Co a kde se používá vačkový mechanismus?

Pro přenos točivého momentu zavíráním a otevíráním koaxiálních hřídelí se používá speciální zařízení – zubová spojka. Toto zařízení je určeno k připojení motoru k různým mechanismům. Hřídele, které během pracovního procesu dostávají nepatrné axiální posuny, spojuje pružný prvek. Čelisťová spojka vyrovnává různé nesouososti, absorbuje drobné vibrace a absorbuje mírné rázové zatížení. Nevyžaduje údržbu a je vybaven uzamykacím mechanismem, který značně usnadňuje montážní a demontážní práce na místě.

Funkce a účel

Čelisťová spojka je cenově výhodné řešení pro standardní aplikace. Zařízení má následující funkce:

• kompenzace různých posunů;
• omezení točivého momentu a rychlosti;
• změkčení vibrací a otřesů;
• uzávěr hřídele;
• ovládání zapnutí prvku zařízení bez zastavení elektromotoru.

Základní pohledy

Spojky jsou klasifikovány podle mnoha parametrů. V závislosti na pohonu jsou produkty následujících typů:

1. Hydraulické. Pohyb poloviny spojky zajišťuje hydraulický válec. Vyznačuje se snadným ovládáním a zvýšenou rychlostí odezvy, vyžaduje však hydrauliku a uzamykací systém na strojním zařízení. Údržba hydraulické instalace je poměrně složitá a nákladná.
2. Mechanické. Zavírání se provádí ručně pomocí systému pák. Specialista otáčí rukojetí pohonu nebo pohybuje pákou. Tato akce vyžaduje od operátora velké úsilí. Dále je nutné nainstalovat zámek, který zabrání pohybu čelisťové spojky za chodu stroje. Údržba zařízení spočívá v pravidelné vizuální kontrole a mazání pohyblivých prvků.
3. Elektromagnetické. Solenoidový blok je hlavním ovládacím prvkem pohonu. Snadno se používají a mají kompaktní velikost. Snadno integrovatelné do automatických řídicích a blokovacích systémů. Údržba spočívá v pravidelné kontrole a mazání dílů.

V závislosti na použitém profilu čelistí se spojky dodávají ve formě:

1. Obdélník. Klíčové výhody: přenášejí větší výkon, mají maximální boční kontaktní plochu. Vyžaduje přesné umístění polovin spojky pro záběr.
2. Asymetrický lichoběžník. Charakteristický znak: rotace probíhá pouze v jednom směru. Díky náklonu profilu je možné dosáhnout absence zpátečky. Když se polovina spojky otáčí v opačném směru, uzávěr se zastaví, proto se nepřenáší žádný krouticí moment. V tomto režimu není jednotka schopna nepřetržitého provozu.
3. Symetrický lichoběžník. Díky variabilní hloubce uložení vaček není vyžadováno extrémně přesné umístění;

Samostatně stojí za zmínku ještě jedno provedení, které bylo vytvořeno pro spojení hřídelí s rovnoběžnými, ale ne shodnými osami. Taková spojka byla poprvé vyvinuta na počátku devatenáctého století J. Oldhamem. Zařízení má zajímavý design. Dva disky jsou umístěny na hřídeli a další je uprostřed, spojený pomocí drážkovaného výstupku. Kromě toho jsou drážky a výstupky umístěny kolmo. Posouváním v drážkách se disk umístěný mezi dalšími dvěma otáčí. Udělá jednu otáčku na otáčku hnacího hřídele.

Návrhové prvky

Hlavní části čelisťové spojky jsou:

• ozubené kolo;
• polovina spojky pohonu, která je instalována na hnací hřídeli;
• hnanou polovinu spojky lze posouvat podél jejího hřídele v podélném směru pomocí spoje s drážkou nebo perem.

Spojka může pracovat 24 hodin, otáčet se v libovolném směru, ale vyžaduje krátkodobé zastavení. Když jsou poloviny spojky rozpojeny, rozbíhají se do stran, hřídele se mohou otáčet v libovolném směru. Na jejich koncích jsou obrobeny lichoběžníkové nebo trojúhelníkové vačky, které slouží k záběru zubů řetězových kol. Mezi vačkami je instalována evolventní koruna. Pomocí posledního prvku se vačky zabírají, když jsou poloviny spojky uzavřeny.

