Храповый механизм для вала

В различных машинах для их нормального функционирования используется не только непрерывное, но и прерывистое вращательное движение. Для того чтобы его осуществлять, используются специализированные механизмы, называемые храповыми.

В технике храповыми механизмами принято называть такие кинематические устройства, которые используются для того, чтобы преобразовывать возвратно-вращательное движение в движение прерывистое вращательное, имеющее одно направление. Отличительной особенностью храповых механизмов является то, что они позволяют производить изменение величины периодических перемещений рабочих частей станков и машин различного назначения, причём в весьма широком диапазоне и достаточно тонко.

Храповой механизм можно охарактеризовать, как устройство которое периодически создаёт препятствие воздействию силы на механизм и снова создаёт условия для его движения. Кроме того, их применяют с целью устранения возможности перемещения каких-либо звеньев машин и механизмов в одном направлении. Еще одно назначение храповых механизмов состоит в том, чтобы давать связанным между собой звеньям возможность свободно поворачиваться в одном направлении. Все храповые механизмы подразделяются на зубчатые и фрикционные.

Видео:Храповый механизм 5Скачать

Зубчатые храповые механизмы

Основными элементами зубчатых храповых механизмов являются зубчатая рейка или зубчатое храповое колесо и ползун или коромысло, на которых закреплена так называемая «собачка». На храповом колесе могут располагаться внутренние, наружные, а также торцевые храповые зубья. Что касается «собачек», то их в большинстве случаев делают поворотными. К колесам они прижимаются или под влиянием собственного веса, или под действием специальных пружин.

Нередко бывают ситуации, когда нужно обеспечить вращение храповика как в одну, так и в другую сторону. Для обеспечения такого функционирования устройства его собачка делается перекидной, а зубья используются прямоугольной конфигурации. Для того чтобы изменит направление вращения храповика, необходимо переключить «собачку» из одного положения в другое.

Видео:Ratchet & Pawl Mechanism 📌#solidworks #mechanism #animation #cad #mechanical #engineering #ratchetСкачать

Фрикционные храповые механизмы

Фрикционные храповые механизмы в современной технике получили весьма широкое распространение. Они подразделяются на колодочные, кулачковые и роликовые.

Чаще всего фрикционные храповые механизмы используются тогда, когда нужно обеспечить надежное сцепление различных элементов при значительных скоростях, причем в любом их угловом положении друг относительно друга. Движение в одном определенном направлении в таких механизмах выполняется за счет того, что при заклинивании промежуточных звеньев фрикционных обойм возникает большая сила трения.

Видео:Храповый механизм 3Скачать

Применение храповых механизмов

Сфера применения храповых механизмов различных типов и конструкций весьма широка. Чаще всего их используют в самом разнообразном станочном оборудовании. К примеру, без храповых механизмов с наружным храповым колесом не обходится практически ни один современный поперечно-строгальный станок. В продольно-строгальном оборудовании обычно используются механизмы с торцевыми храповыми муфтами. Их устанавливают в приводах подач. В конструкции некоторых круглошлифовальных станков применяются храповые механизмы с поршневыми приводами. Они монтируются в системах радиальных подач.

Помимо станкостроения храповые механизмы используются также в приборостроении, автомобилестроении, авиастроении. Их часто можно встретить в различных отсчетных устройствах, заводных механизмах, стартерах, лебедках, домкратах и т.п.

Видео:Шарнирно-рычажный механизм Чебышева | Compliant mechanismsСкачать

Храповой механизм (храповик) – механизм свободного хода с собачкой. Описание и примеры использования

Храповой механизм (англ. ratchet mechanism) или просто храповик (англ. ratchet) — механизм, который обеспечивает свободное линейное или вращательное движение только в одном направлении, блокируя движение в обратную сторону. Ударение в первом слове ставится на последний слог, а написание «храповый» — неправильное.

Читайте также: Какое масло можно залить в автомобильный компрессор

В машиностроении подобные устройства относятся к классу механизмов свободного хода (МСХ) (англ. Freewheel mechanism). Механизмы свободного хода обеспечивают, подобно диодам в электронике, передачу крутящего момента только в одном направлении.

Храповой механизм состоит из двух основных деталей:

1. Собачка (англ. pawl — защелка, фиксатор, стопор) – деталь, которая обеспечивает непрерывное линейное или вращательное движение в прямом направлении, но блокирует обратное движение. При прямом движении рейки или зубчатого колеса собачка скользит по зубчикам, не препятствуя движению. При смене направления движения собачка упирается в деталь, мешая обратному ходу. Иногда собачку называют палом, стопором, защелкой.

2. Зубчатое колесо (шестеренка) или зубчатая рейка – деталь с зубчиками, которые, как правило, скошены в обратную сторону от направления свободного движения шестеренки или рейки. Несимметричные зубчики улучшают скольжение собачки, уменьшают шумность и обеспечивают надежное зацепление при движении в обратную сторону.

