Коромыслово-кулисный механизм Коромыслово-кулисный механизм – рычажный четрехзвенный механизм, в состав которого входят коромысло и кулиса. Этот механизм служит для преобразования качательного движения входного звена (коромысла или кулисы). Коромысло и кулиса

Кулачковый механизм Кулачковый механизм – механизм, в состав которого входит кулачок. В различных отраслях промышленно-хозяйственного комплекса России широко применяются кулачковые механизмы в разных вариантах.Вариант первый: в механизме кулачок имеет рабочую

Кулисный механизм Кулисный механизм – рычажный механизм, в состав которого входит кулиса. В различных машинах, станках и другом оборудовании широко применяются различные виды кулисного механизма: 1) кулисно-ползунный механизм; 2) кривошипно-кулисный

Механизм Механизм – система, состоящая из нескольких элементов (или звеньев) и предназначенная для преобразования движения одного или нескольких твердых элементов в требуемые движения других элементов данной системы. Для механизмов характерны: 1) механические

Рычажный механизм Рычажный механизм – механизм, звенья которого образуют только вращательные, поступательные, цилиндрические и сферические пары. Примером рычажного механизма является кулачково-рычажный механизм – устройство, представляющее собой соединение

Храповый механизм Храповый механизм – устройство, в котором относительное движение звеньев возможно только в одном направлении, а в другом направлении звенья такого механизма взаимодействуют благодаря давлению их элементов и не могут перемещаться относительно друг

Цевочный механизм Цевочный механизм – механизм, имеющий цевочное зацепление в виде зубчатого зацепления посредством цилиндрических круговых элементов – цевок и зубьев с сопряженным профилем. Примером цевочного механизма является цевочная передача, в которой

Шарнирный механизм Шарнирный механизм – механизм, имеющий в своей конструкции один или несколько шарниров в виде звеньев – вращательных пар. Шарнирные механизмы подразделяются на: 1) двухзвенные (самые простые); 2) трехзвенные; 3) четырехзвенные.Четырехзвенные

Скачковый механизм Скачковый механизм – устройство, обеспечивающее периодическое, прерывистое перемещение киноленты в фильмовом канале во время проецирования фильма или его съемки и печати. Скачковый механизм – это устройство киносъемочного, кинопроекционного

Сборка кулисного механизма

К атегория:

Слесарно-механосборочные работы

Сборка кулисного механизма

Разновидностью кривошипно-шатунного механизма является кулисный механизм. Такие механизмы применяют в поперечно-строгальных и долбежных станках.

Кулисный механизм показан на рис. 1. Основной деталью кулисного механизма является кулиса, сидящая на оси и качающаяся относительно ее. Сзади кулисы насажен кривошипный диск, имеющий радиальный паз, в котором может перемещаться палец кривошипа с помощью винта, приводимого в движение валиком через конические зубчатые колеса. Диск своим хвостовиком сидит в стенке станины и приводится во вращение зубчатым колесом от привода станка.

Рис. 1. Механизм качающейся кулисы поперечно-строгального станка

На палец посажен камень (сухарь), который входит в продольный паз кулисы. При вращении кривошипного диска камень заставляет кулису качаться около своей оси, а сам перемещается вдоль паза кулисы. Верхний палец кулисы свободно соединяется с ползуном станка и заставляет его двигаться возвратно-поступательно по горизонтальным направляющим.

Преимуществом кулисного механизма является большая скорость обратного хода ползуна. Это особенно важно в станках, где обратный ход является холостым. Но, с другой стороны, кулисный механизм может передавать значительно меньшие усилия, чем кривошипно-шатунный.

Детали кулисного механизма, т. е. кулису, кривошипный диск, камень делают из чугунного литья, пальцы, валики, оси, зубчатые колеса - из стали. Кривошипный диск одновременно выполняет и роль маховика.

Сборку кулисного механизма обычно начинают с соединения кривошипного диска с вкладышем, через который пропускают валик. На конец валика на шпонке устанавливают коническое зубчатое колесо. Винт ввинчивают в отверстие пальца кривошипа, а на другом конце винта, где нет резьбы, в шпоночное гнездо устанавливают шпонку. Затем коническое зубчатое колесо сцепляют с зубчатым колесом, которые регулируют, изменяя толщину распорных колец или регулировочных шайб, и проверяют на краску по пятну касания зуба.

Винт нижним концом вводят в отверстие зубчатого колеса, а затем в отверстие уступа. Когда палец войдет в паз кривошипного диска, винт закрепляют гайкой. После этого собранную сборочную единицу хвостовика диска вставляют в отверстие станины. Затем на ось кулисы надевают втулку, а на нее устанавливают кулису.

