Всего на сайте:
119 тыс. 927 статей

Главная | Механика

ВИДЫ ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РОБОТОТЕХНИКЕ  Просмотрен 89

Научный руководитель: канд. техн. наук, доц. Латышев С.С.

Веретельник А.Ф.

Сильченко С.А.

Белгородский государственный технологический

университет им. В.Г. Шухова

ВИДЫ ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РОБОТОТЕХНИКЕ

 

Шарнир – вращательная кинематическая пара, то есть, подвижное соединение двух частей, которое обеспечивает им вращательное движение:

· вокруг общей оси (цилиндрический шарнир, шарнирная петля);

· вокруг общей точки (шаровой шарнир (Рисунок 1));

· с равной угловой скоростью (шарнир равных угловых скоростей).

Рисунок 1. Шаровой шарнир

Часто применяются механизмы, состоящие из нескольких шарниров (кинематические цепи):

· карданное соединение состоит из нескольких (двух или трёх) цилиндрических шарниров, соединённых последовательно, с осями вращения, пересекающимися в одной точке;

· универсальный шарнир (также шарнир Гука (Рисунок 2)) – частный случай карданного механизма, использующий жёсткую крестовину, которая образует обе оси вращения.

Рисунок 2. Шарнир Гука

Шарнир равных угловых скоростей (сокращённо ШРУС) обеспечивает передачу крутящего момента при углах поворота до 70 градусов относительно оси. ШРУСы изредка называют «гомокинетическими шарнирами».

Существуют различные конструкции ШРУСов. Различают обычно:

· Сухариковые или кулачковые – были разработаны французом Грегуаром и запатентованы под обозначением«Тракта» (Рисунок 3);

· Кулачково-дисковые (Рисунок 4.);

· Шариковые – «Бендикс-Вейс» (Bendix-Weiss) с делительными канавками, «Рцеппа» (Rzeppa) с делительными рычажками, «Рцеппа-Бирфильд» со смещёнными делительными канавками, «Рцеппа-Лебро» с непараллельными делительными канавками;

· Трипод (Tripod) со сферическими роликами и вилкой и Трипод-Уникардан со сферическими роликами – допускают бо́льшие осевые перемещения, но при этом – нелинейное изменение скорости при вращении под углом; часто используются как внутренние;

· Спаренные карданные – представляют собой состыкованные друг с другом два карданных шарнира, которые взаимно компенсируют неравномерность вращения друг друга;

Рисунок 3. Кулачковый шарнир типа «Тракта».

Кулачковый шарнир типа «Тракта» состоит из 2 кулаков, в которые входят 4 штампованные детали: 2 фасонных диска и 2 вилки, входящие в зацепление между собой. Площадь поверхности контакта большая, поэтому детали подвергаются небольшим нагрузкам и могут работать под довольно большими углами – до 50°.

Рисунок 4. Кулачково-дисковые

В состав кулачково-дискового ШРУСа входит 2 кулака, 2 вкладыша и диск. У вкладышей обработанные внешние цилиндрические шейки, а внутри есть пазы с плоскими боковыми поверхностями. Цилиндрические шейки вкладышей охватываются кулаками, диск же входит в пазы. Каждая полуось при такой конструкции может поворачиваться относительно оси диска и шеек вкладышей, так сказать, в 2-х перпендикулярных направлениях. Кулачковые шарниры благодаря наличию развитых поверхностей взаимодействующих деталей способны передавать значительный по величине крутящий момент при обеспечении угла между валами до 45°. Но трение скольжения между контактирующими поверхностями приводит к тому, что этот шарнир имеет самый низкий КПД из всех шарниров равных угловых скоростей. Следствием этого является значительный нагрев и задиры на деталях шарнира. Однако кулачковые и кулачково-дисковые ШРУСы имеют весьма низкий КПД по причине больших габаритов и немалого веса.

Шарнир с делительными канавками типа «Вейс» (Рисунок 5).

Рисунок 5. Шарнир с делительными канавками типа «Вейс»

Конструкция данного ШРУСа состоит из 2 кулаков, в которых по специальной дуге исполнены канавки. 4 шарика находятся на пересечении симметрично канавок, которые расположены в биссекторной плоскости. Интересный факт: если автомобиль движется вперед, усилие передается одной парой шариков, если движется назад – другой парой.

Шарнир наконечника тяги или шарнир рулевой тяги (Рисунок 6) – это механическое шарнирное соединение. Такие соединения чаще всего используются в распределительных тягах, тягах рулевого механизма, поперечных рулевых тягах и т.д. – везде, где требуется точное шарнирное соединение. Шарнир с отверстием, в которое можно поместить какую-либо крепежную деталь, помещается в круглую оправу, к которой присоединен резьбой вал

Рисунок 6. Шарнир наконечника тяги

Карданная передача (Рисунок 7) – механизм, передающий крутящий момент между валами, пересекающимися в центре карданной передачи и имеющими возможность взаимного углового перемещения. Широко используется в различных областях человеческой деятельности, когда трудно обеспечить соосность вращающихся элементов.

Рисунок 7. Карданная передача

Карданная передача имеет существенный недостаток – несинхронность вращения валов (если один вал вращается равномерно, то другой – нет), увеличивающуюся при увеличении угла между валами.

Отчасти этот недостаток может быть скомпенсирован использованием на одном валу парных шарниров, повёрнутых на четверть оборота друг относительно друга. Однако там, где требуется синхронность, как правило, используется не карданная передача, ашарнир равных угловых скоростей – более совершенная, однако и более сложная конструкция того же назначения.

Муфта кулачково-дисковая или механизм Олдема (Рисунок 8) – это способ передачи вращательного момента между двумя параллельными, но не соосными валами. Механизм состоит из трёх дисков, один из которых соединён со входным валом, другой соединён с выходным валом, а средний диск – с двумя другими посредством соединения выступ-впадина (подобно тому, как соединяется паркет). Выступ и впадина с одной стороны среднего диска перпендикулярны выступу и впадине с другой стороны среднего диска. Часто в таких устройствах применяют пружины для компенсации зазоров имёртвого хода

между деталями механизма. Такие механизмы намного компактнее, чем, например, карданная передача.

Средний диск вращается вокруг своего центра с той же самой скоростью, что входной и выходной валы. Центр среднего диска движется по окружности (дважды за один оборот) вокруг средней точки между входным и выходным валами.

Рисунок 8. Механизм Олдема в собранном и разобранном виде

Наиболее распространённый сегодня шариковый ШРУС состоит из шести шариков, внешнего и внутреннего колец с прорезями под шарики, которые соединяются с приводным валом шлицевым соединением, и сепаратора, удерживающего шарики.

 

Предыдущая статья:Класс двудольные. Следующая статья:Салазодиметоксин
page speed (0.0078 sec, direct)