Кулачкового механизма

При профилировании кулачковых механизмов мы считали, что минимальный радиус кулачка r_min задан. Можно построить много кулачков с различными минимальными радиусами, которые обес­печат один и тот же закон движения толкателя. Конечно, из конструктивных соображений всег­да желательно выбрать кулачок наименьших размеров. Однако с уменьшением размера кулачка (размера r_min), как мы увидим ниже, происходит нежелательное увеличение сил трения, а при очень ма­лых размерах кулачка может произойти заклинивание и поломка толкателя.

На рис. 15 показано направление силы Р давления кулачка на толкатель. Сила P в механизме с роликовым толкателем направлена практически по нормали к теоретическому профилю кулачка, так как трение качения в паре кулачок – ролик незначительно. Раскла­дывая силу Р на две составляющие, получим силу Р' = Pcosg, на­правленную вдоль линии движения толкателя, и силу Р" = Psing, направленную перпендикулярно линии движения толкателя. Си­ла Р' является полезной силой, направленной на преодоление сил полезных сопротивлений, а сила Р" является вредной силой, кото­рая вызывает перекос толкателя, возникновение сил трения в на­правляющих толкателя. А если эта сила очень велика, то может произойти заклинивание и поломка толкателя.

Трение учитывается только в направляющих поступательной пары, причем, считаем, что вследствие достаточного зазора в этой паре звено 2 при его перекосе касается направляющих в двух точках D и C.

Угол между вектором силы, действующей со стороны ведущего звена на ведомое, и вектором скорости точки ведомого звена, в которой приложена сила, называется углом давления g.

Чем больше угол давления, тем сильнее прижат толкатель к направляющим, тем больше трение в них и их износ. При этом увеличение силы трения вызывает необходимость увеличить движущую силу. В результате чего возрастают изгибные и контактные напряжения в звеньях механизма. При большом значении угла давления сила трения настолько увеличивается, что толкатель заклинивается в направляющих и остается неподвижным, сколько большой не была бы движущая сила P – механизм становится неработоспособным. Угол давления, при котором происходит заклинивание, называется углом заклинивания. Кроме того, увеличение угла давления вызывает уменьшение мгновенного КПД кулачкового механизма.

Величина угла давления изменяется в течение цикла и зависит от геометрических и кинематических параметров кулачкового механизма. При прочих равных условиях уменьшение радиуса минимальной окружности вызывает увеличение угла давления, и наоборот. Положительный эксцентриситет уменьшает угол давления, отрицательный – увеличивает. В процессе проектирования стремятся уменьшить размеры звеньев кулачкового механизма за счет увеличения угла давления, но учитывают при этом, что увеличение угла давления возможно лишь до некоторого критического значения g<g_кр. Многолетняя практика рекомендует следующие значения g_кр: для механизмов с поступательно движущимся толкателем 30…35°, для механизмов с коромысловым толкателем 40…50°.

В механизмах с силовым замыканием это условие должно выполняться только на фазе удаления, когда кулачок является ведущим звеном. В механизмах с геометрическим замыканием условие необходимо выполнять и на фазе удаления и на фазе сближения.

Дата добавления: 2015-08-09