Далее на ось на шпонке устанавливают зубчатое колесо. В продольный паз кулисы вводят камень и собранную сборочную единицу соединяют с кривошипным диском. При этом ось должна войти в соответствующее отверстие станины, а головка кулисы - в паз ползуна (ползун на рисунке не показан). После этого палец вводят в отверстие камня и закрепляют винтом. На конец хвостовика кривошипного диска надевают эксцентрик механизма подачи, на резьбу валика навинчивают стопорную гайку.

После этого кулисный механизм регулируют изменением длины хода ползуна путем изменения радиуса кривошипного пальца (эксцентриситета). При вращении валика рукояткой, надеваемой на его квадратный конец, через конические зубчатые колеса винт перемещает палец вдоль кривошипного диска и изменяет эксцентриситет. Наибольшая длина хода будет при наибольшем эксцентриситете.

В правильно собранном и установленном станке направляющие кулисы должны находиться в плоскости, перпендикулярной оси. Эта ось должна занимать горизонтальное положение, а направляющие кулисы лежать в вертикальной плоскости. Их перпендикулярность проверяют рамным уровнем. Кроме того, индикатором проверяют перпендикулярность торца кривошипного диска оси.

Кулисная пара – это разновидность рычажных механизмов. Она преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное или наоборот. При этом вращающееся звено может совершать не полный оборот. Тогда его называют качательным. Механизм состоит их двух основных звеньев- кулисы и ползуна. Один конец кулисы закреплен на неподвижной оси.

Кулиса представляет собой прямой или изогнутый рычаг с прорезью, в которой скользит конец другого рычага. Он движется относительно кулисы прямолинейно. Кулисные механизмы бывают качающиеся, вращающиеся и прямые.

Кривошипно-кулисные механизмы способны обеспечивать высокую скорость линейного перемещения исполнительных органов. Характерным примером механизма кулисного типа служит система управления клапанами в автомобильных моторах, устройство управления реверсом парового двигателя и т. д.

Используются кулисные пары в металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станках, там, где рабочий орган должен совершать многократные линейные перемещения с возвратным ходом.

Еще одна область применения- аналоговые вычислительные устройства, там кулисные пары помогают определять значения синусов либо тангенсов заданных углов.

Виды кулисных механизмов

В исходя из типа подвижного звена рычажной схемы в установках и подвижных узлах используются следующие виды кулисных пар:

• Ползунный. Система рычагов, состоящая из четырех звеньев. Основные части- это кулиса и ползун с зафиксированной направляющей. Она дает ползуну единственную степень свободы, для совершения линейных перемещений. Качания кулисы превращаются устройством в линейное перемещение ползуна. Кинематическая схема обратима- возможно и обратное преобразование движения.
• Кривошипный. Кривошипно-кулисного механизм построен по четырехрычажной кинематической схеме. Передает вращение кривошипа кулисе, также вращающейся или качающейся. Распространен в промышленных установках, например — в продольно-долбежных и строгальных. Для них применяют кривошипно-коромысловый механизм c вращающейся кулисой. Такая схема обеспечивает очень высокую скорость прямого ходя и медленный возврат. Применяется также в установках для упаковки.
• Двухкулисный. В кинематической четырехзвенной схеме есть пара кулис. Передается вращение или качание через промежуточный рычаг. Передаточное число неизменно и всегда составляет единицу. Применяется в компенсирующих муфтах.
• Коромысловый. Состоит из коромысла, кулисы и связывающего их шатуна. Позволяет располагать оси симметрии зон движения, ведущего и ведомого звеньев под углом около 60°. Находит применение в автоматизированных производственных линиях

Реже находит применение в транспортных средствах и некоторых измерительных приборах стоящий несколько особняком прямолинейно- направляющий или конхоидальный механизм.

Конструктивные особенности

Устройство является одним из подвидов кривошипно-шатунного механизма. Большинство кулисных пар построены по четырехзвенной кинематической схеме.

Третье звено определяет тип механизма: двухкулисный, ползунный, коромысловый или кривошипный.

Схема содержит как минимум две неподвижные оси и от одной до двух подвижных осей.

В середине кулисы располагается прорезь, по которой перемещается подвижная ось. К ней шарнирно закреплен конец (или другая часть) ползуна, коромысла или второй кулисы.

