Механизмы включения и выключения
выключения и Механизмы включения смогут быть разбиты на управляемые и самоуправляющиеся. Управляемые механизмы переключаются или конкретно вручную, или посредством особых приводов, срабатывающих при поступлении соответствующих сигналов управления, каковые подаются или рабочим, обслуживающим станок, или совокупностью автоматического управления. Самоуправляющиеся механизмы срабатывают или при трансформации скорости того либо иного участка кинематической цепи, или при возрастании крутящего момента, передаваемого данным механизмом выключения.
выключения и Управляемые механизмы включения. К числу этих механизмов относятся:
1) подвижные шестерни, 2) подвижные шпонки, 3) кулачковые муфты, 4) фрикционные муфты и 5) накидные шестерни.
Подвижная шестерня может скользить на протяжении оси вала II на шпонке, либо на шлицах и сцепляться или с шестерней, или. Наряду с этим перемещение передается от вала II или валу I, или валу III. При среднем положении подвижной шестерни обе кинематические цепи, которые связаны с валом I и III, отключены.
Та либо другая кинематическая цепь включается перемещением подвижной шестерни вправо либо влево. Для облегчения включения торец зуба шестерен должен быть скошен и закруглен. Расстояние между торцами неподвижных шестерен должно быть больше ширины подвижной шестерни Ь, с тем дабы при среднем положении подвижной шестерни торцы зубьев не задевали бы друг друга.
Так, неспециализированная протяженность механизма должна быть больше.
Механизм для того чтобы типа отличается: простотой конструкции, высокой жесткостью, поскольку в совокупности имеется всего один подвижный стык, высоким к. п. д., так как при включении одной кинематической цепи все звенья второй цепи выключаются, компактностью. Необходимо заметить кроме этого, что конструкция механизма содействует уменьшению биения шестерен, поскольку неподвижные шестерни сидят на напряженной посадке, а подвижная — на скользящей, которая снабжают хорошее центрирование.
Благодаря указанных изюминок этот механизм прекрасно трудится как при высоких, так и при низких скоростях и при передаче как громадных, так и малых крутящих моментов.
Рис. 1. выключения и Механизмы включения кинематических цепей.
Недочётом данного механизма есть невозможность переключения на ходу, повыШейный износ торцов зубьев.
Благодаря отмеченным выше доётоинствам дайный механизм находит широкое прймёнениё в кинематических цёпяХ станков и, например, в коробках скоростей й подач.
При применений подвижной шпонки на ведущем валу II свободйо сйДят две шестерйй со шпошЗчными пазами, каковые находятся в постоянном зацеплении с шестернями, сидящими на ведомых валах. Подвижная шпойка качается на оси, расположенной в муфте и перемещается iio пазу вала II. Под Действием пружины шпонка пытается переместиться в радиальном направлении.
При перемещении подвижной шпойкй в осевом направлении она совмещается с одной из шестерен либо и под действием пружины заскакивает в паз шестерни, сцепляя ее с валом. Чтобы при переключении не случилось одновременного включения Двух шестёрен между ними помещена шайба, которая утапливает шпонку в момент переключения.
Этот механизм по ёравнеййю с прошлым имеет последовательность недочётов. Передача момейта осуществляется маленькой Шпонкой, которая сиДит на свйбоДной посадкё как в пазу вала, так и в шпоночном пазу шестерни, что привоДйт к перекосу шпонки при передаче крутйщего момейта. В этих условиях мехайизм неимеетвозможности передавать болыпйх крутящих моментов благодаря нехорошего койтакта стыковых поверхностей.
Монтаж шестерен на ходовой посадке прйводйт к повышенному биению и увеличению зазоров. При включении одной из кинематических цепей шестерня, передающая вращение второй кинематической цепи, остается сопряжейной с ведущим валом, что вызывает дойолйительйые утраты й йрйвоДит к понижению к. п. д. Койструкцйя механизма сложнее, чем у прошлого.
Благодаря указанных недочётов механизм применяется, преимущестйёйно при передаче малых крутящих моментов в коробках подач некоторых Моделей сверлильных и револьверных стайков.
