ТМех ЛК - Синотин (20.02.2013) / Вводн

18

ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Лекция 1

Вводная

А.М. СИНОТИН

Кафедра технологии и автоматизации производства

Литература

1. Рощин Г.И. Несущие конструкции и механизмы РЭА.- М.: Высш.шк., 1981. – 375 с.

2. Рощин Г.М. Конструирование механизмов радиоэлектронной аппаратуры.- М.: Высш.шк., 1973. – 392 с.

3. П.П. Гель, Н.К. Иванов – Есипович. Конструирование радиоэлектронной аппаратуры. Л.: Энергия, 1972. – 234 с.

4.А.И. Пименов. Механизмы настройки. М. "Высшая школа", 1977. – 221 с.

5. Справочник "Разработка и оформление конструкторской документации РЭА". Под ред. Э.Т. Романычевой. М.: Радио и связь" ,1989. – 448 с.

Самохвалов

4. Элементы приборных устройств. Курсовое проектирование: В 2 ч. /Под ред. О.Ф.Тищенко.- М.: Высш.шк., 1987.

5.Атлас конструкций элементов приборных устройств / Под ред. О.Ф.Тищенко.-М.: Машиностроение, 1982. – 116 с.

6. П.И. Овсищер и др. Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры.- М: Радио и связь. 1988. – 240 с.

7. СТ СЭВ 145-75. Единая система допусков и посадок СЭВ. Обшие положения ряда допусков и основных отклонений. - Введ. 01.01.76.

Радиоэлектроника охватывает различные области науки и техники и состоит из ряда отраслей:

-радиосвязь;

- радиовещание;

- телевидение;

- радиолокация;

- радионавигация;

- радиоастрономия;

- радиотелеметрия и т. д.

В каждой отрасли используется свой комплекс радиоэлектронной аппаратуры, отличающееся условиями работы, принципиальной схемой, характером связей между отдельными блоками, механическими узлами и деталями, характер работы которых зависит от функционального назначения радиоаппарата или определённого закона движения ведомого звена в соответствии с задаваемым законом движения ведущего.

Механические системы РЭА выполняют различные функции:

Элементы этих механизмов имеют различные условия нагружения, отличные показатели по точности, прочности и т.п.

Все механизмы РЭА можно подразделить на отдельные группы по какому-либо определённому признаку. Исходя из функциональных особенностей работы механизмов в РЭА их можно объединить в следующие группы:

- механизмы приводов, обеспечивающие зеркалу антенного блока определённое движение;

- механизмы следящих систем и дистанционных передач;

- механизмы настройки;

- механизмы отсчётных устройств;

- механизмы записывающих и воспроизводящих устройств, обеспечивающие движение носителя записи.

Механизмы каждой группы имеют свои особенности как с точки зрения конструкции, так и нагрузки.

Механизмы приводов, обеспечивающие зеркалу антенного блока определённое движение, являются составной частью радиолокационных станций, радиоастрономических или радиосвязных систем.

Радиолокационные станции могут быть наземными или устанавливаться на подвижных объектах, например самолёте или ракете.

Наземные и корабельные радиолокационные станции могут иметь размер зеркала в несколько метров, а мощность привода в несколько киловатт. Размещаются антенные блоки этих станций на специальных башнях, платформах, палубе или мачтах. Зеркала радиолокационных антенн летательных аппаратов имеют сравнительно небольшие размеры (десятки сантиметров) позволяющие размещать антенный блок в носу фюзеляжа или под фюзеляжем самолёта или в той или иной части ракеты; мощность привода зеркала обычно составляет у них десятки ватт.

Зеркала радиосвязных и радиоастрономических систем намного больше по габариту и весу, поэтому их привод имеет значительную мощность и размеры.

Механизмы этой группы, как силовые, должны удовлетворять требованиям прочности, долговечности и надёжности; вместе с тем для снижения погрешности определения положения объекта при наведении к ним предъявляется повышенное требование по точности изготовления и сборки.

Представление о кинематике механизмов этой группы даёт изображённая на рис. 1 Кинематическая схема антенного блока самолётной радиолокационной станции. Из этой схемы видно, что движение зеркала 2 по азимуту обеспечивается электродвигателем 1 через систему зубчатых колёс (редуктор 4), а его наклон – электродвигателем 3 через редуктор Б.

К механизмам следящих систем и дистанционных передач следует отнести, например, редуктор С (рис. 1.3) дистанционной передачи, который обеспечивает передачу угла поворота зеркала антенны по азимуту с передаточным числом і = 1на оси вращающихся трансформаторов ВТ₁, ВТ₂ Вт₃; передача на их оси идёт от шестерни Z₁, через зубчатые колёса Z₂, Z₃, Z₄ и Z₅. Вращающиеся трансформаторы ВТ₁ ВТ₂ электрически связаны с индикаторными блоками пилота и штурмана радиолокационной станции и обеспечивает синхронное показание угла на индикаторе.

