механизм пресса.

        Замена кривошипно-шатунного исполнительного механизма пресса кулисным позволяет свести к минимуму зазор между эксцентриковым валом и ползуном, а также упростить и повысить точность регулировки величины межштампового пространства пресса (см. Рис. 19). Его конструкция содержит станину 1, в направляющих 2 которой расположен ползун 3, связанный с эксцентриковым валом 4 через кулисный камень 5 ролики 7 и кулису 6, расположенную внутри ползуна 3 и контактирующую с ним посредством шпонки 9 и винта 8. Для обеспечения в соединении камня 5 и кулисы 6 минимального зазора, необходимого только для скольжения камня 5 в пазу кулисы 6 между ними установлен клиновой механизм, состоящий из клина 10 и регулировочного винта 11. Для точной регулировки величины межштампового пространства предусмотрен винт 8, вращение которого приводит к перемещению вправо или влево кулисы 6 по наклонному пазу ползуна 3 в котором она расположена, в результате чего ползун, перемещается вверх или вниз. При вращении эксцентрикового вала 4 камень 5 совершает плоско – параллельное движение, вертикальная составляющая которого передается ползуну 3 благодаря возможности камня 5 свободно перемещаться на роликах 7 в горизонтальном направлении в пазу кулисы 6.

Рис. 20. Механизм с вращающейся кулисой.

             На Рис. 20 показан мханизм с вращающейся кулисой применяемый в долбежных станках для увеличения скорости обратного хода, называемый механизмом Витворта. Он содержит шестерню 1 зацепляющуюся с зубчатым колесом 3, расположенном на оси 5 и сообщающую ему вращение с постоянной скоростью, кулисный камень 4, входящий в паз врашающейся кулисы 2, ось которой 6 проходит сквозь ось 5 и смещена относительно оси вращения колеса 3 на величину эксцентриситета е, а также шатун 7 связанный с ползуном станка. Поскольку центр вращения кулисы 2 смещен относительно оси вращения зубчатого колеса 3, являющегося в даном случае кривошипом, кулисный камень 4 в течении рабочего хода поворачивается на угол а, а в течении обратного хода на угол В. Поскольку угол а больше угла В на величину, определяемую величиной эксцентриситета, то и скорость обратного хода кулисы 2 и связанного с ней шатуна 7 больше скорости рабочего хода на величину пропорциональную соотношению этих углов.

Рис. 21. Кулисный механизм, передающий движение с остановками ведомому валу.

      Кулисный механизм может использоваться для передачи вращения от ведущего вала вращающегося с постоянной скоростью к ведомому валу, который вращается с остановками. Конструкция такого механизма показана на Рис. 21. Он содержит, установленный в корпусе 9 и врашающийся с постоянной скоростью ведущий вал 4 с жестко закрепленным на нем эксцентриком 7, на котором установлен двухплечий шатун 8 шарнирно соединенный с ползушками приводной 2 и фиксирующей 6, а также установленные на валу 4 с возможностью свободного вращения ведомый фланец 1 с втулкой 11 и кулису 10 со втулкой 12. При этом, фланец 1 выполнен с радиальными пазами 3, в которые при вращении эксцентрика 7 с шатуном 8 поочередно входит приводная ползушка 2, а фиксирующая ползушка 6, постоянно скользя по вертикальному пазу 5 в неподвижном корпусе 9, периодически вводится в пазы ведомого фланца 1. При вращении ведущего вала 4 с эксцентриком 7, двуплечий шатун 8 периодически вводит и выводит из пазов 3 ведомого фланца 1 приводную 2 и фиксирующую 6 ползушки, что приводит к вращению ведомого фланца 1 при введении в паз 3 приводной ползушки 2 и к остановке ведомого фланца 1 при введении в паз 3 фиксирующей ползушки 6. Количество пазов 3 в ведомом фланце 1 определяет соотношение его скорости вращения со скоростью вращения ведущего вала 4. В начале входа приводной ползушки 2 в паз ведомого фланца 1 последний начинает медленно вращаться, затем скорость его быстро растет и к моменту выхода ползушки 2 из зацепления опять снижается, что исключает толчки и удары даже при больших скоростях работы механизма.

