Общие принципы конструирования

дополнительная сила сопротивления пружины; с - коэффициент продольной жесткости цилиндрической витой пружины из проволоки круглого поперечною сечения, Н/мм:

где G — модуль упругости 2-го рода материала пружины (для пружинных сталей G=(7,85...8)104 МПа); d - диаметр проволоки пружины, мм; D - средний диаметр витка пружины, мм; п — число рабочих витков пружины.

Останов подвижного звена произойдет при равенстве кинетической энергии подвижного звена и потенциальной энергии упругой деформации пружины:

Цилиндрические пружины допускают большие деформации без значительных напряжений в их материале, сохраняют свои характеристики под воздействием продолжительной статической нагрузки, выдерживают значительные температурные воздействия.

26. Электромагнитные тормозные устройства

Тормозными называют устройства, которыми снабжают мехатронные модули для уменьшения скорости подвижного звена, остановки и удержания (фиксации) его в неподвижном состоянии

При торможении происходит преобразование накопленной в процессе разгона движущихся масс кинетической энергии в другие виды энергии (потенциальную, тепловую).

Для торможения подвижных звеньев используют управляемые электромагнитные тормозные устройства, в которых источником создания тормозящего момента или усилия является электромагнитное поле, воздействующее прямо на движущиеся элементы (электромагнитные, индукционные и гистерезисные тормоза) или косвенно через порошкообразный сухой или жидкий наполнитель (электромагнитные порошковые тормоза и тормоза с ферромагнитными жидкостями).

27. Направляющие с трением скольжения НТС.

Направляющие – устройства, обеспечивающие заданное движение элементов механизма. По конструктивному исполнению НТС проще направляющих с трением качения, меньше их по габаритным размерам.

Недостаток: относительно большие потери на трение.

При конструировании направляющих возможно появление перекоса, который зависит от длины L м/у направляющими и плеча h движущей силы F и её направления, что приводит к зацикливанию. Если

Введём систему координат. Fтр1=f·Fr1, Fтр2=f·Fr2. (*). ∑Fix=0: Qсоп+Fтр1+Fтр2-Fдв=0, (1)

∑Fiy=0: -Fr1+Fr2=0, (2)

∑mB=0: Fr1·L+ Fтр1d/2- Fтр2d/2-Fдв·h=0. (3) Из (2): Fr1=Fr2=Fr. (4) Из (3) с учетом (4) и (*):

Fr=Fдв·h/L (5).

Из (1) с учетом (4), (5) и (*): Qсоп+2Fдв·h·f/L-Fдв=0, Qсоп=Fдв(1-2fh/L). Откуда: Fдв=Qсоп/(1-2fh/L). (6).

Из (6) следует: Если знаменатель стремится к 0, то Fдв→∞, (произойдёт заклинивание) Если знаменатель >0. Тогда: 2fh/L<1 или fh/L<0.5, т.е. 0<fh/L<0.5 – область возможных значений.

При конструировании необходимо стремиться к уменшению значения fh/L, т.е. к уменьш. f и h и к увел. L.

Fдв а – в осевом направлении, Fдв r–в радиальном напр.

Fтр1=f·Fr1, Fтр2=f·Fr2.

∑mB=0, -Fr1L+Fr2·f·d/2-Fr1·f·d/2+Fдв·Sinα·(L+l)=0. (2) ∑mC=0, -Fr2L+Fr2·f·d/2-Fr1·f·d/2+Fдв·Sinα·l=0. (3) Ввиду малости (то что подчеркнуто) – пренебрегаем.

Fдв=Qсоп/(δ·Cosα). Если δ→0, то Fдв→∞, т.е. δ>0.

(не будет зацикливания)

Т.о. при конструировании необходимо стремиться к уменьшению параметров l, f, α и к увеличению L.

28. Направляющие с трением качения НТК.

НТК применяются, когда требуется обеспечить лёгкость и плавность движения. По сравнению с НТ скольжения они имеют меньшие потери на трение, долговечны, малочувствительны к перепадам температуры.

НТК по форме тел делят на шариковые и роликовые.

В зав-ти от способа установки шариков или роликов: напр-щие с перекатывающимися (а- при перемещении каретки 1 шарики 2 перекатываются по основанию 3 и оси тел качения перемещаются отн-но каретки и основания) и вращающимися вокруг своих осей шариками (б - тела качения 2 закреплены на осях и при перемещении каретки 1 вращ-ся в своих гнездах, а оси тел остаются неподвижными отн-но каретки и основания 3).

Анализ направляющих с перекатывающимися и вращающимися шариками показывает, что теоретическая длина L1 каретки и основания в случае применения перекатывающихся шариков равна:

L1=L+S/2,

L – расстояние м/у центрами шари-ков, S – ход каретки; вращающихся шариков: L1=L+S.

Т.о. при проектировании ММ с большими перемещениями подвижных звеньев более целесообразна конструкция, в к-й тела качения перемещаются вместе с подвижной кареткой, что позволяет уменьшить её длину. В то же время, при установке шариков во вращающихся гнёздах исключается влияние погрешности формы поверхности основания. Поэтому такие направляющие при прочих равных условиях обеспечивают более высокую точность перемещения каретки.