В механизмах с кулачковой муфтой ведущая шестерня жестко закреплена на валу II. Шестерни, передающие двйжение валам I и III, находятся в постоянном зацеплении с шестерней и сидят на Валах вольно. Включение той либо другой кинематической цепи осуществляется посредством кулачковых Муфт. Кулачковые муфты имёют торцовые зубцы профиля а либо б, сцепляющиеся с подобными торцойымй зубцами шестерен.
При профиле б для выключения муфты требуется меньшее упрочнение выключения, чем при профиле а. Вместо торцовых Муфт смогут быть использованы зубчатые муфты. В этом случае сцепление осуществляется посредством простой зубчатой шестерни, которая вводится в зацепление с внутренними зубцами полумуфты.
Механизмы включения с кулачковыми и зубчатыми муфтами удобны для сцепления соосных валов. Вал, расположенный соосно с валом, поддерживается подшипником, размещенным в полумуфте, сидящей на валу. Вал 6 монтируется на двух опорах, из которых одной есть подшипник 5, а вторая -не продемонстрирована на чертеже.
Механизм, представленный на рис. 1, г, имеет пониженную крутильную жесткость благодаря наличию нескольких подвижных стыков и повышенное биение шестеренок, каковые сидят на ходовой посадке на промежутчных втулках, либо подшипниках качения. Утраты мощности в этом механизме, так же как и в механизме с подвижной шпонкой, больше, чем в механизме с подвижными шестернями.
Конструкция механизма сложнее.
Для переключения на ходу этот механизм употребляется в отдельных случаях при числе оборотов, в большинстве случаев не превышающем 120—150 в 60 секунд. Сейчас используются механизмы включения с зубчатыми муфтами с синхронизатором, воображающим собой фрикционную муфту, сглаживающую скорости вращения полумуфт в момент включения. Такие муфты возможно включать при высоких скоростях.
При введении дополнительного синхронизатора конструкция муфты усложняется.
Кулачковые муфты изготовляются из сталей 20Х, 40Х, 12ХНЗА, 12Х2Н4А. Муфты из малоуглеродистых сталей подвергаются закалке и цементации, из высокоуглеродистых — закалке до высокой твердости HRC50.
Кинематические цепи с фрикционными муфтами имеют такую же структуру, как кинематические цепи с кулачковыми муфтами. Конструкции фрикционных муфт, используемых в станках, черезвычайно многообразны и рассматриваются в особой литературе, посвященной муфтам, и в литературе по подробностям автомобилей. Громаднейшим распространением пользуются муфты с железными дисками, трудящимися в масле, отличающиеся компактностью конструкции.
Одна из нормализованных в станкостроении конструкций аналогичной муфты приведена на рис. 2. Шестерня, жестко связанная с чашкой, вольно сидит на валу. На цилиндрической части чашки прорезаны сквозные пазы, в каковые входят выступы дисков, чередующихся с дисками. На валу диски сидят вольно, а диски связаны с валом шлицами. Диски при включении муфты сжимаются посредством толстого диска.
Сжатие дисков при включении муфты осуществляется посредством подвижной гильзы, в которой расположены штифты. При перемещении гильзы штифты воздействуют на три собачки, расположенные в пазах втулки, закрепленной на валу. Под действием штифтов собачки поворачиваются около осей и нажимают на кольцо, на котором на резьбе сидит нажимная гайка, влияющая на нажимной диск. Для регулирования упрочнения нажима гайку возможно перемещать в осевом направлении, навертывая ее на резьбу кольца.
В требующемся положении гайка закрепляется пружинным фиксатором, что по окончании регулирования упрочнения нажима вводится в одно из отверстий, расположенных по окружности нажимного диска.
Большое распространение находят в станках электромагнитные фрикционные муфты. Конструкции фрикционных электромагнитных муфт весьма разнообразны. По главным конструктивным изюминкам электромагнитные фрикционные муфты смогут быть разбиты на следующие группы: муфты с магнитопроводящими дисками, муфты с вынесенным якореми порошковые муфты. Муфты смогут быть выполнены как с вращающейся, так и с неподвижной катушкой.
На рис. 3, а представлена муфта с вращающейся, на рис. 3, б — с неподвижной катушкой.
Вращающаяся катушка сидит на шлицах на валу и удерживается от осевого смещения стопорным кольцом. Обмотка катушки приобретает питание от щетки через токоподводящее кольцо, изолированное от корпуса втулкой. Схема питания катушки представлена на рис.
