Ротор механизма выполнен в виде цилиндрической трубки с двумя наружными заплечиками, препятствующими осевому перемещению шпинделя. Расстояние между внешними плоскостями заплечиков немного меньше расстояния между верхним и нижним дисками.
Приводной 2 и поддерживающий 3 диски выполнены из поли уретана и посажены на валы, установленные в шарикоподшип никовых опорах. Поперечный штырь, который обвивает скручи
ваемая |
нить, |
крепится в насадке, средней |
части шпинделя или |
на его |
конце |
в зависимости от скорости |
вращения шпинделя. |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 261. Механизм лож |
Рис. 262. Схема одноди |
ного |
кручения роторного |
скового роторного |
меха |
типа с двумя приводны |
низма ложного кручения: |
ми дисками: |
|
/ — ротор |
полый; 2 — диск |
1 — ротор |
полый; |
2, 3 — |
приводной; |
3 — магнит по |
диски приводные; |
4 — маг |
стоянный; |
4 — корпус |
под |
нит |
постоянный; |
5 — вал; |
шипников; |
5 — приводной |
6 — корпус |
подшипников; |
ремень |
|
|
|
7 — ремень приводной |
|
|
При |
скоростях ниже 25 000 рад/с штифт крепится |
в |
насадке, а |
при |
более высоких скоростях — непосредственно |
в |
шпинделе. |
При расположении штифта в средней части шпинделя нить лучше центрируется и уменьшается баллон.
При частоте вращения до 60 000 рад/с ротор следует баланси ровать с повышенной точностью. Диаметр приводной части ротора равен 2—3 мм. Материал приводного и поддерживающего роликов должен быть прочным и износостойким.
На рис. 262 показан однодисковый механизм ложного круче ния. Ротор 1 фиксируется и удерживается на диске 2 с помощью постоянного магнита 3. Диск 2 является одновременно приводным и поддерживающим. Шпиндель диска 2 имеет две шарикоподшип никовые опоры, которые расположены в корпусе 4. Шпиндель 1
имеет малую массу, диаметр приводной части равен 2—3 мм. Поперечный штырь из сапфира крепится на конце шпинделя.
Однодисковые механизмы потребляют меньше мощности благо даря сокращению числа дисков и шарикоподшипниковых опор.
Определение силы притяжения постоянного магнита
Сила притяжения магнита определяется скоростью вращения шпинделя механизма ложного кручения и сопротивлением, воз никающим при работе механизма.
При вращении шпинделя возникает центробежная сила
С = гп(о2е,
где т — масса вращающегося шпинделя; со — угловая скорость вращения шпинделя;
е — эксцентриситет центра тяжести шпинделя.
Величина е зависит от степени балансировки ротора; ее опреде ляют экспериментально после сдачи механизма в эксплуатацию.
Сила Рм притяжения магнита должна создать такое нормаль ное давление в опорах шпинделя, которое обеспечивает вращение
его без проскальзывания, т. е. |
|
|
|
|
|
( Л ,- С ) р г > М в + Мкр + |
Мм, |
|
где |
р — коэффициент трения |
между |
шпинделем |
и диском; |
|
г — наружный радиус ротора |
в |
опорах; |
|
|
Мв — момент |
сопротивления |
воздуха; |
нити; |
|
М кр — момент, |
необходимый |
для |
скручивания |
|
М м— момент, |
необходимый |
для |
преодоления |
магнитного |
|
сопротивления (токов Фуко). |
|
|
|
Таким образом, |
сила притяжения постоянного магнита |
рС -I- Мв ^ ^ кР
Пренебрегая из-за малости значением М м> получим
Рм> та>2е Ң------кР .
Определение М в и М кр приведено в гл. VIII данного раздела. При проектировании следует уменьшать до предела массу ротора и эксцентриситет е, лучше обрабатывать поверхность шпинделя и увеличивать р подбором фрикционного материала
приводного диска.
При определении критических скоростей необходимо поль зоваться точными методами, позволяющими найти частоту соб ственных колебаний любого порядка. В качестве расчетной схемы следует принимать балку переменного сечения, свободно лежащую на двух опорах. При ориентировочном расчете ротор можно рас-
сматривать как балку постоянного сечения, учитывая, что заплечики располагаются вблизи опор.
Механизмы ложного кручения фрикционного типа теорети чески позволяют получать очень высокую крутку при сравнительно небольшой скорости крутильного элемента.
В первом разделе была рассмотрена конструкция механизма ложного кручения фрикционного типа машины ФЭ-125-И,
Рис. |
263. Схема |
механизма ложного кручения |
фрикционного типа: |
1 , 4 |
— валы; 2, |
3, |
7, 18, 20 — колеса зубчатые; 5, |
11, 16 — шарикоподшипники; 6 — |
кронштейн; 8, |
16 — втулки-валы; |
9 — кольца; |
10, |
17 — диски с резиновыми ободами; |
12, |
13, 21 — оси; |
14 — колпак; |
19 — плита; |
22 — шкала; 23 — стрелка |
Особый интерес представляет конструкция фрикционного ме ханизма ложного кручения, представленная на рис. 263. На кор пусе 19 жестко закреплены оси трех фрикционных устройств. Оси 12 и 13 закреплены в неподвижной части корпуса 19, а третья ось закреплена на кронштейне 6, поворачивающемся относительно оси 21.
