Система движений

Система движений включает источники движений, схемы соединения приводов с исполнительными органами, управление энергетическим потоком, различные способы и механизмы преобразования движений.

В качестве приводов чаще всего применяют электродвигатели (постоянного, переменного тока, шаговые), пневмо- и гидроприводы. Для осуществления движений используют также различные физические эффекты (магнитострик- цию, пьезоэффект и др.).

Схемы соединения приводов Д, механизмов М и исполнительных устройств ИУ показаны на рис. 1.1.

Последовательное соединение (рис. 1.1, а). Функциональными его особенностями являются:

  • последовательное преобразование сил и скоростей;
  • общее передаточное число равно произведению передаточных чисел передаточных звеньев;
  • диапазон регулирования скоростей (КПД) равен произведению диапазонов регулирования (КПД) каждого механизма.

Независимое параллельное соединение двигателя осуществляют с несколькими исполнительными органами (рис. 1.1, б).

Независимое соединение двигателя с исполнительными устройствами несколькими цепями (рис. 1.1, в) используют для повышения несущей способности и резервирования системы передачи энергии (например, многосателлитные планетарные передачи).

В ковочно-штамповочном прессе к исполнительному устройству ИУ присоединены по два кривошипа 4 и шатуна 3 (рис. 1.1, г). При этом исключается боковая нагрузка со стороны ползуна на направляющую 5.

Система движений

Параллельное независимое присоединение нескольких двигателей к исполнительному устройству позволяет:

  • применить несколько двигателей и механизмов малых габаритных размеров (мощности суммируются);
  • обеспечить дублирование привода, используя в том числе периодически включаемый механизм ручного привода или привода для ремонтных работ (например, привод поворота экскаватора по рис. 1 1, д).

Параллельное зависимое соединение часто сочетают с суммирующими механизмами. Суммирующий механизм, распределяющий силы в неизменном соотношении, называется дифференциалом (рис. 1.1, е). Он позволяет иметь различные перемещения (ω1 и ω2) на ведомых звеньях. Механизм обеспечивает движение колес с разными скоростями при сохранении соотношения сил, действующих на эти звенья. В транспортных машинах его применяют с целью обеспечения различных частот вращения колес при повороте и при качении по неровной дороге. В этом случае значения ω1 и ω2 разные. При жестком (не через дифференциал) соединении колес одно из них должно пробуксовывать, что привело бы к быстрому изнашиванию.

Водило вращается с угловой скоростью ωВ и при движении по прямой дороге колеса вращаются с равными угловыми скоростями ω1 = ω2 = ωВ. Чем быстрее вращается одно колесо, тем медленнее - второе, и при остановке одного из колес (пробуксовывании) второе вращается в 2 раза быстрее, чем водило, так как передаточное отношение от водила к колесу ω1 + ω2 = 2ωВ. Для исключения пробуксовывания применяют принудительное соединение двух подвижных звеньев. В этом случае дифференциал вращается как одно целое с выходными звеньями.

Система движений

Различные способы и механизмы для преобразования движений. Увеличение пути поступательного перемещения осуществляется с помощью телескопических труб (рис. 1.3, а), реечной передачи (рис. 1.3, б) или механизма типа пантографа (рис. 1.3, в). В последнем случае обеспечивается поступательнопрямолинейное перемещение погрузчика 1 при перемещении гидроцилиндра 2.

Управление направлением энергетического потока. В приведенной на рис. 1.2 схеме управляемого самотормозящего механизма энергетический поток пропускается только в определенном направлении. Силы (исполнительного механизма) и Fд (от двигателя) воспринимаются через самотормозящую червячную передачу 1. Движение рейки невозможно, если момент Му = 0 или недостаточен, чтобы преодолеть самоторможение червячной передачи:

Система движений

 

Система движений

 

Уменьшение пути перемещения показано на рис. 1.4. Малое значение перемещения S достигается разностью давлений р1 и р2, создаваемых в полости гидроцилиндра:

Система движений

В схеме 1.4, б используется винт 1 с разным шагом р1 и р2 и направлением. Скорость перемещения v = п(р1 —р2).

Движения, получаемые от источника, редко используются непосредственно для реализации перемещения исполнительного механизма и, как правило, преобразовываются с помощью различных устройств.

Наиболее распространенные схемы преобразования движений приведены в табл. 1.2. Механизмы превращения вращательного движения в поступательное, уменьшение величины движения и изменение направления не требуют дополнительного пояснения.

Система движений

В механизме суммирования кулачковой передачи (винт-гайка) вращение сообщается как винту 1, так и гайке 2, и скорость перемещения исполнительного органа зависит от сочетания этих вращений. Суммирование движений (ω и S) в рычажном механизме происходит на звене 3, скорость которого зависит от со и расстояния R от точки контакта до оси. В зубчатых механизмах суммирование вращений обычно производится дифференциалом, движение в котором подается на входной вал 4 и на водило 5, а снимается с выходного вала 6. При реализации движений с помощью гидропривода перемещение S3 выходного звена зависит от перемещений S1 и S2 входных гидроцилиндров.

Реверсирование движений может быть реализовано с помощью кулачкового механизма 1 либо рычажного механизма 2. Однако для этих механизмов реверсирование происходит в строго определенном положении звеньев. При реверсировании движений, реализуемых зубчатой передачей, направление вращения выходного колеса 4 зависит от положения муфты 3 (левого или правого). В этом случае реверсирование может быть осуществлено в любой момент времени. Реверсирование движения поршня 5 гидроцилиндра происходит за счет подачи масла в соответствующую полость.

Прерывание движений производится с помощью: мальтийского механизма, который обеспечивает поворот диска 1 на постоянный угол; храпового механизма 2, угол вращения храповика которого может изменяться; с помощью муфт 3 и 4 включения и выключения соответствующих зубчатой и ременной передач. Прерывание движения поршня 5 реализуется прекращением подачи масла в соответствующую полость.

Синхронизация движений осуществляется двумя параллельно работающими кинематическими цепями (1 и 2, рис. 1.5) например, при перемещении S поперечины портального стачка. Синхронизация может обеспечиваться также с использованием датчиков перемещения элементов.

Система движений

 

Система движений

Преобразование движений показано на рис. 1.6. При преобразовании непрерывного вращения в механические колебания при периодических ударных воздействиях при вращении колес со скоростью ω1 возникают центробежные силы F1 и F2 (рис. 1.6, а), которые и являются источниками колебаний (например, при забивании сваи в грунт). На таком же принципе основана работа гайковертов и вибромолота.

В механизме преобразования колебательных движений в прерывистое однонаправленное, показанном на рис. 1.6, б, конус 1 неподвижен, а конус 2 совершает возвратно-поступательное движение. При движении конуса 2 влево пруток зажат шариком 3, при движении вправо шарики 4 перемещают пруток. По такому принципу работают домкраты, механизмы подачи заготовок, прессы (волочение металла).

Система движений

Для реализации преобразования реверсивных вращений в однонаправленное используют муфты обгона М1 и М2 (рис. 1.6, в). На выходной вал 2 вращение передается от входного вала 1 то через муфту М1, то через муфту М2.

Сочетание различных способов преобразований движений, а также носителей движений (кулачковые передачи, гидравлические и др.) может дать большое разнообразие устройств для решения конкретных задач.

Смотрите также