146039 (Механизмы преобразования движения), страница 2

2.1. Призначення, галузь використання, позитивні якості та недоліки механізмів ; метеріал що використовується для виготовлення деталей механізмів.

Механізмом називають сукупність рухливо поєднаних тіл (ланок), які здійснюють під дією докладених зусиль певні доцільні рухи. Рухомі ланки, що утворюють механізм, поєднані між собою кінематичними парами і нерухомою ланкою. Робота механізму пов"язана або з передачею енергії з одного вала на інший і зміною кутових швидкостей (зубчаста, ремінна, ланцюгова та іншіпередачі), або з перетворенням одного виду механічного руху в інший, наприклад обертального у зворотно-поступальний, і навпаки (кривошипно-шатунний, кулачковий та інші механізми).

Основне призначення механізмів перетворення руху – перетворення обного виду механічного руху в інший. Найчастіше це перетворення обертального руху в поступальний, рідше навпаки (інколи для інших видів перетворення руху).

Основні види механізмів перетворення руху :

1. Ексцентриковий механізм.

2. Кулачковий механізм.

3. Кулісний механізм.

4. Храповий механізм.

5. Реечний механізм.

6. Механізм гвинт-гайка.

Всі зазначені вище механізми використовуються майже в кожній сфері діяльності людини. Важко перерахувати всі галузі діяльності людини в який застосовуються механізми перетворення руху, це і машинобудування, і приладобудування, авіаційна та автомобільна промисловість та інші, і навіть така високотехнологічна галузь як космічна промисловість. Але найширше застосування ці механізми отримали в верстатобудуванні. зараз нема жодного верстата, в якому не був би застосований хоч один з механізмів перетворення руху.

Якщо казати про недоліки механізмів, то основним з них є досить складна побудова цих механізмів, та складне виготовлення деталей цих мехханізмів. Довгостроковість та якість цих механізмів має пряму залежність від довгостроковості і якості роботи кожного з елементів механізму і якщо хоч один з елементів механізму втрачає свої початкові параметри, то і весь механізм починає працювати з відхиленням від норми, або перестає працювати взагалі. Кожна з частин механізму має складну форму і процес виготовлення коштує чималі кошти. Також не аби яке значення має досить дороге і працеємне обслуговування цих механізмів під час роботи. Саме тому ремонт деталей цих механізмів коштує часто дорожче, ніж виготовлення нових, тому в кожному конкретному випадку судять про доцільність і метод ремонту. До недоліків цих механізмів можно також віднести відносну дорожнечу матеріалів з яких вини виготовляються. Але якими не булиб недоліки механізмів перетворення руху, замінити їх іншими механізмами не має можливості. І саме в цьому є їх головний недолік. Але якщо викрислити ці механізми з побудови обладнання та машин, в яких вони використовуються, останні просто втратять свою працездатність.

Що стосується матеріалів, з яких виготовляються деталі механізмів, то перелік цих матеріалів досить значний, тому зазначимо лише основні із них :

а) Механізм гвинт-гайка.

Гвинти звичайно виготовляють з середньовуглецевих марок (У10 і У12) або інструментальних марок (45 і 50) сталей; гайки – з олов"янистих бронз (Бр.ОНФ 10-1-1 або Бр.ОЦС 4-4-17) або атифрикційного чавуну (АЧК-1, АЧК-2).

б) Реечний механізм.

Як зубчасте колесо так і зубчаста рейка виготовляється з різноманітних матеріалів, як із сталей так і чавунів. Ось деякі з них :

Чавуни

• сірий (СЧ 30-35)

• високоміцний (ВЧ 50-100)

• ковкий (КЧ 45-80)

Сталі

• середньовуглецеві та високовуглецеві конструкційні (30-85)

• низьковуглецеві леговані (15Х, 15ХА,20Х,20ХН3А)

• середньовуглецеві леговані (30ХН3А, 40Х, 40ХН, 45ХН)

в) Храповий механізм.

Храповик та собачка в храповому механізмі виготовляються з тих же матеріалів що і деталі реечного механізму. Диск, осі та важелі найчастіше виготовляють з середньовуглецевих легованих сталей (30ХН3А, 40Х, 40ХН, 45ХН), а також високовуглецевої сталі конструкційної сталі (60-85).

г) Кулісний механізм.

Серги, кулісний камінь та куліса найчастіше виготовляються зі середньовуглецевої легованої сталі (30ХН3А, 40Х, 40ХН, 45ХН) та сталей 55Г, 60Г2, 65С2ВА. Зубчасте колесо зі сталей зазначених в п. б.

д) Кулачковий механізм.

Кулачок найчастіше виготовляють з високовуглецевої конструкційної сталі (60-85), та низьковуглецевої легованої сталі (15Х, 15ХА, 20Х, 20ХН3А). Ролик або наконечник на кінці штовхача виготовляють з матеріалів зазначених вище, а також середньовуглецевих конструкційних сталей (30-58).

е) Ексцентриковий механізм.

Ексцентрик та ролик найчастішевиготовляють із сталей зазначених в п. д.

2.2.

