Дипломная работа: Исследование валикокольцевых механизмов
Рис.1.
Этот механизм довольно прост по конструкции, имеет минимальный износ (трения качения), относительно высокий КПД и позволяет легко регулировать даже на ходу скорость возвратно-поступательного движения каретки. Реверс механизма осуществляется простыми по конструкции переключающими устройствами, изменяющими угол 
на угол строго противоположный первоначальному без реверса валика.
Основной недостаток этого механизма – незначительное осевое усилие, передаваемое кареткой, которое пропорционально усилию прижима Р контактирующих тел и коэффициенту трения 
, и большие нагрузки на опоры валика, вызванные усилием прижима ролика.
· Фрикционный валикокольцевой механизм с тремя кольцами – шарикоподшипниками (в дальнейшем этот механизм будем обозначать «схема вал-кольца» или «схема BRD» - так как этот механизм был впервые использован в западногерманских кабельных машинах) (Лист 1, рис. 8).
Валикокольцевой механизм с тремя кольцами-шарикоподшипниками состоит из валика 1, охватываемого тремя кольцами-шарикоподшипниками 2, которые кинематически связаны между собой зубчатыми колесами3, установленными в каретке 6. На каретке закреплен раскладчик 7. При помощи двух винтов 5 и планки 4 создается прижимное усилие Р в результате чего средний шарикоподшипник давит на валик сверху, а два других снизу. Наличие трех колец-шарикоподшипников в механизме позволяет полностью разгрузить опоры валика от действия усилий.
Для возможности разворота колец на валике отверстия во внутренних кольцах шарикоподшипников изготавливаются не цилиндрическими, а скругленными по радиусу r1 , называемый «оливажем».
При повороте среднего подшипника на угол 
, два других также поворачиваются на угол 
, но в противоположные стороны. При угле =0 и вращающемся валике каретка с кольцами стоит на месте. Максимальный угол разворота зависит от соотношений радиуса валика r и радиусов R и r1 .
R – радиус отверстия внутреннего кольца шарикоподшипника , r1 - радиус скругления внутреннего кольца шарикоподшипника (радиус оливажа).
Фрикционная передача с кольцами отличается простотой устройства и изготовления. Кольца изготовляют из подшипников путем доработки.
Усилие подачи Рs зависит от силы, с которой кольца прижимаются к валу. При исполнении привода, как это показано на листе 1, рис. 8, среднее кольцо прижимается с силой Р, крайнее – с силой Р/2. Поэтому 
, где 
- коэффициент трения.
· Фрикционный валикокольцевой механизм с роликами, расположенными внутри полого вала (лист 1, рис. 9)
Этот механизм работает по тому же принципу, что и предыдущие два валикокольцевых механизма. Отличие его заключается лишь в том, что каретка с роликами помещена внутри полого валика. Положительным качеством такого механизма является отсутствие выступающих частей. Но ему присущ и серьезный недостаток – трудность регулировки силы прижима роликов к трубе. На практике такой механизм почти не используется.
Возможности применения валикокольцевых механизмов очень многообразны. Практически эти механизмы можно применить во всех устройствах, где требуется превращение вращательного движения в возвратно-поступательное.
Такие механизмы применяются в многочисленных механизмах раскладки, в приводе вертикальной подачи сверлильного станка, счетно-решающих приборах, эвольвентомерах, каретках самописцев и пр.
Валикокольцевые механизмы имеют следующие преимущества перед соосными винтовыми, зубчатыми и кулачковыми механизмами:
- возможность осуществления на ходу бесступенчатого регулирования скорости перемещения каретки, т.е. передаточного отношения;
- возможность выполнения разнообразных функциональных зависимостей, так как движение каретки может происходить по любому закону с помощью дополнительных устройств;
- возможность реверсирования движения каретки без реверса валика;
- возможность регулирования усилия, передаваемого кареткой или валиком;
- бесшумность в работе.
Область применения валикокольцевых механизмов настолько обширна, что они находят применение в приборных механизмах и в тяжелом машиностроении. Так, например, эти механизмы устанавливаются в хвостовой части лентопрокатных станков и выполняют функции лентоводителей для крестовидной намотки стальной ленты.
Валикокольцевые механизмы просты по конструкции, имеют незначительный износ (трения качения), относительно высокий КПД.
· Раскладчик с импульсным перемещением (лист 1, рис. 10)
На шпинделе станка закреплен диск 1, имеющий по периметру требуемое число выступов 2, которые замыкают цепь питания электромагнита 5, вследствие чего сердечник 6 перемещается и поворачивает обгонную муфту 7 в сторону ее рабочего хода. Муфта поворачивает на заданный угол червяк 8 и находящееся с ним в зацеплении червячное колесо 9, на одной оси с которым рифленый ролик 10. Ролик вращается в пазу вилки 11, шарнирно связанной со штангой 13, перемещающей раскладчик 14. Если в верхний электромагнит 15 подается электрическое напряжение, то верхний зуб вилки 11 прижимается к поверхности ролика 10 и за счет силы трения заставляет вилку, а вместе с ней и укладчик равномерно перемещаться в сторону направления вращения ролика. Как только упор 12 нажмет на один из концевых выключателей К1 и К2 , управляющих электромагнитами 15, вилка 11 прижимается нижним или верхним зубом и при неизменном направлении движения ролика укладчик начинает перемещаться в прямом или обратном направлении. Регулировка шага здесь осуществляется весьма просто с помощью регулировочного микрометрического винта 3 через пружину 4, противодействующую сердечнику 6 электромагнита и изменяющую его ход, а следовательно, и угол поворота обгонной муфты 7. В зависимости от количества выступов 2 на диске 1 перемещения на заданный шаг обмотки могут быть соответственно расчленены по величине и на один оборот каркаса могут совершаться столько раз, сколько этих выступов на диске. Это уменьшает величину импульса и практически приводит к равномерной по углу подъема витка укладке.
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)