Узел оборудования, который приводит в движение рабочие части металлорежущих станков, называется приводом. Он состоит из двигателя, который является источником движения, и механизмов, которые передают и преобразуют движение к рабочим частям. Механизм передачи часто используется для увеличения крутящего момента (или силы) и уменьшения скорости, так как обычно используемые электродвигатели имеют скорости 3000, 1500, 1000, 750 и 600 об/мин при относительно низком крутящем моменте. В большинстве случаев требуются более низкие скорости и более высокие крутящие моменты, что может быть достигнуто путем установки редуктора ниже по потоку от двигателя. Однако если требуется более одной скорости, за двигателем следует редуктор. Привод также может включать муфты, соединяющие валы (например, электродвигателя с редуктором), устройства защиты от перегрузок, устройства изменения направления движения, преобразователи одного типа движения в другой (например, вращательного в поступательное), блокирующие устройства и т.д. (см. ниже). Наиболее распространенными приводами являются электрические, гидравлические и пневматические, причем последние два приводятся в действие электродвигателем.
1. Электропривод
Электроприводные двигатели обычно представляют собой односкоростные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором. Асинхронная машина подключена к трехфазной сети и поэтому должна иметь трехфазные обмотки на статоре, которые создают вращающееся магнитное поле, обхватывающее ротор. Ротор вращается асинхронно, т.е. со скоростью, отличной от скорости вращения поля. Двигатели характеризуются жесткой кривой крутящего момента (зависимость от скорости) и обеспечивают постоянную мощность во всем диапазоне скоростей и незначительные изменения скорости вращения вала под нагрузкой.
Использование асинхронных электродвигателей с электрическим изменением скорости вращения путем изменения числа пар полюсов значительно упрощает передачу. Однако асинхронные электродвигатели с изменением частоты вращения имеют постоянный крутящий момент на разных скоростях, что снижает их эффективность на низких скоростях.
Характерной частью большой группы электрических машин является коллектор — полый цилиндр, собранный из изолированных медных колец. В машинах переменного тока коллектор позволяет подавать фазы на ротор. Асинхронные электродвигатели с фазнозамкнутым ротором используются в машинах с плавным, ступенчатым пуском в тяжелых условиях длительной эксплуатации.
Использование двигателей постоянного тока, скорость которых можно регулировать в достаточно широком диапазоне (с постоянной мощностью в определенном диапазоне скоростей) путем изменения поля возбуждения, представляется предпочтительным, так как это значительно упрощает трансмиссию.
В двигателях постоянного тока коллектор обеспечивает постоянный крутящий момент в направлении. Область применения коллекторных машин, особенно машин постоянного тока, довольно широка, а наличие простых и небольших выпрямительных устройств позволяет подключать их к сети переменного тока. Особенно ценным свойством коллекторной машины постоянного тока является возможность плавной (бесступенчатой) регулировки скорости вращения ротора.
Синхронная машина — это электрическая машина, в которой скорость вращения ротора связана с частотой сети переменного тока, к которой подключена машина, фиксированным соотношением. Синхронные двигатели подходят, когда требуется работа двигателя с постоянной скоростью. Синхронные двигатели имеют несколько более высокий КПД и меньший вес на единицу мощности, чем асинхронные двигатели той же скорости.
Электромагниты часто используются для вспомогательных движений.
2. Гидропривод
Системы гидравлического привода основаны на использовании энергии давления жидкости. Они могут быть объемными или гидродинамическими. Гидродинамические приводы используют кинетическую энергию жидкости, а объемные приводы используют потенциальную энергию, которая преобразуется в механическую работу. Объемный гидропривод обеспечивает большие передаточные числа, усилия и крутящие моменты, обладает высокой компактностью и мощностью, удобен в эксплуатации и позволяет реализовать любые циклы привода машины.
Объемный гидропривод — это сочетание одной или нескольких объемных гидравлических передач, гидравлического оборудования и вспомогательных гидравлических устройств.
