Cơ cấu cam: tiếp xúc của cần với cam

Author
Cơ cấu cam thường được trình bày dựa theo cách phân loại sau:
1. Chuyển động đầu vào, đầu ra. Ví dụ: quay sang tịnh tiến.
2. Kiểu và cách bố trí cần. Ví dụ: cần đẩy lệch tâm.
3. Hình dạng cam. Ví dụ: cam đĩa, cam thùng, cam mặt đầu.
Có thể nhìn cơ cấu cam theo một hướng khác: số chỗ tiếp xúc của cần với cam. Cách này giúp hiểu thêm về loại cơ cấu từng được tôn vinh: phi cam bất thành máy tự động.
Nói chung cần tiếp xúc với cam tại 1 hoặc 2 chỗ nhưng có trường hợp nhiều hơn.

A. Một chỗ tiếp xúc

Cần tiếp xúc với cam qua mặt cong hoặc mặt phẳng.
Mặt cong có thể là mặt cầu. Khi đó biên dạng lý thuyết của cam là quỹ tích của tâm cầu trong chuyển động tương đối giữa cam và cần. Tiếp xúc điểm giữa cam và cần là trường hợp đặc biệt, khi bán kính cầu bằng 0.

Hình 1a: Đây là cơ cấu cam không gian, mặt tiếp xúc của cần là mặt cầu. Cam màu xanh với 6 bi cầu. Cần màu đỏ, với 6 mặt cầu lõm, tịnh tiến đi lại. Tuy là có 6 chỗ tiếp xúc nhưng nếu bỏ đi 5 thì không ảnh hưởng gì đến động học của cơ cấu nên coi là 1 chỗ tiếp xúc. Cơ cấu được dùng trong máy khoan bê tông (không thể hiện đầu khoan quay nối với cần).
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/5jE6yDqVbek

Mặt cong hay gặp là mặt trụ, thường ở dạng con lăn nhằm giảm ma sát tiếp xúc.

Hình 1b: Điểm khác thường: con lăn to hơn cam và bao lấy cam. Ưu điểm: chịu áp lực tiếp xúc lớn do tiếp xúc trong và bán kính vòng tiếp xúc lớn.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/AWq7r9YwU48

Hình 1c: Cần đẩy đáy bằng thường có mặt phẳng tiếp xúc cam vuông góc với phương chuyển động của cần nhưng cũng có khi nghiêng đi, ví dụ khi độ nâng cam lớn, nhằm giảm kích thước ngang của cần. Trong cơ cấu này biên dạng cam là đường Arsimet, vận tốc cần đều, đóng kín cam bằng trọng lực của cần.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/F3scqTa1CDw

Hình 1d: Cam xanh đẩy cần lên vị trí cao nhất. Cần được giữ ở đó nhờ móc màu cam. Lò xo chịu xoắn luôn ép móc về phía tấm màu tím. Chốt màu đỏ quay cùng cam xanh gạt vào móc thả cần đi xuống. Điều chỉnh vị trí của chốt đỏ trêm cam xanh để thay đổi thời gian ở xa và ở gần của cần. Trọng lực giữ vai trò đóng kín cơ cấu cam. Trong ví dụ này cần chỉ tiếp xúc với cam từng lúc.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/rvAWqUyXKLE

B. Hai chỗ tiếp xúc

Hai chỗ tiếp xúc thường thấy ở cơ cấu cam có đóng kín hình học. Nhưng không nhất thiết phải là vậy (hình 4d).

Cơ cấu cam rãnh với một con lăn chạy trong rãnh là dạng phổ biến. Nó có nhược điểm là để truyền động chính xác thì không được có khe hở giữa rãnh và con lăn. Điều đó làm con lăn cùng lúc tiếp xúc với cả vách trong và vách ngoài của rãnh, trượt trên rãnh, gây mòn nhanh. Các kết cấu sau khắc phục điều đó bằng cách chỉ cho con lăn màu cam tiếp xúc với vách ngoài của rãnh, con lăn màu hồng tiếp xúc với vách trong của rãnh.