Эти механические системы отличаются передачей малых нагрузочных моментов, определяемых моментами сопротивления кинематической цепи механизма. Однако они должны обеспечивать высокую

Рисунок 1- Общий вид антенного блока самолётной метеонавигационной РЛС "Гроза"

1 – отражатель; 2 – излучатель; 3 - зубчатый сектор"; ; - Осю азимутального вращения; 5 – корпус.

кинематическую точность, поэтому требование точности является для них основным критерием работоспособности.

Механизмы настройки связной, радиолокационной и измерительной аппаратуры должны осуществлять с помощью оператора её настройку на определённую частоту. Настройка обычно обеспечивается перемещением от ручки настройки с помощью передаточного механизма элемента настройки – ротора конденсатора переменной ёмкости, подвижной катушки вариометра, поршня ив резонансной камере и т.п.

На рис. 2 а , б и в показаны конструкция и кинематическая схема измерительного прибора – радиоволномера. Настройка измерительной системы этого прибора осуществляется перемещением в резонансной камере 1 поршня 2 с помощью безлюфтовой винтовой пары 3 от ручки настройки 4. При определённо соотношении между длиной вылета поршня и длиной волны  система будет находиться в резонансе с измеряемой частотой, что может быть отмечено наибольшим отклонением стрелки измерительного прибора.

Величина момента сопротивления перемещению элемента на

Рисунок 2 – Общий вид (а) и кинематическая схема (б) механизма настройки т отсчёта (в) радиоволномера

стройки в таких системах также невелика, однако ввиду высокого требования к точности перемещения элемента настройки точность у таких механических систем должна быть высокой. Механизмы отсчётных устройств обеспечивают отсчёт величины переменного параметра с заданной точностью благодаря определённой кинематической связи между перемещающимся элементом настройки и указателем. Для измерения величины переменного параметра с заданной точностью указатель перемещается относительно системы рисок, расположенных на шкале; возможны схемы отсчётных устройств с перемещением шкалы относительно неподвижного указателя – визира.

Примером этой группы механизмов может служить конструкция отсчётного устройства описанного прибора – радиоволномера (рис. 1.4 а), состоящая из шкалы точного отсчёта 5, грубого отсчёта 6 и передаточного механизма между ними, в который входят зубчатые колёса Z₁, Z₂, Z_2 и Z₃ (рис. 2, б, в.). Конструкция устройства не является силовой, так как при перемещении шкал преодолевается только трение в кинематических парах. Как видно из назначения прибора и характера его нагружения, требование точности является для такого рода механизмов основным.

Аппаратура, используемая на ИСЗ, космических кораблях и орбитальных станциях, располагается в гермокабинах или вне их, причем антенны располагают вне объекта (рис. 3). На компоновочной схеме ИСЗ , имеющего по ряду узлов двойное резервирование, РЭА 4 располагают внутри корпуса 5, а солнечные батареи 2 , антенны 1 ретранслятора с приводом 3 и телевизионные камеры 6 с системой наведения – снаружи.

Передаточные механизмы приборов обладают общими для всех механизмов или определённых групп признаками, позволяющими разработать общие методы их исследования и проектирования. С точки зрения кинематики совершенно безразлично, исследуется механизм паровой машины, двигателя внутреннего сгорания, компрессора или передаточного механизма манометрического прибора, если у них одинаковые кинематические схемы. Методы кинематического анализа одинаковы.

Применение общих методов возможно при чёткой классификации механизмов по структурно-кинематическим признакам.

Рисунок 3 – Схема конструкции ИСЗ "Молния"

Размещение РЭА на кораблях зависит от типа корабля и вида РЭА. Антенны обычно располагают на палубе и мачтах, пульты управления и навигационные системы - штурманской рубке, приёмно - передающую аппаратуру – в радиорубке. На рис. 4 антенны дальней космической 1 размещены на верхней палубе, связные антенны 3 – на мачтах; навигационное радиоэлектронное оборудование – на мачтах и в штурманской рубке 2.

Проектирование механизмов, их изготовление и грамотная эксплуатация предполагают знание физических процессов, положенных в основу работы устройств, применяемых способов расчёта, принципа конструирования узлов и деталей. На основании сведений из теоретической механики, физики и других наук могут быть учтены особенности условий работы механизма. При проектировании, например, передаточных силовых механизмов, передающих большие моменты, приобретают особое значение прочностные расчёты деталей, расчёты по определению К.П.Д. и др.

В механизмах некоторых приборов передаются малые усилия, отсутствуют большие движущиеся массы и, следовательно, динамические нагрузки, сохраняется постоянный температурный режим.

Рисунок 4 – Места расположения РЭА на корабле

Главной целью при выборе схемы и проектировании таких механизмов является высокая точность, для получения которой и производятся соответствующие расчёты. Благодаря таким расчётам могут быть обеспечены высокие эксплуатационные показатели устройств и приборов, их долговечность и надёжность. Каждый механизм состоит из большого количества деталей, подвижно или неподвижно соединённых между собой. Длительность их функционирования зависит от конструктивной формы, точности изготовления, материала и других факторов. При конструировании любых механизмов необходимо также уделять внимание вопросам технологичности и экономичности. Поэтому проектировщик должен знать основы взаимозаменяемости, технологии, металловедения, экономики и т. д.