Преимущества объемного гидравлического привода:
- Высокое энергопотребление. Современные насосы создают давление до 40-70 МПа (до 700 кг/см2). Поэтому гидравлический привод имеет меньший вес и габариты по сравнению с электроприводом и используется для привода машин, создающих большие усилия (гидравлические прессы, экскаваторы, металлорежущие станки и т.д.).
- Низкий момент инерции сокращает время цикла и повышает производительность.
- Бесступенчатое регулирование скорости упрощает конструкцию привода и повышает коэффициент использования приводного двигателя.
- Преобразует вращательное движение ведущего звена в поступательное движение ведомого звена без дополнительного оборудования.
- Безопасность в работе благодаря отсутствию заклинивания благодаря предохранительным клапанам.
- Использование стандартизированных и стандартных покупных компонентов снижает стоимость привода и упрощает эксплуатацию и техническое обслуживание.
- Автоматизация возможна.
- Самосмазывающиеся. Недостатки гидродинамического привода:
- Зависимость производительности привода от вязкости рабочей жидкости, которая связана с изменением температуры.
- Растворимость воздуха в рабочей жидкости, что мешает работе привода, особенно в автоматическом оборудовании.
- Внутренняя и внешняя утечка рабочей жидкости.
Гидросистема машины, обеспечивающая возвратно-поступательное движение стола 9, поршня 10 и его остановку в любом положении, показана на рис. 1. Электродвигатель 2 приводит в действие насос 4, который всасывает масло из бака 1 через магистраль 15 и подает его под давлением через фильтр 6 и распределитель 7 в полость левого цилиндра 8. Из полости правого цилиндра масло поступает в бак через распределитель 7, дроссель 11 и магистраль 13.
Давление в гидравлической системе устанавливается предохранительным клапаном 3 и контролируется манометром 5. Если давление жидкости в клапане 3 преодолевает усилие его пружины, жидкость протекает через клапан в резервуар. При включении коллектора 7 масло, подаваемое насосом 4, будет поступать через фильтр и коллектор в правую полость цилиндра 8 и одновременно его левая полость будет соединена с баком. Одновременно изменяется направление движения стола 9. Для остановки стола необходимо повернуть запорный кран 12, в результате чего рабочая жидкость свободно сливается в резервуар через линию 14 и давление в гидросистеме снижается. Дроссельный клапан 11 позволяет изменять количество жидкости, вытекающей из гидроцилиндра в единицу времени, тем самым изменяя скорость перемещения стола.
Вместо линейного гидравлического привода можно получить вращательный гидравлический привод, заменив гидроцилиндр 8 на гидромотор.
Основным компонентом гидравлического привода является осевой шестеренчатый насос. Шестеренные насосы изготавливаются без регулирования и используются, когда требуется относительно низкое давление масла (16-20 МПа). Шестеренчатый насос (рис.2) состоит из ведущих шестерен 3 и ведомых шестерен 4, помещенных в корпус. При вращении шестерен масло всасывается в зону всасывания 1, сначала за счет создаваемого там вакуума, а затем за счет впадин зубьев, и попадает в зону нагнетания 2. Затем масло поступает в гидравлическую систему.
Рис. 1. Схема машины
Рис. 2. Шестеренчатый насос
Шестеренчатые насосы. Основные области применения нерегулируемых шестеренных насосов (давление до 32 МПа) — простые по конструкции, компактные, с равномерным потоком масла и относительно высоким КПД. Они выпускаются в виде однопоточных или двухпоточных насосов (с двумя независимыми потоками). В последних два рабочих комплекта (одинаковых или разных) установлены на общем приводном валу, что позволяет перекачивать масло двумя независимыми потоками.
Основные части насосов: корпус, приводной вал с подшипниками и рабочий узел (рис. 3), состоящий из распределительных дисков, статора 1, рабочего колеса 2 и дисков 3.