3, б. От трансформатора напряжение подается к селеновому выпрямителю, что и есть источником питания. Один финиш источника питания подключен к щетке, а второй — к корпусу, к которому кроме этого подключен второй финиш обмотки катушки электромагнитной муфты. Питание муфты осуществляется током напряжением 36 в.
Рис. 2. Фрикционная муфта.
Магнитный поток, создаваемый катушкой, замыкается через якорь и диски муфты. Якорь складывается из трех частей. Внутреннее кольцо выполнено из латуни и изолирует магнитный поток от вала. Кольцо сидит на кольце на скользящей посадке и может смещаться в осевом направлении.
Смещение кольца ограничено тремя штифтами. Благодаря смещению кольца обеспечивается лучшее прилегание поверхности якоря к дискам.
При включении муфты якорь притягивается к катушке и сжимает диски. При выключении муфты волнообразные кольцевые пружины, расположенные между внутренними дисками, разжимают диски, отодвигая якорь вправо.
Диски изготовлены из стали 45Г и закалены до твердости HRC 40—45.
Для уменьшения рассеивания магнитного потока диски снабжены фасонными вырезами.
Муфты этого типа трудятся в масле, которое или подается на поверхность муфты, или поступает через полый вал.
Рис. 3. Электромагнитные муфты:
а — муфта с вращающейся катушкой, б — схема питания, в — муфта с выносным якорем.
Отечественная индустрия производит пара размеров муфт данного типа для передачи крутящих моментов от 1,6 до 100 кг-Мх
Время срабатывания муфт этого типа относительно громадно. В совокупностях автоматического управления, где требуется высокая скорость срабатывания, отличных показателей смогут быть взяты при применении муфт с вынесенным якорем. Чертеж аналогичной муфты серии ЭТМ представлен на рис. II.
3, б. Все подробности муфты монтируются на втулке, которая закрепляется на соответствующем валу кинематической цепи. Корпус катушки центрируется и закрепляется посредством промежуточных подробностей, которые связаны с неподвижными элементами станка. Кольца, образующие совместно с якорем магнйтопровод, соединены диском из немагнитного материала.
Якорь выполнен заодно со шпонками, каковые образуются методом прорезания сквозных пазов в ступице якоря. Шпонки, имеющие на финише Г-образные захваты, входят в пазы втулки. На втулке на резьбе сидит медное кольцо, к которому прижимаются диски муфты при включении.
Положение кольца возможно регулировать перемещая его в осевом направлении по резьбе. Внутренние диски, изготовленные из незакаленной стали, снабжены припеченными к ним накладками из металло-керамики на бронзовой базе. Внешние диски металлические, закаленные до твердости HRC 45—48.- Коэффициент трения дисков при работе всухую равен 0,3—0,4. Нажимной диск имеет шлицевые пазы, через каковые проходят финиши шпонок.
Поворотом около оси нажимной диск связывается Г-образными вырезами со шпонками и при перемещении якоря перемещается вместе с ним. При выключении муфты нажимной диск перемещается вправо под действием пружин. Муфты этого типа должны размещаться в изолированных от попадания масла отсеках.
Рис. 4. Графики для определения вращающего и остаточного момента электромагнитных муфт.
Муфты смогут быть выполнены кроме этого с вращающимися катушками. В качестве накладок внутренних дисков смогут быть использованы простые фрикционные материалы.
Вопросы расчета фрикционных муфт достаточно полно освещены в особой литературе. Увидим, что применительно к фрикционным, а особенно электромагнитным фрикционным муфтам, принципиально важно различать передаваемый и вращающий моменты. Величина передаваемого момента определяется трением спокойствия, в то время, когда отсутствует скольжение дисков.
Величина вращающего момента определяется коэффициентом трения при скольжении в ходе разгона и зависит от относительной скорости скольжения. На рис. 4, а, б приведены графики зависимости вращающего момента от числа оборотов для двух типоразмеров электромагнитных муфт согласно данным ЭНИМС. Как видно, эта зависимость имеет разный темперамент для разных типоразмеров муфт.
Знание данной зависимости есть нужным условием верного расчета времени разгона кинематической цепи, что имеет значительное значение при проектировании совокупностей автоматического управления.