В зависимости от соотношения длин в каждый момент исполнительный орган может описывать как простые траектории (линейные, круговые или часть окружности), таки сложные в виде многоугольников или замкнутых кривых. Вид траектории определяется законом движения кинематической пары – функцией координат исполнительного органа от угла поворота оси, положения ползуна или от времени.

Принцип действия механизма

Принцип действия основывается на базовых законах прикладной механики, кинематики и статики, описывающий взаимодействие системы рычагов, имеющих как подвижные, так и неподвижные оси. Элементы системы полагаются абсолютно жесткими, но обладающими конечными размерами и массой. Исходя из распределения масс рассчитывается динамика кулисного механизма, строятся диаграммы ускорений, скоростей, перемещений, рассчитываются эпюры нагрузок и моментов инерции элементов.

Силы считаются приложенными к бесконечно малым точкам.

Рычажное устройство, имеющее два подвижных элемента (кулиса и кулисный камень) называют кинематической парой, в данном случае кулисной.

Чаще всего встречаются плоские схемы из четырех звеньев. Исходя из вида третьего звена рычажного механизма, различают кривошипные, коромысловые, двухкулисные и ползунные механизмы. Каждый из них обладает собственным способом преобразования вида движения, но все они используют единый прицеп действия- линейное или вращательное перемещение рычагов под действием приложенных сил.

Траектория движения каждой точки кривошипно кулисного механизма определяется соотношением длин плеч и рабочими радиусами элементов схемы.

Вращающееся или качающееся звено системы рычагов оказывает воздействие на поступательно движущееся звено в точке их сочленения. Оно начинает перемещение в направляющих, оставляющих этому звену только одну степень свободы, и движется до тех пор, пока не займет крайнее положение. Это положение соответствует либо первому фазовому углу вращающегося звена, либо крайнему угловому положению качающегося. После этого при продолжении вращения или качании в обратную сторону прямолинейно движущееся звено начинает перемещение в обратном направлении. Обратный ход продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто крайнее положение, соответствующее либо полному обороту вращающегося звена, либо второй граничной позиции качающегося.

После этого рабочий цикл повторяется.

Если кулисный механизм, наоборот, преобразует поступательное движение во вращательное, взаимодействие осуществляется в обратном порядке. Усилие, передаваемое через сочленение от ползуна, прикладывается в стороне от оси вращения звена, обладающего возможностью поворота. Возникает крутящий момент, и вращающееся звено начинает поворачиваться.

Преимущества и недостатки кулисного механизма

Основным достоинством устройства служит его способность обеспечить высокую линейную скорость возвратного движения. Это свойство нашло применение в станках и механизмах, которые по условиям работы имеют холостой возвратный ход. Это прежде всего долбежные и строгальные станки. Применение кулисно-рычажного механизма привода позволяет существенно повысить общую эффективность использования установки, сократив время на непроизводительные такты.

Преимуществом двухкулисных систем, применяемых в аналоговых вычислительных устройствах, служит высокая надежность и стабильность их работы. Они отличаются высокой устойчивостью к таким факторам внешней среды, ка вибрации и электромагнитные импульсы. Это обуславливало их широкое применение в системах сопровождения целей и наведения вооружений.

Недостатком данной кинематической схемы является малые передаваемые усилия. Кривошипно-шатунная схема позволяет предавать в несколько раз большую мощность.

Недостатком аналоговых вычислительных устройств является исключительная сложность или даже невозможность их перепрограммирования. Они могут вычислять только одну, наперед заданную функцию. Для вычислительных систем общего назначения это неприемлемо. С развитием программно- аппаратных средств цифровой техники, повышением ее надежности и устойчивости к воздействиям внешней среды такие вычислительные системы сохраняются в нишах узкоспециальных применений.

Проектирование (производство) кулисного механизма

Несмотря на кажущуюся простоту устройств кулисного механизма, для того, чтобы он работал эффективно, требуется провести большую работу по его расчету и проектированию. При этом рассматриваются следующие основные аспекты:

• производительность и КПД;
• себестоимость производства и эксплуатации;
• отказоустойчивость и межремонтный ресурс;
• точность действия;
• безопасность.

Учитывая сложность взаимовлияния этих аспектов друг на друга, расчет кривошипно-кулисного механизма представляет из себя многоступенчатую итеративную задачу.

В ходе проектирования проводят следующие виды расчета и моделирования:

• расчет кинематики;
• динамический расчет;
• статический расчет.