Рис 22 Конструкция кулисного механизма, оси ведущего и ведомого валов
которого пересекаются под углом 45 град

           На Рис. 22 показана конструкция кулисного механизма, позволяющего передавать движение между валами, пересекающимися под углом 45 град. Этот механизм содержит ведущий вал 1, установленный в корпусе 3 посредством подшипников 2, на нижнем конце которого посредством щлицевого соединения закреплен кривошип 4, несущий, шарнирно установленные на осях 5, ползушки 6, а также выходной вал 7, установленный на подшипниках 8 в корпусе 3, который выполнен за одно целое с кулисой 9, имеющей два пересекающихся под углом 90 град паза 10 с которыми контактируют ползушки 6 кривошипа 4.
Работает механизм следующим образом. При повороте кривошипа 4 на угол 2𝝅 ползушки 6 перемещаются по пазам 10, и при этом поворачивает кулису на угол 𝝅, таким образом, передаточное отношение от кривошипа 4 к кулисе 9 равно 2. Конструкция механизма позволяет передавать движение и от кулисы 9 к кривошипу 4, (при этом вал 7 становится ведущим, а вал 1 ведомым). В этом случае передаточное отношение будет равно 0,5.

Рычажные механизмы с дополнительными
конструктивными элементами

          При использовании рычажных механизмов в составе технологического оборудования и оснастки для обеспечения эффективной работы в него встраиваются дополнительные конструктивные элементы, которые позволяют решать следующие задачи:
− регулировать величину хода выходного звена (ползуна, рычага, кулисы),
− регулировать исходное (конечное) положение выходного звена,
− предохранять детали механизма от поломки,
− сообщать выходному звену сложное движение
− включать и выключать работу механизма,
Рассмотрим примеры конструктивного выполнения таких рычажных механизмов. Регулирование величины хода выходного звена рычажного механизма осуществляется двумя способами, изменением соотношения плеч рычага, или изменением величины эксцентриситета ведущего кривошипа.

Рис 23 Конструкция устройства, позволяющего регулировать длину его ведущего плеча.

             На Рис 23 показана конструкция устройства, встроенного в рычаг малонагруженного рычажного механизма, позволяющего регулировать длину его ведущего плеча. В этот рычаг, состоящий из ведущего 1 и ведомого 2 плеч и установленный на оси 3, встроен палец 6, шарнирно, посредствам оси 5 соединенный с ведущей тягой 4 и фиксируемый в требуемом положении в пазу 10, а в его резьбовое отверстие пропущен регулировочный винт 7. При этом, ведомое плечо 2 рычага шарнирно посредствам оси 8 соединено с ведомым звеном рычажного механизма. При выполнении регулировки длины ведущего плеча 1 рычага производится раскручивание гайки 9, затем перемещение в ту или другую сторону пальца 6 по пазу ведущего плеча 1 рычага регулировочным винтом 7 и после этого выполняется последующее стопорение пальца 6 гайкой 9.

Рис 24 Конструкция кривошипно – шатунного механизма с устройством для регулировки величины хода его выходного звена

             На Рис 24 показана конструкция кривошипно – шатунного механизма со встроенным устройством для регулировки величины хода его выходного звена, которое выполнено в виде промежуточного двуплечего рычага с регулируемой длиной ведущего плеча, Он содержит ведущий кривошипный вал 1, на мотылевой шейке которого установлен шатун 2, шарнирно соединенный посредствам оси 3 с промежуточным двуплечим рычагом 5, установленным на станине посредствам оси 6, а с помощью оси 7 соединенным с ведомой тягой 8. При этом на промежуточном рычаге 5 посредствам оси 9 шарнирно установлен ходовой винт 10, на котором расположена гайка (гайка на Рис 34 не показан) шарнирно соединенная с осью 3 шатуна 2 и имеет возможность, как ползушка, перемещаться в радиусном пазу 4 промежуточного рычага 5. При вращении ходового винта 10 шатун 2 поворачивается на угол αi что приводит к изменению величины ведущего плеча промежуточного рычага 5, а изменяющееся при этом, соотношение длин его ведомого и ведущего плеч позволяет менять величину хода ведомой тяги 8 механизма. Рассмотренное устройство для регулировки хода выходного звена механизма выгодно отличается от рассмотренного ранее тем, что оно позволяет при выполнении регулировки сохранять исходное положение выходного звена (тяги 8), что обеспечивается наличием в промежуточном рычаге 5 радиусного паза 4, центр которого совпадает с осью кривошипного вала 1, поэтому при выполнении регулировки поворот шатуна 2 не меняет положение промежуточного рычага 5.

Рис. 25. Конструкция эксцентрикового вала, с регулируемой величиной эксцентриситета.

