Динамическое условие

Пусть кулачок действует на толкатель с некоторой силой F_д (сила давления). Вектор силы F_д направлен вдоль нормали n-n. (рис.12.6). Угол между направлениями векторов силы F_д и скорости толкателя обозначим δ - угол давления. Угол γ =90°-δ -угол передачи движения.

Сила F=F_д сosδ -сила полезных сопротивлений (сила тяжести, сила инерции, давления в пружине и т.д.). При расчетах сила F считается известной.

Сила H=F_д sinδ- сила вредных сопротивлений. Вызывает перекос толкателя, возникновение сил трения в направляющих. Если эта сила будет очень велика, может произойти заклинивание и поломка толкателя.

Рис.12.6

 

Для уменьшения силы H необходимо уменьшать угол давления δ. Однако, с другой стороны, с уменьшением угла δ возрастают размеры кулачка.

Динамическое условие записывается в виде:

δ≤δ_max (12.1)

Принимают δ_max =30°-для поступательно движущихся толкателей; δ_max=45°-для вращающихся толкателей.

Кинематическому и динамическому условиям удовлетворяют три типа законов движения ведомого звена:

1.Законы, дающие постоянную скорость ведомого звена (рис.12.7).

 

За один оборот кулачка (φ=2π) толкатель проходит следующие фазы: φ_n-фаза подъема, φ_вв-фаза верхнего выстоя, φ_o- фаза опускания, φ_нв- фаза нижнего выстоя.

Скорость движения толкателя на фазах подъема и опускания постоянна. Ускорения на обеих фазах равны нулю, кроме положений а, в, с, и d, где функция S_z=f(φ₁) имеет разрывы. В этих положениях теоретически ускорения ведомого звена, а, следовательно, и силы инерции являются равными бесконечности. Это вызывает появление в механизме так называемых жестких ударов. Практически, из-за наличия упругих деформаций и зазоров в кинематических парах ускорения (следовательно и силы инерции) имеют большую, но конечную величину. Это приводит к размыканию элементов высшей кинематической пары, соударению кулачка и толкателя, быстрому износу поверхностей в этих местах. Применяется данный закон при малых скоростях ведомого звена или только на части фаз подъема и опускания и в закон вводятся переходные кривые, позволяющие осуществить плавный переход на участках сопряжения двух линейных законов.

Рис.12.7

 

2.Законы, дающие постоянное ускорение ведомого звена (рис.12.8)

В этих законах ускорение в некоторых точках мгновенно изменяется на конечную величину, вызывая резкое изменение силы инерции, что ведет к появлению мягкого удара.

Рис.12.8