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

в конце поворота не равны нулю, т. е. поворот креста всегда сопровож­ дается ударами, причем тем сильнее, чем меньше число пазов 2 .

ления действующих сил и возникающих напряжений в деталях механиз­ ма эти размеры уточняются.

Обычно увеличение диаметра 2R креста приводит к снижению ве­ личины действующих сил и контактных напряжений между роликом кривошипа и рабочими поверхностями пазов креста.

Диаметр ролика dp кривошипа можно предварительно выбрать в зависимости от длины кривошипа г ііз следующего отношения:

Считая, что Аі = — , Х= — имеем:

ее

Х\ = cos — —у" 1 —А2 .

Поэтому при проектировании мальтийских механизмов возможно выбрать только одну из величин R, z или е, а другие определяются из соответствующей зависимости.

Примечание. Например, для 4-х-пазового креста- ‘'- = ß°=45°, а Ass0,7; для 6-ти

пазового -,L—= 30°, ß°=60°, л=0,5 и т. д.

Длина паза креста должна быть несколько больше величины /г, ко­ торая определяется, как

h = r + R—e = e (sin -— |-cos—— 1).

Диаметр вала d кривошипа определяется с учетом повышения его жесткости и возможности установки на две опоры.

dZ2f = 2 (e—R) = 2е^1 — cos—j;

— Z2^ 1—co s —j = 4sin2 —.

41

Когда число г велико, то отношение — небольшое, вследствие чего

е

вал кривошипа приходится располагать консольно; это связано со сни­ жением жесткости и с увеличением ударов.

При малых размерах мальтийский крест часто выполняют цельным; при больших размерах — составным из корпуса и отдельных секторов или накладных планок, прикрепленных к корпусу.

Примечание. Рабочие части креста изготавливают из стали 40Х, закаленной до твердости HRC504-58, а ролики — из стали ШХ15, закаленной до твердости HRC58H-62 (или из стали 20Х).

В реальных конструкциях мальтийских механизмов неизбежны погрешности в размерах деталей и в их монтаже, что приводит к отклонениям фактических значе­ нии скоростей и ускорений от теоретических. Например, отклонение размеров радиуса кривошипа и межцентрового расстояния в пределах ± 0,Ім,и существенно пе сказыва­ ется на кинематике индексирования, а при больших отклонениях наблюдаются удары. Допуск на размеры г, е, шаг между пазами должен составлять ± 0,Імм.

Хотя крутящий момент и КПД переменны по времени работы, обычно КПД маль­ тийских механизмов для практических расчетов принимают постоянным, п для креста, связанного с блоком или столом составляет 1| = 0,75. а для креста, сидящего на проме­ жуточном валу т] = 0,8 -у 0,9.

мого узла МІШ, обусловленных непостоянством угловой скорости креста сокПриближенно можно считать Мс постоянным и равным G-p-p (G — вес стола или блока со всеми приспособлениями и деталями; р —коф- фициент трения стола о направляющие; q — радиус сил трения).

Момент МІШ= Леек (-/к—момент инерции поворачиваемого узла, приведенный к валу креста, ек —угловое ускорение креста).

М\ = Мс + Мцп.

Этот суммарный момент будет действовать на валу мальтийского креста при каждом его положении и является постоянной величиной.

Момент на валу кривошипа:

пропорционален величине сок. Следовательно, максимальному значению Мс соответствует максимальное значение угловой скорости сок креста.

42

Усилия Р и Р |. p j приложенные к ролику, определяются, как

Усилие Рс, обусловленное моментом статических сопротивлении по­ вороту креста, имеет максимальное значение в середине поворота, ког­ да плечо момента Мс минимальное:

Сила, возникающая от момента инерционных сил:

зависящем от числа пазов 2 и при максимуме вышеприведенного выра­

Дальнейший расчет содержит проверку по суммарному моменту ЛД на смятие ролика и рабочей поверхности паза, палец кривошипа на из­ гиб, а также рассчитываются опоры валов креста и кривошипа, п мощ­ ность двигателя Мл„.

Средняя мощность на валу кривошипа

Мо ■со ІѴ9 = -------

102

где со — угловая скорость кривошипа.

Мощность двигателя Мдв определяется по его опрокидывающему моменту Л40пр (когда двигатель при повороте останавливается).

Максимальное мгновенное потребление мощности при индексиро­ вании:

■»1

а максимальный мгновенный крутящий момент на валу двигателя:

Ммгп = 975~— кГм (нм),

п9

где N шах — пиковая мощность при индексировании;

43

ипо нему определяется поминальная мощность двигателя:

А' - » - Л і= — ат(*м).

