Файл: Литвин Ф.Л. Проектирование механизмов и деталей приборов.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 207

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Допустимые

значения

Мс, вычисленные по этим

выражениям

и выражениям

(16.63) и

(16.68), мало отличаются

по величине.

Нетрудно установить, что опоры ведомого вала в случае при­ менения дисковых и конусных муфт не нагружены радиальными,

усилиями.

Это следует из

того, что 5J dRn == — Р (нормальные

давления

на поверхности

трения

уравновешиваются

усилием

прижатия

полумуфт), a 2

d F n 0 K =

0 (напомним, что элементар­

ные силы трения покоя на

симметрично расположенных

площад­

ках равны по величине и противоположны по направлению). Используя аналогичные рассуждения, получим, что опоры веду­ щего вала нагружены осевым усилием, равным по величине и противоположным по направлению усилию Р прижатия дисков; радиальные нагрузки в опорах ведущего вала равны нулю.

 

16.7. М Е Х А Н И З М Ы

У П Р А В Л Е Н И Я

 

В системах следящего привода и для дистанционного

управле­

ния включение

и выключение муфт осуществляются при помощи

электромагнита

(см. п. 16.10). При ручном управлении

для этой

цели

используются механизмы,

наиболее распространенные

схемы

которых

рассматриваются

ниже.

 

Конструкция механизма управления должна обеспечивать: благоприятные условия передачи сил при включении и выклю­

чении;

предотвращение

самопроизвольного расцепления полу­

муфт;

малые значения

возникающих дополнительных нагрузок

на валы ' и опоры.

 

На

рис. 16.22, а изображен простейший механизм управления

рычажного типа, применяемый в кулачковых и зубчатых муфтах.

Втулка / , связанная с

ведомой^полумуфтой, перемещается по

валу 2 и удерживается

во включенном и выключенном положе­

ниях шариком 3, западающим в конические отверстия на валу 2. Усилие поджатия шарика создается пружиной 4 и регулируется винтом 5. Перемещение втулки / осуществляется через нажимное кольцо 8 при повороте вилки 6 вокруг неподвижной оси 7. Дл я предотвращения проворота втулки / относительно вала 2 преду­ смотрена шпонка 9.

Определим усилие Р п р пружины (рис. 16.22, б), необходимое для предотвращения самопроизвольного выключения муфты. Расцепление муфты совершается под действием усилий, сооб­

щаемых

втулке

/

ведомой

полумуфтой;

равнодействующая

Q

этих усилий

(рис. 16.22, а) направлена по оси втулки. При недо­

статочной величине усилия

Р п р , приложенного к шарику, втулка 1

под действием

Q

переместится вправо и

вытолкнет

шарики

из

гнезд;

в результате

произойдет

расцепление муфты.

 

К шарику приложены следующие усилия (рис. 16.22, б):

усилие

Р п р ,

реакции R<13>

и R<23>, передаваемые

от втулки

/

и вала

2.

Реакции

R ( 1 3 ) и R( 2 3 )

отклоняются от

направлений

нормалей в точках А и В на углы трения покоя р; предполагается, что pi = р 2 = р; касательные составляющие этих реакций R|1 3 ) и RJ2 3 ) направлены против скоростей относительного движения

v (3 1 > и

v<32>. Д л я того чтобы расцепление муфты было

предотвра­

щено,

необходимо соблюдение неравенства р •< arctg (/), где / —

коэффициент трения скольжения.

 

Условие равновесия шарика определяется векторным равен­

ством

 

 

 

RU3) + R (23) + р п р = о.

(16.74)

Д ля определения реакции £><13) рассмотрим условие равно­ весия звена / . В результате получим

I R < 3 1 ) I

= I R

( 1 3 )

I = 7 ^ .

(16.75)

где г — число шариков (обычно

z ^

2).

 

Спроектируем векторы

уравнения

(16.75) на направления Р п

и R„1 3 ) ; получим

 

 

 

 

—/?(13> sin р +

/?(23)

sin (а — р) — Р п Р =

0;

#<13> cos р —

cos (а — р) = 0.

(16.76)

Рассмотрев совместно выражения (16.75) и (16.76), получим, что во избежание самопроизвольного выключения муфты необ­

ходимо,

чтобы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р^Я

 

sin [a —2arctg(/)]

 

П6 77Ї

 

 

^

z

cos [а — arctg (/)] cos [arctg (/)]

"

\

•

)

Обычно

а =

30 н-45°.

