Фгбоу во новосибирский гау инженерный институт кафедра механизации животноводства и переработки сельскохозяйственной продукции
 Скачать 1.2 Mb.
|
|
2. Мальтийские механизмы Мальтийские механизмы предназначаются для преобразования вращательного движения ведущего звена во вращательное движение с остановками ведомого звена. Мальтийские механизмы могут быть плоскими и пространственными. С помощью плоских мальтийских механизмов движение можно передавать только при параллельно расположенных валах, ас помощью пространственных (например, со сферическим крестом) – при расположении валов под углом. Ведущим звеном в этих механизмах является водило с роликом (кривошип, поводок, а ведомым – мальтийский крест шайба с радиальными пазами сфера с меридиональными пазами. Плоские мальтийские механизмы делятся на механизмы с внешними внутренним зацеплением одноповодковые и многоповодковые; с поворотом креста на один угловой шаги с поворотом креста на два и более угловых шагов идр. Мальтийские механизмы с внешним зацеплением могут иметь несколько водила с внутренним зацеплением – только одно. В одноповод- ковых механизмах за один оборот ведущего вала совершается поворот ведомого вала на один угловой шаг креста, а в многоповодковых – за один оборот ведущего вала ведомый вал поворачивается на два и более угловых шагов креста. В мальтийских механизмах угол между осью паза креста и осевой линией водила при входе ролика в паз (так называемый угол входа) обычно принимается равным 90°. Механизм в этом случае называется правильным. Мальтийский механизм внешнего зацепления с одним водилом рис. 2) состоит изводила, ролика 2, креста 3 с пазами и замыкающими дуговыми плоскостями 6 (замыкателями), стойки 4 и дугового фиксатора. При вращении водила против часовой стрелки ролик, укрепленный на нем, входит в паз креста (положение и поворачивает последний в противоположном направлении. При этом контакт плоскостей фиксатора и замыкателя нарушается (плоскости расходятся. Поворот водила на угол р, который является рабочим, вызывает соответствующий поворот креста на угол д (угол движения, угол расположения пазов. После выхода ролика из паза (положение А 1 )водило совершает холостой поворот на угол х 99 Рис. 2. Кинематическая схема мальтийского механизма внешнего зацепления с одним водилом и геометрической фиксацией креста Плоскости фиксатора и замыкателя сходятся, а затем плоскость фиксатора скользит по плоскости замыкателя, обеспечивая неподвижность креста, его фиксацию в исходном положении. Такой способ фиксации называется геометрическим Из рис. 2 видно, что геометрический параметр механизма = д х, где r 1 = О – радиус водила (расстояние между осью вращения водила и осью вращения ролика, закрепленного на нем l 4 = O 1 O 3 – база механизма z – число пазов креста. Углы рабочего и холостого поворота водила определяются из выражений 2 , 2 Д x Д p z z z z При постоянной угловой скорости ω = const водила коэффициент интервалов 2 Число пазов креста может быть только целым числом, а коэффициент должен быть меньше 1, поэтому минимальное число пазов креста может быть равным только трем, а минимальное значение коэффициента интервалов – 0,2. При увеличении числа пазов креста коэффициент k растет (скачкообразно. Максимальным, теоретически возможным значением для коэффициента интервалов будет единица, те при z →∞. При конструировании машин с периодическими движениями и остановками транспортирующего звена часто приходится считаться с максимально допускаемыми для этого звена скоростью и ускорением. При использовании в качестве привода таких звеньев машин мальтийских механизмов максимальные угловые скорость и ускорение креста, обычно жестко связанного с рабочим звеном машины, могут быть определены по уравнениям, выведенным ранее для определения максимальных угловых скоростей и ускорения кулисы кривошипно- 100 кулисного механизма в период ее холостого хода. 3. Планетарные механизмы Планетарные зубчатые механизмы применяются в технологическом оборудовании для воспроизведения сложного движения рабочего органа, например лопастей, мешалок, ножей. В планетарных механизмах, наряду с зубчатыми колесами с подвижными осями, имеются зубчатые колеса, жестко соединенные со стойкой. Такие планетарные механизмы бывают эпициклическими с наружным зацеплением колеси гипоциклическими с внутренним зацеплением. Эпициклический механизм (риса) состоит изводила, планетарного зубчатого колеса 2 сателлита) и неподвижного центрального солнечного) зубчатого колеса 3. Ведущим звеном является водило ОА, а ведомым – колесо 2. При вращении водила 1 колесо 2 катится без скольжения по колесу 3. Все точки колеса 2 и связанного с ним рабочего органа (мешалки) описывают кривые под названием эпициклоиды Для скорости точки А конца водила, с одной стороны, будем иметь υ a = 0Aω 1 υ a = (r 2 + r 3 ) ω 1 , где ω 1 – угловая скорость водила и r 3 – радиусы начальных окружностей соответствующих колес. С другой стороны, учитывая, что начальная окружность колеса 2 без скольжения катится по неподвижной начальной