Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Технические фантазии в реальном воплощении

Рассылка закрыта

При закрытии подписчики были переданы в рассылку "Очевидное-Невероятное" на которую и рекомендуем вам подписаться.

Вы можете найти рассылки сходной тематики в Каталоге рассылок.

←   Декабрь 2001   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Автор
BorislavD

Статистика

3.316 подписчиков
-2 за неделю
←   Все выпуски   →

Технические фантазии в реальном воплощении # 33


Служба Рассылок Subscribe.Ru
Механические передачи
Технические фантазии в реальном воплощении
С Новым Годом!

Код tech.tft
Выпуск № 33.
Автор и ведуший Cesiy
Механические передачи и передаточные числа.
Малогабаритные редукторы
Дополнение к одноступенчатым конструкциям.
***

        Введение.
        Вспомните, что было вчера, когда Вы читали выпуск  № 32. Теперь здесь идёт продолжение, некоторое дополнение и будет условное окончание. Вчера приводились схемы и краткие подробности передач. Речь шла о возможных преобразованиях вращательного движения и о взаимодействии элементов, очерченных по окружностям. В основе предполагалось, что соединенные круглые поверхности, могут так соприкасаться, что будут взаимозависимыми. Их взаимное действие окажется технически полезным. Они такие простые, что лучше их половинки показать на рисунке (рис.3), чтобы посмотреть и вспомнить.

7. Дополнение к модификациям передач.
(начало в подразделе В раздела 3, выпуска № 32 за 27.12.2001. )

        Вновь вернемся к так называемой "мало известной передаче" и к её "сильным" относительным эффектам и особенностям, упоминавшимся ранее. Теперь в тех же кинематических схемах (например, по рис.1 и 2) рассматриваются рабочие контуры пластин и колеса, выполненные зубчатыми. Здесь появляются свои особенности, а многие из только что рассмотренных, фрикционных, сохраняются.
        Числа зубьев зубчатых колес - величины дискретные, поэтому в отличие от фрикционных передач здесь не могут быть значения разности, отличные от целых чисел. Однако минимальная разность в числах зубьев здесь может быть выполнена равной 1. Такую разность в числах зубьев колес механизм допускает (в отличие от волновых передач). Некоторые другие построения кинематической схемы  рассматриваются ниже, а здесь только те, которые были приведены на рис.1 и 2 ( в № 32).
        Ясно, что особенность такого варианта передачи в том, что она зубчатая (со всеми вытекающими отсюда последствиями), но ещё и в том, что она внутреннего зацепления (во внутреннее зацепление можно просто ввести фрикционные пары, но не зубчатые). Если, например, модуль зубьев передачи m = 0,3 мм, то есть применены мелкие зубья, то величина эксцентриситета тоже малая (около 0,3 мм), визуально почти не видны "колебания" пластин, при этом зубья должны иметь возможность входить и выходить из зацепления при вращении эксцентриков и движении параллельных пластин. В этом случае принципы расчёта зубчатых колес особые.
        Другая особенность внутреннего зубчатого зацепления с малой (минимальной!) разнице в числах зубьев в том, что в зацеплении оказывается одновременно целый ряд зубьев, целая зона (как и во фрикционном). Это положительное качество, определенное с разных позиций, потому что существенно увеличивается нагрузочная способность, уменьшается шумность, снижается износ - зона зубьев как бы только на мгновение соприкасается друг с другом, но в зацепление входит плавно (на большой частоте входа). Рассмотреть обычным образом взаимодействие зубьев нельзя, приходится применять стробоскопическое освещение, при котором "видимую" скорость взаимодействия можно сделать как угодно малой.
        Изготовление зубчатых венцов здесь должно быть особенно качественным и точным, с соответствующей настройкой станочного оборудования, с учётом произведенного расчётного корригирования.
        Однако "трудности" расчета и изготовления оказываются в прошлом, если нормально завершена вся сборка.При работе редуктора видны теперь его главные качества. Он обеспечивает основные условия, которые были заданы для фрикционного варианта. Кроме того, область его использования расширяется, поскольку появляется возможность применения передачи как при малых, так и при больших передаваемых мощностях (при сохранении малого габарита).

