Файл: Милевский Э.Б. Автоматизация процессов индексирования учеб. пособие для студентов машиностроит. специальностей.pdf

делительного диска или поворотного узла уменьшает нагрузку на фик­ сирующий механизм. Поэтому с целью увеличения долговременной на­ дежности, прочности и точности фиксирующего механизма целесооб­ разно применять на поворотных узлах специальные тормозные устрой­ ства., которые обеспечат нулевую скорость поворота узла в момент его подхода к очередной рабочей позиции, т. е. к фиксатору.

Для захода фиксатора в гнездо делительного диска или поворотно­ го узла, предварительного останова узла, дополнительного его доведе­ ния («дожития») на необходимую величину до точного заданного ра­ бочего положения и точной фиксации узла в этом положении необходи­ мо приложить усилие пружины фиксатора (горизонтальная сила Рпр, действующая вдоль длины фиксатора).

Поэтому пружина фиксатора должна быть рассчитана на соответст­ вующую тангенциальную окружную силу Р, создающую суммарный движущий момент Л4ДВ, достаточный для преодоления момента сил соп­ ротивления (трения) поворота узла Мтр п момента сил инерции пово­ ротного узла М„и.

Необходимо также определить продолжительность дополнительного доворота («дожима») поворотного узла данным фиксатором, т. е. время срабатывания пружины фиксатора т.

Суммарный движущий момент, необходимый для поворота узла

(рис. 26, а).

•Мдп = 2?Л4Тр + МІШ,

где ІМ ТР — момент сил сопротивления повороту узла, который пред­ ставляет собой сумму моментов сил трения в опорах поворот­ ного узла М' и рабочих шпинделей М", при этом необходимо также учитывать силы трения в направляющих фиксатора и в

73

метр шейки шпинделя; (.1 и рі — коэффициенты трения в опоре блока или стола и на

шейках шпинделя; 2 , и г2 — число зубъев шпиндельного и центрального зубчатых

колес; т — количество шпинделей в блоке или на карусели.

3. Расчет усилия пружины фиксатора

Итак, пружина фиксатора должна обеспечить поворот и предвари­ тельный останов поворотного устройства, а также его доводку до задан­ ного точного положения.

Рассмотрим основные три силы, приложенные к фиксатору пово­ ротного стола в конце его хода: 1) сила упругости пружины Рир\ 2) си­ лы трения в направляющих и в гнезде стола или делительного диска — F, Fi п F2; 3) реакция на направляющую грань фиксатора Q или нор­ мальное давление /V (см. рис. 26).

Реакция Q в отличии от силы N рассчитывается с учетом угла се и угла трения д. Для упрощения приравниваем эти две силы. Если разло­ жить нормальную силу N на составляющие — тангенциальную окруж­ ную силу Р и радиальную силу F' — то можно определить силу Р.

Следовательно, для доворота (дожатия) поворотного стола в об­ ратном направлении до заданного точного положения необходимая си­ ла (реакция Q или сила (V) рассчитывается из условия равновесия пово­ ротного устройства:

Q cos а-Д = МДП; Q-cos а = Р.

Расчет усилия пружины Рпр фиксатора можно вести несколькими путями (рис. 26, а ).

Рассматривая фиксатор в равновесии в конце его хода под дейст­ вием приложенных сил, можно написать уравнение равновесия:

Рпр—F ■cos се + F' + F1 —|- а,

где F' ■— составляющая нормального давления /V, направленная вдоль оси фиксатора:

F' = P- tg ос;

/•’•cos се — горизонтальная составляющая силы трения F в гнезде пово­ ротного устройства:

F-cos а= N-fr - cos а = P-f,-

74

Так как приведенное уравнение составлено без учета инерционных нагрузок, то для надежного и быстрого гарантированного доворота уз­ ла, действительное усилие пружины Р'„р следует применять несколько больше Рпг с учетом коэффициента запаса ß= 1,2-М ,5, т. е.

