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. Известен механизм, состоящий из кулачка с приводом, на который опирается ползун с тарелкой на конце, находящийся в вертикальных направляющих с возможностью скольжения, 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 позволяющее 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. В предложенном стенде 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. Это позволило проводить исследования влияния изменения углов давления кулачка на ползун с плоской тарелкой на величины приложенных к нему сил. 2 ил.

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.

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, r₀, 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.

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, r₀ 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.

При вращении кулачка 1 с угловой скоростью (фиг.1), под действием внешней силы Q, приложенной к ползуну 2, возникает сила Q_C, направленная под углом давления, с которой кулачок 1 действует на тарелку ползуна 2. В точках D и Е возникают реакции связей соответственно Q _D И Q_E, направленные под углом трения скольжения . 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 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 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 давления кулачка на ползун, величин реакций связей и сил взаимодействия его звеньев от изменения взаимного положения их опор.

Стенд для исследования кулачкового механизма, 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, отличающийся тем, что 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.