Подписаться

Люфт (инженерный)

Последняя правка сделана 2021-05-11 05:34:58 Править
зазор между сопряженными компонентами

В механический инженерный, люфт, иногда называемый люфт или люфт, представляет собой люфт или потерю хода в механизме, вызванную зазорами между частями. Его можно определить как «максимальное расстояние или угол, на который любая часть механической системы может перемещаться в одном направлении без приложения заметной силы или движения к следующей части в механической последовательности». Примером в контексте шестерен и зубчатых передач является величина зазора между сопряженными зубьями шестерни. Это можно увидеть, когда направление движения меняется на противоположное, а провисание или потерянное движение компенсируется до того, как реверсирование движения завершено. Это можно услышать от железнодорожных муфт, когда поезд меняет направление. Другой пример - клапанный механизм с механическими толкателями, где для правильной работы клапанов необходим определенный диапазон зазоров.

Люфт

В зависимости от приложения люфт может быть или нежелательным. Некоторый люфт неизбежен почти во всех реверсивных механических муфтах, хотя его влияние можно нивелировать или компенсировать. Во многих приложениях теоретическим идеалом будет нулевой люфт, но на практике необходимо предусмотреть некоторый люфт для предотвращения заклинивания. Причины наличия люфта или люфта в механических соединениях, которые вызывают люфт, включают допуск смазки, производственные ошибки, прогиб под нагрузкой и тепловое расширение.

.

  • 1 Шестерни
  • 2 Конструкция с защитой от люфта
    • 2.1 Зубчатые передачи, где позиционирование является ключевым, но передача энергии невелика
    • 2.2 Ходовые винты, где позиционирование и мощность важны
  • 3 Минимальный люфт
  • 4 Применения
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки

Зубчатые колеса

Факторы, влияющие на величину люфта, необходимого в зубчатой ​​передаче, включают ошибки в профиле, шаге, толщине зуба, углу спирали и межосевом расстоянии, а также биение. Чем выше точность, тем меньше люфт. Люфт чаще всего создается за счет врезания зубьев в шестерни глубже, чем идеальная глубина. Другой способ создания люфта - увеличение межцентрового расстояния между шестернями.

Люфт из-за изменения толщины зуба обычно измеряется вдоль делительной окружности и определяется как:

bt = ti - ta {\ displaystyle b_ {t} = t_ {i} -t_ {a} \;}b_ {t} = t_ {i} -t_ { a} \;

где:

bt {\ displaystyle b_ {t} \;}b_ {t} \; = люфт из-за зуба изменение толщины
ti {\ displaystyle t_ {i} \;}t_ {i} \; = толщина зуба на делительной окружности для идеального зацепления (без люфта)
ta {\ displaystyle t_ {a} \;}t_ {a} \; = фактическая толщина зуба

Люфт, измеренный на делительной окружности, из-за изменения рабочего центра определяется: скоростью станка. Материал в машине

bc = 2 (Δ c) tan ⁡ ϕ {\ displaystyle b_ {c} = 2 \ left (\ Delta c \ right) \ tan \ phi}b_ {c} = 2 \ left (\ Delta c \ right) \ tan \ phi

где:

bc {\ displaystyle b_ {c} \;}b_ {c} \; = люфт из-за изменений рабочего расстояния между центрами
Δ c {\ displaystyle \ Delta c \;}\ Delta c \; = разница между фактическим и идеальным рабочим расстоянием между центрами
ϕ {\ displaystyle \ phi \;}\ phi \; = угол давления

Стандартная практика заключается в том, чтобы сделать поправку на половину люфта в толщине зуба каждой шестерни. Однако, если шестерня шестерня (меньшая из двух шестерен) значительно меньше шестерни, с которой она находится в зацеплении, обычно учитывается весь люфт большой шестерни. Это сохраняет максимальную прочность зубьев шестерни. Количество дополнительного материала, удаляемого при изготовлении шестерен, зависит от угла прижатия зубьев. Для угла давления 14,5 ° дополнительное расстояние, на которое перемещается режущий инструмент, равно желаемой величине люфта. Для угла давления в 20 ° расстояние равно 0,73 желаемой величины люфта.

На практике средний люфт определяется как 0,04, деленные на диаметральный шаг ; минимальное значение составляет 0,03, деленное на диаметральный шаг, и максимальное 0,05, деленное на диаметральный шаг.

. В зубчатой ​​передаче люфт накапливается. При реверсировании зубчатой ​​передачи ведущая шестерня поворачивается на короткое расстояние, равное сумме всех люфтов, прежде чем последняя ведомая шестерня начинает вращаться. На выходах малой мощности люфт приводит к неточному расчету из-за небольших ошибок, вносимых при каждом изменении направления; при большой выходной мощности люфт посылает удары по всей системе и может повредить зубья и другие компоненты.

Конструкции с защитой от люфта

В некоторых случаях люфт является нежелательной характеристикой и должен быть минимизирован.

Зубчатые передачи, где позиционирование является ключевым, но передача энергии невелика

Лучшим примером здесь является аналоговый радио настроечный диск, где можно точно указать настройка движений как вперед, так и назад. Это позволяют специальные конструкции шестерен. В одной из наиболее распространенных конструкций шестеренка делится на две шестерни, каждая из которых вдвое меньше толщины оригинала.

Одна половина шестерни прикреплена к валу, в то время как другая половина шестерни может вращаться на валу, но предварительно нагружена во вращение небольшими цилиндрическими пружинами, которые вращают свободная передача относительно фиксированной передачи. Таким образом, сжатие пружины вращает свободную шестерню до тех пор, пока не будет устранен весь люфт в системе; Зубья неподвижной шестерни прижимаются к одной стороне зубьев шестерни, а зубцы свободной шестерни прижимаются к другой стороне зубьев шестерни. Нагрузки, меньшие, чем сила пружин, не сжимают пружины, и при отсутствии зазоров между зубьями, которые необходимо воспринимать, люфт устраняется.

