Такой метод выполнения механизма раскладки позволяет широко, бесступенчато и быстро регулировать шаг укладки, значительно упрощает механизм раскладки и реверса.
Раскладчики, имеющие гибкую кинематическую связь со шпинделем станка, имеют важные преимущества перед раскладчиками других видов. Они позволяют бесступенчатое регулирование величины шага намотки, который может перестраиваться даже в процессе намотки. Эти механизмы бесшумные в работе, просты по конструкции, надежны, точно воспроизводят заданный шаг раскладки.
2.2. Анализ схем валикокольцевых механизмов
Известны три схемы конструктивного выполнения валикокольцевых механизмов:
- вал-ролики (US)
- вал-кольца (BRD)
- пустотельный вал-ролики
Необходимо провести объективное сравнение данных схем, используя в комплексе все факторы, влияющие на нагрузочную способность и определить область их практического применения в раскладчиках кабельных изделий.
Так как схема пустотельный вал-ролики из-за своих конструктивных недостатков малопригодна в кабельной технике, данную конструкцию рассматривать не будем.
Анализ схем вал-ролики и вал-кольца проведем по следующим критериям:
1. Габариты механизма. Во многих случаях практического использования валикокольцевых механизмов (раскладчики различных типов, механизмы кареток измерительных приборов и т.д.) габариты механизма стремятся уменьшить с целью снижения веса подвижных частей, а значит и уменьшения инерционных нагрузок, оказывающих влияние на погрешность выполняемого механизмом закона, особенно во время смены направления движения валикокольцевого механизма (реверс механизма).
2. Осевое усилие, передаваемое механизмом, которое прямопропорционально его нагрузочной способности.
Введем следующие обозначения:
r – радиус вала;
R – для схемы US это радиус наружного кольца шарикоподшипника (ролика), а для схемы BRD – радиус отверстия внутреннего кольца шарикоподшипника;
r1 – радиус скругления внутреннего кольца шарикоподшипника (радиус оливажа);
- угол поворота ролика или кольца.
Для облегчения сравнения введем относительные величины:
и
Сравнение ведем в следующих диапазонах:
Сравнение габаритов валикокольцевых механизмов
Оценим габариты одной из основных частей механизма – однорядного шарикоподшипника. Рассчитаем размер вдоль вала валикокольцевого механизма (величину С), занимаемой половиной шарикоподшипника при повороте его на угол . Из рис. 2 следует, что
С = С1 + С2 (1)
(2)
(3)
где
Рис. 2. К расчету габарита шарикоподшипника
После подстановки (2) и (3) в выражение (1) получим:
,
где
Рассчитаем теперь габариты валикокольцевого механизма по схеме вал-кольца:
Рис. 3. К расчету габарита схемы вал-кольца (BRD)
Примем R (рис. 3), тогда получим
(5)
(6)
(7)
Перемножая (6), (7) и (8) получим габарит занимаемый схемой вал-кольца:
(8)
Рассчитаем габарит схемы вал-ролики:
Рис. 4. К расчету габарита схемы вал-ролики (US)
(9)
(10)
Перемножив (9) и (10) получим габарит схемы вал-ролики:
(11)
Производим сравнение габаритов схем (8) и (11). Принимая r = 1 и отбрасывая в каждой зависимости одинаковые сомножители, получаем:
(12)
(13)
Задаваясь значениями a, вычисляем габарит механизмов, результаты вычисления сводим в табл. 1 и строим графики на рис. 5.
Таблица 1.
Вычисление габаритов схем валикокольцевых механизмов (ВКМ)
a
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
-
-
-
-
-
-
216,72
242,88
270,48
299,52
330
361,92
395,28
430,08
25,12
30,40
36,17
42,45
49,24
56,52
60,35
64,31
68,39
72,60
76,93
81,39
85,97
90,68
Из табл. 1 и рис. 5 видим, что габарит схемы вал-кольца значительно выше, чем схемы вал-ролики.
Сравнение по осевому усилию, передаваемому механизмом
Максимальная сила прижима ролика или кольца к валу определяется по формуле:
кг (14) [ ]
где ,
Е1, Е2 – модуль упругости контактирующих тел.
Для стали Е = 2,12*106 кг/см2
- допустимая величина контактного напряжения смятия
- приведенный радиус кривизны
(15)
- величины, обратные радиусам главных кривизн в плоскостях I и II вала в точке касания;
- величины, обратные радиусам главных кривизн в плоскостях I и II ролика (кольца) в точке касания;
и - коэффициенты, являющиеся функциями эмпирических интегралов, определяемые по величине
(16)
где - угол между соответствующими плоскостями главных сечений обоих соприкасающихся тел ().
где - привиденный радиус кривизны при условии r = 1.
[]П и зависят от выбора материала контактирующих тел и являются величинами cons1, поэтому сравнивать схемы вал-колца и вал-ролики на максимальное усилие прижима будем по величине .
Рассчитаем приведенные радиусы кривизны для схем вал-кольца (BRD) по формуле (17):
при r = 1
(17)
Рассчитаем приведенные радиусы кривизны для схем вал-ролики (US) по формуле (18):
при r = 1
(18)
Значения для схем ВКМ сведем в табл. 2.
Таблица 2.
Единичные приведенные радиусы кривизны для схем BRD и US.
а
b = 0.5
b = 1.0
b = 1.5
b = 2.0
b = 2.5
b = 3.0
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.05
1.10
1.15
1.20
1.25
1.30
1.35
1.40
-
-
-
-
-
-
0.488
0.478
0.469
0.462
0.455
0.448
0.443
0.438
-
-
-
-
-
-
0.955
0.917
0.885
0.857
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