Pojďme si tento proces popsat podrobněji. Po připojení se pohyblivá polovina spojky přiblíží ke stacionární polovině. Vačky zapadnou, řetězové kolo se odehrává mezi nimi, čímž je zajištěn kontakt. Profil zubů je proveden ve formě evolventy. Díky této konstrukci nedochází při nezavírání k žádnému tlaku na hrany čelistí. Zuby a vačky transformují strukturu do jednoho kusu. Hřídele jsou připraveny k provozu bez spotřeby energie na vibrace a interakci.

Stojí za zmínku, že pro snížení vibrací musí být řetězová kola a poloviny spojky vyrobeny s vysokou přesností. Za žádných okolností nesmí být spojka připojena při vysokých otáčkách. Tato akce může poškodit mechanismus. Jednotku také neodpojujte, pokud je pod zátěží.

Z čeho jsou díly vyrobeny?

Tělo přístroje je vyrobeno z litiny, oceli nebo slitiny hliníku. Často jsou vačky spojky vyrobeny z vysokopevnostní oceli a řetězové kolo, které tlumí vibrace při provozu zařízení, je vyrobeno z termoplastů nebo zvláště odolných plastů.

Co je zahrnuto?

Součástí dodávky je zpravidla návod, věnec, dvě poloviny spojky a obal. Poloviny spojky jsou v přepravních dokumentech často označovány jako náboje.

Stavěcí šroub, který je někdy dodáván jako doplněk, má usnadnit montážní práce. Pokud je výrobek vybaven pohonem, je doplněno i schéma jeho zařízení.

Jak vybrat jednotku

Produkt je vybírán podle svých klíčových vlastností:

• typ pohonu;
• průměr hřídele;
• točivý moment;
• rychlost otáčení;
• typ připojení;
• náklady na součást;
• zrychlení rotace;
• náklady na vlastnictví po dobu provozu (včetně údržby).

Pokud jsou hřídele vzájemně rovnoběžné, vyplatí se vybrat produkt typu vačka-disk. Specialista vezme v úvahu všechny uvedené charakteristiky společně a vybere nejoptimálnější část, která vyhovuje podmínkám aplikace. Důležitá je také pověst výrobce. Nákup levných produktů od neznámých výrobců může vést k rychlému opotřebení nejen samotné spojky, ale i celého zařízení, selhání zařízení a zranění pracovníků.

Vlastnosti instalace a provozu

Pro usnadnění montážních prací se doporučuje náboj mírně zahřát. Kromě toho by měl být náboj axiálně zajištěn pomocí přítlačné podložky nebo montážního šroubu.

Spojka je zpravidla provozována v určitém teplotním rozsahu. Tyto informace jsou obvykle uvedeny v pasu produktu. Pro minimální opotřebení a vysoce efektivní provoz zařízení je nutné zachovat souosost hřídelí. Nedodržení tohoto požadavku může vést k opotřebení spojky. Spojení se provádí při zastavení hřídelí nebo při otáčení při nízkých otáčkách.

Pokud se během provozu objeví úkosy na rozích vaček spojky nebo jsou poškozeny, měly by být opravy provedeny svařováním kovu. V provozním stavu musí vačky zapadnout. Pro zajištění odvodu tepla a stabilního provozu spojky se doporučuje používat olej s vysokou viskozitou. Po 16 tisících hodinách provozu by opotřebení prvku nemělo klesnout pod 90 %.

Podmínky přepravy a skladování

Zubová spojka musí být přepravována v demontu. Je-li podle dodacích podmínek požadována dodávka ve smontované podobě, je v tomto případě třeba chránit zařízení před mechanickým poškozením a korozí a učinit opatření k jeho ochraně před působením škodlivých látek.

Spojky by měly být skladovány při relativní vlhkosti do 62 % a teplotě vzduchu do 23 °C. Umístěte je na stojany bez nepořádku. Produkty nelze skládat na sebe. Spojku je také nutné chránit před působením topných zařízení a UV záření.

Hlavní výhody

Konstrukční vlastnosti spojky zajišťují stabilní provoz jejích klíčových částí v tlaku, což výrazně zvyšuje přípustné zatížení zařízení jako celku. Vysokopevnostní materiál ozubeného věnce a speciální profil vaček umožňují kompenzovat menší posunutí hřídele a také poskytují vysoce účinné tlumení vibrací. Konstrukce vaček jsou schopny přenášet poměrně velké krouticí momenty, přičemž se vyznačují nízkým momentem setrvačnosti, zvláštní kompaktností a nízkou hmotností. Elastický materiál řetězového kola dokonale tlumí torzní vibrace a zmírňuje rázy vznikající při nerovnoměrném chodu elektromotoru. Snadná konstrukce a údržba jsou také hlavní provozní výhody.