2.2.1. Ексцентриковий механізм.

В ексцентриковому механізмі (мал.1), ексцентрик 7 становить собою круглий диск, вісь якого зміщена відносно осі обертання вала, на якому він закріплений. Коли вал 8 обертається, ексцентрик 7 впливає на ролик 9, переміщуючи його і пов"язаний з ним стержень 10вгору. До низу ролик повертається пружиною 11. Отже, обертальний рух вала 8 перетворюється ексцентриковим механізмом у поступальний рух стержня 10.

2.2.2. Кулачковий механізм.

Кулачковий механізм широко застосовується у верстатах-автоматах та інших машинах для здійснення автоматичного циклу роботи; вони можуть бути з дисковими циліндричним і торцевим кулачками. Показаний на мал. 2 в механізм становить собою кулачок 12, який має на торці канавку 13 складної форми; у канавку поміщено ролик 14, з"єднанийз повзуном 15 стержнем 16. В результаті обертання кулачка 12 (на різних його ділянках) повзун 15 рухається з різними швидкостями прямолінейно зворотно-поступально.

2.2.3. Кулісний механізм.

Кулісний механізм широко застосовується, наприклад, у поперечно-стругальних і довбальних верстатів. Показаний на мал. 3 повзун 17, на якому закріплено супорт з ріжучим інструментом. щарнірно пов"язана за допомогою серги 18 куліса 20, яка коливається праворуч і ліворуч. Знизу вона закріплена в шарнірному з"єднанні 22 й обертається навколо цієї осі під час коливання. Коливається куліса в результаті зворотно-поступальних переміщень в її пазу так званого кулісного каменя 21. який одержує рух від з"єднаного з ним зубчастого колеса 19. яке називається колесом, закріпленим на ведучому валу. Швидкість обертального руху кулісного колеса регулюється коробкою швидкостей, пов"язанною з електродвигуном.

Довжина ходу повзуна 17 залежить від того, в якому місці встановлено на кулісний шестерні кулісний камінь : чим далі від центра шестерні він розташований тим більший кут коливання куліси і довший хід повзуна і навпаки.

2.2.4. Храповий механізм.

Храпові механізми дозволябть у широкому діапазоні змінювати величину періодичних переміщень робочих органів машини. Типи храпових механізмів і галузі їхнього застосування різноманітні.

У храповому механізмі є диск 2 (мал.4) з пазом, в якому закріплюютьвісь 3, яка регулюється за відстанню Х, храповик 6 зі скошеними в один бік зубами, важелі 4 і 8, з"єднані з диском і храповиком шарнірно, і собачка 5, яка вільно сидить на спеціальній осі, закріпленій на важелі 8. Диск і храповик нерухомо закріплені відповідно на осях 1 і 7.

При обертанні диска вісь 3 описує коло і переміщує важиль 4, надаючи важелю 8 коливального руху. При цьому в залежності від напрямку коливання а-б собачка ковзає по заокругленій частині зуба храповика і потрапляє в його западину під дією сили тяжіння або спеціальної пружини ; упираючись у зуб, собачка штовхає його вперед. В результаті кожного обертання диска храповик з веденим валом здійснює уривчастий (кроковий) рух (обертання). Розмір кроку може бути малим (через кожен зуб) і великим (через два і більше зубів), що досягається перевстановленням кута коливання а-б важеля 8.

2.2.5. Механізм гвинт-гайка.

Основними деталями механізму є гвинт 1 і гайка 2 (мал. 5). Механізм широко застосовують у найрізноманітніших машинах для перетворення обертального руху у поступальний або навпаки. Особливо часто їх застосовують у верстатах для здійснення прямолінейного допоміжного (подача) або установочного (підведення, відведення, затискання) руху таких складальних одиниць як столи, супорти, каретки, шпіндельні бабки, головки тощо ( гвинти у цьому випадку називають ходовими).

Крім того, гвинтовий механізм служить також для підняття вантажів або взагалі передачі зусиль. З цією метою його застосовують у домкратах, гвинтових стяжках тощо (гвинти в цьому випадку називають вантажними). Звичайно у гвинтових механізмах (передача гвинт-гайка) рух передається від гвинта 1 до гайки 2, тобто обертальний рух гвинта перетворюється у поступальний рух гайки. Але існують і конструкції, в яких рух передається від гайки 2 до гвинта 1 а також передачі в яких обертання гвинта перетворюється у поступальний рух того ж гвинта при закріпленій нерухомо гайці. Прикладом такого механізму може служити гвинтова передача верхньої частини фрезерного верстата (мал. 6). При обертанні рукояткою 6 гвинта 1 у гайці 2, закріплений гвинтом 3 у полозках 4 стола 5, гвинт 1 починає рухатися поступально. Разом з ним рухається по напрямних полозках стіл 5.

2.2.6. Реечний механізм.

