6. Синтез кулачковых механизмов

6.1. Задачи синтеза механизмов и исходные данные для проектирования кулачковых механизмов

Кулачковый механизм состоит из кулачка, толкателя и стойки. Ведущим звеном является кулачок. Иногда между кулачком и толкателем устанавливают ролик, который позволяет уменьшить потери на трение между поверхностями кулачка и толкателя. Кроме того, в быстроходных кулачковых механизмах толкатель прижимают к поверхности кулачка с помощью пружины.

Как правило, кулачковые механизмы выполняют задачи управления технологическими процессами с большими потоками мощности. Однако немало примеров участия кулачковых механизмов непосредственно в технологическом процессе. Например, на револьверных прессах типа СМ-816 отпрессованный кирпич-сырец выталкивается на уровень стола кулачково-рычажным выталкивающим механизмом, состоящим из выталкивающего поршня, серьги, двухплечевого рычага (толкателя) и кулачка, который закреплен на конце коленчатого вала.

В железобетонном производстве для правки и резки арматурной стали, диаметром от 6 до 40 мм, используют станки СМЖ-375, на которых установлены кулачково-рычажные устройства для сбрасывания отрезанного стержня в сборник.

На отделочных работах используют растворонасос СО-138, который состоит из привода, кулачково-роликовой группы, двух цилиндров – основного и компенсационного – с поршнями. Поршнями растворонасоса управляют два кулачка, посаженных на один вал. Пока на рабочем ходе основной кулачек проталкивает порцию смеси, загружается цилиндр с компенсационным поршнем. Последующий поворот кулачкового вала на 180^о позволяет обеспечить компенсационному поршню рабочий ход, а основной кулачок вынуждает связанный с ним поршень провести всасывающую операцию для загрузки основного цилиндра. Так дифференциальный насос обеспечивает практически непрерывную подачу раствора при давлении нагнетания более 3 МПа.

На примере стекольного оборудования рассмотрим задачу управления технологическим процессом при производстве стеклотары (банок, бутылок). Для подачи из ванной печи капель стекломассы заданной формы используют капельные питатели. Механический капельный питатель включает в себя плунжерный механизм, способствующий формированию капли стекломассы, и механизм ножниц, с помощью которого отрезается капля нужной для формообразования массы. Управление процессом формообразования капли осуществляют автоматически с помощью двух синхронно вращающихся кулачков. Конфигурация кулачка механизма плунжера обеспечивает последнему возвратно-поступательное движение по закону, который обеспечивает прохождение через питатель заданной порции стекломассы. С помощью кулачка механизм ножниц разводит ножи. Замыкание высшей пары между кулачком и роликом толкателя осуществляется с помощью пружины.

Независимо от области использования у всех кулачковых механизмов имеются объединяющие их признаки циклового характера работы. За цикл осуществляется совокупность процессов, в результате которых все параметры состояния системы повторяются. Различают несколько видов циклов. Период времени, через который положения, скорости и ускорения всех точек звеньев механизма повторяются, называется кинематическим циклом. Если повторяются совокупности операций технологической машины, то промежуток времени, в течение которого заканчивается изготовление изделия, называется рабочим циклом.

Технологический процесс, в котором участвует кулачковый механизм, определяет значения фазовых углов движения кулачка. Если кулачок вращается, то угол поворота кулачка за время удаления толкателя от центра вращения кулачка называют фазовым углом удаления и обозначают обычно .Угол поворота кулачка за время выстоя толкателя на максимальном расстоянии от центра вращения кулачка называют фазовым углом дальнего стояния – . Фазовый угол приближения соответствует углу поворота кулачка за время приближения толкателя к центру вpaщения кулачка. Время перемещения толкателя внутри фаз, фазовые углы движения , а также максимальное перемещение толкателя h выдаются вместе с проектным заданием на проектирование кулачка.