Наиболее употребительные законы движения толкателей кулачковых механизмов

Под номером 3 представлен закон равнопеременного движения. В начале фазы подъема толкатель движется равноускоренно, после достижения максимальной скорости ускорение изменяет свое направление, скорость начинает уменьшаться, толкатель движется равнозамедленно. На фазе опускания движение толкателя происходит подобным жe образом: вначале равноускоренное, затем равнозамедленное опускание. Этот закон движения называют также параболическим, так как график перемещения толкателя на фазе подъема и фазе опускания состоит из двух сопряженных парабол. Достоинством такого закона является наименьшая по сравнению с другими законами величина максимального ускорения.

Часто этот закон применяется при проектировании кулачков механизма газораспределения двигателей внутреннего сгорания [1, с. 162].

Под номером 4 представлен закон движения с параболическим харак­тером изменения скорости толкателя. Той точке (на графике скоростей), где две полупараболы касаются своими ветвями, соответствует мгновенное изменение знака ускорения. Так как в начале фаз удале­ния и возвращении ускорение по абсолютной величине линейно возрастает, этот закон называется законом с постоянно возрастающим уско­рением (хотя на второй части этих же фаз абсолютное значение уско­рений уменьшается).

Под номером 5 показан закон движения с постоянно убывающим уско­рением. В середине фаз подъема и опускания толкателя скачки уско­рения отсутствуют, но в начале и конце они имеются.

Избежать каких-либо ударов, в том числе и мягких, позволяет тре­угольный закон изменения ускорения (номер 6), который можно представить как комбинацию второго и пятого законов.

Трапецеидальный закон изменения ускорения (номер 7), который иногда называют законом сглаженного равноускоренного движения, имеет все достоинства равноускоренного движении и в то же время обеспечивает безударную работу кулачкового механизма.

Большое распространение получили синусоидальный (номер 8) и косинусо-идальный (номер 9) законы изменения ускорений. Ускорение, изменяющееся по косинусоиде, вызывает мягкие удары на концах интер­валов, а в синусоидальном законе удары отсутствуют, но при косинусоиде происходит быстрое нарастание скорости в начале промежутка и быстрое убывание в конце, что желательно для многих кулачковых механизмов, ибо тогда в средней части промежутка, которая является основной рабочей частью, скорость движения толкателя приближа­ется к постоянной величине. При синусоиде этого нет. Кроме того, недостатком синусоидального закона является медленный подъем тол­кателя в начале фазы удаления, что уменьшает время-сечение зазо­ров в клапанных устройствах (двигатели внутреннего сгорания, паровые машины). Поэтому такой закон применяется, в основном, для автоматических механических устройств (станки-автоматы, счетно-решающие устройства и т.п.), где закон перемещения толкателя не име­ет решающего значения. Отношение максимальных величин ускорений косинусоидального и синусоидального законов 1,23: 1,57 [2, с. 191]. Отношение величин максимальных скоростей соответственно 1,57 : 2,0. Тем не менее, для особо быстроходных кулачковых механизмов предпочтительнее синусоидальный закон, обеспечивающий большую плавность движения, хотя он и дает большие величины максимальных значений ускорения и скорости.

Следует иметь в виду, что законы движения толкателя на фазах удаления и возвращения могут быть разными. При этом полный цикл pаботы кулачкового механизма будет представлять собой комбинацию двух законов, приведенных в табл. 5.1.

При проектировании кулачковых механизмов должны быть заранее выбраны: а) тип механизма; б) угловая скорость вращения кулачка; в) закон движения толкателя; г) наибольшее линейное или угловое перемещение толкателя; д) величины фазовых углов или циклограмма, определяющая их; е) максимально допустимый угол давления; ж) эксцентриситет – смещение траектории движения толкателя от центpa вращения кулачка (для кулачковых механизмов с поступательно движущимся толкателем).