Шарнирно-рычажные механизмы.

Шарнирно-рычажные механизмы по характеру применения являются универсальными механизмами как с точки зрения методов обработки, так и с точки метода обрабатываемых деталей. Отличаются быстродействием, надежной работой, простой конструкцией, минимальными потерями на трение. Кроме этого они могут обеспечить достаточно большую величину коэффициента силовой передачи. К недостаткам шарнирно-рычажных механизмов относят большие габариты, ограниченную величину запаса хода и ее зависимости от размера механизмов. Кроме того, шарнирно-рычажные механизмы не обладают свойством самоторможения. Шарнирно-рычажные механизмы являются комбинированными, в которых шарнирный рычаг взаимодействует с обычным рычагом или плунжерным. Шарнирный рычаг в отличии от обычного рычага имеет две опоры. Причем обе опоры могут быть подвижными или одна опора подвижная, а друга неподвижная. Подвижная опора называется шарнир, рычаг с двумя подвижными опорами в механизме выполняет роль усилителя привода. Рычаг с одной подвижной опорой применяется для увеличения запаса хода механизма. Обычный рычаг или плунжер в шарнирно-рычажных механизмах применяются для передачи силы зажима на заготовку, при этом обычный рычаг также может использоваться для увеличения коэффициента силовой передачи или запаса хода механизма. Для получения расчетных уравнений шарнирного рычага обратимся к наиболее простой схеме шарнирно-рычажного механизма, состоящего из привода 1, шарнирного рычага 2 и обычного рычага 3 (рис.2.19). Такой механизм называется шарнирно-рычажным механизмом одностороннего действия с одним шарнирным рычагом.

Во время закрепления заготовки, исходная сила привода W прикладывается к шарнирному рычагу, через шарнир А. Поскольку шарнирный рычаг в рабочем положении находится под углом α в шарнире А возникает равнодействующая сила Ra, которая вызывает противодействие такой же силы Rб со стороны шарнира Б. По условию равновесию шарнирного рычага силы Ra и Rб должны быть равны по величине и действовать по одной линии. С учетом трения в шарнирах шарнирного рычага эта линия проходит по касательной к окружностям трения шарниров. Касательная располагается под углом β относительно шарнирного рычага (рис. 2.20). Таким образом, силы Ra и Rб действуют под углом α+β, с другой стороны равнодействующая Rб является внешней силой для обычного рычага и раскладывается на составляющие Q2 и Q1. Составляющие Q2=W и воспринимается опорой В обычного рычага. Составляющая Q1 через плечи обычного рычага передается на заготовку, как сила зажима.

Из треугольника сил имеем Q1=W/tg(α+β),(1) где α- угол наклона шарнирного рычага в рабочем положении. β – угол, который учитывает влияние трения на коэффициент силовой передачи шарнирного рычага ic=Q/W=1/ tg(α+β) (2). Уравнения 1 и 2 называются уравнениями шарнирного рычага с 2-мя подвижными опорами. Из этих уравнений следует, что как усилитель шарнирный рычаг действует за счет угла его наклона α. Физический смысл угла β такой же как и у угла трения. Определяется угол β из геометрических построений (рис.2.20). Для этого из центра шарнира А проводится линия параллельная касательной. Получается треугольник АБС с углом β, из которого следует, что tgβ≈БС/L=2ρ/L=2rf/L=df/L, где d – диаметр шарнира. Действие силы Q1 в шарнире Б вызывает противоположные действия такой же силы в шарнире А. Для повышения жесткости шарнира А его снабжают роликом 4, который перемещается по направляющей 5. В этом случае работа штока привода 6 становится более благоприятной, однако, появляется приведенная сила трения Fпр между роликом и направляющей и уравнение шарнирного рычага принимает вид Q1=(W-Fпр)/ tg(α+β), учитывая что Fпр=Q1tgφпр получаем уравнение шарнирного рычага с роликом.

Β=30’…2⁰.

Для определения запаса хода шарнирного рычага его рабочее положения сравним с исходным положением. Из сравнения следует, что S_Q1=L(cosα’-cosα). Наибольшая величина запаса хода S_Q1max=L(1-cosα). Величина хода привода будет соответственно равняться Sw=L(sinα’-sinα).

Шарнирный рычаг в механизмах обычно выполняется сборным. Делается это для изменения длины шарнирного рычага и следовательно регулировать угол его наклона. При расчете механизма угол α определяется (принимается) исходя из обеспечения требуемой силы зажима заготовки, а также для обеспечения надежной работы механизма. В любом случае угол α не должен быть меньше 5⁰. При углах меньше 5⁰ есть вероятность заклинивания шарнирного рычага. Обычно α=10⁰-15⁰. Угол α’ определяется исходя из обеспечения требуемого запаса хода механизмов. Например, S_Q=TH+S, S – установочный зазор, принимается в зависимости от вида заготовки. Затем S_Q1=S_Q∙l2/l1=L(cosα’-cosα)→α’.

Дата добавления: 2015-07-08