Для обеспечения надежной работы муфты момент статического сопротивления должен быть меньше 80% вращающего момента и больше пятикратного остаточного момента, отысканных по подобным графикам, продемонстрированным на рис. 4. При несоблюдении последнего условия нужно торможение ведомой части кинематической цепи либо размагничивание муфты импульсом тока обратного направления.
Благодаря наличия остаточного момента в механизмах с фрикционными муфтами появляются большие утраты холостого хода. При электромагнитных фрикционных муфтах мощность холостого хода, затрачиваемую в отключённых муфтах, возможно вычислить, выяснив остаточный момент по графикам рис. 4.
Электромагнитные фрикционные муфты употребляются в качестве пусковых, для переключения кинематических изменения и цепей чисел оборотов.
Для выключения кинематических цепей, осуществляющих правильные перемещения, самый пригодны муфты с вынесенным якорем, время срабатывания которых при выключении меньше. В лучших конструкциях аналогичных муфт время отключения образовывает 0,01—0,02 сек.
Электромагнитные фрикционные муфты находят большое использование в совокупностях автоматического управления. При применении электромагнитных фрикционных муфт для подач и автоматического переключения скоростей направляться шепетильно проанализировать утраты холостого хода, каковые могут быть большими.
Механизмы перемещения подвижных звеньев кинематических цепей.
Для переключения кинематических цепей нужно осуществить перемещение соответствующих подвижных элементов — подвижных шестерен, шпонок, подвижных подробностей муфт. Для движения подвижных элементов употребляются поводковые и ползунковые механизмы переключения.
Поводковый механизм складывается из поводка, закрепленного на оси. На пальце поводка сидит сухарь, что входит в кольцевую выточку подвижного элемента. При повороте вала посредством рукоятки либо привода механизма переключения подвижной элемент перемещается по валу.
При применении поводка сила, приложенная к подвижному элементу, формирует момент, что при малой длине ступицы может затруднить переключение. При замене поводка вилкой появление момента устраняется при условии совместной работы сухарей.
Вместо сухаря, представленного на рис. 5, а, возможно использован сухарь, выполненный заодно с осью. В последнем случае возможно уменьшена ширина паза и сухаря подвижного элемента.
Сухарь возможно заменен вилкой, продемонстрированной на рис. 5, в, которая охватывает подвижной элемент с торцов.
Поводковые механизмы отличаются простотой конструкции. Но их использование ограничено относительно маленькой длиной хода, поскольку при громадной длине хода сухарь может выйти из паза. При применении поводковых механизмов для движения подвижных шестерен нужно верно выбрать расстояние от кольцевого паза до торца шестерни, поскольку при через чур близком размещении кольцевого паза к торцу шестерни последняя может задевать за поводок, к примеру это может иметь место при перемещении шестерни вправо.
При ползунковых механизмах протяженность хода не исчерпывается. В кольцевой паз подвижного элемента входит вилка ползунка. Для движения ползунка возможно использована зубчато-реечная передача.
С ползунком, перемещающимся по штанге, связана рейка, которая приобретает перемещение от сектора либо шестерни; сектор поворачивается вручную либо посредством соответствующего привода механизма переключения.
Ползунок может иметь кроме этого форму, продемонстрированную на рис. 5, д.
Для движения ползунков и поводков используются кроме этого разного рода кулачки. Установив на одном валу группу кулачков, либо кулачок с несколькими пазами, возможно поворотом одного вала руководить несколькими механизмами. Благодаря чего кулачковые механизмы переключения применяются для подач и переключения скоростей.
Приводы механизмов переключения. Механизмы переключения смогут приводиться в воздействие вручную либо посредством особых приводов. При автоматическом управлении наличие особых приводов обусловлено необходимостью, поскольку переключение должно быть осуществлено по поступлении соответствующей команды.
Но и при ручном управлении во многих случаях механизмы переключения снабжаются особыми приводами. Особые приводы употребляются: при дистанционном управлении, в то время, когда механизм переключения расположен на большом расстоянии от местонахождения рабочего, для сокращения числа рукояток в механизмах подач и переключения скоростей и других случаях.
Рис. 5. Механизмы для движения подвижных элементов переключаемых кинематических цепей.
