Зубчато - кулачковые ограничители вращения.
Для ограничения вращения валиков механизма в пределах заданного числа оборотов или в пределах заданного угла поворота применяют ограничители вращения, называемые стопорами.
В тех случаях, когда источником вращения является электродвигатель, применение механического ограничителя может вызвать сильный динамический удар, что приводит к сгоранию обмотки двигателя. Поэтому электрическая цепь электродвигателя должна прерываться несколько ранее механического стопорения. Ограничители могут снабжаться электрическими контактами для выключения электродвигателя при подходе к предельном положению.
Для предотвращения поломки механизма в кинематическую цепь включают предохранительное устройство, например, шариковую или фрикционную муфту. При ручном приводе предохранительное устройство не вводится.
Ограничитель вращения располагают вблизи маховика или двигателя, уменьшая количество элементов кинематической цепи воспринимающих удар в момент стопорения.
Широкое распространение в приборостроении получили зубчато- кулачковые ограничители вращения, представленные на рисунке 4.7.
Рисунок 4.7. – Зубчато – кулачковый ограничитель.
Зубчато- кулачковые ограничители имеют простую конструкцию, компактны, с большим диапазоном ограничения числа оборотов валиков механизма. Практически ограничен только верхний предел работы ограничителя до 200 оборотов. Ограничитель состоит из двух сцепленных цилиндрических зубчатых колес с закреплёнными на них кулачками ограничивающие число оборотов колес.
Если вращать колесо Z1 против часовой стрелки, то через N1 оборотов кулачки займут второе стопорное состояние, показанное индикатором. Колесо Z2 совершит N2 число оборотов, которое может быть определённо по формуле N2=N1Z1/Z2 . Стопоримым называется колесо, совершаемое заданное число оборотов другое колесо называют спаренным или дополнительным. Рекомендуется применять зубчатые колёса в ограничителях с модулем m=0,5 мм и выше.
Заданное число N оборотов, которое должен совершить вал до стопорения может быть представлено в виде суммы N = n + h,
где n – целое число оборотов стопоримого колеса;
h – дробная часть оборота, выраженная в градусах.
Для обеспечения сборки зубчато- кулачкового стопора на сборном чертеже механизма на одном колесе должен быть указан угол установки кулачка a и радиус R, определяющий положение кулачка относительно центра. При этом на кулачке другого колеса наносятся контрольные риски соответствующие углу d (см. рисунок 4.8.).
Рисунок 4.8.
4.4 Порядок расчета зубчато – кулачкового ограничителя.
4.4.1. Определение числа оборотов стопорного колеса в градусах N0=360(n + h)
где
n – Целое число оборотов
h – дробная часть об/мин, заданная в задаче.
4.4.2.Определение вспомогательного коэффициента в градусах по формуле
где
В=2 α +3600 h
угол установи кулачков a , находится в пределах от 200 до 300, заданны в условиях к заданию.
4.4.3. Задаём значением коэффициента К, определяем как разность числа зубьев спаренных колес К=Z2-Z1 Значение К является целым числом и выбирается из ряда К=1;2;3;, причем, чем больше разница в числе зубьев, тем меньше прочность одного из кулачков.
4.4.4. Проводим расчет угловых параметров кулачков и значение радиуса установки кулачков по формулам, указанным в таблице… в зависимости от углового положения момента стопорения h ,выраженной в градусах, т. е. h0 =3600×h
Таблиц: Расчет зубчато – кулачковых ограничителей вращения.
