Исследование валикокольцевых механизмов (стр. 2 из 16)

б) пневмогидравлический раскладчик (Лист 1, рис. 5)

Одним из независимых раскладчиков является пневмогидравлический раскладчик. Привод шпинделя 1 и раскладчика 2 осуществляется от магистрали сжатого воздуха через редуктор, настраиваемый на давление, меньшее, чем в магистрали, и предохраняющий таким образом станок от перепадов давления. Вращение шпинделя осуществляется ротационным пневматическим двигателем, а движение раскладчика – пневмоцилиндром двойного действия.

Сжатый воздух от редуктора Р одновременно поступает в оба эти двигателя через дроссель Д, таким образом изменяя число оборотов шпинделя, одновременно изменяют и скорость перемещения раскладчика. Помимо этого движение раскладчика регулируется вторым дросселем 4, служащим для бесступенчатой регулировки шага намотки в широких пределах.

Движение раскладчика сообщается попеременно штоками 8, 10 пневматического цилиндра. Эти штоки входят в жидкость гидравлических демпферов 9 и 7 и заставляют соответствующий поршень 13, 14 перемещать свой шток 8 или 10 в направлении движения штанги 11 раскладчика со скоростью, меньшей, чем скорость движения штоков 6, 5, во столько раз, во сколько диаметр этих штоков меньше диаметров поршней 13, 14.

Реверсирование направления движения штанги 11 раскладчика производится с помощью передвижных упоров 12, снабженных концевыми выключателями 1К и 2К, переключающими электромагнит Э, а вместе с ним и золотник распределительного пневматического крана 3.

Функцию синхронизации механизмов вращения и движения раскладчика выполняет дроссель Д, питающий механизм вращения шпинделя и движения раскладчика. По существу рассмотренная выше схема отнесена к независимым схемам раскладчиков до некоторой степени условно, так как зависимость здесь существует, только выполняется она непривычными для намоточных станков элементами пневмопровода.

Независимые раскладчики на практике применяются очень редко. Явление самоукладки – сложное явление, требующее соблюдения специфических условий, например, изолированность механизма раскладки от случайных толчков и ударов, вибраций, что очень сложно на современном производстве. Пневмогидравлический раскладчик тоже не получил широкого распространения из-за своей относительной сложности, больших габаритов.

в) раскладчики с гибкой кинематической связью со шпинделем станка:

· фрикционный (Лист 1, рис. 6)

На валу ротора электродвигателя 1, который одновременно служит и шпинделем станка, закреплен диск 2. Второй диск 5 большего диаметра перемещается в осевом направлении под воздействием пружины 6. Между торцами этих двух дисков расположен свободно вращающийся ролик 4, положение которого относительно оси диска 5 можно изменить с помощью маховичка 3, вращающего винт, связанный с кареткой 12, на которой закреплен ролик 4. Изменяя место контакта ролика с диском 5, изменяют число оборотов диска, а следовательно и скорость вращения вала 7, на котором он закреплен. Этим и достигается регулирование величины шага намотки. Продолжением вала 7 служит ходовой винт, связанный с гайкой 11, расположенной на раскладчике 13, так что при вращении винта раскладчик осуществляет рабочее перемещение. Реверсирование перемещения раскладчика осуществляется следующим образом: второй ходовой винт 10 связан с первой парой зубчатых колес, из которых колесо 8 закреплено на валу 7, а колесо 9 – на ходовом винте 10. Таким образом, во время работы станка оба ходовых винта 7 и 10 вращаются во взаимно противоположных направлениях. Две полугайки, принадлежащие раскладчику 13, попеременно соединяются то с валом 7, то с валом 10; их переключение происходит при соприкосновении с одним из двух упоров, располагаемых на расстоянии длины ряда обмотки.В зависимости от того, с каким из винтов связан в данный момент раскладчик, происходит его перемещение вправо или влево.

