КТОП теория

Находящиеся в воздухе твердые частицы вызывают механический износ поверхностей деталей на внешней оболочке изделия; при наличии в воздухе влаги, паров солей и газов процесс износа усиливается коррозией.

Для защиты от климатических воздействий наиболее эффективно применение герметизации и термостатирования; для защиты материалов от коррозии используют различные покрытия и специальные марки сталей и сплавов, не подвергающихся разрушению от коррозии.

Изделия ЭВА проверяют на влагоустойчивость, морозоустойчивость, высотность, водо-, брызго- и пылезащищенность.

Механическое воздействие на ЭВА сводится к вибрациям, ударам, линейным перегрузкам. Такое воздействие может проявляться как в процессе эксплуатации, так и при транспортировке, причем уровень воздействия определяется назначением и видом аппаратуры. По условиям эксплуатации РЭА делят на четыре вида: 1) наземную; 2) самолетную; 3) корабельную; 4) космическую.

Показатели вибрации, ударных и линейных перегрузок, возникающих при эксплуатации, задаются по стандартам и записываются в техническом задании.

Механическое воздействие, сводящиеся к вибрациям, вызывает увеличение амплитуды колебания элементов конструкции и возникновение дополнительных нагрузок от вибрационных ускорений; особенно опасен резонанс конструкции. Линейные перегрузки и удары вызывают появление дополнительных нагрузок от сил инерции.

Величины и вид внешних механических воздействий зависят от вида аппаратуры и места ее размещения на объекте.

Степень механической перегрузки при ускорении a может быть оценена коэффициентом инерционной перегрузки

J = a / g, где g – ускорение силы тяжести.

Для ослабления действия вибраций и ударов узлы и блоки ЭВА устанавливают на упругие элементы – амортизаторы, позволяющие за счет смещения амортизируемого объекта, т. е. за счет деформации амортизатора, уменьшить частоту его колебаний, а следовательно, и коэффициент инерционной перегрузки.

При проектировании необходимо обеспечивать механическую прочность от воздействия вибраций и инерционных нагрузок, т. е. вибропрочность, виброустойчивость, ударную прочность и транспортную тряску.

Под вибропрочностью понимают способность аппаратуры противостоять разрушающему действию вибраций в заданных диапазонах частот; под виброустойчивостью – свойство аппаратуры выполнять свои функции в условиях вибраций в заданном диапазоне частот и ускорений; под ударной прочностью – свойство аппаратуры противостоять разрушающему действию ударов заданной величины и продолжать после их действия свои функции. Транспортная тряска – это воздействие на изделие вибраций и ударов, возникающих при перевозке их различными видами транспорта в упаковочной таре.

Например, инерционные перегрузки возникают за счет линейных ускорений при взлете, маневрировании и посадке летательного аппарата или при движении наземного транспорта, а также от работающих механизмов оборудования.

17. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ

ПРИНЦИПОВ МЕХАТРОНИКИ

17.1. Основные положения

Мехатроника − совокупность средств системотехники, осно­ванных на принципах механики, электроники и информатики, и включающая синтез существую­щих в настоящее время технологий, реализующих комплексные изделия. Термин получен объ­единением понятий “Механизм” и “Электроника”. Это направление развилось на стыке электроники, электромеханики и программирования Со­став мехатронной системы (МС) приведен на рис. 17.1. В основе: мехатронная система – это органически слитая система из механических и электронных узлов, в которой осуществляется обмен энергией и информацией. Для примера приведена блоксхема традиционной машины с компьютерным управлением (рис. 17.2).

Мехатроника изучает и создает технические системы (Т-системы):

агрегаты, машины и комплексы машин различного назначения с компьютерным управлением их функционирования. Данное направление науки и техники основано на следующей концепции: идея мехатроники состоит в системном сочетании таких, ранее обособленных, научно-технических областей как точная механика, микроэлектроника, электромеханика, автоматическое управление и информационные технологии.

Области применения мехатроники:

-технологическое оборудование (станки) и робототехника;

-авиационная, ракетно-космическая и другая военная техника;

-автомобилестроение (электромобили) и нетрадиционные транспортные средства (электровелосипеды, тележки, электророллеры, инвалидные коляски);

-офисная техника и периферийная техника ЭВМ;

-медицинское оборудование(реабилитационное, клиническое, сервисное);

-бытовая техника, электронные игрушки и медиатехника;

-микроизделия различного назначения, в том числе, для генной инженерии;

-контрольно-измерительные устройства и машины;

-тренажеры;

-шоу-индустрия (системы звукового и светового оформления).

Мехатроника находится в стадии становления, и поскольку до настоящего времени ее определение и базовая терминология еще полностью не сформированы, то представляется целесообразным рассмотреть определения, выражающие суть предмета, как в широком, так и в узком (специальном) смысле.

Общее определение мехатроники в широком понимании дано в Государственном образовательном стандарте РФ: это новая область науки и техники, посвященная созданию и эксплуатации машин и систем с компьютерным управлением движением.

В мехатронике применяют особый методологический (концептуальный) подход к проектированию изделий с качественно новыми характеристиками. Этот подход является весьма универсальным и может быть применен в системах различного назначения. Однако следует отметить, что обеспечить высокое качество управления мехатронной системой можно только с учетом специфики конкретного управляемого объекта. Поэтому изучение мехатроники целесообразно осуществлять по специальностям, предметом которых являются конкретные классы систем и процессов.

Она базируется на знаниях в области механики, электроники и микропроцессорной техники, информатики и программного управления работой систем, машин и агрегатов”. В данном определении особо подчеркнута триединая сущность мехатронных систем (МС), в основу построения которых заложена идея глубокой взаимосвязи механических, электронных и компьютерных элементов. Отсюда вытекает, что мехатроника изучает системное объединение узлов точной механики с электронными, электромеханическими и компьютерными компонентами с целью проектирования и производства качественно новых модулей, систем, машин и комплексов машин с интеллектуальным управлением их функционированием. Пример мехатронной системы с компьютерным управлением дан на рис. 17.3