          На Рис. 25 показана конструкция эксцентрикового вала, в которой за счет поворота эксцентриковой втулки, установленной на соответствующей поверхности вала, осуществляется регулировка его эксцентриситета. Предлагаемая конструкция эксцентрикового вала состоит из вала 2, на эксцентриковой шейке 1 которого располагается эксцентриковая втулка 3, с пазами 4 на внутренней цилиндрической поверхности, в которые имеет возможность входить шпонка 5, располагающаяся в пазу 8 эксцентриковой шейки 1 и опирающаяся на пальцы 6 подпружиненные пружинами 7. При этом на концах шпонки 5 установлены кольца 9 и 10, на каждом из которых внутри выполнено углубление 11, ограниченное спиральной поверхностью 16 с максимальной глубиной равной высоте паза 4. Для фиксации в осевом направлении колец 9 и 10 и эксцентриковой втулки 3 в проточках эксцентриковой шейки 1 вала 2 установлены полукольца 12, жестко закрепленные в них, а для фиксации в радиальном направлении в кольцах 9 и 10 смонтированы подпружиненные шариковые фиксаторы 13. Для поворота колец в них выполнены отверстия 14, а для поворота эксцентриковой втулки 3 в ней выполнены отверстия 15.
Регулировка эксцентриковой втулки 3 осуществляется следующим образом. Кольца 9 и 10 посредством отверстий, в которые при этом вставляется стержень или ломик поворачиваются до полного выведения шпонки 5 из паза 4 эксцентриковой втулки 3. После этого осуществляется поворот эксцентриковой втулки 3 на требуемый угол, в результате чего меняется величина эксцентриситета вала 2. Затем кольца 9 и 10 поворачиваются аналогичным образом, до тех пор, пока шпонка 5 не войдет в соответствующий паз 4 эксцентриковой втулки и в углубление 11 в кольцах, упираясь при этом своей наклонной боковой поверхностью в ответную наклонную поверхность углубления 11. На этом процесс регулировки положения эксцентриковой втулки 3 заканчивается.

Рис. 26. Конструкция клинового устройства для плавной регулировки эксцентриситета эксцентрикового вала.

           На Рис. 26 показана конструкция клинового устройства для плавной регулировки эксцентриситета эксцентрикового вала. Оно содержит приводной вал 1, на котором установлены клинья 2 и 3, которые своими клиновыми поверхностями контактируют с ответными поверхностями клиньев 4 и 5, имеющих возможность осевого перемещения в продольных пазах эксцентрика 6 и радиального перемещения в соответствующих пазах фланца 7, последний установлен на валу 1 с возможностью осевого перемещения посредством гайки 9, расположенной на резьбовой части вала. При этом, эксцентрик 6 зафиксирован на валу 1 в осевом направлении посредством гайки 8, а гайка 9 связана с фланцем 7 с помощью полуколец 10, 11 и винтов 12.
Работает устройство следующим образом. При необходимости изменения величины эксцентриситета эксцентрикового вала 1, путем вращения гайки 9, перемещают в нужном направлении фланец 7, при этом клинья 4 и 5, скользя по ответным поверхностям закрепленных на валу 1 клиньев 2 и 3, движутся в осевом направлении вместе с фланцем 7 и в радиальном скользя по поверхности выполненного в нем паза. В результате такого перемещения клиньев 4 и 5, эксцентрик 6 перемещается в радиальном направлении, увеличивая или уменьшая эксцентриситет эксцентрикового вала.

          Если выходным звеном рычажного механизма является ползун то его исходное, или конечное положение регулируется путем изменения длины соединенного с ним шатуна, а если выходным звеном рычажного механизма является рычаг или коромысло, то регулируется его угловое положение. Рассмотрим примеры конструктивного исполнения устройств для регулировки положения выходного звена рычажного механизма.

Рис 27 Рычажный механизм с регулировкой исходного
положения выходного звена

      На Рис 27 показана конструкция рычажного механизма, в котором передача движения от эксцентрикового вала к толкателю осуществляется через промежуточный двуплечий рычаг. Он содержит эксцентриковый вал 1, сборный шатун, состоящий из корпуса 2, установленного на кривошипной шейке эксцентрикового вала и штанги 3, резьбовые концы которых соединены между собою резьбовой муфтой 4, положение которой фиксируется контргайками 5, а также двуплечий рычаг 7, шарнирно установленныцй на оси 8, на ведомом плече которого на оси 9 установлен ролик 10, находящийся в постоянном контакте с толкателем 11.Такая конструкция шатуна позволяет за счет регулировки его длины, по-средствам вкручивания или выкручивание резьбовых концов корпуса 2 и штанги 3 в муфту 4,изменить положение рычага 7 и соответственно исходное положение толкателя 11, что необходимо при настройке механизма в составе оборудования?

