Разновидности плоских кулачковых механизмов

 

П о х а р а к т е р у п р е о б р а з о в а н и я д в и ж е н и я. В большинстве случаев в кулачковых механизмах ведущее звено – кулачок совершает вращательное движение. При этом толкатель может совершать возвратно-поступательное (рис. 9.1), возвратно-вращательное (рис. 9.2, а) или сложное плоское (рис. 9.2, б) движение. В первом случае толкатель механизма является обыкновенным ползуном, во втором – коромыслом, в третьем толкатель является одновременно шатуном четырёхшарнирного механизма.

Во всех трёх случаях вместо вращающегося кулачка может использоваться возвратно-поступательно движущийся кулачок. Следует заметить, что такого типа кулачковые механизмы применяются довольно редко.

Механизмы первого типа отличаются более простой конструкцией и широко применяются во многих машинах (например, в поршневых машинах различного назначения). Лучшими характеристиками обладают механизмы второго типа, чем и объясняется их наиболее широкое распространение в технике. Механизмы третьего типа, не имея преимуществ по сравнению с первыми, сложнее их по конструкции, поэтому применять такие механизмы не рекомендуется, и в машинах они встречаются редко.

П о ф о р м е о к о н ч а н и я т о л к а т е л я. Толкатели в кулачковых механизмах могут применяться остроконечными (рис. 9.3, а). В этом случае механизмы не могут передавать значительных усилий вследствие больших удельных давлений в контакте толкателя и кулачка. В механизме с остроконечным толкателем теоретический и рабочий профили кулачка совпадают. Наиболее широкое распространение имеют роликовые толкатели (рис. 9.3, б) вследствие малых потерь на трение в контакте ролика и кулачка, так как ролик перекатывается по профилю кулачка, а не скользит как при других формах окончания толкателя.

 

Если радиус ролика сделать равным бесконечности, то он выпрямляется и становится плоской тарелкой с названием плоский или тарельчатый толкатель (рис. 9.3, в). Естественно, что в плоскости чертежа такой толкатель вращаться не может.

Наконец, при достаточно большом радиусе ролика (но не бесконечном) используется его небольшой участок, напоминающий по форме шляпку гриба (рис. 9.3, г). Отсюда и его название – грибовидный толкатель.

П о с п о с о б у з а м ы к а н и я в ы с ш е й п а р ы к у л а ч о к-т о л-
к а т е л ь. Для правильной работы кулачкового механизма необходимо, чтобы осуществлялся постоянный контакт толкателя и кулачка. Это условие выполняется двумя способами: с помощью сил полезного сопротивления, преодолеваемых толкателем, или сил веса толкателя и связанных с ним частей, а также, наиболее часто, с помощью пружины – первый способ, путём придания определённой формы толкателю и кулачку, препятствующей разрыву высшей пары – второй способ. Первый способ называется силовым замыканием, второй – кинематическим (или геометрическим) замыканием. Пример силового замыкания посредством пружины осуществлён в схеме механизма на рис. 9.1.

На рис. 9.4 показан механизм с кинематическим (геометрическим) замыканием высшей пары. В этом механизме профиль кулачка выполнен в виде выфрезерованного паза на торце круглого диска 1. Ширина паза соответствует диаметру ролика, который помещается в паз. В процессе работы механизма в зависимости от направления действия силы ролик прижимается то к наружному, то к внутреннему профилю паза, но не может выйти из него.

Так обеспечивается постоянство контакта ролика толкателя 2 и профиля кулачка 1.