Обертання і кулачковий механізм

Робота більшості створених людиною механізмів заснована на енергії обертання. Іноді, спостерігаючи з боку за функціонуванням будь-якої машини (в даному випадку мається на увазі не автомобіль, а механізм), може здатися, що ніякого обертання немає, проте часто перше враження оманливе. Справа в тому, що багато машини використовують різні технічні рішення, що дозволяють перетворювати вихідний характер руху в інший його вид. Один з найбільш яскравих прикладів - це кулачковий механізм. З його допомогою стає можливим «отримати» з обертального руху поступальний або качательное. Де саме нам може зустрітися кулачковий механізм?

Неочевидні факти

Напевно, в кожній сім`ї серед необхідних інструментів є електрична дриль ударної дії: на її корпусі є спеціальний перемикач, що дозволяє вибирати режим роботи - тільки обертання свердла або поступально-зворотний зсув разом з обертанням. У першому випадку питань не виникає: електродвигун через вал і редуктор передає частину своїх оборотів свердла. Але що відбувається, коли включається режим перфорування? Нічого складного немає - просто вступає в дію кулачковий механізм, що перетворює частину обертального моменту в горизонтальне зміщення. Подібне рішення використовується в багатьох інструментах і побутових приладах. Також без подібних механізмів було б неможливе існування двигунів внутрішнього згоряння в їх класичному вигляді.

Простота конструкції і низька вартість - ось основні переваги подібних механічних перетворювачів. При цьому є і недолік - якщо на виконавчий механізм виявляється надмірний тиск (опір руху), то можливе пошкодження елементів. Наприклад, щоб поламати дриль ударної дії, досить при свердлінні отвору занадто сильно притискати свердло до поверхні, фактично, блокуючи поступальний його рух.

Від прикладів до практики

Кулачковий механізм являє собою одну з різновидів кінематичної пари, що складається всього з двох ланок (наявність стійки мається на увазі) - штовхача і кулачка. Поверхня останнього, по якій відбувається ковзання, виконана профилированной, що дозволяє передавати імпульс руху парному з ним толкателю. Кулачки можуть бути найрізноманітнішої форми: плоскої, сферичної, циліндричної, складної просторової конфігурації та ін. Таким чином, можливо поділ всього на дві узагальнюючі групи - просторові і плоскі.

Розглянемо, як влаштовані найпростіші кулачкові механізми плоского типу. Вихідна ланка може рухатися як поступально (повзун), так і повертатися (коромисло). Сторона ланки, що стикається з кулачком, для зниження зносу може бути виконана у вигляді площини, півсфери, вістря або забезпечена роликом.

У разі повзуна кулачок з перетином яйцеподібної форми обертається навколо своєї осі. Так як форма відмінна від кола, то у вершинах штовхач з роликом піднімають, здійснюючи поступальний рух по напрямних. Спад вершини - і ролик йде вниз, повертаючи ланка тому. Конструкція з коромислом позбавлена направляючого пристрою, тому ролик повністю «прокочується» по кулачку, що змушує ланка зміщуватися відповідно з віссю обертання.

Надійна робота кулачкових механізмів можлива тільки при надійному зіткненні штовхача і самого кулачка. Для вирішення цього питання використовують кілька підходів: вихідна ланка виконують подпружіненним- в самому тілі обертається роблять паз, в якому фіксують ролик штовхача. Сама виїмка може дозволяти ролику прокочуватися, а не фіксувати його в одній точці.

Синтез кулачкового механізму необхідний для точного підбору необхідних техпроцесом параметрів. Спочатку створюється структурна частина схеми, де враховується кількість кінематичних пар, ланок, їх ступеня свободи, види зв`язків. Наступний етап - метрика. В залежності від необхідних параметрів підбираються розміри всіх основних елементів. При цьому враховується найбільш раціональна форма кулачка, зусилля в вершинах, витрата матеріалу на створення конструкції.