Эксцентрик — это деталь механизма, у которой функциональная ось (ось вращения или крепления) не совпадает с её геометрическим центром. Это смещение (эксцентриситет) является ключевым свойством, которое и дало название детали. Благодаря ему эксцентрик преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное или изменяет характер движения в механических системах.
Примеры конструкций эксцентриков
Конструктивно эксцентрики могут быть выполнены по-разному:
1) Эксцентриковый диск: у диска ось функционального отверстия (например, для стержня) смещена относительно центра самого диска.
2) Эксцентриковый вал: цапфа (шейка) вала имеет ось, которая не совпадает с основной осью вращения вала.
3) Коленчатый вал: является классическим примером, где оси шатунных шеек смещены относительно осей коренных шеек, что по сути делает его набором эксцентриков.
Применение в механизмах
Эксцентрики — фундаментальные элементы во многих типах механизмов, где требуется преобразование движения:
1) Регуляторы: например, во всережимном центробежном регуляторе двигателя эксцентрик позволяет вручную задавать диапазон регулирования частоты вращения, воздействуя через систему рычагов и пружин.
2) Кулачковые механизмы: здесь эксцентрично расположенный диск (кулачок) непосредственно взаимодействует с ведомым звеном (толкателем, коромыслом), задавая ему определённый закон движения.
3) Кривошипно-ползунные и кривошипно-кулисные механизмы: эксцентрик часто используется в роли компактного кривошипа. Он может помещаться внутри ползуна, шатуна или кулисы, что позволяет создавать более компактные и сложные кинематические схемы, включая механизмы с внутренним расположением звеньев.
Эксцентриковые зажимы в машиностроении
Отдельную и важную область применения составляют эксцентриковые зажимные устройства.
Это быстродействующие зажимы, выполненные в виде дисков, секторов или цилиндров с рабочей поверхностью, очерченной по спирали (логарифмической или Архимеда). Наибольшее распространение, особенно в советском машиностроении 1970-х годов, получили круглые эксцентриковые зажимы.
Их главное преимущество — скорость: для закрепления детали нужно лишь повернуть рукоятку, а не закручивать винт. Однако усилие зажима у них примерно в 3–4 раза меньше, чем у винтовых аналогов при равном размере рукоятки. Поэтому их применяют там, где не требуется сверхвысокое усилие и отсутствует сильная вибрация в процессе обработки.
Существуют два основных типа таких зажимов: со спиральным кулачком и с цилиндрическим винтовым кулачком.
Изготовление эксцентриковых деталей
Детали типа эксцентриковых втулок или валов изготавливаются на универсальных токарно-винторезных станках. Для этого используются специальные приспособления: планшайбы, различные оправки, в том числе с конической поверхностью, которые позволяют надёжно закрепить заготовку со смещённой осью для последующей обработки.