Рис 28 Кривошипно – шатунный механизм с устройством для изменения длины шатуна

         На Рис 28 показана конструкция кривошино – шатунного механизма пресса, в котором исходное положение ползуна регулируется за счет изменения длины шатуна. Он содержит шатун 1 установленный на мотылевую шейку 3 коленчатого вала и соединенный с ползуном 5 кривошипно – шатунного механизма посредствам эксцентриковой втулки 2 и расположенной в ее отверстии оси 4, при этом в проушине 7 эксцентриковой втулки 3 шарнирно установлена ось 8 с втулкой 9, в резьбовом отвести которой расположен регулировочный винт 10. Шаровая опора 12 винта 10 установлена в стакане 14 на подпятнике 15 и зафиксирована крышкой 17, при этом квадратный хвостовик 16 винта пропущен через отверстие в крышке17. Шатун 1 контактирует с мотылевой шейкой 3 коленчатого вала посредствам подшипника скольжения 18, с эксцентриковой втулкой 2 по-средствам подшипника скольжения 19, а эксцентриковая втулка 2 с осью 4 посредствам подшипника скольжения 20. В осевом направлении ось 4 зафиксирована шайбой 21 и болтами 22.

       Для изменения длины шатуна 1 регулировочный винт 10 вращают за квадратную головку 16 в нужную сторону, который, при этом, вкручиваясь, или выкручиваясь из резьбовой втулки 9, заставляет эксцентриковую втулку 2 поворачиваться вокруг оси 4, и тем самым, изменяет положение ее оси, удлиняя или укорачивая шатун 1, что приводит к изменению исходного положения ползуна 5

Рис 29 Коромысло со встроенным устройством для регулировки его углового положения

       На Рис 29 показана конструкция устройства встроенного в коромысло, которое позволяет регулировать его угловое положение относительно оси, на которой оно установлено. Это устройство, встроенное в коромысло 1, которое посредствам оси 2 шарнирно соединено с ведущей тягой рычажного механизма, состоит из червячного колеса 3, расположенного в расточке коромысла и своими внутренними шлицами 4 контактирует со шлицевой поверхностью оси 14, а также зацепляется с червяком 5, установленном в расточке коромысла, выполненной перпендикулярно оси червячного колеса. При этом левая цапфа червяка 5 с шестигранным концом 6 вынесенным в отверстие в крышке 10, посредствам комплекта роликов 9, контактирует с втулкой 8, на правом торце которой нанесены конические зубья 7, контактирующие с ответными зубьями, выполненными на червяке 5, образуя зацепление. Левый торец червяка 5 своем центральным конусным отверстием контактирует с ответной поверхностью упругой шайбы 12, которая поджата пружиной 11 и крышкой 13.
Регулировка углового положения коромысла 1 относительно оси 14 осуществляется следующим образом. Для поворота коромысла 1 в ту или другую сторону червяк 5 за шестигранную головку 6 вращается гаечным ключом в нужном направлении, при этом его вращение передается червячному колесу 3, которое будучи зафиксировано посредствам шлицевого соединения на валу 14 остается неподвижным, а коромысло 1 совершает поворот в нужную сторону, меняя свое угловое положение относительно вала 14.

       К ползунам кривошипно – шатунных механизмов являющихся исполнительными механизмами технологического оборудования, в частности механических прессов предъявляются жесткие требования по их положению и движению по отношению к базовой детали оборудования (для механического пресса это требование к перпендикулярности хода ползуна к базовой поверхности стола), поэтому направляющие ползуна имеют соответствующие устройства для регулировки их положения.

Рис 30 Конструкция устройства позволяющего регулировать положения ползуна
в двух плоскостях.

          На Рис 30 показана конструкция устройства позволяющего регулировать положение 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.

       В кривошипно – шатунном механизме, работающем в составе технологического оборудования, максимальное усилие возникает при повороте кривошипной шейки эксцентрикового вала в районе ± 15 град относительно верхней нижней точки, в результате чего, возникающий при этом крутящий момент не является максимальным и поэтому известные конструкции предохранительных устройств (предохранительных муфт встраиваемых в привод механизма) не предохраняют его от возможных перегрузок. Всвязи с этим, предохранительные устройства встраиваются непосредственно в звенья кривошипно – шатунного механизма.

Рис 31 Варианты конструкции предохранительных устройств, встроенных в шатун кривошипно – шатунного механизма.

        На Рис 31 показаны два варианта конструкции предохранительных устройств, встроенных в шатун кривошипно – шатунного механизма. Кривошипный вал механизма выполнен за одно с зубчатым колесом 1, а его мотылевая шейка 2 шарнирно соединена с шатуном 3, который в свою очередь посредствам оси 4, соединен с коромыслом 5 установленным на станине с помощью оси 6, а с помощью оси 7 соединен со сборным шатуном состоящим из ведущей части 8 и ведомой части 9, соединенных между собою осью 10 с предохранительным болтом 13 (см. Рис. 31а), При этом шатун посредствам оси 11 соединен с ползуном 12. При возрастании нагрузки действующий на ползун 12 свыше допустимый предохранительный болт 13 разрывается, части шатуна 8 и 9 поворачиваются друг относительно друга на оси 10 и движение от кривошипного вала ползуну 12 не передается, чем обеспечивается сохранение от поломки сложных деталей механизма. После устранения причин увеличения усилия действующего на ползун 12, и замены предохранительного болта 13 механизм может продолжать работать.

