Кулачковый механизм

Кулачковые механизмы в технике относятся к категории преобразующих устройств. Их основным назначением является изменение характера движения. На сегодняшний день наибольшее распространение получили кулачковые механизмы, с помощью которых осуществляется преобразование вращательного движения в движение возвратно-поступательное.

Кулачковые механизмы используются тогда, когда требуется получить перемещения ведомых звеньев на относительно небольшие величины.

Основными элементами практически всех кулачковых механизмов являются фигурный диск, или кулачёк, который вращается определенным образом вокруг предполагаемой оси, а также толкатель, который совершает возвратно-поступательные движения.

В кулачковом механизме диск или кулачок представляет его активную часть, то есть ведущий элемент. В качестве же ведомого выступает толкатель, который нередко именуют щупом. При этом последний или же сам, непосредственно, является исполнительным органом, или же тесно с ним связан.

Под действием кулачка толкатель движется в прямом направлении. Возврат его в исходное положение осуществляется или за счет действия сжавшейся возвратной пружины, или под влиянием противодействующих усилий, которые на него оказывают те органы, которыми он управляет.

Бывают и такие варианты, когда осуществляется вращение толкателя (который в этих случаях называется коромыслом) вокруг определенного центра. При этом ведущий кулачок осуществляет прямолинейные перемещения возвратно-поступательного характера.

Преимущества и недостатки кулачкового механизма

Главным достоинством кулачкового механизма является то, что с его помощью можно достичь перемещения и движения ведомого звена на основании закона относительно большой сложности. При этом конструкция механизма достаточно проста, а точность его работы высока. Такое сочетание характеристик сложно достичь при использовании других устройств. Именно по этой причине сейчас кулачковые пары применяются в технике весьма широко. Немаловажную роль играет также и то, что они в большинстве случаев очень компактны и отличаются высокой степенью надежности. Чаще всего кулачковые механизмы используются в тех функциональных устройствах, в которых необходимо достичь строго определенного автоматизма выполнения движений.

Есть у кулачковых пар и некоторые недостатки. Основным из них является то, что расчет профиля поверхности ведущего звена представляет собой достаточно сложную задачу, да и его изготовление — тоже. Для того чтобы достичь строгой закономерности изменения профиля рабочей поверхности, приходится осуществлять ее воспроизведение с высокой точностью.

Применение кулачкового механизма

Те задачи, для решения которых используются кулачковые пары, чаще всего определяются сферой применения, причем они весьма разнообразны. В машинах-орудиях и в машинах-двигателях общего машиностроения на кулачки обычно возлагается задача выполнять те операции, которые повторяются периодически (например, сцепление или расцепление, замыкание, нажим, поднимание, открывание и т.п.). В станочном оборудовании с помощью толкателя инструментам или устройствам задается некоторое перемещение, характеризующееся относительно небольшой длиной пути и заданной скоростью.

Одними из широко распространенных устройств, в которых используются кулачковые механизмы, являются двигатели внутреннего сгорания. Кроме того, они являются неотъемлемой частью полиграфических и текстильных машин, разнообразных приборов, автоматов различного назначения.