При вращении рабочего колеса 2, соединенного через шлицевые соединения 4 с приводным валом против часовой стрелки, пластины 3 под действием центробежной силы и давления масла прижимаются к внутренней поверхности статора 1, имеющего овальную форму, так что они совершают возвратно-поступательное движение в пазах рабочего колеса. По мере перемещения пластин из точки А в точку В и из точки С в точку D объем камер, образованных двумя соседними пластинами, внутренней поверхностью статора, внешней поверхностью ротора и торцевыми поверхностями дисков, увеличивается, и масло заполняет рабочие камеры через окна дисков, соединенные с линией всасывания. При движении пластин через секции BC и DA объем камер уменьшается, и масло вытесняется в напорную линию гидравлической системы.
Рассмотрим принципиальную схему радиально-поршневых насосов (рис. 4), развивающих давление до 70 МПа.
Рис. 3. Раздвижной лопастной насос
Рис. 4. Радиально-поршневой насос
Внутри сепаратора 1 вращается рабочее колесо 4 с радиальными поршнями 3. Ось рабочего колеса смещена относительно оси сепаратора на эксцентриситет e.
Когда электродвигатель вращает блок цилиндров 4, поршни 3, прижатые к обойме 1 центробежными силами, совершают вращательное движение вокруг центра O1 и возвратно-поступательное движение в радиальном направлении. Каждый поршень совершает два хода за оборот цилиндра, один рабочий (выхлоп) и один нерабочий (всасывание).
Поршни, подключенные к линии подачи, всасывают жидкость из камеры P2, поршни, подключенные к линии возврата, нагнетают жидкость в рабочую камеру P1. Камеры нагнетания и всасывания разделены перегородкой, ось которой совпадает с нейтральной осью насоса aa.
Производительность насоса зависит от эксцентриситета e. В случае регулируемых насосов эксцентриситет может быть изменен как по величине, так и по знаку путем перемещения сепаратора 1 в направляющей. Изменение знака эксцентриситета (перемещение точки O2 влево от точки O1) изменит направление нагнетания насоса, тем самым поменяв местами нагнетательную и всасывающую камеры.
Схемы аксиально-поршневых насосов (давление до 50 МПа) приведены на рис. 5. При вращении рабочего колеса 4 от вала 1 поршень 3 (рис. 5, а), взаимодействуя с неподвижной наклонной шайбой 2, совершает возвратно-поступательное движение. В распределительном диске подшипников 5, установленном в корпусе насоса, имеются две полукольцевые канавки, расположенные таким образом, что полости под поршни, входящие в рабочее колесо, соединяются с напорной магистралью через канавку 7, а полости под поршни, выходящие из рабочего колеса, соединяются с всасывающей магистралью через канавку 6.
В некоторых конструкциях поршни 3 (рис. 5, б) соединяются с шайбой 2 через специальные шарниры. Это обеспечивает всасывание масла при вращении вала с шайбой 2. Изменение угла наклона блока цилиндров 4 вместе с несущим диском 5 изменяет ход поршней и, следовательно, производительность насоса.
Рисунок 5: Схемы аксиально-поршневых насосов: а — с наклонной шайбой; б — с наклонным блоком.
Благодаря сферическому контакту поршней, возможна передача больших нагрузок на шайбу 2 и, следовательно, насос может развивать высокое давление (около 40 МПа).
Роторные гидромоторы — это гидромоторы объемного действия с ограниченным углом поворота выходного вала (Рисунок 6). Рабочая жидкость (масло или эмульсия) поочередно подается в рабочие полости гидромотора для совершения вращательного движения.
Если рабочий орган машины должен перемещаться линейно, то исполнительным механизмом является гидроцилиндр (рис. 7).
Рис. 6. Гидравлический реверсивный двигатель
Рис. 7. Гидравлический цилиндр
Гидроцилиндр изготовлен из бесшовной стальной трубы 1, на концах которой в наружные канавки вставлены полукольца 6. На эти полукольца опираются ножки 7, к которым привинчены головки 5 и 8. В головке 5 имеется отверстие, через которое проходит шток 3, закрытое сальником и фланцем 4. По обе стороны поршня расположены тормозные цилиндры 2 и 11, которые в конце хода поршня входят в вырезы a и b в головках 5 и 8, образуя гидравлический буфер. Конические поверхности на концах плунжеров служат для гашения гидравлических ударов, когда плунжер входит в выемку. Рабочая жидкость в исходном положении поршня (когда отверстие головки закрыто плунжером) поступает в полость цилиндра через обратный клапан 10, а в конце хода поршня выпускается через дроссельный клапан 9.