В качестве привода механизма переключения возможно использован электродвигатель маленькой мощности. Ползунок приобретает перемещение от электродвигателя через червячную и зубчато-реечную передачи. Величина перемещения ограничивается ограничителями, расположенными на диске, закрепленном на валу червячного колеса.
Приводы этого типа относительно громоздки и используются в основном в станках громадных размеров.
Электропривод возможно кроме этого использован для поворота кулачкового вала, осуществляющего перемещение подвижных элементов.
В качестве привода в механизмах переключения используются тяговые электромагниты. Якорь тягового электромагнита связан штангой, перемещающейся в направляющих, и серьгой с поводком, перемещающим подвижный элемент. Включение осуществляется пружиной, выключение — электромагнитом.
Тяговые электромагниты в большинстве случаев используются при относительно маленьких упрочнениях переключения 3—5 кГ, поскольку при громадных упрочнениях механизм делается громоздким.
Очень активно применяются в механизмах переключения поршневые приводы, примущественно гидравлические. Вилка закрепляется конкретно на штоке поршня. Переключение производится подачей масла или в одну, или в другую полость цилиндра.
Во многих случаях подвижный элемент должен иметь три фиксированных положения, к примеру подвижная шестерня, продемонстрированная на рис. 1, а. Три фиксированных положения смогут быть взяты при особой конструкции поршневого привода.
Привод, представленный на рис. 6, г, имеет два независимых цилиндра. Вилка переключения размещается на средней части штока. В цилиндре помещается конец штока и полый поршень, что кроме этого есть поршнем.
В цилиндре помещается лишь финиш штока, являющийся поршнем. При подаче масла через отверстие в цилиндр, шток перемещается влево; а из цилиндра масло направляется в бак через отверстие.
При перемещении штока влево его буртик упирается в торец полого поршня и потом поршень и шток двигаются совместно, пока шток не займет крайнее левое положение. При подаче масла в цилиндр поршень и шток совместно двигаются вправо. Перемещение поршня ограничивается упором, а шток перемещается в крайнее правое положение.
При подаче масла в оба цилиндра поршень прижимается к упору и ограничивает перемещение штока вправо под действием давления масла в полости цилиндра, поскольку к поршню приложена громадная сила, чем к штоку.
Поршневой привод, представленный на рис. 6, д, имеет один цилиндр, в которого сделан уступ. Перемещение вилки переключения осуществляется посредством поршня, на штоке которого закреплена вилка, и полых поршней.
При подаче масла в одну из полостей цилиндра поршень занимает крайнее правое либо крайнее левое положение. При подаче масла в обе полости цилиндра полые поршни прижимаются к гильзе и удерживают поршень в среднем положении.
Имеется ряд других конструкций поршневых приводов, разрешающих взять три фиксированных положения.
В механизмах переключения подвижных шестерен, кулачковых и зубчатых муфт в привод вводится упругое звено, исключающее поломку механизма при неправильном включении, к примеру при совпадении торцов зубьев.
Рис. 6. Приводы механизмов переключения
В качестве привода механизма переключения возможно использован пружинный механизм. Пружинные приводы в основном используются в механизмах переключения и автоматического останова и рассматриваются ниже.
Рис. 7. Схемы к расчету упрочнений, нужных для переключения подвижных элементов переключаемых кинематических цепей.
Определение упрочнений в механизмах переключения. Для разработки конструкции привода механизма переключения нужно выяснить упрочнение, требующееся для движения подвижного элемента, т. е. тяговое упрочнение. Тяговое упрочнение определяется в соответствии с неспециализированной методикой, изложенной выше.
Разглядим условия равновесия кулачковой муфты. С целью уменьшения упрочнений выключения муфты кулачки выполнены с уклоном. В зависимости от точности исполнения муфты упрочнение может передаваться одним либо несколькими кулачками.
Во втором случае к полумуфте приложен крутящий момент М, реакция Nlt действующая со стороны шпонки, реакция N г, действующая со стрроны вала, силы трения, появляющиеся под действием реакций N± и N2, и осевая сила Рос.
В первом случае самые неблагоприятные условия появляются тогда, в то время, когда зуб, передающий окружное упрочнение, и шпонка расположены под углом 180°. Наряду с этим возрастает величина реакции N2. В один момент благодаря одностороннего приложения осевой силы Рос появляются реакции 7V3, каковые мы примем распределенными по закону треугольника.