| Истинная величина | Расчетные формулы в зависимости от h’ | |||
| h0=0 | 0<h0 ≤1800-2 α | 1800-2 α ≤ h0≤360-2 α | 360-2 α≤h0<3600 | |
| Рекомендуемое стопоримое колесо | ||||
| Число зубьев Z1 | Z1=1800(n+2)K 1800- α | Z1=(7200+N0)K 3600-B0 | Z2=(7200+N0+B0)K B0 | Z2=(7200+N0)K 7200-B0 |
| Число зубьев Z2 | Z2= Z1+ К | |||
| Радиус установ. кулачков R мм | R=m(Z1 + Z2) 4cos α | |||
| Угол кулачка j1 | J1 =3600 -2 α – - 360nK Z1 | J1 =3600 – B0 – - N0K Z1 | J1= 3600-B0 | J1 =7200 – B0 – - N0K Z1 |
| Угол d | d = 2 α | d=B | d’=B0-N0K Z2 | d=B0-3600 |
| Угол выступов b | b=f(C- Z1) | |||
| Угол кулачка j2 | j2=d +2b |
Примечание:
1. Число зубьев Z1 округлить до ближайшего целого числа. В случае если по конструктивным соображениям необходимо увеличить число зубьев Z1 то это можно выполнять двумя способами.
- принять К отличным от «1», то есть 2,3…
- оставить К=1, задаться любым значением большим полученного по расчету. Уменьшение в этом случае возможно только при измерении дробной части числа оборотов «h».
2. Угловой размер кулачка может доходить до 1800, в связи с этим в некоторых случаях целесообразно такой кулачек разбить на 2 одинаковых угол кулачка установки, которых должен соответствовать расчетному значению.
3. Угол b может быть уменьшен, но следует учесть, что длина дуги угла В должна быть не меньше 0.6,…,0.8 мм. Длину дуги b можно рассчитать по формуле b=0.0175·R·b
4. Значение коэффициентов «с», «f»выбирать по таблице
Пример конструкции кулачка с рекомендованными размерами приведены в таблице 4.1.
Рисунок 4.9. – Элементы кулачков.
Таблица 4.2. – Значение коэффициентов c и f.
| № варианта по предпоследней цифре зачетной книжки | № вариант по последней цифре зачетной книжки | |||||
 | ||||||
| T1, Нмм | Угловая скорость, об/мин | Модуль колес ограничителя, m1, мм | Max число оборотов вала n1, об/мин | Угол установки кулачков ограничителя 20 | ||
| n1 | n2 | m | n1/ |  | ||
| ↓100 | ↑10 | 1,1 | 1,2 | 200 | ||
| ↑160 | ↑20 | 0,5 | 109,6 | 270 | ||
| ↑200 | ↓25 | 1,2 | 5,5 | 200 | ||
| ↓400 | ↓10 | 0,6 | 92,8 | 300 | ||
| ↓800 | ↑80 | 1,0 | 7,7 | 200 | ||
| ↑1000 | ↑25 | 0,7 | 31,3 | 220 | ||
| ↑320 | ↓16 | 0,9 | 22,2 | 200 | ||
| ↓250 | ↓25 | 0,5 | 88,8 | 300 | ||
| ↓40 | ↑5 | 0,8 | 33,3 | 200 | ||
| ↑80 | ↑8 | 0,6 | 77,7 | 300 |
| № варианта по предпоследней цифре зачетной книжки | № вариант по последней цифре зачетной книжки | ||||||
| |||||||
| Т1, Нмм | Угловая скорость, об/мин | Модуль колес ограничителя, m1, мм | Max число оборотов вала n1, об/мин | Угол установки кулачков ограничителя 20 | |||
| n1 | n2 | n3 | m | n1/ | | ||
| ↑160 | ↑10 | ↓4 | 0,8 | 18,3 | 200 | ||
| ↑200 | ↓25 | ↓5 | 0,9 | 11,1 | 200 | ||
| ↑250 | ↓5 | ↑10 | 1,0 | 9,9 | 200 | ||
| ↓320 | ↑10 | ↑20 | 1,1 | 8,1 | 200 | ||
| ↓400 | ↑8 | ↓16 | 1,2 | 5,4 | 200 | ||
| ↓500 | ↓25 | ↑50 | 1,3 | 2,0 | 200 | ||
| ↓800 | ↓40 | ↓16 | 0,5 | 75,3 | 300 | ||