 

 

 

 

 

 

Полезно

отметить,

что при значении

 

 

 

 

 

 

 

 

Л г р > - ~ Г ^ а

 

( 1 6 - 7 8 )

шарик

контактирует

с

валом не в одной, а в двух

точках

(рис.

16.22, в), и условие

равновесия шарика примет

такой вид:

 

 

 

 

R(i3)

_|_ R<23, в) _|_ R ( 2 3 ,

с) _|_ р п р = 0

 

(16.79)

Векторы уравнения (16.79) образуют многоугольник сил,

изображенный на рис. 16.22, г.

 

 

 

 

 

Выключение муфты

совершается

под действием

усилия

Р,

приложенного к нажимному кольцу 8. Если пренебречь потерями на трение качения при перекатывании шариков, усилие Р Q; в начальный момент выключения муфты усилие Р должно быть несколько больше Q, так как шарики должны быть вытеснены из своих гнезд. Если направления Р и Q строго совпадают с осью втулки / , радиальных давлений на вал 2 со стороны втулки / , а также потерь на трение при перемещении втулки не возникает (весом втулки пренебрегаем).

На рис. 16.23, а изображен рычажно-кулачковый механизм управления. Д л я включения муфты втулка / перемещается влево по валу 6. При поступательном перемещении звена / кулачок 2 совершает поворот вокруг оси Ок и сообщает поступательное перемещение диску 3 фрикционной муфты. Дл я регулировки пере­ мещения диска 3 оси вращения кулачка 2 располагаются в гайке 4. При регулировании гайке 4 вместе с кулачками сообщается винто­ вое движение относительно оси втулки 5, жестко соединенной с валом. После окончания регулировки гайка стопорится вин­ тами 7.

Рассмотрим передачу сил при включении муфты (рис. 16.23, б). От втулки 1 и диска 3 на кулачок 2 действуют реакции R(1 2 '

и R ( 3 2 \

составляющие

с направлением нормалей к профилям

в точках

А и В углы

р трения скольжения; касательные состав­

ляющие этих реакций

противоположны векторам скоростей отно­

шу

4

6

5

7

Рис. 16.23

сительного движения v ( 2 1 )

и

v ( 2 3 ) .

Из условий равновесия звена 3

следует:

 

 

г,

£(23)

I __

I £ (32)

(16.80)

 

 

 

z cos р

где Q —Осевое усилие, сообщаемое от пружин фрикционной муфты диску 3; z — число кулачков.

640

Аналогично рассмотрев условия равновесия звена /, получим

|R(21)| =

| R ( 1 2 ) | =

,

;

,

 

(16.81)

1

1

1

1

г sin

(а +

р)

х

'

Рассмотрим условия равновесия кулачка 2. К кулачку при­ ложены реакции R(I2>, R(32) и ц(<И) (R(02> — реакция стойки номера 0 на кулачок, проходящая через Ок ). Составим уравнение моментов сил относительно Ок и примем во внимание выражения (16.80) и (16.81). Получим

р

_ la sin (Р + р) - f тх sin р] sin (а + р)

„

(16 82)

 

[b cos (а - f в + р) — r2 sin р] cos р

^ '

\

• )

где р — угол,

образуемый линией

Ох02 со

скоростью

 

Включение

муфты заканчивается

в тот момент,

когда точкой

контакта втулки / и кулачка 2 становится точка Е цилиндри­ ческой поверхности втулки (рис. 16.23, б). В этот момент пре­

кращается'перемещение дисков 3. При последующем

перемещении

втулки

/ усилие Р,

необходимое для ее перемещения

определя­

ется

из зависимости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

=

в sin Р, sin р

 

 

 

(

Ш 8 3

 

 

 

 

6 cos (ро + р) —• л2

sin р ^ '

 

 

4

'

где

р о — угол, определяющий

наклон

линии Ох02.

 

 

 

Легко установить, что самопроизвольного выключения муфты

произойти не может, так как кулачок 2 оказывается

заклиненным

между звеньями 3 и /. При отсутствии внешней силы

Р

кулачки

из этого состояния вывести невозможно. В этом можно

убедиться,

если вновь обратиться к построениям рис. 16.23,

в

и

принять

при этом, что — Р = 0, a R<1 2 )

совпадает с направлением

нормали

в точке

Е. При сколь

угодно

большом. значении

Q

(или R<32>)

кулачок невозможно будет привести в движение, так как моменты

реакций

R< 3 2 ) и

R<12>

относительно Ок уравновесят

друг друга.