              На Рис 31б показан вариант механизма со встроенным самовосстанав -ливающимся предохранительным механизмом. Он содержит цельный шатун 16 шарнирно соединенный с помощью осей 15, 17 и промежуточного двуплечего рычага 14 с ползуном 12, а рычаг 14 посредствам осей 18, тяги 19 и двуплечего рычага 20, шарнирно установленного с помощью оси 21 на шатуне 16, через пружину сжатия 22 соединен с выступом 23 коромысла 5. При возрастании нагрузки действующий на ползун 12 свыше допустимый пружина 22 сжимается, а шатун 16 и двуплечий рычаг 14 на оси 15 поворачиваются друг относительно друга, исключая, таким образом, передачу движения от кривошипного вала к ползуну. После устранения причин увеличения усилия действующего на ползун 12 пружина 22 приходит в исходное положение, возвращая при этом все детали предохранительного устройства (рычаг 14, тягу19 и рычаг 20) в результате чего механизм может продолжать работу.

Рис. 32. Конструкция исполнительного механизма кантователя для передачи изделия между конвейерами расположенными на различной высоте.

       На Рис. 32 показана конструкция кантователя для передачи изделия между конвейерами расположенными на различном уровне по высоте, выполненного по схеме шарнирного четырехзвенника, в который встроены неприводные цилиндрическая и коническая передачи, позволяющие в процессе перемещения детали менять ее положение. Он закреплен на стойке 1, установленной между расположенными на различной высоте конвейерами 2 и 3. Механизм переноса кантователя выполнен в виде шарнирного четырехзвенника, оснащенного механизмом захвата изделия с приводом поворота. Механизм переноса состоит из оси 4 и вала 5, установленных на подшипниках в расточках стойки 1, с закрепленными на них рычагами 6 и 7 и противовесом 8 установленным на противоположном конце вала 5, шестерни 9 установленной на валу 5 и зацепляющейся с рейкой 10, жестко связанной со штоком гидроцилиндра 11, закрепленного на стойке 1. Противоположные концы рычагов 6 и 7 посредством вала – шестерни 14 и оси 15 шарнирно установлены в корпусе 13, при этом вал – шестерня 14 зацепляется с зубчатым колесом 22 свободно установленным на валу 16 привода поворота механизма захвата изделия и связанным с ним посредством поводка 21 и фланца 20. Захват изделия выполнен в виде пальца 29, жестко закрепленного на валу 17 и содержит два упора 30 и 31, ограничивающие поворот вала 17. Привод поворота захвата изделия содержит установленные на валах 16 и 17 и находящиеся в зацеплении конические шестерни 18 и 19 и пружинное устройство, состоящее из сухаря 24, подвижных упоров 25 и 26 и пружин 27 и 28, которые размещены в кольцевом пазу 23 зубчатого колеса 22.

         Работает устройство следующим образом. В исходном положении изделие, имеющее форму цилиндрического стакана, расположено на роликах 32 верхнего конвейера 2 и палец 29 введен в его отверстие. Для передачи изделия на нижний конвейер 3 включается гидроцилиндр 11 и его шток жестко связанный с рейкой 10 втягивается, при этом шестерня 9 поворачивается по часовой стрелке и вращает в том же направлении вал 5, который поворачивает рычаг 7, в результате чего механизм переноса вместе с корпусом 13 и изделием, находящимся на пальце 29, совершает плоско – параллельное движение, поэтому изделие поступает на конвейер 3 в горизонтальном положении. Одновременно с поворотом рычагов 6 и 7 происходит поворот изделия вокруг вертикальной оси на угол 180 град, который происходит за счет, вызванного качанием рычагов 6 и 7, вращения вала-шестерни 14, передаваемого зубчатому колесу 22 и далее через конические шестерни 18 и 19 валу 17, на котором закреплен палец 29. Для того, чтобы изделие при его повороте вокруг вертикальной оси в начале перемещения не задевало за ролики 32 верхнего конвейера 2 и чтобы обеспечить гарантированный зазор между ними, при повороте вала – шестерни 14, установленное на валу 16 зубчатое колесо 22 при начальном сжатии пружины 27 поворачивается свободно, не передавая вращения на вал 17 с закрепленным на нем пальцем 29. Когда изделие поднято над конвейером 2, подвижный упор 25 под действием сжатой пружины 27 передает усилие на поводок 21, приводя этим во вращение вал 16 и через конические шестерни 18 и 19 вал 17 с пальцем 29. После установки изделия на конвейер 3 включается его привод (на Рис. 32 не показан) и изделие сходит с пальца 29 и перемещается в требуемом направлении. Освободившийся от изделия кантователь возвращается в исходное положение, при этом включается гидроцилиндр 11 его шток с рейкой 10 выдвигается и поворачивает шестерню 9 с валом 5 против часовой стрелки, в результате чего и рычаги 6 и 7 с корпусом 13 и пальцем 29 поворачиваются в том же направлении. При этом происходит поворот вала 17 с пальцем 29 на угол 180 град в обратном направлении, осуществляемый пружиной 28 и подвижным упором 26.