        Например, одна из таких передач внутреннего зацепления с передаточным отношением, равным 60, с разницей в числах зубьев, равной 1, была изготовлена для применения в качестве исполнительного устройства приборного оборудования. Модуль зубьев зубчатого зацепления m = 0,3. Диаметры зацепляемых зубчатых колес равнялись примерно 60 мм, что определяло максимальный габарит передачи не более 85 мм. Привод осуществлялся от электродвигателя  номинальной мощностью 2 вт с изменением диапазона питающего напряжения в пределах 3 - 6 вольт. Номинальная скорость вращения вала электродвигателя составляла  6000 об/мин. Скорость вращения выходного вала лежала в пределах от 1 до 3 об/сек.
        Можно было положить его к себе на ладонь, подсоединить к клеммам электродвигателя элемент питания с напряжением 3 в и видеть, ощущать его работу. Работал он без вибраций, с минимальным, совсем низким уровнем шума, плавно. Ощущался "значительный" момент на выходном валу, который позволял осуществлять достаточно медленное плавное вращение.

8. Особенности редукторов.

      Таким образом, можно указать следующие функциональные и конструктивные особенности малогабаритных редукторов по схемам В и С (вновь нужно обратиться к выпуску № 32):
        • получается малый габарит,
        • простое изготовление,
        • удобство применения,
        • удобство  компоновки,
        • одноступенчатость передач,
        • любое передаточное отношение,
        • малошумность,
        • улучшенные рабочие характеристики,
        • возможность применения при сверхмалых мощностях,
        • возможность применения при сверхмалых скоростях,
        • возможность увеличения нагрузочной способности,
        • возможность смены диапазона передаточных чисел,
        • возможность настройки передаточных чисел,
        • работа без смазки рабочих поверхностей,
        • возможность работы в агресивных средах,
        • возможность изготовление рабочих органов из различных материалов,
        • возможность неполных контуров в зацеплении.
9. Заключение.
        Рассмотренные кинематические схемы механических передач и их краткое описание в выпусках №№ 32 и 33 позволяют сделать следующие выводы.
        Правда, эти выводы должны бы сделать Вы сами. Потому что у Вас возможна новая оценка, а также, может быть, даже проявлен некоторый интерес, особенно в тех случаях, когда Вам такое их исполнение может "пригодиться". В другом случае, есть возможность убедиться, что даже в классической области, например, в области механики, есть белые пятна. Об этом ещё не раз можно будет вспомнить.
        Во всяком случае, была показана часть относительно новой области механических передач. Приведены некоторые (не все) положительные качества и, вероятно, в подсознании каждым что-то подмечено и намечено. В добрый путь!
        Например, варианты В и С хороши для дальнейших исследований, например, студенческих и аспирантских. В их схемах осталась хорошая и объемная основа для этого. Они полезны для КБ, если выполняется новая разработка или модернизируется старая, для новых исследований.
    Можно совсем кратко напомнить о чем шла речь (а она шла всего лишь о возможности изменять скорость вращательного движения с помощью профилей, очерченных по окружности), - попробуйте дать и общую, и сравнительную оценку.
        В преобразовании учавствуют простые профили, их взаимные взаимодействующие пары. Оказалось, что несмотря на то, какие они - фрикционные или зубчатые - имеется возможность в одной ступени получить практически любое передаточное отношение (при относительно малом габарите). Все дело оказывается в выборе кинематической схемы (их может быть множество), и, ещё раз, в этом можно будет убедиться. Не говоря уже о ещё более множественных конструкциях. И несмотря на то, что в природе как бы не видны такие преобразования движений. Вот и всё.
                    Sapienti Sat!  Казалось бы.

10. Всегда существует интересный PS.

        Он в том, что не терпится и нужно. Он также в том, что привычка думать, "круглое кати" - может быть вредной. Всё предыдущее было таким, за исключением маленьких напоминаний (в двух местах).
        Дело в следующем. Рисунки 2 и 3 - только лишь одна кинематическая схема. В них показано, что внутреннее круглое колесо получает вращение от действия  внутреннего контура поступательно движущихся пластин, установленных на эксцентриках. Так было проще. Практически проще.
 
 
 
 

Однако может быть другая схема, в которой внутреннее круглое колесо установлено на эксцентриках, движется поступательно, а получает вращение внутренний контур пластины (тогда он устанавливается на оси, а наружное обрамление можно сделать, например, круглым). Разницы - никакой.
        Такая кинематическая схема приведена на рис.4. Её описание, вероятно, не требуется. Все её элементы и элементы, данные ранее, - подобны.
Колесо 2 теперь не колесо, оно не катится, не вращается - установлено на эксцентриках 3 и получает от них поступательное движение. Пластины 4 теперь не пластины, а колесо внутреннего зацепления. Всё поменялось местами, но сам принцип остался тем же. Контур 6 - круглый, контур 5 - тоже круглый. Видно, что "новое" колесо (4) установлено на валу W. Все эти элементы были и раньше. Можно увидеть, что, вероятно, конструкция будет более компактной, однако, это как посмотреть. В общем, много общего.
 