Гидравлическая арматура обеспечивает надежную работу и управление гидроцилиндром. Фильтры удаляют частицы из масла. Предохранительные клапаны предотвращают превышение установленного значения давления масла и защищают систему от перегрузки. Ограничители регулируют скорость инструмента, изменяя площадь канала. Скорость также можно изменять с помощью насосов с регулируемой скоростью и гидравлических моторов. Клапаны управления направлением используются для изменения направления движения и остановки плунжера. Обратные клапаны предотвращают обратное движение потока жидкости. Принадлежности включают регуляторы расхода, давления и температуры, а также реле давления, уровня жидкости и температуры. Заводы также производят комплектные насосные станции, содержащие электродвигатель, насос, фильтр, предохранительный клапан и т.д., установленные на резервуаре.
3. Пневматический привод
Пневматические приводы используют энергию сжатого воздуха. На машиностроительных заводах существует сеть трубопроводов сжатого воздуха с давлением 0,4-0,6 МПа, создаваемого компрессорами с приводом от электродвигателей.
Основными преимуществами пневматических приводов являются:
- надежность;
- скорость;
- простота конструкции;
- экономика;
- низкая стоимость энергоносителя (воздуха);
- Привод имеет бесступенчатое регулирование скорости вращения компонентов привода в широком диапазоне;
- пожарная безопасность.
Основным недостатком пневматических приводов в машиностроительных заводах является низкое давление (в 100 раз меньше, чем в гидравлических приводах), что не позволяет им воспринимать большие усилия. Однако пневматические приводы имеют и ряд других недостатков, в основном связанных с высокой сжимаемостью воздуха. Энергия сжатого воздуха, преобразованная в кинетическую энергию движущихся масс, вызывает толчки и рывки, которые снижают точность позиционирования выходных элементов исполнительных механизмов машины. Поэтому пневматические приводы не обеспечивают необходимой плавности и точности движения, а также достижения равномерной и стабильной скорости перемещения исполнительных механизмов машины при изменяющихся нагрузках. Пневматические приводы, как правило, имеют более низкий КПД (по сравнению с гидравлическими приводами) и требуют смазки.
Приводами (почти такими же, как в гидравлике) являются пневматические и мембранные приводы — камертоны (для поступательного движения, рисунок 8), пневмомоторы (для вращательного движения, рисунок 9) и поворотные приводы (с углом менее 360°, рисунок 10).
Воздушные камеры приводятся в действие при подаче сжатого воздуха в порт K1/4″. Поршень, закрытый резиновой мембраной, движется вверх, увлекая за собой шток; при сбросе давления пружина возвращает поршень вниз. Другие пневматические цилиндры работают аналогично гидравлическим цилиндрам. В качестве пневматических двигателей используются пластинчатые, поршневые, реже зубчатые, центробежные и другие машины.
Рисунок 8: Пневматическая камера
Рисунок 9: Пневматический двигатель пластинчатого типа: 1 — ротор; 2 — статор; 3 — пластина
Рис. 10. Вращающийся пневматический цилиндр (Pv — давление воздуха)
Промышленность производит следующее пневматическое оборудование: фильтры, влагоотделители, предохранительные клапаны, поворотные затворы, распределители, обратные и редукционные клапаны, регуляторы и реле давления. Заводы также производят оборудование для очистки сжатого воздуха, шумоглушители и т.д.
В мастерских пневматические цилиндры используются в держателях заготовок вместе с усиливающими рычажными, винтовыми и клиновыми механизмами, а также для привода манипуляторов.
Пневматические устройства решают сложные задачи автоматизации и управления машинами.
Пневматические приводы загружают заготовки, активируют и деактивируют рабочие движения режущего инструмента, тормозят станки при их остановке, освобождают и удаляют заготовки из станка, служат аэростатическими опорами и направляющими, а также выполняют другие функции. В случае тандемных и рядных пневмогидравлических цилиндров суммарное усилие пневмогидравлических цилиндров также может быть достаточным для выполнения технологических задач.