Ходовые винты, где важны и позиционирование, и мощность

Еще одна область, где имеет значение люфт, - ходовые винты. Опять же, как и в примере с зубчатой ​​передачей, виновником является потеря движения при реверсировании механизма, который должен точно передавать движение. Вместо зубьев шестерни используется резьба. Линейные оси скольжения (машинные суппорты) станков являются примером применения.

Большинство машинных суппортов на протяжении многих десятилетий, а многие даже сегодня, были простыми (но точными) чугунными линейными опорными поверхностями, такими как ласточкин хвост или коробчатые суппорты, с Acme ходовой винт. С простой гайкой неизбежен люфт. На ручных (не ЧПУ ) станках средство машиниста для компенсации люфта состоит в том, чтобы подойти ко всем точным позициям с использованием одного и того же направления движения, то есть, если они набирали влево, а затем хотят переместитесь в правую точку, они пройдут мимо нее вправо, а затем повернут влево обратно к ней; в этом случае настройки, подходы к инструменту и траектории должны быть спроектированы в рамках этого ограничения.

Следующий более сложный метод, чем простая гайка, - это разрезная гайка, половины которой можно регулировать, и заблокирован винтами, так что две стороны движутся, соответственно, против левой резьбы, а другая сторона - вправо. Обратите внимание на аналогию здесь с примером радио-циферблата с использованием разделенных шестерен, где разделенные половинки сдвигаются в противоположных направлениях. В отличие от примера с радио-циферблатом, идея натяжения пружины здесь бесполезна, потому что станки, выполняющие разрез, прикладывают слишком большое усилие к винту. Любая пружина, достаточно легкая для движения скольжения, в лучшем случае допускает вибрацию резца, а в худшем - движение скольжения. Эти регулируемые винтом конструкции с разрезной гайкой и ходовым винтом Acme не могут полностью устранить люфт на салазках станка, если они не отрегулированы настолько сильно, что ход начинает скручиваться. Следовательно, эта идея не может полностью устранить концепцию «всегда приближаться с одного и того же направления»; тем не менее, люфт может быть небольшим (1 или 2 тысячных дюйма или), что более удобно, и при некоторых неточных работах достаточно, чтобы позволить «игнорировать» люфт т. е. спроектировать так, как будто их не было. ЧПУ можно запрограммировать на использование концепции постоянного подхода в одном и том же направлении, но это не обычный способ, которым они используются сегодня, потому что гидравлические гайки с люфтом против люфта и новые формы ходового винта, чем Acme / трапециевидные - - такие как шарико-винтовые пары с рециркуляцией - эффективно устраняют люфт. Ось может перемещаться в любом направлении без движения назад и вперед.

Простейшие ЧПУ, такие как микролатические станки или преобразование из ручного в ЧПУ, в которых используются гайко-винтовые приводы, могут быть запрограммированы на корректировку общего люфта на каждой оси, чтобы система управления станком будет автоматически перемещаться на дополнительное расстояние, необходимое для компенсации провисания при изменении направления. Эта программная «компенсация люфта» - дешевое решение, но в ЧПУ профессионального уровня используются более дорогие приводы, исключающие люфт, упомянутые выше. Это позволяет им выполнять трехмерное контурирование с помощью концевой фрезы с шаровой головкой, например, когда концевая фреза перемещается во многих направлениях с постоянной жесткостью и без задержек.

В механических компьютерах требуется более сложное решение, а именно:. Это работает, поворачиваясь немного быстрее, когда направление меняется на противоположное, чтобы «использовать» люфт.

Некоторые контроллеры движения включают компенсацию люфта. Компенсация может быть достигнута путем простого добавления дополнительного компенсирующего движения (как описано ранее) или путем определения положения нагрузки в схеме управления с обратной связью. Сам по себе динамический люфт, по сути, задержка, делает позиционный контур менее стабильным и, следовательно, более подверженным колебаниям.

Минимальный люфт

Минимальный люфт - это минимальный допустимый поперечный люфт на рабочем шаге окружности. когда зуб шестерни с максимально допустимой функциональной толщиной зуба входит в зацепление с зубом шестерни, имеющим максимально допустимую функциональную толщину зуба, при минимально допустимом межцентровом расстоянии в статических условиях.

Минимальный люфт определяется как разница между максимальным и минимальным люфтом, возникающим за полный оборот большей из пары сопряженных шестерен.

Применения

Неточность зубчатые муфты имеют люфт, чтобы учесть небольшое угловое смещение. Однако люфт нежелателен в приложениях для точного позиционирования, таких как столы для станков. Его можно минимизировать за счет более жестких конструктивных элементов, таких как шарико-винтовые пары вместо ходовых винтов, а также за счет использования подшипников с предварительным натягом. Подшипник с предварительным натягом использует пружину или другое сжимающее усилие для поддержания контакта поверхностей подшипника, несмотря на изменение направления.

В несинхронизированных передачах может быть значительный люфт из-за преднамеренного зазора между шестернями в кулачковых муфтах. Зазор необходим, чтобы водитель или электроника могли легко включать передачи, синхронизируя скорость двигателя с частотой вращения карданного вала. Если бы был меньший зазор, было бы почти невозможно зацепить шестерни, потому что зубцы мешали бы друг другу в большинстве конфигураций. В синхронизированных передачах эту проблему решает синхронизатор.

См. Также

Ссылки

Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: mail@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте