Силові залежності в фіксаторах.

Схема дії сил иа елементи фіксатора зображена на рис. 14.5. Визначимо силу Р, необхідну для переміщення гребінки з одного фіксованого положення в інше Для сил, що діють в елементах фіксатора, можна скласти систему рівнянь;

(14.1)

де R_3-1 – повна реакція між корпусом 3 і защолкою 1; R_3-2 – повна реакція між корпусом 3 і гребінцем 2; R_2-1 = R_1-2 – повна реакція між защолкою 1 і гребінцем 2.

Силу P_i, необхідну для виводу гребінця з фіксованого положення, можна визначити з плану сил (рис. 14.5, б):

(14.2)

де N_3-1 – нормальна складова реакція R_3-1; F_3-1 = I₁N_3-1 = N_3-1tgp₁ – сила тертя між корпусом і защьолкою; N_3-2 – нормальна складова реакції R_3-2; F_3-1= I₃N_3-2= N_3-2tgp₃ – сила тертя між корпусом і гребінцем.

Розвязуючи рівняння (14.2), отримаємо:

(14.3)

З рівняння (14.3) можна визначити силу Р₁, необхідну для виводу гребінця з фіксованого положення. Розглянемо деякі одиночні випадки цього рівняння без урахування дії сили Р_с.

Мінімальне значення сили Р₁, при рівних умовах, можна отримати при значеннях р₁, рівних або близьких нулю. Тоді:

 

Звідси слідує, що для отримання мінімального значення сили Р₁, раціонально застосовувати фіксатори з обертовими і пружинними защьолками і заміняти тертя ковзання тертям обертання.

Якщо також р₃ = 0, то Р_1min=Qtg(p₂+α). При р₁=р₂=р₃=р≠0 рівняння (14.3) отримає вигляд:

(14.4)

В приміжному положенні защьолки (положення ІІ на рис. 14.5, а), коли α = 0 і р₁ = 0, сила необхідна для переміщення гребінця:

(14.5)

План сил фіксованого гребінця (рух защьолки вниз по похилій площині) і при α > р₂ зображений на рис 14.5, в. Виходячи з нього отримаємо:

Після розвязання маємо

(14.6)

Розглянемо випадковим випадком рівняння (14.6), Мінімальне значення сили Р_1ІІ получають при значеннях р₁, близьких до нуля. Тоді:

Якщо р₁=р₂=р₃=р≠0, рівняння (14.6) приймає вигляд:

Рух гребінця під дією тільки защьолки можлива при tgp₃≤ tg(α – p₂) або α ≥ (р₂+р₃). При р₃=р₂= 11^о α_min= 22^o.

При фіксуванні гребінця, коли α< p₂, план сил буде мати вигляд зображений на рис. 14.5, д. В цьому випадку переміщення гребінця без прикладання зьовнішньої сили неможливе.

У всіх розглянутих випадках замикає зусилля фіксатора (створюване зазвичай пружинами) при поступальному русі гребінки і α = const є змінним. Причому в положенні фіксації має мінімальне значення, а в проміжному - максимальне. Відповідно змінюється значення сили Р. Якщо для роботи механізму з фіксатором необхідно отримати інший закон зміни сили Q, кут α можна зробити змінним, наприклад, зменшувальним в міру підйому западини гребінки (рис.! 4.6, а).

На рис. 14.6, б показана конструкція фіксатора, в якому зусилля при перемиканні змінюється незначно. Це досягається завдяки використанню тангенціальної складової сили пружини, яка зменшується при зміні її напрямки. З рис. 14.6, в, г видно, що при незначній зміні зусилля Р_пр при повороті засувки зусилля фіксації Q_x і Q₂ відрізняються один від одного майже в два рази.

У разі застосування поворотною засувки для забезпечення однакового замикаючого зусилля фіксатора в обох напрямках центр обертання засувки слід розташовувати так, щоб фіксує частина її рухалася приблизно перпендикулярно до гребінки, а лінія АВ, що з'єднує центр обертання засувки з місцем зачеплення, стосувалася середньої окружності западин гребінки (рис. 14.7).

У фиксаторах обертального руху кут а підйому западин гребінки при виконанні їх прямими лініями збільшується при переході засувки від фіксованого положення в проміжне. При цьому початкове значення кута а необхідно вибрати таким, щоб виконувалася умова «α_max <(90 ° - (р₁ + р₂)).

Для отримання постійного значення кута а при повороті гребінки її западини необхідно виконати кривими лініями (наприклад, логарифмічною спіраллю).

14.1. Відношення між кутом α і розміщенням защолки

α, (…^о)	^r max ^/t	^hmin^/t
	0.872 0.778 0.707 0.653	0.134 0.158 0.182 0.207 0.233

 

Раціональні розміри фіксатора з роликового засувкою в залежності від заданого кроку гребінки (рис. 14.8, а) і прийнятого кута а отримують, якщо окружність ролика стосується верхніх точок зубів гребінки (рис. 14.8, б). Тоді найбільший радіус ролика

а мінімальний хід защолки

Щоб уникнути сильного зношування виступів гребінки радіус ролика беруть дещо менше. У табл. 14.1 наведені значення r_max і h_min для найбільш часто вживаних кутів α. Для оцінки роботи фіксатора введемо ряд коефіцієнтів.

Коефіцієнт чутливості фіксатора

характеризує чутливість фіксатора при переході з одного фіксованого положення в наступне без «проскакування». Значення його знаходиться в межах Кц = = 1,2... 2,2.

Коефіцієнт ступеня автоматичної дії

показує можливість переміщення гребінки при фіксуванні під дією засувки (α> (р2 + р3)) без докладання додаткових зовнішніх сил. Значення коефіцієнта повинно знаходитися в межах К_А = 1,2...1,5. Якщо К_А <1, гребінка на всіх етапах фіксації повинна примусово рухатися.

Збільшення коефіцієнта ступеня автоматичної дії фіксатора досягають зменшенням тертя в елементах фіксатора, застосуванням поворотних і пружинних засувок, розвантаженням осі гребінки введенням здвоєною засувки в фиксаторах обертального руху (див. Рис. 14.2, в), збільшенням у відомих межах кута α.

При великих значеннях К_А робота фіксатора в момент фіксації буде супроводжуватися ударами засувки по гребінці. Зменшити силу удару можна, виконуючи профіль западини гребінки опуклими кривими (див. Рис. 14.6, а) або вводячи спеціальні демпфирующие пристрої (рис. 14.9).

Коефіцієнт фіксації

якщо сила Р_с'спрямована проти руху гребінки; де Р_b - рівнодіюча збурюючих сил, що прагнуть зрушити гребінку з фіксованого положення (удари, вібрація). Якщо сила Р_с спрямована по руху гребінки,

Коефіцієнт фіксації показує здатність фіксатора утримувати гребінку і пов'язані з нею рухливі ланки механізму у фіксованому положенні при дії збурюючих сил. Значення його залежить від призначення фіксатора і може знаходитися в межах К_ф = 2... 3.