Chỉ số cam là một cơ chế chung điển hình. Bởi vì nó có thể nhận ra chuyển động dự kiến tùy tiện phức tạp với một cấu trúc đơn giản và có độ cứng chuyển động tốt, nó đã được sử dụng rộng rãi trong các máy móc khác nhau trong một thời gian dài.
Khi chỉ số cam hoạt động ở tốc độ thấp, nó có thể được coi là một hệ thống cứng nhắc. Nhưng khi di chuyển ở tốc độ cao, sự biến dạng đàn hồi của các thành phần do lực quán tính gây ra sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến chuyển động thực sự của cơ chế, đặc biệt là khi tần số kích thích gần với tần số tự nhiên của hệ thống, biến dạng đàn hồi tăng mạnh, vì vậy khi phân tích hoặc thiết kế cơ chế cam tốc độ cao. Nó phải được xem xét phù hợp với hệ thống đàn hồi. Các nguyên tắc và phương pháp xử lý khác với các nguyên tắc và phương pháp xử lý cứng nhắc. Đồng thời, để đảm bảo rằng cơ chế này có độ chính xác chuyển động dự kiến khi chạy ở tốc độ cao và có thể duy trì độ chính xác này trong một thời gian dài, cần phải nghiên cứu không chỉ các vấn đề động học, động lực học mà còn cả các vấn đề vật liệu, xử lý và tribological.
Ngoài ra, trong những thập kỷ gần đây, do sự ứng dụng rộng rãi của máy tính điện tử và sự phát triển của các ngành liền kề, nghiên cứu về lý thuyết cam tốc độ cao đã liên tục được đào sâu. Do đó, có thể nói cam tốc độ cao là một vấn đề toàn diện với nội dung rất phong phú và liên quan đến nhiều ngành học.
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến đặc điểm động của dải phân cách cam tốc độ cao, bao gồm lực quán tính (lực ly tâm) gây ra bởi sự lệch tâm của khối lượng, giảm xóc của các bộ phận khác nhau, dao động màng dầu của vòng bi, trường nhiệt độ, lệch đa hỗ trợ và các yếu tố khác. Như chúng ta đã biết, tốc độ càng cao, lực ly tâm càng lớn. Trong thời hiện đại, nhiều máy móc quay đang hoạt động tốc độ cao, chẳng hạn như động cơ, tuabin hơi nước, máy ly tâm, cánh quạt động cơ và bánh xe ô tô. Ngay cả khi có sự mất cân bằng nhỏ, một lực ly tâm rất lớn sẽ được tạo ra trong quá trình quay tốc độ cao. Hãy xem xét ví dụ sau: một cánh quạt hình trụ nặng 10 tấn và có bán kính 0,5 mét có sự mất cân bằng 100 gram trên bề mặt của nó. Khi tốc độ làm việc là 2000 r \min, một lực ly tâm của 2000 (N) cuối cùng sẽ được tạo ra theo phương trình. Nếu tốc độ được tăng lên một lần nữa, lực ly tâm sẽ lớn hơn. Do đó, ngay cả khi có sự phân bố khối lượng không đồng đều vài trăm gram trên một cánh quạt nặng vài tấn đến vài chục tấn, một lực không cân bằng lớn sẽ được tạo ra trong quá trình quay tốc độ cao. Sự tồn tại của lực ly tâm không cân bằng trên cánh quạt sẽ gây ra rung động cơ học của cánh quạt máy, vòng bi và nền tảng lắp đặt. Trong hầu hết các trường hợp, rung động cơ học có hại. Các mối nguy hiểm chính là:
(1) Hỗ trợ máy phải chịu tải động, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của hỗ trợ.
(2) Các bộ phận chuyển động và tĩnh bị mòn, nền tảng bị lỏng lẻo, hoặc ống dẫn dầu và khí của máy bị nứt, và bộ điều chỉnh tự động bị hỏng, khiến máy thường xuyên được sửa chữa hoặc hư hỏng sớm.
(3) Làm phiền các thiết bị và dụng cụ cơ khí xung quanh, để thiết bị điều tiết và hệ thống bảo vệ có thể bị trục trặc và làm cho thiết bị và dụng cụ không thể hoạt động bình thường.
(4) Tiếng ồn được tạo ra, ảnh hưởng đến sức khỏe thể chất và tinh thần của nhân viên.
Nếu tốc độ cánh quạt là như nhau hoặc gần với tần số tự nhiên của hệ thống trục cánh quạt, máy sẽ cộng hưởng. Khi cộng hưởng xảy ra, biên độ tăng nhanh, và thiết bị sẽ rung dữ dội và gây ra thiệt hại. Theo báo cáo, vào tháng 6 năm 1972, khi một bộ tuabin hơi nước công suất 60MW của Nhà máy điện ở Nhật Bản đang hoạt động thử nghiệm, rung động quá mức đã gây ra một cuộc tháo chạy, khiến tất cả các đơn vị bị tháo dỡ. Dựa trên kinh nghiệm và thời gian hạn chế, nhà máy của chúng tôi chỉ tiến hành nghiên cứu và thảo luận về vấn đề lập dị, và cố gắng tìm cách cân bằng khối lượng để giảm hoặc loại bỏ độ lệch tâm, do đó cải thiện các đặc điểm chuyển động tốc độ cao của nó. Làm thế nào để thiết lập hình dạng chính xác và phân tích năng động của cam tốc độ cao theo phần mềm SolidWorks là trọng tâm của nghiên cứu của chúng tôi. Trong một thời gian dài, các kỹ sư của chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu về những điều sau đây:
1) Sử dụng toàn diện phần mềm Matlab và SolidWorks để tạo ra các thực thể cam 3D lập chỉ mục tốc độ cao chính xác.
2) Sử dụng ComsmosWorks hạn chế plug-in để phân tích lực quán tính, rung động, dịch chuyển, biến dạng và các đặc điểm năng động khác của cam tốc độ cao gây ra bởi độ lệch tâm trong điều kiện tốc độ cao.
3) Sử dụng phương pháp trọng lượng thử nghiệm, khoan lỗ trên cam ở vị trí lập dị để loại bỏ một phần của khối lượng, giảm số lượng lệch tâm, và cải thiện các đặc tính năng động của cam.
Cuối cùng, thông qua rất nhiều phép đo, các kỹ sư nhà máy của chúng tôi đã tìm ra cách sử dụng chất lượng cân bằng để cải thiện các đặc tính năng động của cam tốc độ cao. Nó đặt nền tảng lý thuyết cho các ứng dụng thực tế trong tương lai, cải thiện hiệu quả sản xuất, giảm thời gian vận chuyển và tiết kiệm chi phí tiền bạc và thời gian cho khách hàng.
