СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КУЛАЧКОВОГО МЕХАНИЗМА

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике, теории механизмов и машин, а также по деталям машин технических вузов, техникумов и технических училищ.
0
Известен кулачковый механизм с приложенными к нему внешними силами (Анализ и синтез плоских механизмов /Маркин Ю.С., Наумов Л.Г., Маркин О.Ю. и др./ Под редакцией д.т.н., профессора Маркина Ю.С. - Казань, Татарское кн. изд-во, 2003, стр.127, рис.9а, но это - опечатка, должен быть рис.10а), начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами b, с, d, е, r, состоящий из кулачка с приводом, на который опирается ползун с тарелкой на конце, находящийся в вертикальных направляющих с возможностью скольжения, причем центр массы ползуна находится на его оси симметрии, пересекающей ось вращения кулачка.
Основной недостаток известного кулачкового механизма заключается в том, что он имеет постоянное положение опор, не позволяющих проводить исследования по отысканию зависимостей, например, значений углов давления кулачка на ползун, величин реакций связей и сил взаимодействия его звеньев от изменения их взаимного положения.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы сделать опоры механизма, изменяющими свое взаимное положение с тем, чтобы можно было проводить исследования по выявлению зависимостей значений углов давления кулачка на ползун, величин реакций связей и сил взаимодействия его звеньев от изменения взаимного положения их опор.
Технический результат достигается тем, что в стенде для исследования кулачкового механизма, состоящем из кулачка с приводом, на который опирается ползун с тарелкой на конце, находящийся в вертикальных направляющих с возможностью скольжения, причем центр массы ползуна находится на его оси симметрии, пересекающей ось вращения кулачка, согласно нашему предложению, вертикальные направляющие ползуна связаны дополнительно введенной рамкой, выполненной с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней, и снабжены датчиками давлений в местах соприкосновений с ползуном.
Такое исполнение стенда позволило изменять взаимное положение опор кулачкового механизма и исследовать зависимость, например, значений углов давления кулачка на ползун, величин реакций связей и сил взаимодействия его звеньев от изменения взаимного положения опор.
На фиг.1 представлена принципиальная схема стенда для исследования кулачкового механизма, а на фиг.2 - план сил, приложенных к звеньям кулачкового механизма.
0
Стенд для исследования кулачкового механизма (фиг.1) с приложенными к нему внешними силами, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами b, с, d, е, r состоит из кулачка 1 с приводом, не показанным на схеме. На кулачок 1 опирается ползун 2 с тарелкой на конце, находящийся в вертикальных направляющих D, К, Е, F с возможностью скольжения. Центр массы s ползуна 2 находится на его оси симметрии Е'С', пересекающей ось вращения О кулачка 1. Направляющие D, К, Е, F ползуна 2 связаны дополнительно введенной в стенд рамкой 3, выполненной с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 4 станины и жесткого закрепления к ней. Направляющие D, К, Е, F снабжены датчиками 5 давлений в местах соприкосновений с ползуном 2.
Стенд для исследования кулачкового механизма работает следующим образом.
При проектировании кулачковых механизмов важно убедиться в правильности выбора необходимых параметров для их надежной работы.
C
D
E
При вращении кулачка 1 с угловой скоростью ω (фиг.1), под действием внешней силы Q, приложенной к ползуну 2, возникает сила Q, направленная под углом δ давления, с которой кулачок 1 действует на тарелку ползуна 2. В точках D и Е возникают реакции связей соответственно Q И Q, направленные под углом трения скольжения φ. Линии действия перечисленных сил пересекают ось симметрии ползуна 2, соответственно в точках С', D', Е'. Расстояния между этими точками соответственно равны x и l. На этих отрезках по методу профессора Б.В.Шитикова строится план приложенных к ползуну 2 сил, изображенный на фиг.2. План сил построен для условий (фиг.1), когда ползун 2 движется вверх со скоростью ν и ускорением а. Чтобы пользоваться построенным планом сил (фиг.2), достаточно вычислить масштаб К сил
,
где R - равнодействующая приложенных к ползуну сил, Н;
ос - отрезок на плане сил (фиг.2), мм.
И так для каждого угла поворота кулачка. И это все для постоянного (застывшего) положения звеньев кулачкового механизма. Для экспериментальной проверки величин возникающих сил и предназначен предложенный стенд. При вращении кулачка 1 датчики давлений посылают сигналы в регистрирующую аппаратуру, которые выводятся на экран или фиксируются в виде графиков. По этим данным и производится сравнение теоретических и экспериментальных данных, по которым делаются соответствующие выводы.
Что же будет происходить с силами при изменении взаимного положения кулачка 1 и ползуна 2? Для этого направляющие D, К, Е, F ползуна 2 (фиг.1), связанные дополнительно введенной рамкой 3, перемещаются влево или вправо вдоль горизонтальной направляющей 4 станины и жестко с ней соединяются.
После этого производится испытание, описанное выше. С увеличением угла δ давления кулачка 1 на ползун 2 происходит и увеличение сил, приложенных к ползуну 2. Если отрезок ос станет равным нулю (фиг.2), то возникнет явление самоторможения, т.е. силы возрастут до бесконечности. Какой бы величины момент мы не приложили к кулачку 1, он вращаться не будет. И это явление можно исследовать с помощью предложенного стенда.
Таким образом, поставленная задача перед полезной моделью полностью выполнена. Опоры механизма выполнены изменяющими свое взаимное положение. Это дает возможность проводить исследования по выявлению зависимостей значений углов δ давления кулачка на ползун, величин реакций связей и сил взаимодействия его звеньев от изменения взаимного положения их опор.