Основные исполнительные механизмы машин-автоматов

 

Исполнительный механизм привода рабочего органа должен иметь минимальные габариты, обеспечивать заданные условия и законы движения это­го органа при наименьших динамических нагрузках в звеньях механиз­ма.

Методика расчета на прочность звеньев исполнительного меха­низма зависит от выбранных условий движения рабочего органа и соотношения величин действующих динамических и статических нагру­зок. Исходя из этого соотношения, все механизмы можно разделить на три группы:                                    

1. Быстроходные механизмы с преобладающими динамическими нагрузками. При расчете учитываются только динамическиенагрузки.

2. Быстроходные механизмы, у которых динамические и стати­ческие нагрузки соизмеримы. При расчете учитываются и те и другие нагрузки.

3. Тихоходные механизмы с преобладающими статическими нагрузками. При расчете учитываются только статические нагрузки.

Как видно из приведенных выше примеров циклограмм, соотноше­ние времени рабочего хода t_p и времени холостого хода t_x в механизмах может быть различным. Принято называть отношение этих времен коэффициентом срабатывания механизма – К;

                    К = t_x / t_p                          (6.1)

По построенной циклограмме и рассчитанному коэффициенту срабатывания - К подбирается исполнительный механизм для привода рабочего органа. Однако для некоторых механизмов коэффициент срабатывания - К не может приниматься произвольным, он зависит от природы самого механизма. Коэффициент срабатывания - К рассчитывается по базис­ным механизмам.

Базисные механизмы

Базисным  называется механизм, образованный веду­щим звеном распределительного вала - РВ и первой структурной группой исполнительного механизма.

На рис.13. показан исполнительный механизм для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа - пуансона6, закрепленного на ползуне 5.

Рис. 13. Схема исполнительного механизма машины-автомата

При вращении кривошипа 1, установленного на распределительном валу РВ, движение от кривошипа через шатун 2 передается коромыслу 3, совершающему качательное движение. От него движение через тягу 4 передается ползуну 5. Этот механизм состоит из двух структурных групп:          1) - шатуна 2 и коромысла 3; 2) - тяги 4 и ползуна 5.

Базисным механизмом в данном случае является механизм, состо­ящий из ведущего звена – кривошипа 1 и первой структурной группы (2 и 3).

В пищевых машинах-автоматах встречаются следующие основные базисные механизмы.

Кулачково-рычажный механизм

Кулачковые механизмы имеют широчайшее распространение в автоматостроении благодаря тому, что с их помощью можно весьма просто решить задачу о воспроизведении даже самых сложных законов движе­ния рабочих органов. Характер движения рабочих органов в данном слу­чае зависит только от профиля кулачка.

Для большинства кулачковых механизмов характерно, что скорость движения ведомого звена непрерывно изменяется, а в начальные и конечные моменты возвращения и удаления звена она равняется нулю.

По схемам и конструктивному оформлению кулачковые механизмы весьма разнообразны (см. гл. XX учебника [1] и [2]). Кулачки могут иметь возвратно-поступательное и вращательное движение. Штанга-толкатель может двигаться возвратно-поступательно, а также иметь качательное движение. На рис.14а показан вращающийся с угловой скоростью w₁ кулачок 1, у которого радиусы плавно меняются от r_minдо r_max. Толкатель 2 получает возвратно-поступательное движение без выстоев, причем максимальный его ход равен S₀ = r_max – r_min.

 

 

 

Рис. 14. Схемы кулачковых механизмов

 

 

Толкатель 2¢ совершает качательное движение вокруг опоры 0 также без выстоев.

Для получения движения толкателя с выстоем кулачок должен иметь участок профиля с постоянным радиусом. Так, например, на рис. 6.2.б показан кулачок о выстоем толкателя в верхнем положении:

r_max = const на угле j_в.

Поскольку угловая скорость кулачка постоянна w₁ = constвремя поворота кулачка и движения толкателя пропорциональны углу поворота кулачка:

t_p = j_p / w₁ = 30 / pn × j_p; t_x = 30 / pn × j_x; t_в = 30 / pn × j_в   (6.2)

Следовательно, коэффициент срабатывания кулачкового меха­низма равен отношению углов поворота кулачка:

 

К = t_x / t_p = j_x / j_p или К = (t_x + t_в) / t_p = (j_x + j_в) / j_p       (6.3)

         (без выстоя)                           (с выстоем)

В кулачковых механизмах по желанию конструктора можно полу­чить практически любые коэффициенты срабатывания.

Методика профилирования кулачков рассматривается в курсе теории механизмов и машин. В данной работе рассмотрены только законы движения центра ролика кулачкового механизма.