Мальтийские механизмы

Мальтийские механизмы. Различают два типа этих механизмов: с внешним (рис. 2.57, а) и внутренним (рис. 2.57, б) зацеплениями. Чаще применяют механизмы внешнего зацепления. На кривошипе 1 (рис. 2.57, а), закрепленном на ведущем валу механизма, установлена цевка В. На ведомом валу, закреплен диск 2 с прорезями — мальтийский крест. Кривошип вращается с постоянной скоростью , цевка В входит в прорезь креста и, поворачиваясь на угол , поворачивает крест на угол , после чего выходит из прорези; крест останавливается, пока кривошип не повернется на угол

Стопорение креста в неподвижном положении происходит посредством внутренних цилиндрических поверхностей Е на кресте, по которым в периоды остановок скользит наружная цилиндрическая поверхность В диска с вырезом для прохода крестовин. Диск закреплен на кривошипе 1 в определенном положении (рис.2.57, а).

В механизме с внутренним зацеплением (рис. 2.57, б) отношение угла поворота кривошипа к углу поворота креста значительно больше, чем в механизме внешнего зацепления.

По кинематическим характеристикам мальтийские механизмы являются кулисными, имеющими несколько кулис. Каждая прорезь — кулиса. Мальтийскому механизму внешнего зацепления соответствует поворот кривошипа кулисного механизма на угол )механизму внутреннего зацепления — поворот на угол

Механизмы мальтийских крестов внешнего зацепления могут иметь несколько кривошипов, что позволяет получить равные (рис. 2.58, а) и неравные (рис. 2.58, б) интервалы остановов и перемещений за один оборот ведущего вала. В момент входа цевки в паз креста не должно быть удара, для этого направление окружной скорости центра цевки должно совпасть с осью прорези. Это условие будет соблюдаться, если угол будет равен. Углы поворота кривошипа 1 и креста 2 при этом связаны зависимостью (см. рис. 2.57)

(2.118)

Подставляя в (2.118), получим

(2.119)

Время интервала поворота креста

(2.120)

Время интервала останова креста при одном кривошипе

(2.121)

Угловая скорость кривошипа, когда задано время останова и выбрано число прорезей на кресте

(2.122)

Время кинематического цикла

(2.122)

Разделив левую и правую части на время цикла, получим

Отношение называют коэффициентом цикла движения и обозначают . Если , то

(2.123)

При крест вращается непрерывно с переменной скоростью

от до

Из (2.123) следует, что при одном кривошипе (z= 1) коэффициент зависит только от числа прорезей . В механизме наружного зацепления число прорезей ; если z= 2, то коэффициент цикла движения , что не может быть.

Из условия, что угол находим соотношение между радиусом кривошипа и межцентровым расстоянием (см. рис. 2.57):

(2.124)

а также между максимальным радиусом креста и межцентровым расстоянием:

(2.125)

Радиус цевки находят из условия контактной прочности при максимальном ускорении креста.

Максимальная угловая скорость креста

(2.126)

Угловое ускорение креста в механизмах внешнего зацепления на границах интервала перемещений

(2.127)

Внутри интервала ускорение меняет знак и имеет два максимума:

(2.128)

где А — коэффициент, зависящий от числа прорезей (значения А приведены в табл. 2.6).

Графики изменения скорости и ускорения креста механизма наружного зацепления в зависимости от угла поворота кривошипа приведены на рис. 2.59, а. внутреннего зацепления — на рис. 2.59, б.

Механизм с внешним зацеплением и четырехпазовом крестом показан на рис. 16.6. Ведущим звеном всегда является кривошип 1, а ведомым — крест 2. Число радиальных пазов z креста бывает от 3 до 12.

При вращении кривошипа 1 цевка А входит в паз креста 2 и поворачивает его на угол . Когда цевка А выходит из паза, крест останавливается и фиксируется секторным замком. Выпуклая цилиндрическая поверхность замка входит в соприкосновение с вогнутой поверхностью креста и препятствует повороту последнего до тех пор, пока цевка А кривошипа не войдет в следующий паз креста. Кривошип и крест вращаются в противоположных: направлениях. За один полный оборот кривошипа с одной цевкой крест делает оборота и остановку.

Механизм с внутренним зацеплением и четырехпазовым крестом показан на рис. 16.7. Ведущим звеном является кривошип, цевка А которого, входя в радиальный паз креста, поворачивает его на угол Кривошип и крест вращаются в одинаковом направлении. После выхода цевки А из паза креста последний фиксируется секторным замком, входящим в соприкосновение с соответствующей цилиндрической поверхностью креста. Этот механизм может иметь только одну цевку. Число пазов z креста может быть от 3 до 12. Механизмы с внутренним зацеплением работают с меньшими угловыми ускорениями креста, чем механизмы с внешним зацеплением при одинаковом числе пазов креста.

Геометрическими параметрами мальтийских механизмов являются: межосевое расстояние , радиус кривошипа R(1)=O(1)*A, число пазов z креста, расчетные радиусы креста и , углы и . Зависимости между ними находятся из рис. 16.6 и 16.7. Для нормальной работы мальтийских механизмов необходимо, чтобы в момент входа цевки в паз креста и в момент выхода цевки из паза угол между радиусом кривошипа и осью паза был равен , т. е.

Угол между осями пазов креста

Углы α и φ отсчитываются от среднего положения кривошипа и принимаются при первой половине поворота креста отрицательными, а при второй — положительными

Задаваясь межосевым расстоянием можно определить радиус кривошипа

Радиусы креста механизма с внешним зацеплением:

Ширина пазов креста

Кинематическими параметрами мальтийских механизмов являются: период цикла движения Т, коэффициент движения К наибольшая угловая скорость креста , наибольшее угловое ускорение креста и угловые ускорения в начальный и конечный моменты движения креста пои постоянной угловой скорости кривошипа (рад/с)

Период цикла движения механизма Т равен времени одного оборота кривошипа и складывается из времени движения креста и времени его выстоя , где частота вращения кривошипа (об/мин). Коэффициент движения механизма : при внешнем зацеплении , при внутреннем зацеплении

Закон движения креста и для механизмов с внешним и внутренним зацеплением определяется по формулам для механизмов с качающейся кулисой.

Наибольшая угловая скорость креста положению механизма, при котором цевка А находится на линии ценьров При этом или .

Для механизма с внешним зацеплением

Для механизма с внутренним зацеплением

Угловые ускорения креста в начальный и конечный моменты его движения в механизмах с внешним зацеплением

На рис. 16.8 приведены графики изменения и в зависимости от положения кривошипа (угла ) для механизмов с внешним (а) и внутренним (б) зацеплениями при z = 4.;

В таблице 16.1 приведены основные характеристики мальтийских механизмов, необходимые для их расчета.

Из анализа таблиц и формул видно, что тем меньше, чем меньше и чем больше z.