Урахування кутів тиску кулачка на штовхач при проектуванні кулачкових механізмів

При проведенні проектування КМ основні розміри кулачка вибираються за умов виконання певних вимог, основною з яких є обмеження за максимальною величиною кута тиску кулачка на штовхач. На рисунку 3.7 показано кінематичну схему центрального КМ з роликовим штовхачем, що здійснює зворотно-поступальний рух. Поточні кути повороту кулачка 1 і переміщення штовхача 2 відраховуються від положення початку фази віддалення – найнижчого положення центру

ролика, який знаходиться на відстані від центру обертання кулачка. Така відстань називається радіусом основного кола теоретичного профілю кулачка. Кут тиску βкулачка на штовхач дорівнює куту між нормаллю n-n, яка проведена до робочого (або теоретичного) профілю кулачка, і вектором лінійної швидкості штовхача. Для представленого на рисунку 3.7 кулачкового механізму поточна величина кута тиску визначається за формулою . (3.3) В розглянутому КМ з боку кулачка 1 на штовхач 2 діє сила (реакція) , що прикладена в точці В і напрямок якої співпадає з нормаллю n-n. Розкладемо силу на дві складові: -направлену вздовж осі штовхача, - направлену перпенди-кулярно осі руху штовхача. Складова при-водить штовхач у рух (є рушійною силою). Ця сила

повинна подолати діючє на штовхач сумарне навантаження , величина якого ураховує всі зовнішні сили (наприклад, сили тертя в КП; сили пружності клапанних пружин; сили інерції ланок та інш.). Складова прагне відхилити штовхач від його осі, притискає до напрямної 0 і визначає сили тертя в поступальній кінематичні парі С₅, які будуть спрямовані протилежно вектору швидкості штовхача . І при високих значеннях кута тиску β_і величина складової може обумовити настільки суттєві сили тертя в поступальній КП С₅, що настане заклинювання штовхача 2 в напрямній 0. Тому для забезпечення нормальної роботи КМ необхідно, щоб величина максимального кута тиску β_max кулачка на штовхач не перевищувала допустимого значення [β]. Для КМ, який показано на рисунку 3.7, така умова відповідає формулі

(3.4)

де - максимальна швидкість штовхача в циклі роботи КМ;

- переміщення штовхача для положення КМ, при якому досягається .

З формули (3.4) видно, що при заданих законах руху штовхача, зменшити максимальний кут тиску β_max можливо лише за рахунок збільшення величини радіусу . Це визначає небажане збільшення габаритів всього КМ.

З метою забезпечення невеликих габаритів КМ при досягненні високих значень їх механічного коефіцієнту корисної дії (малих величин сил тертя в КП), при проектуванні ураховуються такі величини допустимих значень кутів тиску кулачка на штовхач:

- для КМ з роликовим штовхачем, що здійснює зворотно-поступальний рух [β]=30⁰;

- для КМ з роликовим штовхачем, що здійснює зворотно-обертальний рух [β]=45⁰.

Тоді з урахуванням співвідношення (3.4) для КМ, який показано на рисунку 3.7, величина мінімального радіусу основного кола теоретичного профілю кулачка може визначатися з умови за формулою

. (3.5)

Величину радіусу ролика штовхача ρ (рисунок 3.7) при визначеному радіусі рекомендується приймати з урахуванням співвідношення

. (3.6)