Zubová spojka má tedy řadu výhod:

• velký výběr úrovní tvrdosti produktu;
• vysoký stupeň odolnosti proti chybám;
• kompaktní velikost;
• lehká váha;
• nízký moment setrvačnosti;
• snadná demontáž dílu;
• schopnost pracovat při vysokých rychlostech;
• startování a brzdění bez vůle;
• elektrická izolace.

Prvek je dodáván v libovolné požadované konfiguraci. Čelisťová spojka se může skládat z různých polovin spojky a je vybavena řetězovým kolem požadované tvrdosti. Je možné použít kombinaci různých typů polovin spojky s montážními otvory různých průměrů a v některých případech i různých krouticích momentů.

Сферы применения

Klíčové, vysoce zatížené díly se používají všude tam, kde se musí podél hřídele přenášet vysoké krouticí momenty. Vačkové spojky jsou určeny k rychlému připojení a odpojení hnaného hřídele od hnacího hřídele. Našli uplatnění v následujících oblastech:

• stavba silnic a zemědělská technika;
• hutnictví;
• zařízení pro potravinářský, lesnický a chemický průmysl;
• výroba zbraní;
• výroba obráběcích strojů a nástrojů;
• doprava;
• těžební průmysl;
• energie atd.

Čelisťové spojky tak mají širokou škálu průmyslových aplikací, od generátorových soustrojí a dopravníkových pásů až po výtahy a mlýny. Některé typy zařízení se používají v převodovkách závodních vozů.

Pro zajištění omezení maximálního výkonu jsou použity bezpečnostní čelisťové spojky. Tuhé výrobky se používají v případech vysokého výkonu a nízké rychlosti. Při vysokých a středních otáčkách se používají jednotky s tlumícím prvkem. Motorově poháněné spojky se používají především u stolních obráběcích strojů. Složitější zařízení jsou vybavena pohonem a jsou řízena automaticky.

Vačkové mechanismy:
Vačkový mechanismus je tříčlánkový mechanismus s vyšší kinematickou dvojicí, jehož vstupní článek se nazývá vačka a výstupní článek se nazývá posunovač (nebo vahadlo). Často, aby se nahradilo kluzné tření ve vyšším páru třením valivým a snížilo se opotřebení vačky i tlačníku, je v konstrukci mechanismu zahrnut další článek – válec a rotační kinematická dvojice. Pohyblivost v této kinematické dvojici nemění přenosové funkce mechanismu a je lokální pohyblivostí.

Účel a rozsah:
Vačkové mechanismy jsou navrženy tak, aby převáděly rotační nebo translační pohyb vačky na vratný nebo vratný pohyb kladičky. Přitom v mechanismu se dvěma pohyblivými články je možné realizovat transformaci pohybu podle složitého zákona. Důležitou výhodou vačkových mechanismů je schopnost zajistit přesné vyrovnání výstupního článku. Tato výhoda předurčila jejich široké použití v nejjednodušších cyklických automatizačních zařízeních a v mechanických výpočetních zařízeních (aritmometry, kalendářové mechanismy). Vačkové mechanismy lze rozdělit do dvou skupin. Mechanismy prvního zajišťují pohyb tlačníku podle daného pohybového zákona. Mechanismy druhé skupiny zajišťují pouze stanovený maximální pohyb výstupního článku – zdvih tlačníku. V tomto případě je zákon, podle kterého je tento pohyb prováděn, vybrán ze souboru standardních zákonů pohybu v závislosti na provozních podmínkách a výrobní technologii.

Vačkové mechanismy jsou klasifikovány podle následujících kritérií:

• podle umístění vazeb v prostoru
  • prostorový
  • ploché
  • rotační
  • progresivní
  • šroub
  • vratný (s tlačníkem)
  • vratné otáčení (s vahadlem)
  • s válečkem
  • bez válečku
  • disk (plochý)
  • válcové
  • konoid (komplexní prostorový)
  • ploché
  • špičatý
  • válcové
  • kulovitý
  • evolventní
  • Napájení
  • geometrický

  Při silovém zavírání je tlačník odstraněn působením styčné plochy vačky na tlačník (hnacím článkem je vačka, hnaným článkem je tlačník). Pohyb tlačníku při přibližování se provádí v důsledku pružné síly pružiny nebo síly hmotnosti tlačníku, přičemž vačka není hnacím článkem. Při geometrickém uzavření je pohyb tlačníku při pohybu pryč vlivem vnější pracovní plochy vačky na tlačník a při přiblížení – vlivem vnitřní pracovní plochy vačky na tlačník. V obou fázích pohybu je vačka předním článkem, tlačným článkem hnaným článkem.