Рис. 33. Конструкция кривошипно – шатунного механизма позволяющая ползуну в определенный период времени перемешаться с пониженной с
коростью близкой к постоянной.

              На Рис. 33 показана конструкция кривошипно шатунного механизма совмещенного с рычажно-кулисной системой, которая позволяет ползуну в определенный период времени перемешаться с пониженной скоростью близкой к постоянной. Этот механизм содержит кривошипный вал 1, опорные шейки 2 которого установлены в подшипниках на станине, двуплечий рычаг 3, шарнирно установленный на мотылевой шейке кривошипного вала 1 и соединенный посредством осей 6 одним плечом с шатуном 4 и ползуном 5, а другим плечом с тягой 7, установленной в кулисе 8 качающейся на оси 9, при этом тяга 7 шарнирно соедине-на, за счет оси 12 с коромыслом 11, установленном на станине посредством оси 10. При движении ползуна 5 вниз кулисно – рычажная система состоящая из коромысла 11, тяги 7, кулисы 8 осуществляет дополнительный поворот двухплечего рычага 3 вокруг мотылевой шейки кривошипного вала 1 по часовой стрелке, что приводит к тому что в определенный момент времени скорость ползуна замедляется, а ее величина становится близкой к постоянной. Такой режим движения ползуна необходим при выполнении ряда технологических операций, например, вытяжки.

Рис 34 Конструкция кривошипно – шатунного исполнительного механизма пресса с устройством безмуфтного включения

На Рис 34 показана конструкция кривошипно – шатунного исполнительного механизма пресса с устройством для безмуфтного включения, который
выполнен на основе ломающегося шатуна. Он состоит из установленного в направляющих станины 1 ползуна 2, получающего привод возвратно – поступательного движения от коленчатого вала 3 посредствам сборного шатуна 4, связанного с ползуном 2 с помощью сферического шарнира 9, при этом шатун 4 содержит ведущее 5 и ведомое 6 колено, цилиндрические поверхности которых образующих шарнирное соединение, при этом последнее состоит из диска 7 и регулировочного винта 8, а диск 7 выполнен с цапфами 10, расположены в ответных отверстиях проушин 11 ведущей части 5 шатуна 4. Кроме того цапфы 10 расположены эксцентрично относительно оси диска 7, что обеспечивает наличие зазора между цилиндрическими поверхностями ведущего 5 и ведомого 6 колен ломающегося шатуна 4, необходимого при холостом ходе исполнительного кривошипно – шатунного механизма пресса. Ползун 2 для обеспечения его гарантированного нахождения в верхнем исходном положении, даже при выключенном положении ломающегося шатуна 4 посредствам оси 12 и тяги 13 соединен со штоком уравновешивателя 14. На ведущем колене 5 шатуна жестко закреплен кронштейн 15, который шарнирно соединен со штоком 16 пневмоцилиндра 17 управления безмуфтным механизмом включения, при этом его корпус посредствам коромысла 19 шарнирно соединен с кронштейном 20, закрепленным на задней стенке станины 1 пресса. Кронштейн 20 снабжен выступом 22, а коромысло 19 – выступом 21 которые имеют возможность эпизодического взаимодействия.
Работает механизм следующим образом. При постоянном вращении коленчатого вала 3 по команде от системы электропневмоавутоматики сжатый воздух подается в штоковую полость пневморцилиндра управления 17, в результате этого и благодаря шарнирному соединению корпуса пневмоцилиндра с коромыслом 19 происходит взаимно противоположное перемещения его штока 16 и корпуса, что приводит к повороту коромысла 19 против часовой стрелки и его выступ 21 упирается в выступ 22 кронштейна 20, а шток 16 пневмоцилиндра при этом сжимая пружину 18, воздействует на кронштейн 15, с которым он шарнирно соединен, и тем самым обеспечивается удержание ведущего 5 и ведомого 6 колен шатуна 4 в замкнутом виде (как показано на рис 34). При этом происходит передача движение от коленчатого вала 3 ползуну 2 через замкнутый шатун 4. При прекращении по команде от системы электропневмоавтоматики подачи сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра управления 17, под действием вращающегося коленчатого вала 3 и усилия уравновешивателя 14 происходит слом колен 5 и 6 шатуна 4 и вывод из контакта их цилиндрических поверхностей образующих шарнир, что приводит за счет эксцентричной установки цапф 10 относительно оси диска 7 к образованию зазора S между ними. Затем колена 5 и 6 шатуна 4 начинают совершать качательое движения относительно соединяющих их цапф 10, а ползун 2, при этом, под действием усилия уравновешивателя 14, при постоянно вращающемся коленчатом валу 3, находится в крайнем верхнем положении. Одновременно с этим под действием пружины 18 осуществляется свободное перемещение и опускание корпуса пневмоцилиндра управления 17 и поворот коромысла 19 по часовой стрелке. После прихода корпуса пневмоцилиндра 17 в крайнее нижнее положение он начинает совершать плоско – параллельное движения поворачиваясь относительно точек шарнирного соединения с кронштейном 15 и коромыслом 19, получая при этом движение от вращающегося с постоянной скоростью коленчатого вала 3. При последующей подаче сжатого воздуха в штоковую в полость пневмоцилиндра 17 ползун 2 совершает рабочий ход.