Чтобы механизм работал в любом положении, собачку прижимают к зубчикам с помощью пружины, упругой пластины или резинки. Без дополнительных деталей собачка прижимается только за счет силы тяжести.

Видео:Храповой механизм - как работает?Скачать

Принцип действия

Во время движения зубчатой детали в прямом направлении собачка скользит по верхушкам зубчиков. Когда собачка соскакивает с зубчика на зубчик, часто можно услышать характерный звук трещотки. Каждый, кто ездил на современном велосипеде, слышал этот звук во время движения накатом.

Во время смены направления движения рейки или зубчатого колеса, собачка упирается в крутой склон зубчика и не дает детали свободно поворачиваться в этом направлении.

Как говорят инженеры, уникальность храповых механизмов свободного хода по сравнению с остальными МСХ заключается в замыкании механического диода под действием тангенциальных сил (лат. tangens — касательный), т.е. действующих по касательной к храповику. Остальные МСХ (шарикового, роликового, сухарного типа) действую по принципу фрикционного клинового замыкания.

Ниже приведен пример работы линейного храпового механизма с зубчатой рейкой вместо зубчатого колеса.

Видео:секатор храповыйСкачать

Люфт

Люфт – зазор, свободный ход одной детали относительно другой. В храповом механизме с зубчатой рейкой или шестеренкой максимальный люфт — это расстояние от одного зубчика до другого.

В устройствах, в которых нужно убрать обратное движение практически до нуля, могут вместо зубчатого колеса или зубчатой рейки использовать деталь с гладкой упругой поверхностью с большой силой трения, например, из резины. В таком случае на обратном ходе собачка «споткнется» о резину, и при ее заглублении в упругий материал произойдет заклинивание механизма.

Видео:Отличный секатор с храповым механизмом ! Сравнение секаторов в работе ! Выбрать садовый секатор !Скачать

История

Храповой механизм начали использовать в технических устройствах давным-давно. В Древней Греции инженеры использовали зубчатую рейку со стопорной защелкой в механизме заряжания гастрафета.

Древнегреческий гастрафет

Гастрафет был более совершенным и дальнобойным оружием, по сравнению с луком, но для натягивания тетивы требовалось больше сил. После заряжания храповой механизм не давал тетиве распрямиться раньше времени. Позже подобное устройство получило латинское название «арбалет» (лат. arcaballista — «arcus» — дуга, «ballisto» — бросаю). Подробно о метательных машинах древности читай здесь.

Читайте также: Подшипник вторичного вала ауди 100

Большие и тяжелые парусные корабли, бороздящие моря и океаны, издревле начали оснащаться шпилем, или кабестаном (франц. cabestan). Шпиль (кабестан) представляет собой корабельный механизм типа ворот для наматывания цепи или каната на барабан. Шпиль используется для опускания или поднятия якоря (якорный шпиль), а также для швартовки корабля к пристани (швартовочный шпиль).

Некоторые шпили могли оснащаться храповым механизмом для предотвращения нежелательного разматывания якорной цепи или швартовочного троса.

Собачка храпового механизма в корабельной терминологии называется палом. Так… Вернемся на начало статьи и посмотрим на определения. Ведь в английском языке собачка обозначается словом «pawl», что означает «защелка, фиксатор, стопор». Интересно, что в русском морском словаре используется английский термин для этой детали.

Согласно Морскому этимологическому словарю Николая Ткаченко «Слово pal (пал, защелка, собачка) образовалось в первобытном языке от старинного корня polo (пал, защелка, собачка), потом оно через индоевропейский перешло в романские, германские и в балтно-славянские языки, потом через лат., фр., и голл. слово это перешло в русский, и сейчат это бывшее голландское слово пал применяется в русском морском языке: пал (pawlbit, pawl of the capstan) — прямой или выгнутый металлический брусок, сидящий на оси и не допускающий вращения шпиля или ворота в сторону, противоположную той, в которую его вертят при работе; иногда его называют задержником; палгед (pawl head) — нижняя часть баллера шпиля, на которую насаживаются откидные стопора, называемые палами; палгун (pawl rim, pawl ring) — фундамент шпиля, прикрепленный к палубе и имеющий по окружности зубчатую рейку, по которой передвигаются палы при вращении шпиля».

Видео:Ratchet clutchСкачать

Примеры использования

Торцевые гаечные ключи и отвертки

Торцевые гаечные ключи, оснащенные храповым механизмом, ещё называют трещотками. В самом простом варианте конструкции в трещотку стовят по две собачки. Поворотом рычажка можно либо отворачивать гайку, либо её закручивать, не вынимая ключа на каждом обороте, как с обычным инструментом.

Кабельные стяжки

Кабельные стяжки делают из пластика одной деталью. Собачка прижимается к зубчатой пластине силой упругости. После затягивания стяжка не ослабляется даже при очень большом усилии.

