Механизм быстрого возврата: принцип работы, применение и преимущества

Что такое механизм быстрого возврата?

Механизм быстрого возврата — распространенный принцип на строгальных и долбежных станках. Он преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное, двигая пуансон вперед и назад. Рабочее движение (расточка) происходит при прямом ходе, обратный ход — холостой. Механизм быстрого возврата создает возвратно-поступательное движение, где обратный ход занимает меньше времени, чем рабочий. Использует систему шарниров: три вращающихся и один подвижный, привод — вращательный (обычно электродвигатель). С экцентриковым коленом это подвид шарнирно-шатунного механизма.

Применение механизма быстрого возврата

Станки с таким механизмом широко используются в машиностроении:

• Строгальные станки
• Винтовые прессы
• Электролобзики / пиломатериалы с приводом
• Механические актуаторы
• Револьверные механизмы
• Валко-поршневые двигатели внутреннего сгорания
• Воздушные компрессоры
• Механические резаки

Основные компоненты

1. Шатун (коленвал): закреплен на шестерне/двигателе, вращается с постоянной угловой скоростью.
2. Слайдер и шлицевая планка: слайдер шарнирно связан с шатуном, свободно движется в шлице планки. Преобразует вращение шатуна в колебательное движение планки.
3. Шплинт (соединительный стержень): преобразует колебательное движение планки в возвратно-поступательное.
4. Пуансон (рама): совершает горизонтальное возвратно-поступательное движение вдоль линии хода.

Типы механизмов быстрого возврата

Механизм Уитворта (Whitworth Quick Return Mechanism)

Колебательное движение создается преобразованием вращательного. Используется большой зубчатый вал (бычий вал) с шатунным пальцем. Шплинт соединяет палец с пуансоном, скользя по шлицу коленчатой пластины. Электродвигатель вращает пиньон, тот — бычий вал. Шатунный палец вращается вместе с валом, блок скользит по шлицу. Соединительный стержень заставляет пуансон двигаться вверх-вниз.

Механизм «коленвал — шлицевая тяга» (Crank and Slotted Link Mechanism)

Изобретен Уитвортом в 1800-х. Состоит из слайдера, коленвала, неподвижной тяги, шлицеваемого рычага, соединительного стержня, пуансона. Слайдер и неподвижная тяга связаны с коленвалом. При вращении коленвала шплинт толкает пуансон вперед-назад. Вращательное → поступательное. Широко используется в строгальных и долбежных станках для получения плоских поверхностей. Обратный ход значительно быстрее прямого.

Гидравлический привод (Hydraulic Drive)

Поршень возвратно-поступательно движется в гидравлическом цилиндре. Поршневой стержень соединяет поршень с пуансоном. На концах цилиндра два входа. Ниже — распределительный клапан с четырьмя каналами. Остальные два входа от цилиндра к клапану соединены с баком.

Принцип работы

Механизм состоит из двух ходов: прямого (рабочего) и обратного (холостого).

Прямой ход: коленвал «B» движется по часовой стрелке из точки «B1» в «B2». Зеленая пунктирная линия показывает путь. Конец шлицеваемой планки движется из «P1» в «P2» по часовой стрелке, пуансон «R» продвигается из «R1» в «R2».

Обратный ход: слайдер «B» вращается по часовой стрелке из «B2» в «B1». Красная пунктирная линия — путь возврата. Конец планки «P» движется из «P2» в «P1» против часовой стрелки. Пуансон «R» возвращается из «R2» в «R1».

Преимущества и недостатки

Преимущества:

1. Быстрое движение на обратном ходе.
2. Преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное.
3. В станках, где удаление материала только на прямом ходе, быстрый обратный ход сокращает общее время цикла.

Недостатки:

1. На обратном ходе нет контакта с деталью — нет резания, общее время операции велико.
2. Прямой ход длится дольше обратного.
3. Требуется дополнительная мощность.
4. Трение между слайдером и поршнем.
5. Тепло в поршне ограничивает ресурс, возможен износ.
6. Связь со шарнирами — балансировка связки критична.

Заключение

Механизм быстрого возврата преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное. Рабочее движение — прямой ход, обратный — холостой. Рассмотрены: определение, применение, схема, детали, типы, принцип работы, преимущества и недостатки.

Надеемся, статья была полезна — делитесь с коллегами и студентами!