Зубчато – рычажные механизмы.

      Комбинация рычажных механизмов с зубчатыми передачами позволяет создать механизмы с новыми нехарактерными для обоих свойствами. Чаще всего такие механизмы используются для получения выстоя выходного звена, но в ряде случаев они могут позволять получать различные траектории движения выходного звена, а также изменять величину и скорость его перемещения

Рис 35 Конструкция зубчато – рычажного механизма выходное звено которого – ползун в крайнем переднем положении делает выстой

           На Рис 35 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, сообщаюшим возвратно – поступательное движение ползуну 11, перемещающемуся в направляющих 12 станины 13. При этом величина эксцентриситета пальца 7 намного меньше радиуса основной окружности сателлита 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 35б). 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 36 Конструкция зубчато – рычажного механизма позволяющая получить удвоенное число возвратно-поступательного перемещения ведомого звена по отношению к ведущему.

       На Рис 36 показана конструкция зубчато – рычажного механизма позволяющая получить удвоенное число возвратно-поступательного перемещения ведомого звена по отношению к ведущему. Ведущим элементом этого привода является тяга 1, которая сообщает качательное движение рычагу 2, связанному с зубчатым колесом 3 и свободно поворачивающимся с этим колесом на оси 4. Зубчатое колесо 3 сообщает вращение колесу 5, связанному с рычагом 7, установленным на оси 6. Палец 10 рычага 7, перемещаясь в пазу кулисы 9, сообщает движение тяге 8. Оси 4 и 6 смонтированы в неподвижном корпусе 11, установленном на станине. На Рис 36б,в тяга 1 показана в крайних правом и левом положениях, что соответствует началу и середине цикла ее движения. Кулиса 9 в обоих случаях занимает одно и то же положение, поскольку она совершает полный цикл и возвращается в исходное положение. Рычаг 2 перемещается тягой 1 из положения, показанного на Рис 36а влево, вследствие чего, зубчатое колесо 3 совершает определенную часть оборота. Зубчатое колесо 5, находящееся в зацеплении с колесом 3, совершает такой же поворот в противоположном направлении. Рычаг 7, соединенный с колесом 5 поворачивается вместе с ним, а палец 10 перемещается вниз по пазу кулисы 9. До пересечения пальцем 10 центра оси 6, кулиса поворачивается вправо и доходит до крайнего положения (см. Рис 36в). При дальнейшем движении тяги 1 палец 10 опускается ниже центра оси 6 и перемещает кулису 9 в обратном направлении, т. е. влево. В момент достижения тягой 1 крайнего левого положения кулиса 9 также занимает свое крайнее левое положение, делая двойной ход за время совершения тягой 1 только хода вперед. За время совершения тягой 1 обратного хода кулиса 9 совершает еще один двойной ход.

Рис 37 Конструкция зубчато – рычажного механизма позволяющего автоматически изменять угол периодического поворота ведомого вала.