| ↑1000 | ↓20 | ↑40 | 0,6 | 52,8 | 270 | ||
| ↓80 | ↑5 | ↑10 | 0,7 | 41,1 | 240 | ||
| ↓100 | ↑10 | ↓4 | 0,8 | 21,8 | 200 |
| № варианта по предпоследней цифре зачетной книжки | № вариант по последней цифре зачетной книжки | ||||||
  | |||||||
| Т1, Нмм | Угловая скорость, об/мин | Модуль колес ограничителя, m1, мм | Max число оборотов вала n1, об/мин | Угол установки кулачков ограничителя 20 | |||
| n1 | n2 | n3 | m | n1/ | | ||
| ↑200 | ↓8 | ↓10 | 0,7 | 45,5 | 220 | ||
| ↑250 | ↓5 | ↑25 | 0,9 | 31,1 | 200 | ||
| ↓320 | ↑20 | ↑40 | 1,1 | 20,5 | 220 | ||
| ↓400 | ↑10 | ↓20 | 1,3 | 15,8 | 200 | ||
| ↓500 | ↓20 | ↑25 | 1,5 | 3,3 | 200 | ||
| ↓800 | ↓40 | ↓50 | 0,8 | 35,5 | 200 | ||
| ↓1000 | ↑20 | ↑25 | 0,6 | 52,3 | 300 | ||
| ↓40 | ↑2 | ↓5 | 0,5 | 84,4 | 300 | ||
| ↓80 | ↓4 | ↑5 | 0,7 | 39,9 | 240 | ||
| ↑160 | ↑8 | ↑16 | 0,8 | 19,9 | 220 |
| № варианта по предпоследней цифре зачетной книжки | № вариант по последней цифре зачетной книжки | ||||||
| |||||||
| Т1, Нмм | Угловая скорость, об/мин | Модуль колес ограничителя, m1, мм | Max число оборотов вала n1, об/мин | Угол установки кулачков ограничителя 20 | |||
| n1 | n2 | n3 | m | n1/ | | ||
| ↑320 | ↓10 | ↑16 | 0,8 | 33,3 | 200 | ||
| ↓400 | ↑16 | ↑40 | 0,9 | 23,3 | 200 | ||
| ↓500 | ↑25 | ↓10 | 1,2 | 3,3 | 200 | ||
| ↓800 | ↓16 | ↑20 | 1,4 | 1,3 | 200 | ||
| ↓1000 | ↓25 | ↓50 | 1,1 | 2,3 | 200 | ||
| ↑40 | ↑4 | ↓5 | 0,5 | 103,3 | 300 | ||
| ↑80 | ↓8 | ↓10 | 0,6 | 83,3 | 270 | ||
| ↑100 | ↑5 | ↑4 | 0,7 | 53,3 | 240 | ||
| ↑160 | ↓16 | ↑20 | 0,8 | 63,3 | 220 | ||
| ↓200 | ↓5 | ↑20 | 1,0 | 43,3 | 200 |
| № варианта по предпоследней цифре зачетки | № вариант по последней цифре зачетной книжки | |||||
 | ||||||
| T1, Нмм | Угловая скорость, об/мин | Модуль колес ограничителя, m1, мм | Max число оборотов вала n1, об/мин | Угол установки кулачков ограничителя 20 | ||
| n1 | n2 | m | n1/ | | ||
| ↑160 | ↓10 | 0,6 | 43,5 | 300 | ||
| ↓200 | ↓20 | 0,7 | 33,5 | 270 | ||
| ↓320 | ↑10 | 0,8 | 21,5 | 240 | ||
| ↑400 | ↑25 | 0,9 | 11,5 | 220 | ||
| ↑500 | ↓10 | 1,0 | 10,5 | 200 | ||
| ↓800 | ↑50 | 1,1 | 9,5 | 200 | ||
| ↓1000 | ↓20 | 1,2 | 7,5 | 200 | ||
| ↑160 | ↓5 | 1,3 | 6,5 | 200 | ||
| ↑200 | ↑10 | 1,4 | 4,5 | 200 | ||
| ↓400 | ↑40 | 1,5 | 2,5 | 200 |
| № варианта по предпоследней цифре зачетки | № вариант по последней цифре зачетной книжки | ||||||
 | |||||||
| Т1, Нмм | Угловая скорость, об/мин | Модуль колес ограничителя, m1, мм | Max число оборотов вала n1, об/мин | Угол установки кулачков ограничителя 20 | |||
| n1 | n2 | n3 | m | n1/ | | ||
| ↓400 | ↑8 | ↑25 | 0,5 | 110,0 | 300 | ||
| ↓500 | ↑20 | ↓50 | 0,6 | 90,3 | 270 | ||
| ↓800 | ↓50 | ↑80 | 0,7 | 80,9 | 240 | ||
| ↓1000 | ↓40 | ↓50 | 0,5 | 70,5 | 200 | ||
| ↑50 | ↑2 | ↓5 | 0,6 | 60,5 | 300 | ||
| ↑160 | ↓5 | ↓20 | 0,7 | 50,5 | 270 | ||
| ↑200 | ↑20 | ↑40 | 0,5 | 40,5 | 240 | ||
| ↑320 | ↓8 | ↑16 | 0,6 | 30,5 | 200 | ||
| ↓400 | ↑10 | ↓40 | 0,7 | 20,5 | 240 | ||