Hình 2a: Cần có hai con lăn chạy trong rãnh cam. Có độ lệch tâm nhỏ giữa hai trục quay của chúng.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/QoMAmxIJRCo

Hình 2b: Cần có hai con lăn chạy trong rãnh cam. Vách ngoài của rãnh có bậc, vách trong của rãnh có chiều rộng bằng nửa chiều rộng vách ngoài.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/Wodc-C4a1m4

Hình 2c: Cần có hai con lăn (đường kính khác nhau) chạy trong rãnh cam. Vách trong của rãnh có chiều rộng bằng nửa chiều rộng vách ngoài.
Xem mô phỏng:
http://youtu.[MEDIA=youtube]e-uQCJx...em mô phỏng: [URL]http://youtu.be/gAyj_MAqmrQ

Hình 3b: Cần có đòn quay, hai đầu mang con lăn. Cam tịnh tiến có dạng vành kẹp giữa hai con lăn của cần, nhờ vậy tạo đóng kín hình học cho cơ cấu cam. Cơ cấu không có khe hở truyền động nếu khoảng cách bề mặt hai con lăn bằng chiều dày vành.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/n6fXu9OAb6I

Hình 3c: Cơ cấu biến chuyển động tịnh tiến đi lại sang lắc hoặc ngược lại. Chốt có 4 chỗ tiếp xúc với cần nhưng về mặt động học chỉ tính là 2.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/pln-xTLa1sQ

Hình 3d: Cần có hai con lăn tiếp xúc với cam đĩa ở hai điểm khác phía so với tâm quay cam, nhờ vậy tạo đóng kín hình học. Để không có khe hở truyền động, khoảng cách giữa bất kỳ hai điểm thuộc biên dạng lý thuyết của cam và nằm trên cùng đường thẳng đi qua tâm quay (song song với phương trượt) phải có trị số như nhau (gọi là cam có đường kính hằng số). Điều này làm việc thiết kế biên dạng cam khó hơn.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/AvxtHLCeykE

Hình 3e: Như cơ cấu hình 1d nhưng cam là hình đối xứng tâm, bậc n. Điều kiện đóng kín hình học buộc n phải là số lẻ (không chẵn), một vòng quay của cam cho n hành trình của cần. Trường hợp này n = 3.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/twiPc5QzxmM

Con trượt hình thoi được dùng khi cam có rãnh giao nhau. Dạng hình thoi giúp nó đi đúng hướng rãnh đang đi ở chỗ rãnh giao nhau. Nhược điểm của nó là độ cong của rãnh cam không thể nhỏ quá.

Hình 4a: Cam hai rãnh, con trượt hình thoi. Hai vòng quay của cam ứng với 1 hành trình cần.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/QFgPJGiIbzY

Hình 4b: Cam ba rãnh, con trượt hình thoi. Ba vòng quay của cam ứng với 1 hành trình cần.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/Sae9B_61i0I

Hình 4c: Cam hai rãnh. Như hình 4a nhưng dùng con lăn thay cho con trượt hình thoi khi độ cong rãnh cam nhỏ. Hai tấm màu hồng dẫn con lăn đi qua chỗ hai rãnh giao nhau. Có lò xo (không thể hiện) luôn ép hai tấm này về phía chốt màu vàng.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/jVQVF-SQea8

Hình 4d: Cần của cơ cấu này có 2 chỗ tiếp xúc với cam nhưng không nhằm mục đích đóng kín hình học. Điều chỉnh khoảng cách giữa hai con lăn để thay đổi thời gian ở xa và ở gần của cần. Có lúc chỉ có một chỗ tiếp xúc. Trong cơ cấu này trọng lực giữ vai trò đóng kín cơ cấu cam.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/Q[MEDIA=youtube]Gc2...22-Da-giac-Ru-lo-va-khoan-lo-da-giac-deu.html

Hình 5a: Cam hình tròn lệch tâm. Cần chuyển động theo quy luật sin đối với góc quay cam.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/mCbe9RD61aA

Hình 5b: Cam tam giác cong, tâm quay trùng tâm tam giác. Trong 1 vòng quay cam, cần đi lại 3 lần.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/DhKg3nntPIA

Hình 5c: Cam tam giác cong, tâm quay lệch tâm tam giác, một đỉnh tam giác hướng ra xa tâm quay. Trong 1 vòng quay cam, cần đi lại 1 lần, có thời gian dừng ngắn ở hai đầu hành trình.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/hLEnUOu2-kU