Пневмогидравлический цилиндр обеспечивает большее усилие, чем пневматический цилиндр. Воздух воздействует на поршень большого диаметра, который вытесняет масло под большим давлением поршнем малого диаметра.
4. Механизмы приводов
Передаточные механизмы (или шестерни) передают движение от одного исполнительного механизма к другому. Они состоят из ременных, цепных, зубчатых и червячных приводов. Различают ведущий элемент (передающий движение) и ведомый элемент (принимающий движение). Редуктор характеризуется передаточным числом, которое показывает, во сколько раз скорость ведомого элемента меньше скорости ведущего элемента.
Ременная передача (рис. 11, а и 12, а) состоит из направляющего 1 и ведомого 2 шкивов и плоского (рис. 12, б), круглого (рис. 12, в) или клинового (рис. 12, г) ремня 3. Его отношение u = ω1/ω2 = d2/d1(1-ε), где d1, d2 — диаметры ведущего и ведомого шкивов, мм; ε = 0,96…0,9 — коэффициент, учитывающий скольжение ремня по поверхности колеса.
Рис. 11. Схематическое изображение зубчатых передач: a — ременная; b — цепная; c — цилиндрическая; d — коническая; e — червячная; f — реечная; g — «винт-гайка»; h-k — механизмы изменения скорости; k, m — механизмы изменения направления; n — механизм периодического движения
Рис. 12. Схемы ременной передачи (a) и секции ремня (b-d)
Там, где проскальзывание нежелательно, используются зубчатые ремни 3 (рис. 13) и шестерни 1 и 2.
Фрикционная передача — это механизм, в котором движение одного жесткого звена преобразуется в движение другого жесткого звена под действием сил трения в одной или нескольких контактных (сопрягаемых) зонах. Сила трения между звеньями механизма обеспечивается прижатием одного звена к другому, силовым замком. Такие механизмы в основном используются для преобразования параметров вращательного движения.
На рис. 14 показан передний вариатор, в котором направляющий вал 1 может перемещаться на своем валу (вдоль оси) в осевом направлении (как показано стрелками). Отношение этого вариатора будет меняться непрерывно (бесконечно) при изменении радиуса R. Если ролик 1 находится на «оси» ролика 2, то последний неподвижен. Если ролик 1 переместить в левую сторону от ролика 2, направление вращения приводного ролика изменится (обратное вращение). Существует множество других типов вариаторов (схема одного из них показана на рис. 11, к).
Рис. 13. Принципиальная схема редуктора с зубчатым ремнем
Рис. 14. Вариатор
Цепной редуктор (рис. 15 и 11, б) состоит из ведущей звездочки 1, ведомой звездочки 2 и цепи. Здесь нет никакого проскальзывания.
Передача осуществляется цилиндрическими (рис. 16, а и 11, в) или коническими (рис. 17, а и 11, г) шестернями.
Передаточное число цепной и цилиндрической передач u = Z2/Z1, где Z1 и Z2 — числа зубьев ведущего и ведомого элементов соответствующих передач. Для цилиндрических передач рекомендуется u = 2-7. Если ведущее колесо меньше ведомого, то угловая скорость ω уменьшается, а крутящий момент M = ηP/ω увеличивается.
Рисунок 15: Принципиальная схема цилиндрической зубчатой передачи
Рис. 16. цилиндрическая шестерня (a, b) и звездочка (c, d).
Здесь η = 0,97 — КПД цилиндрической передачи. Она очень высокая, так как зубы перекатываются друг через друга с небольшим проскальзыванием. Существуют также косозубые (рис. 17, в) и внутренние зубчатые колеса (рис. 17, г).
Червяк (рис. 17, б) состоит из ведущего червяка (он находится сверху) с k зубьями и ведомого червяка с Z зубьями. Его передаточное число u = Z/k. Червячная передача обеспечивает большие передаточные числа. Если Z = 40 и k = 1, то u = 40 (для косозубых передач u = 2-7).