Перед тем как приступить к определению упрочнения выключения нужно установить величину угла подъема профиля кулачка. При малом угле подъема профиля может происходить самовыключение муфты под действием осевого упрочнения Рос. Угол подъема профиля направляться выбрать таким, дабы при минимальной величине сил трерия исключалось самовыключение муфты.
Силы трения имеют минимальную величину при передаче окружного упрочнения несколькими кулачками.
выключения и Самоуправляющиеся механизмы включения. выключения и Самоуправляющиеся механизмы включения кинематических цепей смогут быть разбиты на три группы:
1) муфты обгона, каковые срабатывают при трансформации числа оборотов, связанного с муфтой вала,
2) механизмы автоматического выключения, размыкающие кинематическую цепь при ограничении перемещения рабочего органа посредством твёрдого ограничителя, и
3) предохранительные муфты, срабатывающие при происхождении перегрузки в кинематической цепи.
Муфты обгона. При наличии муфты обгона вал II может приобретать вращение от одной из двух кинематических цепей, информирующих ему вращение в одном направлении с различной скоростью. При медленном вращении вал II приобретает перемещение от вала I через червячную передачу. Наряду с этим вал III, информирующий стремительное вращение валу II отключён посредством фрикционной муфты, а шестерня, вольно сидящая на валу II, машинально сцепляется с валом посредством муфты обгона.
При включении муфты вал II приобретает стремительное вращение в том же направлении, в котором он вращался медлительно, наряду с этим муфта обгона машинально расцепляет вал II с шестерней.
Подобная схема пользуется большим распространением в токарных автоматах. Более простое ответ возможно получено при применении в цепи стремительных ходов личного электродвигателя.
Недочётом рассмотренной схемы есть то, что вал II приобретает стремительное вращение лишь в одном направлении. Используя второй вариант муфты обгона возможно сказать валу II стремительное вращение в обоих направлениях. В этом случае стремительное вращение передается поводковой втулке, которая при включении стремительного хода машинально расцепляет вал II с червячной шестерней.
Рис. 8. Муфты обгона.
При соответствующей конструкции муфты обгона вал II может приобретать кроме этого и медленное вращение в обоих направлениях.
В качестве муфт обгона смогут быть применены храповые и роликовые муфты. Громаднейшим распространением пользуются роликовые муфты.
При медленном вращении против часовой стрелки вал приобретает перемещение от червячной шестерни. Шестерня сидит на ступице чашки, которая вольно вращается на валу. Чашка при медленном вращении связывается с валом посредством роликов, расположенных в вырезах диска.
внутренняя поверхность и Вырезы диска чашки образуют клиновое пространство. Ролики под действием пружин прижимаются к внутренней поверхности чашки. При медленном вращении против часовой стрелки трение между чашкой и роликами урлекает ролики, каковые заклиниваются и связывают диск с чащкой, каковые наряду с этим вращаются как одно целое, передавая перемещение валу.
При стремительном вращении вала кроме этого против часовой стрелки силу трения действуют на ролики в обратном направлении, и ролики, откатываясь в более широкую часть выреза диска, не мешают стремительному вращению вала, что обгоняет медлительно вращающуюся чашку. В случае если механизм выполняется без поводковой втулки, то стремительное вращение вала в противоположном направлении нереально, поскольку ролики наряду с этим заклиниваются. В таком виде механизм используется в тех случаях, в то время, когда требуется стремительное вращение в одном направлении.
Для обеспечения стремительного вращения вала в обоих направлениях перемещение передается не конкретно валу, а поводковой втулке, на ступице которой сидит на шпонке шестерня стремительного хода. Поводковая втулка сидит на валу вольно. Торцовые кулачки поводковой втулки входят в вырезы диска.
При вращении шестерни против часовой стрелки кулачки втулки увлекают диск, а вместе с ним процесс и вал протекает, как обрисовано выше. При вращении шестерни по часовой стрелке поводковая втулка в первоначальный момент мало поворачивается относительно вала и собственными кулачками выбивает ролики из клинового пространства, и через ролики передает перемещение диску, тем самым не давая им заклиниться.