Hình 5d: Cam tam giác cong, tâm quay lệch tâm tam giác, một đỉnh tam giác hướng vào tâm quay. Trong 1 vòng quay cam, cần đi lại 1 lần, có thời gian dừng dài ở hai đầu hành trình.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/8NKh9lxNnTI

Thiết kế biên dạng cam, vừa đạt quy luật chuyển động của cần, vừa bảo đảm hai con lăn (hay mặt phẳng) ở hai phía tạo đóng kín hình học, nhiều lúc là không thể. Một cách khắc phục là thêm cam gắn với cam chính và mỗi cam tiếp xúc với một con lăn (hay mặt phẳng). Thiết kế biên dạng cam phụ sao cho đồng thời có hai chỗ tiếp xúc cần với cam.

Hình 6a: Cam cần đẩy 2 con lăn. Cam chính màu hồng. Cam phụ để đóng kín hình học màu vàng.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/61oZWpqJ2yI

Hình 6b: Cam cần đẩy 2 đáy bằng. Cam chính màu hồng. Cam phụ để đóng kín hình học màu vàng.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/kjo85swsOrU

Hình 6c: Cam cần lắc 2 con lăn. Cam chính màu hồng. Cam phụ để đóng kín hình học màu vàng.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/vWIyxkMVBwc

Hình 6d: Cam cần lắc 2 đáy bằng. Cam chính màu hồng. Cam phụ để đóng kín hình học màu vàng.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/a9GfqAILs1Q

C. Các kiểu tiếp xúc khác

Hình 7a: Cần có hai phần tiếp xúc với cam: ngoài con lăn màu hồng còn có phần phẳng. Phần này chỉ tiếp xúc với cam khi con lăn hồng vượt qua đỉnh cam. Điều này nhằm tăng thời gian ở xa của cần và sau đó nhanh chóng thả rơi cần. Trong cơ cấu này trọng lực giữ vai trò đóng kín cơ cấu cam.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/D2iXGzzfxiU

Hình 7b: Dao thái. Cần màu xanh có hai rãnh vuông góc với nhau. Cam màu xanh lá là hai đĩa tròn gắn lệch tâm với nhau và chạy trong hai rãnh nói trên. Như vậy có đến 4 chỗ tiếp xúc giữa cần và cam.
Xem mô phỏng:
http://www.youtube.com/watch?v=F3hnQxzhZno

Hình 7c: Cam thùng gồm nhiều đoạn rãnh xiên và thẳng lần lượt nối nhau. Cần màu vàng là khâu dẫn, tịnh tiến đi lại làm cam quay gián đoạn. Yếu tố quyết định để chốt màu cam đi theo 1 chiều trong rãnh là rãnh xiên có độ sâu biến đổi. Chốt màu cam, ngoài chuyển động đi lại theo cần, còn có chuyển động ra vào dưới tác động của mặt đáy rãnh. Như vậy mặt làm việc của rãnh cam là cả mặt bên lẫn mặt đáy. Cần tiếp xúc với cam ở 3 chỗ.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/nMEpbyMCMdw

Hình 7d: Đồ gá phay rãnh tam giác. Cần màu xanh chuyển động song phẳng và có 3 mặt phẳng tiếp xúc. Cần tiếp xúc với cam ở 3 chỗ.
Xem mô phỏng:
http://www.youtube.com/watch?v=LOr-lb7E2YM

Hình 7e: Cam không gian, mặt cam là mặt xoắn vít. Mặt tiếp xúc của cần cũng là mặt xoắt vít giống hệt mặt cam. Nhờ vậy diện tích tiếp xúc rất lớn, khả năng tải cao. Trọng lực (hoặc lò xo) giữ vai trò đóng kín cơ cấu cam. Giảm xóc sau xe máy Dream dùng cơ cấu này. Cũng thấy nó trong đồ gá kẹp.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/qmABJ5lbnhc
 
Ðề: Cơ cấu cam: tiếp xúc của cần với cam

chúc bác luôn mạnh khỏe và có thêm thật nhiều bài viết nữa ạ, thank you!
 
Ðề: Cơ cấu cam: tiếp xúc của cần với cam

Hơn cả 1 bài giảng. Rất ngỡ ngàng và lôi cuốn. Mộc mạc dễ hiểu. Chúc bác Thắng khỏe,truyền lại cho hậu thế niềm đam mê nguyên lý máy
 
Top