        Цель PS не в том, чтобы подтвердить подобие. Схема по рис.4 только приближает, позволяет проще перейти к варианту, когда круглое "не всегда кстати". Например, эксцентрики, удерживающие колесо 2, и работающие с ним, могут работать с другими профилями. Один из таких вариантов будет приведен на рис.5. Это можно было показать ранее - однако, как сейчас, представляется более плавным переходом. Можно заранее отметить, что кинематические схемы передач, представленные на рисунках 1, 2, 4 и 5, определяют множество конструктивных вариантов, которые могут быть разработаны на их базе. Разработка подробной конструкции - процесс достаточно ответственный, так как это есть то или иное воплощение мысли в реальную техническую жизнь. И очень большое удовольствие, когда затраченные силы дают понравившийся результат. Именно так и было "с этими схемами". Сами кинематические схемы также не ограничены теми видами, которые показаны, и, в свою очередь, предполагают их дальнейшее развитие.Стоит только начать!
 

        На рис.5 почти всё то же самое, что и по рис.4. Однако другие проекции, которые определяют форму колеса 2, (обозначаемом, как "Варианты 2"), показаны рядом, справа. Верхний квадратик (4А) - это то, о чём говорилось по рис.4: колесо 2 круглое и "сидит" на эксцентриках, а контур 4 с поверхностью 5 обнимает колесо 2. Оба взаимодействующих профиля круглые. Выводы были раньше. Можно так строить как фрикционную, так и зубчатую передачу.
        Можно строить по-другому. Обратите внимание, профиль 6 теперь обозначен как F, и выглядит по-другому. Это и есть отличие.
Если посмотреть на средний квадратик справа (5А), там нет ни колеса, ни круглого профиля. Эксцентрики удерживают стержень с оконечными поверхностями F.
        Теперь пришла пора сказать, что в представленных схемах взаимодействие по профилям, очерченным по окружностям, не обязательно. Стержень 2 с местным профилем F, поступательно движется по окружности эксцентриков, и два раза за один их оборот касается контура 4 с профилем 5. В те моменты, когда есть касание, контакт и взаимодействие, и получает вращение контур 4.Что происходит?
        Происходит импульное действие. Зачем, например, приводу автомобиля всегда "вести" опорные поверхности? Вероятно, можно применить импульсное действие.
        В нижнем квадратике (5А) показано, что орган 2 может быть учетверенным. В этом случае частота движущих импульсов удваивается. Можно представить, что получается какой-то аналог сцепления. Эксцентрики создают как зоны сцепления, так и зоны, когда контур 4 движется свободно. В непрерывном действии происходит частотное сцепление - расцепление.
При малой частоте импульсов контур 4 не начинает вращаться или "идёт" медленно. При увеличении частоты увеличивается сумма действующих сил (и моментов) и контур 4 получает вращение.
Увеличение скорости вращения контура 4 достигается увеличением частотного действия, когда число силовых импульсов увеличивается. Постоянная скорость вращения определяется равным соотношением нагрузки и суммы силовых импульсов.
        Если увеличивать число зон F, в пределе получим ту же передачу, что и по рис.4, когда элемент 2 круглый, а сцепление постоянно.
        Как было видно, колеса теперь нет, оно исчезло, а передача осталась. Она действительно осталась! И получилась совсем необычной и совсем новой.
        И вновь это ещё не всё, так как существуют ещё более оригинальные (и полезные) продолжения. Можете попробовать!
 

                    Предыдущие выпуски содержали:

  • № 29 - Индивидуальный летательный аппарат (с активным участием пилота),
  • № 30 - Пушкин в экспоненте (аналитический метод для всех),
  • № 31 - Расстояние между оптическими осями глаз (можно ли измерить это самому?),
  • № 32 - Малогабаритные редукторы (одноступенчатые, с любым передаточным отношением - начало)
        Итоги года. Статистика за 8 месяцев: всего tech.tft-выпусков  33, 1 выпуск в неделю.

Ведущий и автор Cesiy    Архив Рассылки   Рассылка 'Технические фантазии в реальном воплощении'    

Рассылки Subscribe.Ru
Технические фантазии в реальном воплощении

http://subscribe.ru/
E-mail: ask@subscribe.ru 		Отписаться
Убрать рекламу
В избранное