Рис. 17. Зубчатые передачи: a — конические; b — червячные; c — цилиндрические; d — цилиндрические с внутренним зацеплением.
Рис. 18. Шестерня
Рисунок 19. Цилиндрическая шестерня/гаечная шестерня
Но Z можно пойти еще дальше. Низкий КПД червячной передачи (η = 0,65-0,8) обусловлен трением скольжения между витками червяка и зубьями шестерни.
Скорость можно изменять соотношением передач в редукторе (рис. 18). Здесь цифры указывают на количество зубьев на колесе. Крестики обозначают неподвижное крепление колес 34 и 80 к V-образному валу. Горизонтальная тонкая линия, параллельная валу, указывает на то, что узел колеса 66-20 может перемещаться вдоль вала. В показанном положении соотношение вала и V равно 66/34, и вал V будет вращаться почти в два раза быстрее, чем вал . Перемещаем блок вправо, пока колеса 20 и 80 не войдут в зацепление. Теперь соотношение 80/20, и вал V будет вращаться в четыре раза медленнее, чем вал . Если в коробке передач четыре вала и на каждом валу есть двойной шкив, то количество передач будет 2 — 2 — 2 — 2 — 2 = 16, а иногда даже тройной шкив. В автоматике шестерни зацепляются в соответствующих комбинациях, но свободно вращаются на валах и соединяются с ними муфтами (рис. 11, h). В коробках подач станков скорость можно изменять с помощью «нортона» (рис. 11, i). Главный вал — , ведомый вал — . При перемещении «Нортона» вправо скорость вращения ведомого вала увеличивается.
Механизмы изменения направления вращения (реверса) многочисленны. На рис. 11, l и m показаны примеры механизмов реверсирования с помощью реверсивной муфты. Для преобразования вращательного движения в поступательное используется несколько реверсивных механизмов.
Шестерня (рис. 16, в и г) состоит из Z-зубчатой шестерни и шестерни. Если модуль упругости шестерни равен m и шестерня совершает вращательное движение, то за один оборот шестерни она перемещается на расстояние S = π m Z.
Цилиндрическая передача (рис. 19 и 11, г) состоит из винта скольжения 2 с шагом P и гайки скольжения 1. Шарико-винтовые пары, характеризующиеся высокой точностью и эффективностью, используются в станках с программируемым управлением. Гайка перемещается на расстояние S = P k за один оборот шпинделя с k ходами.
Кривошипно-ползунный механизм (рис. 20) широко используется в кривошипных прессах для горячей и холодной штамповки. Здесь при вращении кривошипа 2 плунжер 1 постепенно перемещается и производит плунжер. В двигателях внутреннего сгорания, наоборот, газы в цилиндрах давят на поршни 1, которые, воздействуя на шатуны BC, вращают коленчатый вал 2.
Кривошипно-шатунный механизм (рис. 21) преобразует вращательное движение в поступательное в поперечных фрезах и т.д.
Рисунок 20: Кривошипно-шатунный механизм
Рисунок 21: Механизм кабины пилота
При вращении кривошипа 1 ползун 2 перемещается по направляющим ползуна 3, качающегося на оси 4. Ползун 5 с резцом 6 под действием коромысла совершает возвратно-поступательное движение.
Кулачковые механизмы широко используются в приводах движения подачи и вспомогательных кинематических системах. В этом случае характер движения ведомого звена может быть задан соответствующим профилированием кулачка.
Кулачки могут быть соединены с движущейся машиной непосредственно (рис. 22, a) или через промежуточную передачу (рис. 22, b). В первом случае кулачок 4 воздействует на оправку 3, жестко связанную с рабочим органом (например, ползуном станка) 2. Пружина 1 обеспечивает контакт ролика с кулачком и осуществляет обратный ход ползуна. Во втором случае плоский кулачок 4, вращаясь на оси 5, контактирует с роликовым двуплечим рычагом 3, который имеет зубчатый сектор, связанный с рейкой 2. При вращении рычага 3 с сектором вокруг точки О ползун 1 перемещается в направлении, указанном стрелкой.