Противооткатные устройства

Изначально противооткатные устройства с храповым механизмом начали использовать на железной дороге в горах Пенсильвании, США, при перевозке угля примерно с 1846 года. Чтобы груженый состав по крутому склону не откатился назад в случае отказа двигателя паровоза, на вагонах устанавливались «собачки».

Позже эта схема нашла применение на американских горках, чтобы в случае отключения электричества поезд с любителями острых ощущений не покатился назад.

Лебедки

Лебедки – это механизм для перемещения предметов с помощью каната. Электрическую лебедку устанавливают во внедорожники, чтобы вытянуть из трясины застрявший автомобиль.

Чтобы натянутый трос не разматывался с барабана используют храповой механизм. Примеры его использования на ручных лебедках можно увидеть на этих фотографиях.

Читайте также: Течет коробка по валам

Храповой механизм в ручных лебедках

Обгонная муфта велосипеда

Обгонную муфту (англ. overrunning clutch) также называют муфтой свободного хода. Она позволяет предотвратить передачу крутящего момента от ведомого вала (колеса) к ведущему (на цепь и педали), если ведомый вал начинает вращаться быстрее. Например, после прекращения вращения педалей без муфты свободного хода колеса продолжали бы раскручивать цепь и педали, как это было в первых велосипедах. То же самое было бы при спуске с горки.

Впервые обгонную муфту с простейшим храповым механизмом запатентовал в 1869 году Уильям Ван Анден из Покипси, штат Нью-Йорк, США. В обгонной муфте Ван Андена храповик был встроен в ступицу переднего колеса велосипеда.

Примерная схема муфты свободного хода (обгонной муфты) с храповым механизмом Ван Андена

Почти все современные велосипеды – заднеприводные. Обгонная муфта в них встраивается в заднюю втулку или заднюю звездочку. Обгонные муфты с храповым механизмом издают характерный звук и их еще называют велотрещотками.

Обгонная муфта стартера автомобиля

Механизм свободного хода с храповиком используется в стартерах автомобилей как защитное устройство. Стартер – это механизм, который с помощью электромотора запускает двигатель внутреннего сгорания, вращая его коленвал через маховик.

Скорость вращения ведомого зубчатого колеса стартера невысокая – может быть около 3000 об/мин. После запуска двигатель на холостом ходу развивает около 1000 об/мин. Но передаточное отношения стартер-маховик из-за разности диаметров зубчатых колес может достигать значения 20:1. Т.е. запущенный двигатель на холостых оборотах может раскрутить электромотор стартера до 20 000 об/мин.

Чтобы стартер не вышел из строя после запуска двигателя на него ставят обгонную муфту.

Коробка передач автомобиля

В данном примере собачка храпового механизма используется для перевода автоматической коробки передач в режим парковки.

Видео:Принцип работы храпового механизма на подъемных воротах.Скачать

Другие конструкции механизмов свободного хода (МСХ)

Вместо собачки в конструкции механизма свободного хода могут использовать шарикоподшипники, ролики, сухари или иные детали, блокирующие вращение в обратную сторону.

Видео:Ratchet mechanism of pin gear 1Скачать

Храповой механизм из образовательного конструктора Lego

С помощью образовательных конструкторов можно собирать модели с храповым механизмом. В данном примере храповик собран из стандартного зубчатого колеса и собачки, состоящей из трех деталей (штифта, красного фиксатора и короткой оси). Зубчатое колесо приводится в движение ручкой. Важно подобрать такой угол собачки относительно зубчатого колеса, чтобы происходил надежный зацеп при обратном вращении.

В следующем примере перекидная собачка используется в модели механического вентилятора, собранного из набора Lego Education EV3. В момент поднятия груза храповой механизм препятствует случайному разматыванию нити. Далее собачка перекидывается на другую сторону, чтобы не мешать работе вентилятора.

В примере с катапультой на противоположном конце от собачки установлен длинный рычаг. Под весом длинного конца рычага собачка упирается в зубчатое колесо и блокирует вращение оси. Катапульта выстрелить не может. Стоит надавить на длинный рычаг вверх и собачка выйдет из зацепления, разблокировав ведущую ось.

Механическая катапульта из Lego EV3

Инструкцию к катапульте можно скачать по этой ссылке.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/hrapovyy-mehanizm-dlya-vala

  📺 Видео

  180 deg. interrupted rotation 1Скачать

  

  Friction ratchet mechanism 3Скачать

  

  Friction ratchet mechanism 9Скачать

  

  Секатор Финланд с храповым механизмом .Личное мнение.Скачать

  

  Фрикционная муфта 2Скачать

  

  Секатор садовый с храповым механизмомСкачать

  

  Double ratchet mechanismСкачать

  

  Решение проблемы проскакивания вала кикстартера Иж.Скачать

  

  Чудо секатор с храповым механизмом, обзор сравнениеСкачать

  

  Секатор титановый с храповым механизмом обзор, тестСкачать