Основними деталями механізму є зубчасте колесо 2 і зубчаста рейка 1 (мал. 5). Механізм широко застосовують у найрізноманітніших машинах для перетворення обертального руху у поступальний інколи навпаки. Особливо часто їх застосовують у верстатах для здійсненя прямолінейного продольного або поперечного руху деталей верстата. Зубчасте колесо 2 виконуючи обертальний рух навколо своєї осі, передає за допомогою зубчастого счеплення рух рейці 1, яка виконує прямолінейний рух. Напрямок руху рейки 1 залежить від напрямку руху зубчастого колеса 2. Зубчасті колеса та рейки виготовляють з прямими. косими і кутовими (шевронними) зубами.

2.3.

Технічний прогрес висуває все більш високі вимоги до якості сучасних механізмів та машин. Під якістю машин та механізмів розуміють сукупність властивостей, які визначають її придатність до використання за призначенням. Кретерії оцінки якості механізму можуть бути поділені на дві основні групи – виробничо-технологічні й експлуатаційні. До виробничо – технологічних показників належать собівартість механізму, маса тощо. З експлуатаційних показників найважливішим є надійність, бо вона характеризує стабільність якості. інші експлуатаційні показники якості механізмів (продуктивність. економічність, ступінь механізації й автоматизації тощо) без забеспечення належної надійності втрачають своє значення. До кожної деталі, складальної одиниці, механізму, машини в цілому висовуються певні вимоги щодо надійності.

• надійність – властивість виробу виконувати задані функції, зберігаючи експлуатаційні показники в заданих розмірах протягом визначеного проміжку часу або визначеного наробітку. Надійність виробу обумовлюється його працездатністю, довговічністю і ремонтопридатністю.

• працездатність – стан виробу, при якому він здатний виконувати задані функції з параметрами. встановленними вимогами технічної документації.

• безвідмовність - властивість виробу зберігати працездатність протягом певного наробітку без вимушених перерв. Наробіток -–тривалість або обсяг роботи виробу, які вимірюються в годинах, циклах, деталях тощо. Для металорізних верстатів наробіток, як правило, вимірюється в годинах чи оброблених деталях. Розрізняють наробіток за певний період, до першої відмови, між відмовами тощо. Відмова – це явище, яке полягає в порушенні працездатності виробу. Для металообробного устаткування відмовами є поломки деталей, розрегулювання, вихід будь-яких параметрів за межі встановлені ГОСТами чи ТУ, внаслідок чого устаткування не може виконувати поставлене перед ним завдання тощо. металорізні верстати належать до відновлюваних виробів.

• несправність – стан механізму, при якому він не відповідає хоча б одній з вимог технічної документації.

• довговічність - властивість механізму зберігати працездатність до граничного стану з необхідними перервами для технічного обслуговування і ремонтів. (Граничний стан механізму визначається неможливістю його подальшої експлуатації чи зниження ефективності використання нижче допустимого рівня).

• ремонтопридатність – властивість виробу, яка полягає в його пристосуванні до попередження, виявлення й усунення відмов і несправностей шляхом проведення технічного обслуговування і ремонтів. Кількісно ремонтоздатність визначається витратами часу і засобів на усунення відмов. Витрати часу на усунення відмови включають в себе час, необхідний для виявлення відмови, відшукування несправності, підготовки запасних деталей для ремонту, заміни чи відновлення несправного сполучення, після ремонтного налагоджування, перевірки якості ремонту, а також організаційні втрати часу. Отже, ремонтопридатність характеризується пристосованність машини до вимог щодо ліквідації пошкоджень, ремонтодоступністю і ремонтоздатністю.

• придатність відшукування пошкоджень – діагностування, виявленню технічного стану устаткування без розбирання складальних одиниць залежить від конструктивних особливостей машин і наявності в ній пристроїв для захисту від перенавантажень і помилок обслуговуючого персоналу, а також пристроїв, які сигналізують про пошкодження.

• ремонтодоступність – оцінюється зручностями монтажу і доступу до деталей і складових одиниць з метою їхнього огляду чи заміни, а також для обслуговування системи ; ремонтодоступність залежить від типу і виду закріплення деталей і складальних одиниць, наявність вільних (зручних) роз"ємів, кількості й маси деталей, що знімаються для ремонту, ступенем складності рухів при оглядах і ремонтах.

• ремонтоздатність – визначається наявністю технологічних баз для відновлення висхідних координат, наявністю компенсаторів спрацювання фрикційних муфт,тощо ; конструктивними особливостями спрацьованих деталей, які забеспечують їхню придатність до відновлення ; наявність пристроїв, які захищають від корозії і проникнення в механізм емульсії, а також служать для відведення стружки і захисту поверхонь, що труться, від пошкоджень ; можливістю заміни деяких деталей і складальних одиниць при модернізації устаткування.

Ремонтопридатність чинить значний вплив на рівень витрат, пов"язаних з експлуатацієй промислового устаткування, і є одним з найважливіших засобів забеспечення надійності і довговічності роботи машин.

3. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА.

3.1.

Дефект – це відхилення будь яких параметрів деталі механізму від встановлених нормативів та ГОСТів на цю деталь, а також усіх параметрів встановленних на прцес ззаємодії між деталями механізму, тобто зміна розмірів форми маси або стану його поверхонь в наслідок спрацювання.