Strojní ráčnový mechanismus (ráčna)

Na rozdíl od zařízení pro malé pohyby stroje jsou rohatkové převody zvláště vhodné pro použití v případech, kdy je omezena doba, během níž musí být pohyb dokončen. Proto se často používají v podávacích mechanismech těch strojů, u kterých se periodické podávání provádí při doběhu nebo rychlém zpětném chodu naprázdno (u hoblovacích, drážkovacích, brousicích, dokončovacích strojů).

Ve většině případů se pro lineární pohyb příslušné jednotky používají rohatkové mechanismy: západka periodicky otáčí do určitého úhlu rohatku s vnějšími nebo vnitřními zuby, kinematicky spojenou s vodícím šroubem, která provádí požadovaný lineární pohyb stolu , podpěra atd. Pomocí rohatkového převodu i kruhových periodických pohybů.

Otočení ráčny při jednom dvojitém švihu západky někdy dosahuje 90-100°, ve většině případů nepřesáhne 45°.

Velikost periodického pohybu vytvářeného západkovým mechanismem by měla být obecně nastavitelná. Vyrábí se: a) změnou úhlu kyvu (kyvu) páky nesoucí západku, nebo b) stálým kýváním této páky – překrytím zubů ráčny na části oblouku popsaného západkou, nebo automatickým zvednutím západky na části tohoto oblouku.

Mechanické možnosti pro první řešení jsou schematicky znázorněny v rýže. 1, a-c. Rozpětí páky západky se nastavuje pohybem jezdce B v drážce kotouče kliky (rýže. 1, a) nebo ve štěrbinách vahadel (rýže. 2, b a c). U hydraulických strojů je výkyv západky regulován změnou délky zdvihu pístu, který uděluje impuls západce.

Rýže. 1. Regulace periodických pohybů prováděných pomocí rohatkových mechanismů

Je vysvětlen princip konstrukce zařízení, která umožňují nastavit úhel otáčení ráčny s konstantním rozpětím západky obr. 2; Štít 1 může pokrývat větší nebo menší počet zubů rohatky uvnitř úhlu a. Štít je držen v požadované poloze pružinovou svorkou rukojeti 3, vloženou do odpovídajícího otvoru v pevném sektoru 2.

Rýže. 2. Princip konstrukce rohatkových mechanismů

Pro obrácení periodického otáčení ráčny (např. v podávacích mechanismech hoblovacích a drážkovacích strojů) musí mít její zuby symetrický profil a západka musí být reverzibilní.

Počet zubů rohatky je určen z kinematického výpočtu řetězu; ve většině případů z=12÷250. Rozteč zubů t=πm, kde m je modul, se volí tak, aby průměr rohatky nebyl příliš velký pro jednotku, do které se vejde. Norma obráběcích strojů N22-4 vyvinutý společností ENIMC poskytuje ráčnové ozubení s vnějším ozubením z=20÷200, m=0,6÷2,5 mm, průměr roztečné kružnice ráčny D=30(zm=50•0,6)÷200 ( zm=200 •1) mm, pro kola s vnitřním ozubením z=24÷200, moduly jsou stejné a D=60÷200 mm.

Tvary zubů rohatky jsou znázorněny v rýže. 3, a a b – pro neotočné, c a d – pro oboustranné ráčny. Pracovní hranu zubu neotočných rohatek je vhodné udělat radiální nebo s mírným podříznutím (normální H22-4 – 10°).

Rýže. 3. Tvary zubů rohatkových kol používaných v obráběcích strojích

Jsou ilustrovány možnosti použití rohatkových ozubených kol v obráběcích strojích pro komunikaci periodických pohybů obr. 4, zobrazující dělicí zařízení poloautomatické brusky 345.

Rýže. 4. Schéma dělicího zařízení brousícího poloautomatického stroje model 345

Úhel výkyvu západky zde zůstává konstantní (100°) a úhel otáčení rohatky spojený s vřetenem výrobku je regulován přesahem jeho zubů.

Zařízení funguje následovně. Než začne pracovní zdvih stolu (vpravo), olej pod tlakem vstupuje do pravé dutiny válce 10 a dodává doleva píst 11 se zuby hřebene v záběru se zuby sektoru 9 nesoucího západku 7. sektor se začne otáčet ve směru hodinových ručiček, západka 7 klouže po obvodu štítu 8 Křivka sektoru 9, působící na válec 3, vyjme plunžrový upínač 4 z dutiny dělícího kotouče 1, připevněného k rohačce 6, a tak uvolní poslední. Západka 7 se vysune ze štítu 8, zapadne do rohatky 6 a natočí ji do požadovaného úhlu a s ní i dělicí kotouč, vřeteno obrobku a brusný válec. O něco dříve než na konci zatáčky křivka sektoru 9 uvolní držák 4, který pod tlakem oleje ve válci 5 spadne do další dutiny rozdělovacího kotouče.

Mechanismus se vrátí do původní polohy přepnutím oleje do levé dutiny válce 10. Vačka 2, namontovaná na dělicím kotouči 1, působící na mikrohroty, dává impuls mechanismu křížového posuvu brusného kotouče po každém průchodu všech zubů (drážek), tedy po každé plné otáčkě vřetena obrobku a s ním i dělícího kotouče.