Р'пр = ß■Ргр

Второй путь расчета Рпр основан на том обстоятельстве, что для

возможности доворота узла фиксатором необходимо выдержать условие

-У і = О-

Получаем систему уравнений равновесия фиксатора с учетом всех сил, действующих на него:

T— Nfn-cos a + iV sin a = 0

Q —Nfn-cosa —N cos“ = 0.

Окончательное значение Р'пр, которую должна развить пружина (с учетом отсутствия заклинивания фиксатора в направляющих корпуса):

2а P,np = ßP tg(a + Q)+Цпг(---- Н

е

где р — угол трения;

Pup — приведенный коэффициент трения в направляющих фикса­ тора.

75

Аналогичное решение для определения основных размеров фикса­ тора и его механизмов находим при расположении оси фиксатора парал­ лельно оси поворотного узла, что имеет место в поворотных столах

(рис. 27).

Рис. 27. Схема расчета механизма фиксации поворотного стола

Если координата х определяет вертикальное текущее значение пе­ ремещения фиксатора (деформацию пружины) и начало координат рас­ полагается в положении фиксатора со свободным состоянием пружины,

оси фиксатора 4-Етр (направленная против скорости перемещения фик­

сатора — х), 3) сила инерции Q = mnp-x, где пгпр — приведенная масса

всех движущихся частей к оси фиксатора, х — ускорение движение фик­ сатора.

Следовательно, уравнение движения можно записать следующим образом:

—c-x + F = mnp-x.

Если ускорение фиксатора х, то тангенциальное ускорение повора­ чиваемой массы іпир, расположенной на расстоянии R от оси поворота.

будет равно x-'tg о. (где а — угол скоса фиксатора), а ее угловое уско­ рение

_ X■tg а

Следоватлыю, окружная сила Р инерции, приложенная к фиксато­ ру, равна

76

Если фиксатор отклоняется от равновесного положения на величи­ ну х0 вследствие воздействия внешней силы, то после прекращения ее

действия фиксатор под действием пружины начинает свободно колебать­ ся с частотой со по гармоническому закону, но с уменьшающейся ампли­ тудой до тех пор, пока сила трения Frp не окажется больше силы упру­ гости ПруЖИНЫ Рпр-

4. Полное время срабатывания фиксатора

77

П о л н а я п р е д в а р и т е л ь н а я д е ф о р м а ц и я х т л * п р у ж и н ы б у д е т р а в н а

с<р— 1

Расчет полного времени срабатывания т фиксатора основан на оп­ ределении двух интервалов времени Т[. и т^ на ход фиксатора Хтах= a''?

г. е. т= ті + т 2,

где ті — соответствует свободному перемещению фиксатора на ход х' до встречи фиксатора с гнездом узла;

тз — соответствует собственно фиксированию узла.

Расчет времени ті можно осуществить по формуле, определяющей время срабатывания двухзвенного пружинного механизма, которая ос­ нована на использовании уравнения динамики машин в форме закона изменения кинетической энергии.

Полагая, что силон сопротивления Q можно пренебречь в виду ее незначительной величины (Q = 0), можно записать

Незначительность силы сопротивления объясняется тем, что трение в направляющих от силы тяжести фиксатора ничтожно.

Расчет интервала времени та ведется на основе приведенной массы пгаР и приведенной силы сопротивления (нормальной силы) Q„p. Вели­ чина mgр определяется по условию равенства кинетической энергии звеньев механизма кинетической энергии массы mlip, имеющей в данный момент скорость, равную скорости фиксатора.

Впервом приближении

Всвою очередь Qnp постоянна по величине и равна Рпі>.

Расчет та возможно вести по формуле для определения ті, если за начальное положение фиксатора принять то, которое он займет после перемещения на х' из крайнего правого положения, а также если под­ ставить следующие значения:

m — ш Пр\ Р пр(щах) — Р ' \ Q — Q n p ( / V ITp ) ; X — Хѵ — x ' ;

полная деформация пружины xmax— х'.

В качестве примера рассмотрим определение времени срабатывания т двухзвенного механизма с приводом от пружины 1 (рис. 27, б).

Примем, что в начальном положении пружина сжата и на ведомое звено 2 со стороны пружины действует сила Pnptmax), закон изменения

78