| ↓500 | ↓20 | ↑50 | 0,5 | 25,9 | 300 |
Примечание: Расположение валов на заданной плоскости определяется конструктивным решением
4.5. Индивидуальные задания 4
5. Содержание отчёта.
Отчёт по контрольной работе и расчетно – графическому заданию выполнить в виде пояснительной записки на листах формата А4 с соблюдением требований нормативной документации по оформлению текстовых документов.
Графическую часть работы выполнить на форматах А3 и А4 оформить как приложение и пояснительной записки.
Контрольная работа и РГЗ должны включать следующие пункты:
1. титульный лист;
2. содержание;
3. задание 1 со своими исходными данными; решения задания 1; эскиз схемы цепной передачи на формате А4 с простановкой размеров по результатам расчёта;
4. задание 2 со своими исходными данными; решения задания 2; эскиз на формате А4 фрикционной передачи с простановкой основных размеров по результатам расчетов
5. задание 3 со своей схемой закрытого корпуса редуктора и исходными данными для расчетов;
- разбивку передаточного отношения механизма прибора;
- расчёт крутящих моментов и диаметров каждого вала механизма;
- расчет зубчато – кулачкового ограничителя вращения;
- эскиз кулачков зубчато – кулачкового ограничителя вращения;
- эскизный чертёж механизма прибора соответствии с расчётами.
Контрольные вопросы.
1. Назначение цепных передач. Достоинства и недостатки по сравнению с ременными и зубчатыми передачами.
2. Конструктивные особенности цепных втулочных передач.
3. Конструктивные особенности цепных роликовых передач.
4. Конструктивные особенности цепных зубчатых передач.
5. Материалы, применяемые в цепных передачах.
6. Проектный расчёт цепных передач.
7. Факторы, влияющие на коэффициент эксплуатации Кэ.
8. Проверочный расчёт цепной передачи.
9. Назначение фрикционных передач. Достоинства и недостатки.
10. Типы фрикционных передач.
11. Конструктивные особенности конической фрикционной передачи.
12. Материалы, применяемые во фрикционных передачах.
13. Проектный расчёт фрикционной передачи.
14. Основные расчётные геометрические параметры.
15. Основные отличия при расчёте и проектировании приборных механизмов и передач общего машиностроения.
16. Виды зацепления, применяемые в механизмах приборов.
17. Особенности разбивки общего передаточного отношения механизмов приборов.
18. Назначение зубчато-кулачковых ограничителей вращения.
19. Конструктивные особенности зубчато-кулачковых ограничителей вращения.
20. Основные расчётные геометрические параметры.
Библиография.
1.Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.2: - М.: Машиностроение, 1980,-559с.
2.Чернин И.М., Кузьмин А.В., Ицкович Г.М.. Расчёты деталей машин. Справочник. – Минск: Высшая школа, 1974,-592с.
3.Литвин Ф.Л.. Проектирование механизмов и деталей приборов. – Л.: Машиностроение. 1973,-696с.
4.Левин И.Я. Справочник конструктора точных приборов.-М.:Машиностроение. 1967,-743с.