· Фрикционный валикокольцевой с наружным прижимным роликом (в дальнейшем этот механизм будем обозначать «схема вал-ролик» или «схема US» - так как этот механизм был впервые использован в американских кабельных машинах) (Лист 1, рис. 7)

Валикокольцевой механизм с наружным прижимным роликом состоит из валика 1, к которому при помощи пружины 4 прижимается фрикционный ролик 2, установленный в каретке 3, на которой закреплен раскладчик 6. В процессе вращения валика 1 можно менять угол установки ролика В путем поворота оси каретки 5 и тем самым изменять скорость перемещения каретки V₁ при неизменной скорости вращения валика V (рис. 1).

Передаточное отношение такого механизма без учета относительного скольжения контактирующих тел будет равно

(стр. 23 добавить)

Рис.1.

Этот механизм довольно прост по конструкции, имеет минимальный износ (трения качения), относительно высокий КПД и позволяет легко регулировать даже на ходу скорость возвратно-поступательного движения каретки. Реверс механизма осуществляется простыми по конструкции переключающими устройствами, изменяющими угол

на угол строго противоположный первоначальному без реверса валика.

Основной недостаток этого механизма – незначительное осевое усилие, передаваемое кареткой, которое пропорционально усилию прижима Р контактирующих тел и коэффициенту трения

, и большие нагрузки на опоры валика, вызванные усилием прижима ролика.

· Фрикционный валикокольцевой механизм с тремя кольцами – шарикоподшипниками (в дальнейшем этот механизм будем обозначать «схема вал-кольца» или «схема BRD» - так как этот механизм был впервые использован в западногерманских кабельных машинах) (Лист 1, рис. 8).

Валикокольцевой механизм с тремя кольцами-шарикоподшипниками состоит из валика 1, охватываемого тремя кольцами-шарикоподшипниками 2, которые кинематически связаны между собой зубчатыми колесами3, установленными в каретке 6. На каретке закреплен раскладчик 7. При помощи двух винтов 5 и планки 4 создается прижимное усилие Р в результате чего средний шарикоподшипник давит на валик сверху, а два других снизу. Наличие трех колец-шарикоподшипников в механизме позволяет полностью разгрузить опоры валика от действия усилий.

Для возможности разворота колец на валике отверстия во внутренних кольцах шарикоподшипников изготавливаются не цилиндрическими, а скругленными по радиусу r₁, называемый «оливажем».

При повороте среднего подшипника на угол

, два других также поворачиваются на угол , но в противоположные стороны. При угле =0 и вращающемся валике каретка с кольцами стоит на месте. Максимальный угол разворота зависит от соотношений радиуса валика r и радиусов R и r₁.

R – радиус отверстия внутреннего кольца шарикоподшипника, r₁ - радиус скругления внутреннего кольца шарикоподшипника (радиус оливажа).

Фрикционная передача с кольцами отличается простотой устройства и изготовления. Кольца изготовляют из подшипников путем доработки.

Усилие подачи Р_s зависит от силы, с которой кольца прижимаются к валу. При исполнении привода, как это показано на листе 1, рис. 8, среднее кольцо прижимается с силой Р, крайнее – с силой Р/2. Поэтому

, где - коэффициент трения.

· Фрикционный валикокольцевой механизм с роликами, расположенными внутри полого вала (лист 1, рис. 9)

Этот механизм работает по тому же принципу, что и предыдущие два валикокольцевых механизма. Отличие его заключается лишь в том, что каретка с роликами помещена внутри полого валика. Положительным качеством такого механизма является отсутствие выступающих частей. Но ему присущ и серьезный недостаток – трудность регулировки силы прижима роликов к трубе. На практике такой механизм почти не используется.

Возможности применения валикокольцевых механизмов очень многообразны. Практически эти механизмы можно применить во всех устройствах, где требуется превращение вращательного движения в возвратно-поступательное.

Такие механизмы применяются в многочисленных механизмах раскладки, в приводе вертикальной подачи сверлильного станка, счетно-решающих приборах, эвольвентомерах, каретках самописцев и пр.

Валикокольцевые механизмы имеют следующие преимущества перед соосными винтовыми, зубчатыми и кулачковыми механизмами:

- возможность осуществления на ходу бесступенчатого регулирования скорости перемещения каретки, т.е. передаточного отношения;

- возможность выполнения разнообразных функциональных зависимостей, так как движение каретки может происходить по любому закону с помощью дополнительных устройств;