Обычно проектирование и расчет разбивается на следующие этапы:

• Определение требуемого закона движения расчетно-аналитическим или графоаналитическим методом.
• Кинематическое моделирование. Выполнение общего плана, скоростного плана, графическое моделирование моментов инерции, графика энерго-массовых зависимостей.
• Силовое моделирование. Построение плана ускорений, эпюр сил, приложенных к звеньям в нескольких положения.
• Синтез кулисно-рычажного механизма. Построение графиков перемещения, скорости, ускорений графико-дифференциальным методом. расчет динамики кулисного механизма и его динамический синтез.
• Проверка на соответствие закону движения. Окончательное профилирование кулис.
• Проверка на соблюдение норм безопасности и охраны труда.
• Выпуск чертежей.

Расчет и проектирование кулисного механизма долгое время представлял собой весьма трудоемкий процесс, требовавший большого сосредоточения и внимательности от конструктора. В последнее время развитие средств вычислительной техники и программных продуктов семейства CAD-CAE существенно облегчил все рутинные операции по расчету. Конструктору достаточно выбрать подходящую кинематическую пару или звено из поставляемых производителем программ библиотек и задать их параметры на трехмерной модели. Существуют модули, на которых достаточно отобразить графически закон движения, и система сама подберет и предложит на выбор несколько вариантов кинематической его реализации.

Область применения

Кулисные механизмы находят применение в тех устройствах и установках, где требуется преобразовать вращение или качание в продольно- поступательное перемещение или сделать обратное преобразование.

Наиболее широко они используются в таких металлообрабатывающих станках, как строгальные и долбежные. Важное преимущество кулисно-рычажного механизма, заключается в его способности обеспечивать высокую скорость движения на обратном ходе. Это дает возможность существенно повысить общую производительность оборудование и его энергоэффективность, сократив время, затрачиваемое на непроизводительные, холостые движения рабочих органов. Здесь же находит применение кулисный механизм с регулируемой длиной ползуна. Это позволяет наилучшим образом настаивать кинематическую схему исходя из длины заготовки.

Механизм конхоидального типа применяется в легком колесном транспорте, приводимом в действие ножной мускульной силой человека- так называемом шагоходе. Человек, управляющий машиной, имитируя шаги, поочередно нажимает на педали механизма, закрепленные на оси с одного конца. Кулисная пара преобразует качательное движение во вращение приводного вала, передаваемое далее цепным или карданным приводом на ведущее колесо.

В аналоговых вычислительных машинах широко применялись так называемые синусные и тангенсные кулисные механизмы. Для визуализации различных функции в них применяются ползунные и двухкулисные схемы. Такие механизмы использовались в том числе в системах сопровождения целей и наведения вооружений. Их отличительной чертой являлась исключительная надежность и устойчивость к неблагоприятным воздействиям внешней среды (особенно- электромагнитных импульсов) на фоне достаточной для решения поставленных задач точности. С развитием программных и аппаратных средств цифровой техники область применения механических аналоговых вычислителей сильно сократилась.

Еще одна важная сфера применения кулисных пар- устройства, в которых требуется обеспечить равенство угловых скоростей кулис при сохранении угла между ними. Муфты, в которых допускается неполная соосность валов, системы питания автомобильных двигателей, устройство реверса на паровом двигателе.

В строительных машинах для преобразования вращательного движения в другие виды движений с целью передачи этого движения на рабочий орган применяются различные механизмы.

Реечный механизм, винтовой и кулисный

В строительных машинах для преобразования вращательного движения в другие виды движений с целью передачи этого движения на рабочий орган применяются различные механизмы .

Реечный механизм
Конструкция: ведущее зубчатое колесо и ведомая зубчатая рейка.

Применяется для преобразования вращательного движения в поступательное.
Конструкция: ведущий винт и ведомая гайка.

Применяется для преобразования вращательного движения в поступательное.
Конструкция: ведущий кулачок и ведомый шток с пружиной.

Конструкция: эксцентрик, шатун, ползун.

Применяется для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.
Конструкция: ведущий коленчатый вал с кривым шипом, ведомый шатун, ползун.

Применяется для преобразования вращательного движения в качающееся движение кулис.
Конструкция: ведущий диск, ползун, ведомая кулиса.
Применяется в бетононасосах.

Мальтийский механизм применяется для преобразования непрерывного вращающегося движения в прерывистое вращающееся движение.
Конструкция: ведущий диск с рычагом, ведомая мальтисса.

Храпповой механизм применяется для преобразования вращательного движения в прерывистое вращательное движение, но с остановкой и торможением.
Конструкция: ведущий элемент - храпповик, ведомый - собачка (остановочный элемент).