окружности колеса 3 и что в точке В касания этих окружностей (в полюсе зацепления) будут находиться относительный и мгновенный центры вращения колеса, по правилу расчета скоростей в плоском движении, считая точку А центром колеса 2, получим υ а =АOω i ; υ a =r 2 Решая последние две зависимости совместно, найдем ω 2 =(1+r 3 /r 2 ). При r 3 = скорость ω 2 = 2ω 1 те. колесо 2 будет делать два оборота за один оборот водила. На основании сложения в плоском движении этот результат получается следующим образом при полном обороте водила ОА колесо 2 поворачивается относительно водила на один оборот, но так как само водило также поворачивается на один оборот, тов пространстве колесо 2 повернется на два оборота. Угловая скорость колеса 2 направлена в сторону угловой скорости Рис. 3. Разновидности планетарного механизма водила, поскольку скорость υ а также стремится вращать колесо 2 почасовой стрелке. Отношение радиусов r 3 /r 2 (или чисел зубьев колес можно рассматривать как передаточное отношение между колесами 2 и 3 приостановленном водиле, поэтому u 2-3 = r 3 /r 2 . Но поскольку колеса 3 и 2 приостановленном водиле вращаются в разные стороны, их передаточное отношение необходимо считать отрицательным, поэтому u 2-3 = -Уравнение угловых скоростей с вводом передаточных отношений будет иметь вид u 1-2 = ω 1 / ω 2 =1/1- Эта формула допускает обобщение на случай эпициклической передачи нес двумя, ас колесами. Если в эпициклическом механизме будет n зубчатых колеси передача движения будет вестись сводила к колесу п, установленному на водиле, то по аналогии с предыдущим получим. Храповые механизмы Храповые механизмы предназначены для преобразования кача- тельного движения ведущего звена (например, коромысла или кулисы кривошипных механизмов) в поворотное одностороннее движение с остановками ведомого звена (например, храпового колеса. Передача движения от ведущего звена к ведомому осуществляется посредством промежуточных звеньев (собачки, роликов, кулачков и др. Храповые механизмы подразделяются на зубчатые и фрикционные. Зубчатый храповый механизм рис. 4) включает коромысло, которое свободно посажено навал храпового колеса, находящегося в подшипниках Рабочее звено крепится на храповом колесе или на его валу. Собачка прижимается к храповому колесу пружиной. Приходе коромысла вправо собачка выходит из впадины между зубьями (обратный 102 Рис. 4. Схема к расчету храпового зубчатого механизма 1 – коромысло 2 – собачка 3 – храповое колесо 4 – подшипник 5 – запирающая дуга ход. Приходе коромысла влево (прямой ход) требуется некоторое время, прежде чем собачка соприкоснется с рабочей плоскостью зуба, после чего произойдет поворот храпового колеса. Для того чтобы храповое колесо повернулось на один угловой шаг α зубьев, необходимо, чтобы угол ψ m размаха коромысла был больше этого угла на величину ∆ψ, те. равнялся бы углу (α +∆ψ), нов тоже время не был бы больше угла (2α + ∆ψ). Такое условие связано с поворотом собачки вовремя ее отвода коромыслом и переходом конца собачки с дуги впадин на дугу вершин зубьев колеса. Для осуществления поворота храпового колеса на рабочее число зубьев z p угол размаха коромысла должен лежать в пределах z p α+ ∆ψ <ψ m <(z p +1)α + ∆ψ. Угол рабочего поворота коромысла (равен углу поворота храпового колеса р =z p a. = 2πz p /z, где z – число зубьев храпового колеса. Холостой ход коромысла складывается из обратного хода и части прямого хода и имеет два граничных значения ψ x min р ψ x max р + ∆ψ). Отношение угла рабочего поворота коромысла к холостому, таким образом, будет лежать в пределах 103 ) /( ) ( 2 1 1 ) /( 2 Так, если угол рабочего поворота храпового колеса равен α (z p = 1), a ∆ψ очень мало, то k max = 1; k min = 1/3. Минимальное значение дополнительного угла поворота коромысла ∆ψ min ≈ m/R здесь т – модуль колеса радиус коромысла. Фрикционные храповые механизмы применяются при больших скоростях и при необходимости обеспечить возможность сцепления связываемых элементов при их любом угловом относительном положении. Выполнение движения водном направлении обусловливается силами трения на фрикционах (обоймах, возникающими при заклинивании промежуточных звеньев. Наиболее простыми дешевым в изготовлении является роликовый механизм рис. 5). Он состоит из внутренней обоймы 1 с вырезами (храповика-звездочки), роликов и наружной обоймы 3 с внутренней цилиндрической поверхностью. Контактные поверхности звездочки выполнены в виде плоскости. Для обеспечения постоянного соприкосновения роликов с рабочими поверхностями обойм и, следовательно, для постоянной готовности механизма к заклиниванию служит прижимное устройство, состоящее из пружины 6 и прижима 5. Шпонка 4 служит для соединения ступицы коромысла 7 с наружной обоймой механизма. Механизм включается при вращении звездочки относительно внешней обоймы почасовой стрелке или, наоборот, обоймы относительно звездочки против часовой стрелки. При этом ролики закатываются в узкую часть пространства между звездочкой и обоймой и заклиниваются между ними, соединяя водно целое