Выбор закона движения толкателя.

Проектирование кулачкового механизма машины-автомата после того, как определен его тип, состоит из следующих этапов: выбор закона движения ведомого звена (толкателя); определение основных размеров звеньев; построение профиля кулачка или расчет полярных координат профиля; расчет и конструирование деталей кулачкового механизма.

Закон движения ведомого звена кулачкового механизма выбирается с учетом ряда требований.

Первое требование – соответствие закона движения функции исполнительного механизма. Иногда сам характер операции определяет выбор закона движения, например, если механизм подачи должен осуществлять перемещение объекта обработки с постоянной скоростью. Чаще встречаются случаи, когда характеристика операции позволяет найти только отдельные кинематические параметры закона движения (ход толкателя или угол его поворота, максимальную допустимую скорость или ускорение и т.п.), а также время выполнения отдельных фаз движения ведомого звена. Возможны и такие ситуации, когда время движения ведомого звена может быть найдено из анализа смежных операций технологического процесса или всего процесса в целом.

Второе требование – высокая производительность машины. Если операция технологического процесса, для которой проектируется кулачковый механизм, занимает в общей циклограмме машины определенное место, не совмещенное с другими операциями, и не имеется ограничений, наложенных на скорость исполнительного органа по условиям выполнения этой операции, то время выполнения операции должно быть минимизировано. При этом следует иметь в виду, что уменьшение интервалов времени движения приводит к росту динамических нагрузок и, следовательно, к повышению потерь на трение в кинематических парах, снижению к.п.д., увеличению пикового значения крутящего момента на валу кулачка.

Третье требование – минимальный расход энергии для приведения механизма в движение. Нетрудно заметить, что это требование находится в противоречии с изложенным выше; конструктору приходится принимать компромиссное решение исходя из конкретных условий проектирования.

Четвертое требование – обеспечение прочности и долговечности механизма. Закон движения толкателя определяет характер динамической нагрузки на звенья механизма и влияет на радиус кривизны центрового профиля кулачка.

Выбором рационального закона движения можно уменьшить или ликвидировать удары в кинематических парах, снизить величину контактных напряжений в кулачковой паре.

Пятое требование – технологичность профиля кулачка. При прочих равных условиях отдается предпочтение такому закону движения толкателя, который обеспечивает наибольшую простоту изготовления кулачка. Однако широкое применение в последние годы станков с числовым программным управлением в какой-то мере снизило актуальность этого требования

Мех-м с жесткими ударами, т.е. резким изменением скорости. Такой закон S(t) нам не подходит.

Необходимо выбирать синусоидальный или косинусоидальный закон.

Пример использования кулачка в механизме и выбор закона (синусоид.).

Пример. Кулачок с центральным роликовым поступательно двигающимся толкателем (см..рис. 6. 7) предназначен для перемещения изделия из одной позиции в другую. Ход s_u = 30 мм; угловая скорость кулачка = 2 рад/с; коэффициент трения f = 0,12; закон ускорения – косинусоидальный. Найти минимальную величину фазового угла удаления толкателя j_u из условия безотрывного движения изделия.

Из условия безотрывности изделия от толкателя (6. 5) находим

a £ g f = 9,81. 0,12 = 1,177 м/с².

Принимаем допускаемую величину ускорения [a] = 0,8a = 0,94 м/с².

По табл. 6. 1, закон 3, коэффициент ускорения

x =0,5 p²cos pk.

Максимальной по модулю величине ускорения соответствуют k = 0; 1 , откуда

|cos pk | = 1 и x = p² /2 .

В соответствии с выражением (5. 1), для ускорения

Пример 2.

Бункер питателя необходимо встряхнуть в конце движения.

Т<Pu f=0,4 aтек=4 м/с² аg=8 м/с²