Ráčna se také používá v počítacích mechanismech obráběcích strojů, v zařízeních pro automatické zapnutí stroje poté, co určitý prvek stroje vykoná stanovený počet dvojitých pohybů nebo plných otáček.

Ráčnový mechanismus nebo jednoduše ráčna (anglicky: ratchet) – mechanismus, který zajišťuje volný lineární nebo rotační pohyb pouze v jednom směru a blokuje pohyb v opačném směru. Přízvuk prvního slova je na poslední slabice a pravopis „řehtačka“ je nesprávný.

Ve strojírenství patří taková zařízení do třídy Mechanismus volnoběžky. Volnoběžné mechanismy zajišťují, podobně jako diody v elektronice, přenos točivého momentu pouze jedním směrem.

Rohatkový mechanismus se skládá ze dvou hlavních částí:

1. Západka (angl. pawl – západka, západka, zátka) – část, která zajišťuje kontinuální lineární nebo rotační pohyb v dopředném směru, ale blokuje zpětný pohyb. Když se hřeben nebo ozubené kolo pohybuje rovně, západka klouže podél zubů, aniž by bránila pohybu. Při změně směru pohybu se západka opírá o součást a brání zpětnému pohybu. Někdy se psovi říká palom, zátka, západka.

2. Ozubené kolo (ozubené kolo) nebo hřeben – díl se zuby, které jsou zpravidla zkoseny v opačném směru, než je směr volného pohybu ozubeného kola nebo hřebene. Asymetrické zuby zlepšují klouzání západky, snižují hluk a poskytují spolehlivý záběr při pohybu v opačném směru.

Aby mechanismus fungoval v jakékoli poloze, je západka přitlačena k zubům pomocí pružiny, elastické destičky nebo elastického pásku. Bez přídavných částí je pes tlačen pouze gravitací.

1. Princip
2. Vůle
3. Příběh
4. Příklady použití
5. Nástrčkové klíče a šroubováky
6. Stahovací pásky
7. Zařízení pro zpětný ráz
8. Navijáky
9. Volnoběžka jízdního kola
10. Překluzová spojka startéru auta
11. Převodovka auta
12. Jiné konstrukce volnoběžných mechanismů (MCH)
13. Lego vzdělávací ráčnový mechanismus

<strong>Princip</strong>

Když se ozubená část pohybuje v dopředném směru, západka klouže podél vrcholů zubů. Když pes přeskakuje z jednoho zubu na druhý, můžete často slyšet charakteristický zvuk chrastítka. Každý, kdo jel na moderním kole, slyšel tento zvuk při jízdě setrvačností.

Při změně směru pohybu ozubené tyče nebo ozubeného kola se západka opírá o strmý svah zubu a nedovoluje součásti volně se otáčet v tomto směru.

Jak říkají inženýři, jedinečnost volnoběžných rohatkových mechanismů oproti jiným MSKh spočívá v uzavření mechanické diody při působení tangenciálních sil (latinsky tangens – tangens), tzn. působící tečně k ráčně. Zbytek MSKh (kulička, váleček, trhlina) funguje na principu třecího klínového uzávěru.

Níže je uveden příklad, jak lineární ráčna funguje s ozubeným hřebenem místo ozubeného kola.

Gastraphetus byl ve srovnání s lukem pokročilejší a dalekonosnou zbraní, ale vyžadoval větší sílu k natažení tětivy. Po nabití ráčnový mechanismus zabránil narovnání tětivy luku v předstihu. Později takové zařízení dostalo latinský název „kuše“ (latinsky arcaballista – „arcus“ – oblouk, „ballisto“ – vrh). Přečtěte si více o starověkých vrhacích strojích zde.

Od pradávna se začaly vybavovat velké a těžké plachetnice brázdící moře a oceány věžNebo kotevní vratidlo (francouzský kabestán). Naviják je mechanismus lodního typu pro navíjení řetězu nebo lana na buben. Naviják slouží ke spouštění nebo zvednutí kotvy (kotevní naviják) a také k přivázání lodi k molu (vyvazovací naviják).

Některé navijáky mohou být vybaveny ráčnovým mechanismem, aby se zabránilo nechtěnému rozmotání kotevního řetězu nebo vyvazovacího lana.

Západka ráčnového mechanismu se v lodní terminologii nazývá klesl. Takže. Vraťme se na začátek článku a podívejme se na definice. V angličtině je pes skutečně označen slovem „pawl“, což znamená „západka, západka, zátka“. Zajímavé je, že ruský námořní slovník používá pro tento detail anglický výraz.