СО

Мальтийские кресты широко применяются для индексирования ре­ вольверных головок, шпиндельных блоков и поворотных столов, и их конструктивные и прочностные расчеты широко известны.

К о н с т р у к т и в н о е выпо л и е н п е м а л ьт и й с к и х м е х а н и з- мов с одной цевкой бывает двух типов: I) крест связан непосредствен­ но со шпиндельным блоком или столом; 2) крест расположен на проме­ жуточном валу, вращение с которого передается шпиндельному блоку или столу через дополнительную зубчатую передачу.

Первый тип креста конструктивно значительно проще, но имеет ряд недостатков: все динамические нагрузки на кресте передаются непосред­ ственно блоку или столу: изменение числа шпинделей или позиций тре­ бует применения креста с другим числом пазов, что трудно осуществи­ мо.

Второй тип креста конструктивно меньше по размерам п его разме­ щение на промежуточном валу позволяет индексировать блоки пли сто­ лы с различным числом шпинделей п скоростью (путем изменения пе­ редаточного отношения зубчатой пары). В новых моделях автоматов применяется только второй тип мальтийского креста.

Для индексирования поворотных столов больших размеров можно использовать мальтийский крест с внутренним зацеплением, что снижа­ ет размеры всего механизма и позволяет разместить его в станине ав­ томата.

Примечание. Для поворота столов п барабанов чаще всего используются мальтий­ ские механизмы, кулачковые пли только зубчатые (преимущественно червячные пере­ дачи с индивидуальным приводом от одного регулируемого пли двух электродвигате­ лей) .

Наиболее распространены столы с диаметром планшайбы 500—1000 мм и числом позиций Зн-12.

Кроме механических устройств поворота нашли распространение гидравлические, пневматические, пневмогндравличсские и электромеха­ нические.

44

5. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАЛЬТИЙСКИХ МЕХАНИЗМОВ С ВНЕШНИМ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ

Применение мальтийских механизмов с в н е ш н и м з а ц е п л е н и ­ ем и малым числом пазов креста при значительном шаге периодически поворачиваемых частей станка и малой продолжительности поворота вызывает чрезмерно большие динамические нагрузки. Например, наи­ больший коэффициент мощности для 4-х пазового механизма /<7Ѵтах = = 15,73, в то время как при косинусоидальном законе изменения ускоре­ ния ведомого звена KNmax= 3,88.

Применение с ф е р и ч е с к и х м а л ь т н й с к и х м е х а н и з м о в или механизмов с внутренним зацеплением, динамические нагрузки, в кото­ рых значительно меньше, чем в механизмах с внешним зацеплением, во многих случаях становится невозможным вследствии необходимости вы­ полнить поворот ведомого звена в течении сравнительно малого угла поворота распределительного вала станка по условиям компановки. В этих случаях для улучшения динамических характеристик мальтийс­ ких механизмов с внешним зацеплением можно увеличивать число пазов мальтийского креста, изменять угловую скорость кривошипа при работе механизма, применять кривошип переменной длины и криволинейные

томата, соответствующего повороту шпиндельного барабана или друго­ го узла, мальтийский механизм целесообразно выполнить с увеличенным числом пазов. Требуемый угол поворота узла станка можно получить подбором передаточного отношения промежуточной зубчатой передачи (рис. 14, а). Выполнение, например, пятнпазовых мальтийских механиз­ мов в многошпиндельных токарных автоматах Киевского завода стан­ ков-автоматов (вместо ранее применившихся четырехпазовых) снизило динамическую составляющую мощности при повороте в 1,5 раза.

При малом числе позиций поворачиваемого узла и при отдельном приводе мальтийского механизма выгодно применение удвоенного чис­ ла пазов креста и двух кривошипов (выполненных в виде двух роликов, осп которых закреплены на диске).

Если нельзя увеличить угол поворота расределительного вала, со­ ответствующий повороту узла, то для возможности увеличения числа пазов мальтийского креста выполняют ускорительную зубчатую переда­ чу с остановкой — н е п о л н ы е з у б ч а т ы е к о л е с а от распредели­ тельного вала к кривошипу.

С п о м о щ ь ю ц е в о к и п л а н о к или перекатывающихся рычагов можно устранить удары при включении и выключении зубчатого зацеп­ ления. Такие механизмы применены, например, в токарных автоматах «Кономатик» для поворота шпиндельного барабана. Включение и вы­ ключение зубчатого зацепления в этих автоматах происходит при малой скорости распределительного вала и не нагруженном кривошипе.

Переменная угловая скорость кривошипа может быть получена введе­ нием промежуточной передачи и е к р у г л ы м н к о л е с а м и (рис. 14 в) ,

45