     На Рис 37 показана конструкция зубчато рычажного механизма позволяющего автоматически изменять угол периодического поворота ведомого вала. Он содержит ведомый вал 1, на котором жестко закреплены зубчатое колесо 2 и храповое колесо 3, а также коромысло 4, установленное на валу 1 с возможностью вращения, при этом зубчатое колесо 2 находится в постоянном зацеплении с шестерней 5, которая посредствам оси 12 шарнирно установлена на коромысле 4 и несет кривошип 6, посредствам оси 13 соединенный с тягой 7, которая в свою очередь шарнирно соединена с помощью оси 10 с ведущей штангой 8. Кроме того на коромысле 4 установлена подпружиненная собачка 11 контактирующая с храповым колесом 3, а ось 10 установлена в ползушке 9, которая имеет возможность перемещения по продольному пазу коромысла 4. На Рис 37а ползушка 9 показана в крайнем нижнем положении

         Работает механизм следующим образом. Штанга 8, совершая возвратно – поступательное движение, сообщает качательное движение коромыслу 4. При ходе штанги 8 вперед собачка 11 зацепляется с храповым колесом 3, благодаря чему ведомый вал 1 вместе с зубчатым колесом 2 совершает качательное движение вместе с коромыслом 4. При обратном ходе штанги 8 собачка 11 скользит по зубьям храпового колеса и ведомый вал 1 вместе с зубчатым колесом 2 остается неподвижным. При обратном движении коромысла 4 шестерня 5, обкатываясь по неподвижному в это время зубчатому колесу 2 вращается на оси 12 и поворачивает при этом кривошип 6, который будучи шарнирно соединен с тягой 7 сообщает ей плоско – параллельное движения, а последняя при этом перемещает ползушку 9 в пазу коромысла 4 в результате чего расстояние от оси 10 до вала 1 увеличивается. Поскольку передаточное отношение между зубчатым колесом 2 и шестерней 5 в данном случае выбрано равным двум, то шестерня 5 с кривошипом 6 поворачиваются на угол 180 град, а ползушка 9 занимает в пазу коромысла 4 крайнее верхнее положение (см. Рис 37б). Поэтому при следующем ходе вперед штанги 8 угол поворота коромысла 4 и соответственно ведомого вала 1 из – за увеличения радиуса качания будет меньше. При обратном ходе штанги 8 и повороте коромысла 4 шестерня 5, обкатываясь по неподвижному зубчатому колесу 2, снова повернется на угол 180 град ползушка 9 займет исходное нижнее положение как показано на Рис 37а, после чего цикл работы механизма повторится.

Рис 38 Конструкция зубчато – рычажного механизма для осуществления прямолинейного движения.

          На Рис 38 показана конструкция зубчато – рычажного механизма для осуществления прямолинейного движения. Он содержит жестко закрепленный на ведущем валу 1 поводок 2, с которым посредствам оси 4 шарнирно соединен кривошип 3, с жестко закрепленным на нем сателлитом 7, и который с помощью оси 5 связан с шатуном 6. Кроме того сателлит 7 посредствам паразитной шестерни 9, шарнирно установленной на оси 8 поводка 2, постоянно, с передаточным отношением два, кинематически связан с неподвижным зубчатым колесом 10, расположенным соосно валу 1. При одинаковых размерах АВ поводка 2 и ВС кривошипа 3 (AB = BC = D) и указанном передаточном отношении сателлита 7 и зубчатого колеса 10, шатун 6 перемещается по прямолинейной траектории и имеет ход равный 4D

        Расчеты механизмов (кинематические, энергетические, силовые, прочностные), а также их основных конструктивных элементов (эксцентриковых и коленчатых валов, шатунов, ползунов, рычагов, шарнирных соединений) приведены в работе [2]

Несмотря на происходящие в последние 20 – 25 лет изменения в машиностроении, и в том числе в конструкции технологического оборудования, касающиеся, прежде всего, типа привода и системы управления им, рычажные механизмы продолжают широко использоваться в силу своих характерных только им преимуществ. Эти преимущества заключаются в том, что рычажные механизмы позволяют при высоких скоростях работы получить заданную траекторию движения выходного звена исполнительного механизма, а также при наличии импульсных технологических нагрузок в определенный период цикла работы оборудования, используя в частности свойства кривошипно-шатунного механизма максимально снизить потребную мощность. Кроме того, рычажные механизмы позволяют, используя простые элементы конструкции, увеличивать число ходов выходного звена, изменять величину хода выходного звена, без увеличения перемещения ведущего, а также решать ряд других задач. При этом, ни гидравлический ни программируемый электромеханический привод не могут в этом плане составить рычажным механизмам достойную конкуренцию, что и определяет достаточно широкую область применения рычажных механизмов.

ЛИТЕРАТУРА.

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

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

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

 Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 80 рублей.