CC BY
25
УДК 621.833.6 А.М. Пашкевич
МАЛОГАБАРИТНЫЕ РАДИАЛЬНО-ПЛУНЖЕРНЫЕ ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ ПРИВОДОВ МАШИН, МЕХАНИЗМОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Рассмотрены вопросы расчета параметров шариковых радиально-плунжерных передач. Приведены типовые конструкции таких передач и указаны примеры их практического применения.
При проектировании машины требование снижения материалоемкости машины и ее массы предопределяет необходимость использования малогабаритного привода с малыми размерами и повышенными кинематическими возможностями в части обеспечения высоких передаточных отношений в одной ступени. Этому требованию удовлетворяют кулачково-плунжерные передачи [1]. Эти передачи по принципу работы схожи с планетарными шариковыми и роликовыми, однако имеют существенное отличие - отсутствие звеньев с замкнутыми многопериодными дорожками для сателлитов. Они обладают всеми достоинствами шариковых и роликовых передач (малые вес и габариты, большие передаточные отношения в одной ступени) и, кроме того, они проще в изготовлении и могут обеспечить более высокий КПД. Эти передачи весьма компактны, технологичны, обладают конструктивной простотой, а потому их применение для создания малогабаритных приводов представляется экономически целесообразным и обоснованным.
Наиболее просто построить радиально-плунжерную передачу в том случае, если она содержит ведущий кулачок в виде цилиндрического (дискового) эксцентрика. В полярной системе координат уравнение эксцентричной окружности представляется в виде:
P = tJR2 -e2sin2ф + ecos^,
где риф - полярные координаты; R - средний радиус периодического профиля центрального колеса; e - эксцентриситет эксцентрика.
В этом случае сопряженный периодический профиль, замкнутый на внутренней цилиндрической поверхности центрального колеса, будет описываться соответствующим уравнением:
р = y¡R2-e2sin2(шф) + ecos (тф) ,
где т - число периодов периодического профиля на цилиндрической поверхности.
Наибольшее число плунжеров составляет n = т2 + 1 либо n = т2 - 1. Иногда, с целью повышения прочности сепаратора, при разработке конструкции передачи целесообразно использовать меньшее количество плунжеров, т. е. принять
n = (ш2 ± тх) / к,
где к - целое число, принятое таким, чтобы n было целым. При этом угловой шаг расположения плунжеров увеличивается, т.е. становится равным ф = 2кп / (т 2 ± тх).
При заторможенном центральном колесе и ведущем эксцентрике передаточное отношение и13 = ±(т2 ± 1) , где верхний знак соответствует прямому, а нижний - обратному вращению ведомого звена по отношению к ведущему.
Из условий контактной прочности была получена формула для определения ра-
диуса шаровых плунжеров:
г = 4,8510
10
где Н2тах = 3Р К (П и ^ ; Кд - динамический коэффиЦиент; ^тах = т*£а1тах ,
пдК81па2тах
а1тах = 5°...7°; Р - передаваемая мощность; пА - частота вращения ведущего вала; п -
КПД передачи (0,80.. .0,85).
В передачах с шаровыми плунжерами диаметром ёп величину е ограничивают значением е = ёп/4. Тогда формулы для выбора среднего радиуса периодического профиля Я ^или Б = 2К) будут иметь вид:
Я = е / 81па1тах ; Б = ёП / 2 ЭШ^тах .
На основе расчетов основных параметров были подобраны требуемые размеры и спроектированы передачи для различных условий. Так, на рис. 1 представлены конструкция редуктора с и = 50 для привода станка монтажа автомобильных шин. Редуктор содержит корпус 1 и крышки 2, 3, 4, в которых установлены детали зацепления. На ведущем валу 5 закреплены эксцентрики 6 и 7 со свободно вращающимися дисками 8 и 9, являющимися ведущими звеньями двух планетарных рядов редуктора. В корпусе при помощи стяжных винтов неподвижно закреплено центральное колесо 10, на внутренней цилиндрической поверхности которого выполнены зубья специального профиля. При вращении ведущего вала 5 диски 8 и 9 перемещают шарики 11 в направляющих отверстиях сепаратора 12, который является ведомым звеном редуктора и связан с ведомым валом 13. На рис. 2 показан станок монтажа-демонтажа автомобильных шин, в котором применяется данный редуктор.
Рис. 1. Редуктор привода станка для монтажа автомобильных шин
Рис. 2. Станок монтажа автомобильных шин
Был также спроектирован и изготовлен кулачково-плунжерный редуктор, рассчитанный на передаточное отношение 34 и предназначенный для привода лебедки (рис. 3).
На рис. 4 показана в 3Б - представлении конструкция трехступенчатого редуктора для фрезерного приспособления. Редуктор рассчитан на передаточное отношение
4096 и предназначен для обеспечения медленного вращения детали при фрезеровании пазовых кулачков на цилиндрических поверхностях.
На рис. 5 приведены детали одной из конструкций усилителя момента к машинным тискам. Как видно, наиболее сложной для изготовления является центральное колесо с периодическим профилем на его внутренней поверхности. К достоинствам такого усилителя относятся: минимальные масса и габариты; компактность, низкая металлоемкость; возможность реализации большого передаточного отношения (в опытном образце реализовано передаточное отношение и = 10); реверсивность; нечувствительность к перегрузкам; высокая технологичность; простота конструкции и низкая себестоимость.
Рис. 3. Лебедка для перемещения технологических приспособлений
и = 4096; Р = 0,5 кВт В х Н х Ь = 125 х 125 х 210
Рис. 4. Фрезерное приспособление с приводом круговой подачи от трехступенчатого редуктора
Рис. 5. Общий вид и детали усилителя момента к машинным тискам
Рис. 6. Общий вид и детали усилителя момента к гаечным ключам
На рис. 6 представлен усилитель момента к гаечным ключам. Усилитель предназначен для использования в качестве редукторной насадки к динамометрическому ключу и создания контролируемых моментов затяжки резьбовых соединений различного назначения (головок ДВС, автомобильных и тракторных колес и др.).
Радиально-плунжерные передачи нашли еще одну область своего эффективного применения - для привода в рабочее движение деформирующих элементов-шариков в инструментах для обработки деталей машин поверхностным пластическим деформированием. При использовании радиально-плунжерных передач привод деформирующих элементов осуществляется от самой вращающейся детали. На рис. 7, 8 и 9 приведены инерционно-импульсный раскатник отверстий, выглаживатель отверстий и валов.
Рис. 9. Конструкция выглаживателей валов
Таким образом, в результате проведенных исследований разработаны инженерные основы расчета радиально-плунжерных редукторов, а также их типовые конструкции, предназначенные для использования в приводах технологического оборудо-
вания, оснастки и специального инструмента. Эти разработки нашли применение в учебном процессе, а также сферах обслуживания и производства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Планетарные кулачково-плунжерные передачи. Проектирование, контроль и диагностика / М. Ф. Пашкевич [и др.]. - Могилев : Бел.-Рос. ун-т, 2003. - 221 с.
Белорусско-Российский университет Материал поступил 14.11.2005
A.M. Pashkevich
Small-sized radial-plunger transmission for machine drives, mechanisms and process equipment
Belarusian-Russian University
The questions of account of parameters ball radial - plunger transmission are considered. The typical designs of such transmission are given and the examples of their practical application are specified.