  Vačkový mechanismus s napájením
  uzavřením nejvyššího páru

  Vačkový mechanismus s geometrií
  uzavřením nejvyššího páru

  Většina vačkových mechanismů jsou cyklické mechanismy s periodou cyklu rovnou 2 XNUMX π . V pohybovém cyklu tlačníku lze obecně rozlišit čtyři fáze: vzdalování se, stání do dálky (nebo stání), přibližování a stání na blízko.
  Podle toho se úhly natočení vačky nebo fázové úhly dělí na:

  Součet tří úhlů tvoří úhel φ_otroka = δ _otroka , který se nazývá pracovní úhel.
  φ_otroka = δ_otroka = φ_у + φ_dv + φ_с .

  Vačka mechanismu se vyznačuje dvěma profily: středovým (nebo teoretickým) a konstruktivním. Konstrukčním rozumíme vnější pracovní profil vačky. Teoretický neboli středový profil je profil, který v souřadnicovém systému vačky popisuje střed válečku (nebo zaoblení pracovního profilu tlačníku), když se váleček pohybuje po konstrukčním profilu vačky. Fázový úhel se nazývá úhel natočení vačky. Profilový úhel δi je úhlová souřadnice aktuálního pracovního bodu teoretického profilu, odpovídající aktuálnímu fázovému úhlu φi .
  Obecně se fázový úhel nerovná úhlu profilu φi ≠ δi.
  Na Obr. Obrázek 17.2 ukazuje schéma plochého vačkového mechanismu se dvěma typy výstupního článku: mimo osu s posuvným pohybem a výkyvným (s vratným rotačním pohybem). Tento diagram ukazuje hlavní parametry plochých vačkových mechanismů.

  Na obrázku 17.2:

  — aktuální hodnoty pohybu středů válců

  — počáteční úhlová souřadnice vahadla

  — aktuální úhlový pohyb vahadla

  — maximální pohyb středu válce

  — poloměr počáteční podložky profilu středu vačky

  — poloměr počáteční podložky profilu vačky

  — poloměr válce (zaokrouhlení pracovní plochy tlačníku)

  — aktuální hodnota úhlu tlaku

  — vzdálenost od středu ke středu

  Teoretický profil vačky je obvykle reprezentován v polárních souřadnicích závislostí ρi =f(di),
  kde ρi — vektor poloměru aktuálního bodu teoretického nebo středového profilu vačky.

  W pl = 3∙n – 2∙p _н — 1∙p_slunce

  n = 3, str _н = 3, str_slunce = 1,
  W pl = 3∙3 – 2∙3 – 1∙1 = 2 = 1 + 1
  W = 1, W_м = 1

  n = 2, p_н = 2, str_slunce = 1,
  W pl = 3∙2 – 2∙2 – 1∙1 = 1;
  W = 1; W_м = 0.

  Vačkový mechanismus s válečkem má dva pohyby s různými funkčními účely: W = 1 – hlavní pohyblivost mechanismu, kterým se provádí transformace pohybu podle daného zákona, W_м = 1 – lokální pohyblivost, která je zavedena do mechanismu, aby nahradila kluzné tření ve vyšším páru třením valivým.

  Kinematická analýza vačkového mechanismu může být provedena kterýmkoli z výše popsaných způsobů. Při studiu vačkových mechanismů s typickým zákonem pohybu výstupního článku se nejčastěji používá metoda kinematických diagramů. Pro aplikaci této metody je nutné definovat jeden z kinematických diagramů. Protože vačkový mechanismus je specifikován při kinematické analýze, je znám jeho kinematický diagram a tvar konstrukčního profilu vačky. Diagram posunu je sestaven v následujícím pořadí (pro mechanismus s mimoosým translačně se pohybujícím tlačníkem):

