Основные сведения о структуре механических систем оборудования

 

Механические системы делятся на геометрически изменяемые и геометрически неизменяемые. Примерами геометрически неизменяемых систем являются:

- деталь, деформацией которой можно пренебречь;

- звено – деталь или несколько неподвижно соединенных между собой деталей;

- ферма – несколько деталей (стержней), связанных между собой так, что исключается их относительные движения.

Геометрически изменяемую систему представляет кинематическая цепь, составляющие элементы (звенья) которой связаны между собой подвижными соединениями (кинематическими парами) так, что могут перемещаться относительно друг друга.

Изменяемые системы используются в качестве механизмов. Элементарный механизм представляет собой кинематическую цепь, состоящую из одного неподвижно закрепленного звена (стойки), в которой при заданном движении одного ведущего звена все остальные звенья получают определенные движения. Для обеспечения определенности движения звеньев при одном ведущем звене и отсутствии избыточных связей необходимо, чтобы число степеней свободы механизма равнялось единице .

Число степеней свободы механизма равно числу независимо изменяемых координат положений его звеньев. Например, в шарнирном четырехзвенном механизме (рис.1а) , так как независимо может меняться только угол поворота кривошипа . При звенья механизма неподвижны, при появляется неопределенность движенья звеньев.

 

 

Рис. 1 Схемы шарнирных механизмов (а) - , (б) -

На рис. 2 приведены примеры кинематических пар, допускающих относительное движенье звеньев с : (а) – вращательная пара, в которой изменяется только одна координата – угол (б) – поступательная пара, где изменяется одна координата .

Рис.2 Примеры кинематических пар с одной степенью свободы, (а) – вращательная пара, (б) – поступательная пара

 

Пример кинематической пары, допускающей относительное движение с двумя степенями свободы, показан на рис. 3.

 

Рис.3 Кинематическая пара с двумя степенями свободы

 

Любая технологическая машина для упаковки пищевых продуктов с механическими связями имеет механические кинематические цепи, служащие для передачи движения и энергии исполнительным органам.

Кинематические цепина основе механических передач используются практически во всех моделях фасовочно-упаковочного оборудования, поэтому улучшение их работы имеет актуальное значение. К основным направлениям совершенствования кинематических цепей приводов технологического оборудования относятся:

- сокращение размеров элементов цепи путем рационального выбора типа передачи и использования параллельных и многоконтактных передач,

- улучшение силовых характеристик привода;

- синхронизация движений элементов;

- использование разветвленных движений и планетарных передач.

Повышение точности кинематических цепей может быть достигнуто следующими мерами:

1. Правильным распределением передаточных отношений

- чем больше диаметр ведомого звена, тем меньше погрешность передачи;

- рационально сначала распределять повышающие передачи, а затем понижающие. – при этом погрешность выходного вала на 25% меньше, чем при , при повышающих передачах в конце цепи погрешность увеличивается более чем два раза..

2 Введение избыточных связей. Так, двухчервячный привод в отличие от одночервячного позволяет вдвое снизить накопленную погрешность передачи.

3. Уменьшение величины несоосности валов. Например, несоосность валов, соединенных муфтой, приводит к погрешностям с частотой вращения валов. Поэтому вместо зубчатых муфт целесообразно использование сильфонов.

4. Рациональная расстановка колес:

- передача вращения при использовании паразитного колеса должна проходить при минимальном угле между точками контакта паразитного колеса и двух других,

- при проектировании реверсивных передач оси колес рационально располагать на одной линии,

- для снижения влияния погрешностей промежуточных передач на выходную точность наименее точные передачи целесообразно располагать как можно дальше от конечных звеньев.

Механическая кинематическая цепь в общем виде представляет собой совокупность механических звеньев, передач, механизмов и устройств, соединенных друг с другом и предназначенных для выполнения различных функций. К таким функциям относятся передача движения, преобразование одного вида движения в другой, изменение передаточного отношения цепи, реверсирование, суммирование, дозирование, прерывание и восстановление движения в цепи от одного звена к другому и др.

Передачи движения. В фасовочно-упаковочном оборудовании для передачи движения от одного звена к другому широко используются ременные, цепные, зубчатые, реечные, винтовые и другие виды передач. Каждая передача содержит ведущее и ведомое звенья, а ременные и цепные передачи, кроме того, гибкий элемент в виде ремня или цепи. На рис. 4 приведены схемы наиболее распространенных передач.

Среди зубчатых передач наибольшее распространение получили цилиндрические зубчатые передачи с прямыми зубьями. У всех зубчатых передач, кроме червячных, ведущим звеном может быть любое из двух, у червячных передач ведущим звеном является только червяк.

Реечные и винтовые передачи образуют кинематическую пару, у которой одно звено вращательное, другое поступательное. Такие передачи могут служить не только для передачи движения, но и преобразования вращательного движения в поступательное.

Каждая из передач характеризуется кинематическим параметром, определяющим соотношение движений между их звеньями.

Для вращательных передач таким параметром является передаточное число , указывающее на отношение частоты вращения ведущего звена к частоте вращения ведомого. У вращательно-поступательных передач соотношение движений определяется величиной перемещения поступательно движущегося звена, соответствующей одному обороту вращающегося звена.

Рис.4. Схемы передач движения исполнительным органам

а – плоским ремнем, б – клиновым ремнем, в – поликлиновым ремнем, г – зубчатым ремнем, д – цепная, е,ж, з – цилиндрическая с прямыми, косыми и винтовыми зубьями, и – цилиндрическая с шевронными зубьями, к, л – коническая с прямыми и дуговыми зубьями, м – червячная, н – реечная с цилиндрическим колесом, о – реечная с цилиндрическим червяком, р – винтовая скольжения

 

Задание

Провести анализ трехзвенного винтового механизма по следующим исходным данным:

- шаг резьбы, мм;

- сила на ползуне, Н;

- момент, приложенный к винту, Нм;

- угол подъема резьбы по среднему диаметру,

и - средний радиус резьбы и приведенный угол трения в резьбе,

и - радиус приложения силы трения и угол трения в кольцевой опоре.

Эти механизмы преобразуют вращательное движение ведущего звена в медленное прямолинейно-поступательное движение ведомого звена со значительным выигрышем силы или с точным отсчетом величины перемещения. Примером таких механизмов могут быть различные прессы, винтовые подъемные устройства, зажимные устройства, измерительные приспособления и др.

В наиболее распространенных механизмах с одной винтовой парой (рис.5) за один оборот винта ползун перемещается на шаг резьбы.

 

 

Рис.9.7.Схема винтового механизма

К.п.д. механизма без учета потерь в поступательной паре равен .

При замене кольцевой опоры скольжения упорным шарикоподшипником .

Варианты задания

№ варианта	, мм	, Н	, Нмм	, град	,м	, град	,м	, град
	1,5
	2.5		95,5

 

 

Практическое занятие № 10