В процессе включения при перемещении втулки

/

изменяется

угол

р,

усилие

Р

оказывается

переменным.

Для

 

определения

углов р и р о нужно

воспользоваться следующими

 

выражениями

(рис.

16.23, в):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s i n P o =

-

^

= ^

;

cosp =

cospo .

 

 

 

 

 

 

sx

= b (cos Ро — cos P) = ~

s3.

 

 

 

(16.84)

 

 

 

 

 

 

 

При

выводе

выражений (16.84) рычажно-кулачковый меха­

низм был заменен рычажным механизмом,

в котором рычаг Ох02

скользит

своими

концами по прямым линиям

L x

и L 2 . Через s3

и sx

обозначены

перемещения

звена 3 (прямой

Ьх)

и звена 1 (пря­

мой

L 2 ) , отвечающие

изменению

угла наклона прямой ОхО ку-

41 Ф. Л . Литвин

641

лачка от р до р"0; прямая

Ofi^

определяет

положение

кулачка

при

включенной

муфте,

а

0{02

(рис. 16.23,

в) — текущее поло­

жение кулачка,

занимаемое

им в процессе

включения

муфты.

Рассмотрим механизм управления с нажимными шариками [96].

На

рис. 16.24,

а механизм

управления изображен

в

положе­

нии,

соответствующем

выключенной

муфте.

Включение

муфты

осуществляется

поступательным перемещением втулки / влево

(рис.

16.24, б).

При этом шарики 2, перекатываясь и скользя

по неподвижной

втулке 4,

сообщают

поступательное перемещение

кольцу 3 и дискам фрикционной муфты. Включение муфты за­ канчивается в тот момент, когда точками контакта шариков 2 с втулкой / будут точки, принадлежащие цилиндрической по­ верхности втулки (рис. 16.24, е). В этом положении шарики ока­ зываются заклиненными в пространстве, образуемом соответ­ ствующими поверхностями звеньев 1, 3 и 4.

Рассмотрим передачу сил при включении муфты. Сложное движение шарика можно представить, как поступательное дви­ жение в направлении с—с (рис. 16.24, б) и вращательное вокруг Ош . Пренебрегая силами инерции, возникающими при поступательном

движении шарика, уравнение его равновесия

под действием при­

ложенных к нему сил представим в виде

 

 

 

 

R<12) _f_ R(32)+

R (42) = Q

 

 

(16.85)

Реакции

R( 1 2 ) , R ( 3 2 )

и R<42>

вследствие

скольжения

шарика

образуют с направлениями нормалей в точках

контакта

А, В и С

углы трения

скольжения

Рл =

Рв = Ре =

P-

 

 

Рассмотрев поочередно условия равновесия звеньев 1 а 3,

найдем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|D(12)I

_ _

I R(21)

1 _

1

 

 

 

 

'

'

'

1

г sin (а +

р)

'

 

| R < 3 2 ) | _ | R < 2 8 ) | _

1

1

1

1

%

.

 

(16.86)

zcosp

 

v

'

Здесь Q — усилие,

передаваемое от ведомой

полумуфты

звену

3;

Р — усилие, прилагаемое к звену

/ (линия

действия

Р

и Q со­

впадает с осью

муфты);

z — число

шариков

(z ^

3).

 

х

 

у

Спроектируем

векторы

уравнения

(16.85)

на

оси

и

(рис.

16.24, б)

и подставим

выражения

(16.86). Получим

 

 

 

 

 

р _

[cos (Р — 2р) sin (а + р)

Q

 

 

(16 87)

 

 

 

 

 

sin ( а + P)cosp

 

^'

 

 

\

•

)

После того

как

муфта

будет включена,

шарики

заклинятся

в пространстве, образуемом

цилиндрической

поверхностью

втул­

к и / и

поверхностями звеньев 3 и 4

(рис. 16.24, в). Реакция

R<12>

будет

в этом случае направлена перпендикулярно направлению

возможного перемещения звена / . Поэтому при сколь угодно большом значении Q звено / от реакции R( 3 2 ) не может быть при­ ведено в движение. В выключенном положении муфты точкой

Смотрите также файлы