В случае если муфта обгона обязана кроме этого передавать медленное перемещение в обоих направлениях, то диск снабжается выразами двух типов, направленных в противоположные стороны. При медленном вращении против часовой стрелки перемещение передается роликами, как обрисовано выше, а ролики в передаче вращения не участвуют. При медленном вращении по часовой стрелке перемещение передается роликами.
При стремительном вращении против часовой стрелки ролики откатываются в широкую часть выреза силой трения, а ролики — отжимаются кулачками поводковой втулки. При стремительном вращении по часовой стрелке ролики 9 откатываются силой трения, а ролики 4 отжимаются кулачками поводковой втулки.
Муфты обгона разной конструкции находят большое распространение в станках-автоматах и полуавтоматах, поскольку при применении аналогичных индивидуальных электродвигателей и муфт стремительных ходов упрощается конструкция привода стремительных ходов и совокупность управления, поскольку отпадает необходимость в особых механизмах переключения.
Величина силы Nx ограничивается контактной прочностью. При определении допускаемой величины силы N1 рекомендуется исходить при твердости контактирующих поверхностей HRC60 из допускаемого напряжения вдоп15 ООО кГ/см2.
Подробности муфты, контактирующие с роликами, и сами ролики рекомендуется изготовлять из стали ШХ15 либо из цементируемых сталей, в частности стали 20X.
Механизмы автоматического выключения, размыкающие кинематическую цепь при ограничении перемещения рабочего органа посредством твёрдых ограничителей. Конструкции механизмов этого типа очень многообразны и мы вынуждены ограничиться рассмотрением нескольких характерных примеров.
Механизм, представленный на рис. 9, а, помогает для расцепления ведущей шестерни с валом, от которого перемещение передается следующим звеньям кинематической цепи. Торцовые кулачки шестерни сцепляются с кулачками муфты. На левом финише муфты имеются V-образные вырезы, в каковые входят ролики, сидящие на оси, установленной в отверстии сухаря. Ось роликов может самоустанавливаться, что облегчает достижение контакта обоих роликов с V-образными вырезами муфты.
При одностороннем контакте условия работы механизма выключения ухудшаются.
Муфта прижата к роликам пружиной. Последняя перемещает плунжер, что связан штифтом с кольцом, передающим упрочнение пружины муфте. При остановке вала шестерня, а вместе с ней муфта, поворачиваются .
При повороте муфты ролики, влияя на скошенную поверхность V-образных вырезов, заставляют муфту, а вместе с ней и шестерню перемещаться вправо. По окончании поворота на 180° муфта под действием пружины возвращается назад, поскольку V-образные вырезы совпадают с роликами, а шестерня остается на месте и кулачки шестерни расцепляются с кулачками муфты. В момент расцепления кулачки не передают упрочнения, что содействует увеличению долговечности механизма.
Как было продемонстрировано выше, величина сил трения будет зависеть от условий контакта зубьев кулачковой муфты. Потому, что изменение условий контакта будет сопровождаться трансформацией сил трения, а соответственно и величины крутящего момента, при котором будет происходить выключение муфты, то такое изменение условий контакта в ходе работы недопустимо.
Рис. 9. Муфта автоматического останова:
а — разрез, б — график трансформации момента в зависимости от угла 0 при различных значениях
Величину q направляться назначать исходя из условий работы механизма. Чем больше пределы трансформации крутящего момента при останове, тем ниже точность останова. Значения q возможно советовать принимать равными 0,25—0,40.
Рис. 10. Падающий червяк
Крутящий момент определяют исходя из упрочнения на последнем звене кинематической цепи.
Для автоматического выключения кинематической цепи при возрастании крутящего момента более чем допустимого обширно употребляется механизм с падающим червяком. Червяк смонтирован в подшипнике поворотного кронштейна. К кронштейну прикреплена планка, которая опирается на верхнюю плоскость рычага.
При включенной червячной передаче верхняя плоскость рычага занимает горизонтальное положение. Распорная сила, действующая на червяк, воспринимается рычагом, что не разрешает передаче разомкнуться. При повороте кронштейна по часовой стрелке червяк выходит из зацепления с червячной шестерней.
Червяк приобретает вращение от вала, что связан универсальным шарниром с валом. От вала вращение передается червяку через муфту, торцовые зубцы которой зацепляются с торцовыми зубцами ступицы червяка. Зубцы муфты прижаты к зубцам червяка под действием пружины.