  • je zkonstruována skupina kruhů s poloměrem rovným poloměru válečku, tečnou ke konstrukčnímu profilu vačky; středy kružnic této rodiny jsou spojeny hladkou křivkou a získá se střed nebo teoretický profil vačky
  • kruhy poloměrů zapadají do výsledného středového profilu r0 a r0 + h_Amax , je rozhodnuto hodnota excentricity е
  • velikostí oblastí, které se neshodují s oblouky kružnic poloměrů r0 a r0 + h_Amax jsou určeny fázové úhly φ_otroka, φ_у , Phi_dva φ_с
  • oblouk kruhu r , odpovídající provoznímu fázovému úhlu, je rozdělen do několika samostatných sekcí; přes dělicí body jsou přímky vedeny tečně ke kružnici poloměru excentricity (tyto čáry odpovídají polohám osy tlačníku při jeho pohybu vzhledem k vačce)
  • na těchto přímkách se měří segmenty umístěné mezi středovým profilem a kruhem poloměru r_0; tyto segmenty odpovídají pohybům středu tlačného válce S_Vi
    na základě přijatých pohybů S_Vi je sestrojen diagram polohové funkce středu tlačného válečkuS_Vi=f(φ ₁)

  Na Obr. Obrázek 17.4 ukazuje schéma konstrukce polohové funkce pro vačkový mechanismus s centrálním (e=0) translačně se pohybujícím válečkovým kladičkou.

  Při syntéze vačkového mechanismu, stejně jako při syntéze jakéhokoli mechanismu, se řeší řada problémů, z nichž dva jsou zvažovány v kurzu TMM:
  výběr konstrukčního schématu a určení hlavních rozměrů článků mechanismu (včetně profilu vačky).

  První stupeň syntézy je strukturální. Blokové schéma určuje počet článků mechanismu; počet, typ a pohyblivost kinematických dvojic; počet redundantních připojení a místní mobilita. Při strukturální syntéze je nutné zdůvodnit zavedení každého redundantního spojení a lokální mobility do schématu mechanismu. Určujícími podmínkami při výběru strukturálního diagramu jsou: zadaný typ transformace pohybu, umístění os vstupních a výstupních vazeb. Vstupní pohyb v mechanismu se převádí na výstupní, například rotační na rotační, rotační na translační atd. Pokud jsou osy rovnoběžné, vybere se ploché schéma mechanismu. Při protínání nebo protínání os je nutné použít prostorový diagram. U kinematických mechanismů jsou zatížení malá, takže lze použít tlačníky se špičatým hrotem. U silových mechanismů se pro zvýšení životnosti a snížení opotřebení zavádí do obvodu mechanismu váleček nebo se zvětšuje zmenšený poloměr zakřivení kontaktních ploch nejvyššího páru.

  Druhý stupeň syntézy je metrický. V této fázi jsou určeny hlavní rozměry vazeb mechanismu, které poskytují daný zákon transformace pohybu v mechanismu nebo danou přenosovou funkci. Jak bylo uvedeno výše, přenosová funkce je čistě geometrickou charakteristikou mechanismu, a proto je problém metrické syntézy čistě geometrickým problémem, nezávislým na čase nebo rychlostech. Hlavní kritéria, která vedou konstruktéra při řešení problémů metrické syntézy, jsou: minimalizace rozměrů a následně i hmotnosti; minimalizace úhlu tlaku v horní páře; získání technologicky pokročilého tvaru profilu vačky.

  Dáno :
  Blokové schéma mechanismu; pohybový zákon výstupního spoje S _B =f ( φ ₁ )
  nebo jeho parametry – h_B , Phi_otroka = φ_у + φ_dv + φ_с , přípustný tlakový úhel – | υ |
  Další informace: Poloměr válečku r _р , průměr vačkového hřídele dv , výstřednost е (pro mechanismus s progresivně se pohybujícím tlačníkem), středová vzdálenost a_w a délka rockeru l_BC (pro mechanismus s vratným otáčením výstupního článku).

  Identifikujte :
  poloměr počáteční vačkové podložky r ; poloměr válce r ; souřadnice středu a konstrukčního profilu vačky ρ_i =f(di) a pokud není uvedeno, pak excentricita е a středová vzdálenost a_w .

  1. Definice zákona pohybu. Pokud zadání návrhu neurčuje zákon pohybu, musí jej vybrat návrhář a soubor normy

  číslo
  p.p.

  Modelový pohybový zákon

  Parametry
  zákon pohybu

  při φ₁ = 0

  a_qB= (ρ)α