Храповые механизмы (hrapov)

Посмотреть архив целиком

МГТУ им. Н.Э. Баумана























РЕФЕРАТ






























Москва 1999


Храповые механизмы находят широкое применение в шаговых двигателях, грузоподъемных устройствах и различных отраслях техники. Храповой механизм устройство, допускающее вращение оси в одном направлении и исключающее вращение этой же оси в противоположном направлении. Он состоит из храпового колеса и собачки. Собачка 1 обычно прижата к колесу пружиной 2 (рис. 1). Реже используют храповые механизмы, в которых собачка взаимодействует с поступательно перемещающейся рейкой. Храповые колеса и собачки изготовляют из сталей 35, 50, У10А, 15Х, 20Х, 25ХГСА. При значительных нагрузках, а также для уменьшения износа их либо подвергают объемной закалке, либо цементируют, а затем закаливают. В приборах храповые колеса изготовляют также из латуней ЛК80-Э и ЛС63-3 и бронзы Бр.КМцЗ-1. Иногда и собачки изготовляют из латуни. Используют также сплавы алюминия.

Рис.1


Пружины храпового механизма создают момент, прижимающий собачку к храповому колесу. Однако этот момент не предназначен для преодоления сил и моментов, которые могут действовать на собачку от храпового колеса. Усилие пружины оказывается для этой цели недостаточным. Оно лишь вводит собачку в зацепление с храповым колесом. Поэтому положение оси С собачки выбирают с таким расчетом, чтобы окружная сила F и вызываемая ею сила трения F обеспечивали появление равнодействующей силы Fn, момент которой на плече Са прижимал бы собачку к храповому колесу, а не выводил ее из зацепления (рис. 1). Это достигается в том случае, если угол a положения оси собачки больше угла j трения. Для обеспечения этого неравенства необходимо удалить ось С собачки от оси храпового колеса (см. собачку, показанную выше колеса). Однако при этом следует опасаться переброса собачки на другую сторону храпового колеса, особенно после некоторого износа собачки. В таких случаях храповой механизм может срываться. Поэтому недопустимо и слишком большое удаление оси С собачки от оси храпового колеса. У собачки, показанной слева от


колеса, для надежного функционирования храпового механизма также необходимо выполнять неравенство к > j, что может быть обеспечено, когда ось, наоборот, находится ближе к оси колеса, а собачка сделана достаточно длинной. При этом момент силы Fn прижимает собачку к храповому колесу. Соответствующее направление нормальной силы Fn можно обеспечить поднутрением передней грани зубьев храпового колеса на угол a. Тогда ось собачки может располагаться на касательной к средней окружности зубьев храпового колеса (рис. 2). Для обеспечения прижатия собачки к зубьям храпового колеса в этом случае необходимо, чтобы угол поднутрения был больше угла трения. Часто a выбирается равным 10°. У этой конструкции при малом окружном шаге зубьев зуб храпового колеса получается ослабленным.

Рис.2


Окружная сила, действующая на диаметре d храпового колеса, F = 2M/d, где М крутящий момент на оси храпового колеса; d — диаметр впадин зубьев храпового колеса, d == mz; z — число зубьев храпового колеса; т модуль, т = pt/p , рt окружной шаг зубьев храпового колеса по окружности впадин. На основании расчета по среднему допускаемому давлению можно определить модуль зубьев храпового колеса:




Рис. 3


где [p] допускаемое давление на единицу ширины зуба храпового колеса; определяется по справочнику; y = b/т, b — ширина колеса.



На рис. 3 показана конструкция храповика часового механизма. Вместо храпового колеса использовано обычное колесо с зубьями часового профиля. Это упростило конструкцию, так как сократилось число колес в механизме. Собачка 1 имеет несколько выступов и удерживается на оси винтом 4. На рис. 3, а показано положение собачки относительно колеса 2 при подзаводке часов. Момент Мзав отводит собачку, которая одним из своих выступов непрерывно прижимается под действием пружины 3 к зубьям колеса 2, пропуская их. Выступ собачки захватил конец Д пружины 3, деформируя последнюю. Конец Г пружины закреплен неподвижно. На рис. 3, б показано стопорящее положение собачки, когда она удерживает колесо 2. Зуб колеса упирается в один из выступов собачки. При переходе из положения а в положение б храповое колесо немного поворачивается, благодаря чему ослабляется напряжение заводной пружины после ее тугого завода. Это способствует увеличению срока службы заводной пружины и стало возможным благодаря применению собачки с несколькими выступами.




Рис.4


Рис. 5


Храповые механизмы могут обеспечивать преобразование вращательного движения в колебательное или наоборот. На рис. 4 показана конструкция храпового механизма электрических часов, в которой толкающие собачки 1 и 3 преобразуют качания якоря 2 в прерывисто-вращательное движение храпового колеса 4. При движении якоря как в прямом, так и в противоположном направлениях собачки попеременно захватывают и толкают зубья храпового колеса (рис. 4, а, 6). На рис. 5 даны условные обозначения храповых механизмов для схем (ГОСТ 2.770—68): а односторонний храповой механизм с наружным зацеплением; б двусторонний храповой механизм с наружным зацеплением; в односторонний храповой механизм с внутренним зацеплением.


Кулисный механизм (рис. 6, а) наиболее часто применяют для преобразования вращательного движения кривошипа 1 в качательное движение кулисы 3. Камень кулисы 2 перемещается вдоль нее по направляющим. Кулисные механизмы могут быть использованы также для преобразования равномерного вращательного движения в неравномерное вращательное движение при а < r (рис. 6, б). Кулисы с камнем применяют также в тангенсных , синусных и других механизмах для замены высших кинематических пар низшими.

Зависимость угла поворота a кулисы от угла поворота b кривошипа (рис. 6, а) такова:


tg a = r sin b/(a + r cos b)

После дифференцирования этого выражения по времени и преобразований получаем выражение для угловой скорости кулисы

w3=w1r(a cos b + r)/(a2 + r2 +2 a r cos b)



где w3 = da/dt ; w1 = db/dt = const. Отсюда передаточное отношение

Рис. 6


i12 = w1/w2 =(a2 + r2 + 2 a r cos b )/[r(a cos b + r)]. Дифференцируя по времени выражение для w3, получаем угловое ускорение кулисы e3=d2a/dt2. .После преобразований




Наиболее характерным является применение кулисных механизмов в устройствах для получения прерывистого движения, например в разнообразных производственных автоматах, работающих по определенному циклу, в киноаппаратуре и др. В таких устройствах используют мальтийский крест (рис. 6, в). Лопасти 2 креста, имеющие пазы, представляют собой кулисы. Число лопастей не менее 3. При вращении кривошипа 4 поворот креста происходит только тогда, когда цевка 3 кривошипа перемещается в пазу лопасти креста. Крест поворачивается на угол 2a при повороте кривошипа на угол 2b. На угле поворота кривошипа 2p2b крест неподвижен. Характер изменения кинематических параметров движения креста (рис. 6, в) угла поворота a, угловой скорости w и углового ускорения e показан на рис. 6, г.


Случайные файлы

Файл
28963-1.rtf
46491.rtf
103591.rtf
18736-1.rtf
29092.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.