Натяжение пружины, а соответственно величина передаваемого крутящего, регулируется посредством гайки.
При возрастании крутящего момента более чем допустимого, муфта под действием осевой составляющей упрочнения, приложенного к торцовым зубцам, перемещается вправо. Наряду с этим торец муфты нажимает на рычаг, что, поворачиваясь около оси, осовобождает планку и кронштейн с падающим червяком опускается вниз под действием давления пальца и собственного веса, закрепленного в рычаге, что сидит на одной оси с рычагом.
Включение падающего червяка производится вручную поворотом оси посредством рукоятки. Наряду с этим рычаг, действуя на планку, поднимает кронштейн с червяком.
Расчет муфты подобен рассмотренному выше.
Падающие червяки рассмотренного типа используются на бессчётных моделях токарных станков, производимых отечественной индустрией.
Большим распространением пользуется кроме этого вторая модификация механизма с падающим червяком, представленная на рис. 20, 6. Падающий червяк, приобретающий вращение через муфту, подобную рассмотренной выше, смонтирован в люльке, которая может поворачиваться около оси вала. Передача вращения от вала к валу червяка осуществляется шестернями 1—2. Во подключенном положении червяк поддерживается защелкой той либо другой конструкции, на которую опирается люлька.
При возрастании момента выше допустимой величины срабатывает муфта и освобождает защелку, благодаря чего люлька опускается, поворачиваясь около оси вала, и червяк расцепляется с червячным колесом.
Падающие червяки этого типа используются в ряде отечественных и зарубежных моделей токарных и револьверных станков.
Предохранительные устройства. В качестве предохранительных устройств смогут быть использованы механизмы рассмотренного выше типа, размыкающие кинематическую цепь при возрастании момента выше допустимой величины, разного рода муфты, проскальзывающие при возрастании различного рода и момента устройства со шпонками и срезными штифтами.
В качестве проскальзывающих муфт смогут быть использованы разные фрикционные и кулачковые муфты, и муфты особой конструкции.
В предохранительных фрикционных муфтах сжатие дисков происходит под действием пружины, сила которой вычислена так, что при возрастании крутящего момента более чем допустимой величины диски начинают проскальзывать и при вращающейся ведущей части муфты ведомая остается неподвижной.
Так как фактическая величина коэффициента трения может существенно различаться от расчетной, то и момент, при котором муфта срабатывает, может колебаться в больших пределах.
Кулачковые проскальзывающие муфты со скошенными торцовыми кулачками подобны муфтам, используемым в рассмотренных выше механизмах, размыкающих кинематическую цепь при возрастании крутящего момента. Отличие содержится в том, что при возрастании момента не происходит размыкания кинематической цепи и муфта трудится как трещотка, что приводит к повышенному износу муфты.
Из бессчётных особых конструкций муфт большим распространением пользуются шариковые муфты. Один из вариантов шариковой муфты представлен на рис. 11, а. Предохранительная муфта связывает шестерню с диском.
Сообщение осуществляется посредством шариков, расположенных в отверстиях, выполненных в теле шестерни. Шарики заходят кроме этого в отверстия диска. К диску шарики прижимаются пружинами.
Натяжение пружин, а соответственно и величина передаваемого крутящего момента, регулируется посредством гайки, перемещающей плунжер. При перегрузке кромки отверстий диска отжимают муфта и шарики трудится как трещотка.
Рис. 11. Предохранительные муфты.
Упрочнение пружин возможно выяснено в соответствии с методикой, изложенной выше для кулачковых муфт. Углом подъема в этом случае есть угол между касательной к шарику и торцовой плоскостью диска.
Предохранительные устройства со шпонками и срезными штифтами используются в тех случаях, в то время, когда перегрузка есть редким случаем и появляется лишь в аварийных условиях. Как пример предохранительного устройства со срезным штифтом приведена нормализованная муфта. В полумуфты запрессованы закаленные втулки из стали 40Х. Через отверстия втулок проходит срезной штифт, что в большинстве случаев изготовляется из самый прочного материала.
При перегрузке штифт срезается и должен быть заменен новым.
Используя для того чтобы, материал большой прочности исключают возможность случайной замены штифта малой прочности штифтом более большой прочности, что имело возможность бы привести к поломке механизмов станка.