Podle mořského etymologického slovníku Nikolaje Tkačenka “Slovo kamarád (pal, západka, tlapka) vytvořené v primitivním jazyce ze starověkého kořene pólo (pád, západka, pes), pak to přešlo přes indoevropštinu do románských, germánských a baltských slovanských jazyků, pak přes lat., francouzštinu a gól. toto slovo přešlo do ruštiny a nyní se toto dřívější nizozemské slovo pal používá v ruském námořním jazyce: pal (pawlbit, pawl of the capstan) – rovná nebo zakřivená kovová tyč sedící na ose a bránící věži nebo bráně v otáčení. opačný směr, než ve kterém se otáčí během provozu; někdy nazývaný zadržený; palged (hlava tlapky) – spodní část věžové pažby, na kterou jsou namontovány skládací zarážky, zvané palami; palgun (ráfek západky, prstenec západky) – základ věže, připevněný k palubě a po obvodu opatřený ozubeným hřebenem, po kterém se palís pohybuje, když se věž otáčí.“

Příklady použití

<strong>Nástrčkové klíče a šroubováky</strong>

Nástrčkové klíče vybavené ráčnovým mechanismem se také nazývají ráčny. V nejjednodušší verzi konstrukce jsou v ráčně umístěny dvě západky. Otáčením páky můžete matici buď odšroubovat nebo ji utáhnout bez vyjmutí klíče při každém otočení, jako u běžného nářadí.

Ráčnové nástrčné klíče

<strong>Stahovací pásky</strong>

Stahovací pásky jsou vyrobeny z jednoho kusu plastu. Západka je přitlačována k ozubené desce pružnou silou. Po utažení se kravata nepovolí ani při velmi velké síle.

<strong>Zařízení pro zpětný ráz</strong>

Rohatková zpětná zařízení byla původně používána na železnicích v horách Pensylvánie v USA k přepravě uhlí kolem roku 1846. Aby se naložený vlak v případě poruchy lokomotivního motoru nevrátil zpět z prudkého svahu, byli na vozy instalováni „psi“.

Později se toto schéma začalo používat na horských drahách, aby v případě výpadku proudu vlak s hledači vzrušení necouvl.

<strong>Navijáky</strong>

Navijáky jsou mechanismus pro pohyb předmětů pomocí lana. Elektrický naviják je instalován v SUV, aby vytáhl uvízlé auto z bažiny.

Aby se zabránilo odvíjení napnutého lanka z bubnu, používá se ráčnový mechanismus. Příklady jeho použití na ručních navijácích můžete vidět na těchto fotografiích.

Ráčnový mechanismus v ručních navijácích

<strong>Volnoběžka jízdního kola</strong>

Jednosměrná spojka se také nazývá volnoběžka. Zabraňuje přenosu točivého momentu z hnaného hřídele (kola) na hnací hřídel (řetěz a pedály), pokud se hnaný hřídel začne otáčet rychleji. Například po zastavení šlapání bez volnoběžky by kola dále roztáčela řetěz a pedály, jako tomu bylo u prvních jízdních kol. Totéž by se stalo při sjezdu z kopce.

První volnoběžná spojka s jednoduchým rohatkovým mechanismem byla patentována v roce 1869 Williamem Van Andenem z Poughkeepsie, New York, USA. Jednosměrná spojka Van Anden měla ráčnu zabudovanou v náboji předního kola jízdního kola.

Přibližné schéma volnoběžky (jednosměrná spojka) s ráčnovým mechanismem Van Anden

Téměř všechna moderní jízdní kola mají pohon zadních kol. Jednosměrná spojka je zabudována do zadního náboje nebo zadního řetězového kola. Jednosměrné spojky s rohatkovým mechanismem vydávají charakteristický zvuk a nazývají se také cyklistické rohatky.

<strong>Překluzová spojka startéru auta</strong>

Rohatkový volnoběžný mechanismus se používá v automobilových startérech jako bezpečnostní zařízení. Startér je mechanismus, který pomocí elektromotoru spouští spalovací motor otáčením jeho klikového hřídele přes setrvačník.

Otáčky hnaného ozubeného kola spouštěče jsou nízké – asi 3000 ot./min. Po nastartování běží motor na volnoběh cca 1000 ot./min. Ale převodový poměr startér-setrvačník může dosáhnout 20:1 kvůli rozdílu v průměrech převodů. Tito. běžící motor na volnoběh může roztočit startér až na 20 000 ot./min.

Aby se zabránilo selhání startéru po nastartování motoru, je na něm nainstalována volnoběžka.

Převodovka auta

V tomto příkladu je západka ráčny použita k umístění automatické převodovky do parkovací polohy.

<strong>Jiné konstrukce volnoběžných mechanismů (MCH)</strong>

Místo západky může konstrukce volnoběžného mechanismu používat kuličková ložiska, válečky, crackery nebo jiné části, které blokují otáčení v opačném směru.

Následující příklad používá reverzibilního psa v modelu mechanického ventilátoru vyrobeného ze sady Lego Education EV3. Při zvedání břemene ráčnový mechanismus zabraňuje náhodnému odvinutí nitě. Dále se pes přenese na druhou stranu, aby nepřekážel chodu ventilátoru.

V příkladu katapultu je na opačném konci západky dlouhá páka. Pod tíhou dlouhého konce páky se západka opře o ozubené kolo a blokuje otáčení nápravy. Katapult nemůže střílet. Jakmile zatlačíte dlouhou páku nahoru, západka se uvolní a odblokuje hnací nápravu.

Návod na katapult je ke stažení na tomto odkazu.