Форма профиля кулачка зависит от принятого закона движения привода. Рабочие участки профиля, реализующие унитарное движение приводного звена (например, движение подачи), очерчены архимедовой спиралью. Обычно кулачок вращается равномерно, поэтому угол поворота и приращение радиуса кривизны, а вместе с ним и перемещение исполнительного механизма, будут пропорциональны времени.
Цилиндрические кулачковые 1 механизмы (рис. 22, в, г) применяются, например, в подающих устройствах токарных станков (2 — оправка; 3 — механизм подачи; 4 — рычаг).
Рис. 22: Кулачковые механизмы
В некоторых случаях вращение одного вала от двух независимых приводов может передаваться одновременно с помощью механизма обгона (рис. 23) — двухсторонней свободной муфты. Движение вала 1 в направлении против или по часовой стрелке может передаваться с малой скоростью от колеса 2, посаженного на ступицу барабана 3, или с большей скоростью от колеса 5.
Когда колесо 2 движется по часовой стрелке, ролики 7 заклинивает, и вилка 4 с колесом 5 вращается вхолостую. Когда движение от колеса 5 передается в том же направлении с большей скоростью, вилка 4 передает движение на вал 1 через ролики 6, упирающиеся в выступ шестерни 8. Когда колесо 5 вращается в направлении, противоположном колесу 2, вилка 4 передает движение на вал 1 через вал 7. Таким образом, независимо от вращения колеса 2, вал 1 может приводиться в движение с большей скоростью в обоих направлениях.
Для прерывистых движений используются храповые и мальтийские механизмы (см. рис. 11, n). Первые используются там, где требуются прерывистые движения рабочих органов в течение коротких периодов времени.
Рис. 23: Сцепление с маховиком двойного действия
Рис. 24. Храповой механизм
Рис. 25. Мальтийский механизм
Храповой механизм (рис. 24) работает следующим образом. Кривошип 1 вращается непрерывно. Рычаг 3 под действием кривошипа 2 с защелкой 5 получает качательное движение. При движении по часовой стрелке собачка 5, прижатая к храповому колесу 4 пружиной 7, захватывает зубья храпового колеса 4 и вращает его вокруг оси D. Когда рычаг 3 перемещается влево, защелка 5 скользит по зубцам храпового колеса 4, которому препятствует вращение в обратном направлении защелка 6, прижатая к колесу 4 пружиной 8.
Мальтийские механизмы (рис. 25) предназначены для периодического вращения. Они состоят из кривошипа 1 со штифтом 2 на конце и диска 3 с радиальными канавками. Кривошип вращается непрерывно. В определенный момент стержень входит в паз и под углом 2β к диску 3 выходит из паза. Диск 3 останавливается до того, как звездочка 2 войдет в следующий паз.
Муфты используются для соединения валов машин, например, электродвигателя и редуктора. Тупые муфты (рис. 26) требуют точного совмещения осей соединяемых валов. Если это трудновыполнимо, применяют компенсационные муфты (рис. 27 и 28): пружинно-пальцевые (приводные пальцы 2 надеты на резиновые кольца или втулки 1), дисковые (диск 2 входит в пазы полумуфт 1 и 3 для компенсации перекоса вала) и другие.
Для соединения вращающегося вала с невращающимся используйте муфты, например, фрикционный диск (рис. 29, показан в выключенном положении). Один вал вращается, другой — нет. Внешние шлицы дисков 1 входят в пазы буквенной пластины 3, сидящей на левом валу.
Рис. 26. глухие муфты
Рис. 27. Гибкая штифтовая муфта
Рис. 28. Дисковая муфта
Рис. 29. Фрикционное дисковое сцепление
Диски 2 устанавливаются своими внутренними шлицами в пазы ступицы 4 правого вала. Для сопряжения валов втулка 5 вручную или автоматически (например, с помощью магнита) приводится в движение силой Q, давящей на диски 1 и 2. Между дисками возникают силы трения, и вращение передается от вращающегося вала к ранее неподвижному. Вставки 6 изготовлены из материалов, которые увеличивают силу трения.