основные элементы механизма. Относительное движение обойм в противоположном направлении заставляет ролики выкатываться в более широкую часть пространства между ними механизм выключается, при этом становится возможным свободное движение обойм. Ведущим звеном у механизма одностороннего действия может быть как звездочка, таки обойма. Диаметр d ролика и диаметр D отверстия наружной обоймы определяются в результате расчета на прочность, а угол заклинивания а принимается на основании опытных данных. Расстояние от рабочей поверхности внутренней обоймы до центра ее вращения (рис. 6) Рис. 5. Храповый роликовый механизм 104 l = 0,5d[(c-l) cos α-l], где с = D/d. Часто принимают с = 8, а α = 7°, тогда l = 2,97d. Величина является весьма удобной для замера, который легко осуществляется при помощи индикатора и концевых мер в процессе шлифования рабочих плоскостей на плоскошлифовальном станке. Угол заклинивания находится из треугольника ОО 1 Е α= arccos Эта зависимость указывает на то, что с увеличением диаметра ролика и величины l угол заклинивания уменьшается, ас увеличением диаметра отверстия обоймы – увеличивается. Небольшие изменения в размерах l и d приводят к значительному изменению угла заклинивания. Расстояние между осями ролика и звездочки, измеренное в направлении контактной плоскости звездочки, равно a = 0,5(D-d) sin α; расстояние от центра звездочки до оси прижимной пружины а) sin β. Момент заклинивания сопровождается приложением нагрузки к элементам механизма. На ролик будут действовать и N 3 – нормальные силы со стороны обойм F 1 , и F 3 – силы трения на поверхностях соприкосновения ролика с обоймой и звездочкой. Усилием пружины, силами инерции и силой тяжести ролика пренебрегаем. Рис. 6. Схема храпового роликового механизма Библиографический список 1. Дипломное проектирование предприятий мясной промышленности учеб. пособие / Н.В. Цугленок, В.В. Матюшев; Краснояр. ГАУ. – Красноярск, 2004. – с. 2. Курочкин А.А. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов перерабатывающих производств / А.А. Курочкин, В.Н. Зимня- ков. – М КолосС, 2006. – 320 с. 3. Курсовое и дипломное проектирование технологического процесса пищевых производств / О.Г. Лунин, В.Н. Вельтищев. – М Агро- промиздат, 1990. – 269 с. 4. Машины и аппараты пищевых производств учеб. для вузов в 2 кн. / СТ. Антипов, АН. Остриков и др под ред. В.А. Панфилова. – М Высш. шк, 2001. – 1384 с. 5. Остриков АН Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств учеб. для вузов / АН. Остриков, О.В. Абрамов. – СПб: ГИОРД, 2003. – 420 с. 6. Соколов А.Я. Основы расчета и конструирования машин и автоматов пищевых производств. – М Машиностроение, 1969. – 785 с. 7. Чернилевский Д.В. Детали машин учеб. пособие для студ. вузов М Машиностроение, 2002. 8. Зимняков В.М. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов перерабатывающих производств Учебник Зимняков В.М., Ку- рочкин А.А., Спицын И.А. и др. - М НИЦ ИНФРА-М, 2016. - 360 с. (ЭБС) 9. Панфилов В.А. Машины и аппараты пищевых производств. Учебник в 2 книгах. – М Высш. шк. 2001. - с. 10. Дипломное проектирование по механизации переработки сельскохозяйственной продукции учебное пособие для студентов вузов по спец. "Механизация перераб. с.-х. продукции" / под ред. проф. А.А.Курочкина. - Москва КолосС, 2006. - 423 с. 11. Жуков В.А. Механика. Основы расчета и проектирования деталей машин учебное пособие. - Москва ИНФРА-М, 2015. - 349 с. (ЭБС) СОДЕРЖАНИЕ Введение ........................................................................................... 3 Лекция 1. Принципы конструирования технологического оборудования .................................................................... 4 Лекция 2. Выбор конструкторских решений ................................... 21 Лекция 3. Основы надежности машин ............................................ 33 Лекция 4. Технологические и кинематические расчеты машин ..... 37 Лекция 5. Энергетические расчеты машин ..................................... 50 Лекция 6. Расчет рабочих органов измельчителей .......................... 59 Лекция 7. Расчет сепараторов .......................................................... 68 Лекция 8. Расчет теплообменных аппаратов ................................... 76 Лекция 9. Расчет оборудования для дозирования и упаковки продукции ....................................................................... 82 Лекция 10. Расчет исполнительных механизмов ............................ 95 Библиографический список ........................................................... 105 107 Мефодьев Михаил Николаевич Пшенов Евгений Александрович Мезенов Артем Анатольевич ОСНОВЫ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ МАШИН И АППАРАТОВ ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ Курс лекций Редактор Т.К. Коробкова Компьютерная верстка ТА. Измайлова Подписано в печать 22 декабря 2015 г Формат 84108/32. Объем 7,5 уч.-изд. л Тираж 30 экз. Изд. № . Заказ № Отпечатано в мини-типографии Инженерного института 630039, г. Новосибирск, ул. Никитина, 147 |