Свободного хода механизм — устройство, в котором возможно свободное движение входного или выходного звена относительно соответственно выходного или входного звена при изменении направления их движения. Условия взаимодействия входного и выходного звеньев механизма свободного хода при их относительном движении в том или ином направлении различны.
Это различие может быть достигнуто путем обеспечения давления звеньев при их движении в одном направлении и исключения давления в другом направлении, либо путем заклинивания, самоторможения одного звена относительно другого в одном направлении и свободном движении в другом направлении. В первом случае механизм свободного хода называется нефрикционным, а во втором — фрикционным. В обеих разновидностях различие условий взаимодействия достигается выбором углов давления одного звена на другое.
Механизм свободного хода в зависимости от какого-либо вида позволяет обеспечивать различные режимы движения. Механизмы свободного хода могут быть предназначены для преобразования поступательного движения и для преобразования вращательного движения.
Примером механизма свободного хода является механизм прерывистой подачи — устройство, транспортирующее материал в виде металлического стального прутка или стальной ленты, периодически захватывая и перемещая его, т. е. материал. В механизме прерывистой подачи (в одном из многих вариантов) применяются специальные упругие зажимы. Металлический пруток при действии одного из двух зажимов неподвижен, а при освобождении прутка от его действия перемещается вместе с первым зажимом. Второй зажим является управляемым и замыкающим. При введении в неподвижный конус его упругие элементы сходятся, приближаются друг к другу и зажимают металлический пруток.
Действие первого зажима такого механизма (т. е. прерывистой подачи) основано на разности сопротивления перемещению прутка при рабочем и холостом ходе. Упругие элементы первого зажима все время прижаты к металлическому прутку, но при холостом ходе (когда пруток зажат вторым зажимом) они скользят по поверхности прутка, а при рабочем ходе перемещаются вместе с ним. Первый зажим механизма совершает возвратно-поступательное движение с помощью коромыслово-ползунного механизма, состоящего из трех звеньев подвижных. Регулировка подачи металлического прутка в данном механизме обеспечивается перемещением специального ползуна.
В процессе работы механизма свободного хода при изменении длины плеча коромысла изменяется ход первого зажима и соответственно скорость подачи металлического прутка. В некоторых случаях применяется механизм свободного хода одинарный одностороннего действия, имеющий два основных звена — входное и выходное. При этом входное звено передает вращающий момент только в одном направлении, а в другом направлении вращается свободно относительно выходного звена, т. е. перестает быть ведущим. Чаще всего применяется в различных машинах механизм одинарный свободного хода двустороннего действия, имеющий три основных звена: входное, выходное и звено управления.
В данном варианте, кроме режимов механизма свободного хода одинарного одностороннего действия, осуществляется с помощью звена управления свободное вращение входного звена в обоих направлениях относительно выходного звена. Указанные механизмы свободного хода имеют обычно ролики, звездочку, обойму и три пружины, но для повышения несущей способности механизма свободного хода в некоторых случаях вместо роликов используют клинья, кулачки, эксцентриковые элементы; при этом обеспечивается большой приведенный радиус кривизны в месте контакта либо вообще контакт осуществляется по поверхности.
В большинстве случаев для обеспечения плавного перехода с режима передачи движения на режим свободного движения и для уменьшения потерь на трение в переходных режимах используют механизм свободного хода планетарный с приводным сателлитом. (Примечание: сателлит (от лат. satellitis — «спутник», «телохранитель») — зубчатое колесо планетарной передачи с подвижной осью вращения. Сателлит одновременно вращается вокруг своей оси и совершает движение вместе с водилом.)