На каждой оси с помощью шарикоподшипников 11, 15 кре пятся втулки 8 и 16. На нижнем конце втулок жестко установлены зубчатые колеса 7, 18. На среднюю часть втулок посажены диски 10 17 с резиновыми ободами.
Число дисков на втулках различное. Соответственно числу дисков на втулках разделительные кольца 9 имеют разные вы соты, относящиеся одна к другой как 1 : 2 : 3 .
На верхние концы втулок навернуты колпаки 14.
Втулки 8, 16 получают вращение от приводного вала 1 через систему зубчатых колес, причем колесо 20 постоянно находится в зацеплении только с колесами 7 и 18.
Особенность этой конструкции заключается в том, что пово ротом кронштейна 6 относительно оси 21 можно регулировать рас стояние дисков между осями 10 и 17. Чем меньше расстояние, тем
-больше суммарный угол обхвата нитью всех фрикционных дисков, тем меньше проскальзывание нити при кручении. Межцентровое
|
|
|
|
|
|
|
|
расстояние дисков фиксируется на шкале 22 стрелкой 23. |
дви |
5 |
Заправленная |
нить |
жется |
в |
зоне |
пересечения |
|
фрикционных дисков и скру |
|
чивается |
при перекатывании |
|
по резиновым ободам. |
|
|
На |
рис. |
264 |
приведена |
|
схема |
механизма |
ложного |
|
кручения фрикционного типа |
|
с бесконечным |
профильным |
|
ремнем. Фрикционный эле |
|
мент é виде бесконечного’рем- |
|
ня 1 приводится |
в движение |
|
от ведущего |
шкива |
2\ шкив |
|
Рис. 264. Схема механизма, |
лож |
|
ного кручения |
фрикционного |
типа |
|
с бесконечным профильным ремнем |
3 — натяжной. Нить 4 с помощью неподвижных нитенаправителей 5 подводится к ремню / и удерживается в определенном положении.
Основным недостатком всех механизмов ложного кручения фрикционного типа является непостоянство крутки при заданных режимах работы машины.
Фрикционное кручение
Принцип фрикционного кручения состоит в том, что скручиваемая нить, контактируя с поверхностью движущегося фрикционного звена, вращается вокруг своей оси. Вращение нити происходит под действием крутящего момента.
МКр = Fr,
где F — окружная сила трения (рис. 265);
г— радиус нити.
Внастоящее время в качестве фрикционного звена применяют кольца, диски и бесконечные ремни профильного сечения.
При использовании фрикционного кольца нить, выходя из
неподвижного |
глазка |
Н ъ огибает на некоторой дуге фрикцион |
ное кольцо и |
через |
второй неподвижный глазок Я 2 поступает |
внамотку.
Вобщем случае кривая расположения нити на поверхности тора зависит от углов наклона входной и выходной ветвей нити к оси
вращения фрикционного кольца, коэффициента трения-сцепле ния нити с фрикционным кольцом, размеров и рабочего профиля
тора, расположения направляющих глазков Н х и Н 2, соотношения скоростей нити и фрикциона, величины натяжений на входе и выходе, величины крутки ит. д. Установить точную аналитическую зависимость формы кривой нити от перечисленных параметров
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трудно, |
и |
эта |
задача |
выходит за |
|
пределы |
учебной |
программы. |
|
|
Для упрощения решения за |
|
дачи положим, |
что оба глазка Н х |
|
и Н 2 находятся на одной оси, |
па |
|
раллельной |
оси |
кольца. |
В этом |
|
случае отрезок нити, контакти |
|
рующий с фрикционным кольцом, |
|
увлекается силой трения-сцепле |
|
ния F по ходу движения кольца |
|
до тех пор, пока |
нить не |
распо |
|
ложится |
на поверхности |
тора |
по |
|
вполне |
определенной |
кривой, в |
|
каждой |
точке |
|
которой |
должно |
|
соблюдаться равенство. |
|
|
|
|
|
е = |
|
arctg Рі, |
|
|
|
где е — угол трения — угол между |
|
полной реакцией и нор |
|
малью к поверхности; |
|
|
р х— коэффициент трения-сцеп |
|
ления нити с фрикцион |
|
ным кольцом. |
|
|
|
Рис. 265. Схема к определению по |
Кроме |
того, |
действительную |
ложения нити на торе |
кривую |
расположения |
нити |
на |
погрешность порядка 5— 10%, |
торе заменим |
прямой, |
что внесет |
но существенно |
|
упростит |
исследование механизма, |
В этом случае длина отрезка |
|
|
Н10 1 = X = V L? — (R — r f sin2 е — (R — г) cos е, |
а угол отклонения этого отрезка от вертикали |
|
|
|
L2— (R — г)2 sin 2 8 — (R — г) V L2 — (R — г)2 sin 2 8 cos 8 _ |
а = arccos ■ |
|
L[V L2 — (R — r)2 sin 2 8 — (R — r) cos e] |
|
|
|
|
|
здесь L — расстояние от оси |
Q вращения фрикционного кольца |
|
до |
глазка |
Н х\ |
фрикционного кольца. |
R — внутренний |
радиус |
Пренебрегая |
значением г, |
получим |
|
а |
= |
|
arccosL2— R2 sin 28 — R L2— R2 sin 2 8 cos e |
L(Y L 2— R2 sin 2e — R c o ss )
ß= arccos R sin 2 8 -f- K l 2 — R2 sin 2 e cos s
