5.7. Общая классификация передаточных механизмов и конструктивные требования к основным узлам машин

Все элементарные передаточные механизмы любых машин, в том числе строительного комплекса, можно классифицировать по ряду признаков, например, по конструктивному выполнению, кинематическим и динамическим параметрам, точности. Наиболее важными из указанных признаков являются конструктивный и кинематический.

По конструктивному признаку все передаточные механизмы могут быть разделены на восемь групп (рис. 5.9). Все группы, кроме одной (винтовые механизмы), подразделяются на подгруппы [35].

Передаточные механизмы классифицируют по виду преобразования движения и по преобразованию скорости.

По виду преобразования движений различают:

а) вращательного во вращательное – зубчатые (колесо – шестерня, сектор – шестерня), червячные, кулачковые с качающимся толкателем;

б) вращательного в поступательное – кривошипно-ползунные, зубчатые

(шестерня–рейка), винтовые, кулачковые с поступательно

движущимся толкателем и другие;

в) поступательного во вращательное – синусные и тангенсные,

зубчатые (рейка – шестерня) и др.;

г) поступательного в поступательное – это двойные синусные или тангенсные.

Рис. 5.9. Классификация передаточных механизмов

По преобразованию скорости движения передаточные механизмы классифицируют: с постоянным отношением скоростей (зубчатые, фрикционные, червячные); с переменным отношением скоростей.

Характерная особенность механизмов с переменным отношением скоростей заключается в том, что одно из звеньев (ведущее или ведомое) находится в равномерном движении, в то время как скорость движения другого звена может подчиняться любому более сложному заданному закону (например, механизмы синусные и тангенсные, поводковые, кривошипно-ползунные, кулачковые).

К этой же группе относятся механизмы прерывистого движения, у которых равномерное движение ведущего звена преобразуется в пульсирующее движение ведомого (мальтийские и храповые механизмы).

При рассмотрении кинематики механизмов условимся первое слово относить к ведущему звену, а второе – к ведомому. Например, если рассматривается передача колесо–шестерня, ведущим является колесо, и, наоборот, в передаче шестерня–колесо оно является ведомым. Таковы особенности общих вопросов классификации передаточных механизмов.

Конструктивные требования к основным узлам машин.

Большинство систем современных машин представляет собой сложные комплексы, в которых сочетаются электрические, электронные, гидравлические, пневматические, измерительные и другие цепи с механическими цепями или передаточными механизмами. От качества функционирования любого механизма в значительной степени зависит качество узлов и всех систем машин строительного комплекса.

Основное назначение механизма в машине заключается в передаче энергии от источника движения к рабочему органу с одновременным преобразованием скоростей движения звеньев. Передаточные механизмы выполняют следующие дополнительные функции:

– преобразование перемещения первичного преобразователя движений к вторичному и передачу их на исполнительный орган;

– преобразование характеристик механического сигнала (скорости, ускорения) в перемещения, воздействующие на электрические, гидравлические или иные преобразователи и органы;

– обширный ряд эксплуатационных операций (включение или выключение узлов, переключение диапазонов регулирования, настройку, дистанционное управление, работу измерительной системы и другие;

– вычислительные математические операции (суммирование, логарифмирование, дифференцирование);

– обеспечение взаимосвязей подсистем машины с прицепом и другие.

– вычислительные математические операции (суммирование, логарифмирование, дифференцирование);

– обеспечение взаимосвязей подсистем машины с прицепом.

При проектировании любых объектов возникает необходимость выполнять различные требования, что вызвано различием конструкций. Например, к передаточным механизмам предъявляют следующие требования:

– заданной точности преобразования движения рабочих органов по заданной функциональной зависимости;

– высокие показатели прочности и жесткости элементов механизмов объекта в целом при передаче усилий и моментов;

– технологичности конструкции, невысокой материалоемкости, минимальных габаритных размеров и массы;

– простоты и надежности регулировки, высокого КПД, малой чувствительности к температурным изменениям и вибрациям и колебательным процессам; – наименьшей стоимости проектирования и изготовления и прочие.

При разработке конструкции любого механизма необходимо иметь в виду, что выполнение всех перечисленных требований затруднительно, так как некоторые из них могут противоречить одно другому.

Например, повышение точностных характеристик траекторий рабочих органов всегда приводит к увеличению стоимости проектирования и изготовления. Повышение прочности и жесткости отдельных звеньев – к увеличению габаритных размеров и массы.

Нечувствительность к температурным изменениям достигается за счет введения специальных компенсационных узлов, что, безусловно, усложняет механизм.

Разработка оптимальных вариантов конструкций узлов машин строительного комплекса в целом может быть выполнена только применительно к конкретной задаче с учетом условий реализуемого метода движения, изготовления технической системы и её эксплуатации.

Анализ всего многообразия реальных механизмов систем показывает, что их кинематические цепи состоят из простейших, как правило, трех– или четырехзвенных механизмов, соединенных между собой.

Наиболее распространено в схемах машин следующие соединение п механизмов: последовательное, параллельное и встречно–параллельное.

Последовательное соединение п механизмов дано на рис. 5.10, а.

_(5.51)

.

Параллельное соединение п механизмов с функциями перемещения

и передаточными отношениями

, для всей цепи имеет вид (рис. 5.10, б)

; _. ( 5.52)

Рис. 5.10. Соединение механизмов: а) последовательное; 6) параллельное;

в) встречно–параллельное

Встречно-параллельное соединение двух механизмов с функциями перемещения и и передаточными отношениями и , а для всей двухэлементной ячейки, как это приведено на рис. 5.10, в.

; . (5.53)

Таковы некоторые уточнения вопросов классификации и конструктивных признаков, влияющих на работоспособности технических систем.

Таким образом, в данной главе представлены основные особенности применения теории надежности, направленные на повышение работоспособности машин строительного комплекса.

Контрольные вопросы

1. Укажите особенности информационной модели, построенной по

принципу «вход — выход».

2. Что такое уровни иерархической совокупности свойств машин?

3. Что такое показатель надежности машины строительного комплекса?

4. Что такое безотказность машины строительного комплекса?

5. Что такое долговечность машины строительного комплекса?

6. Что такое ремонтопригодность машины строительного комплекса?

7. Что такое сохраняемость машины строительного комплекса?

8. Что такое предельное состояние машины строительного комплекса?

9. Что понимают под сроком службы машины строительного комплекса?

10. Что понимают под наработкой машины строительного комплекса?

11. Что называют отказом машины, какие бывают отказы?

12. Какие вы знаете основные показатели долговечности машин?

13. Перечислите источники возникновения погрешностей узлов машин.

14. Что понимают под коэффициентом долговечности машины?

15. Какие вы знаете основные показатели ремонтопригодность машин?

16 .Что такое показатели безотказности машины строительного комплекса?

17. Чем обусловлено возникновение погрешностей работы?

18. Что такое плотность вероятности значений случайной величины?

19. Расскажите о графике плотности распределения вероятностей

непрерывных случайных величин.

20. Расскажите о распределении по закону равной вероятности.

21. Экспоненциальный закон распределение вероятностей случайной величины.

22. Расскажите о распределении по нормальному закону (закону Гаусса).

23. Приведите пример графического изображения статистических законов

распределения: гистограмма и полигон распределения.

24. Как определить коэффициент готовности, коэффициент простоя,

коэффициент оперативной готовности объекта?

25. Отобразите графически зависимость интенсивности отказов от времени.

26. Расскажитеоб общей классификации передаточных механизмов.

27. Укажите конструктивные требования к основным узлам машин.