Лекции / Объекты автоматизации и их структурный анализ

Объекты автоматизации и их структурный анализ.

Объект автоматизации — любой производственный процесс или его часть.

Оборудование любого производственного процесса является технической системой, которая состоит из двигателя, передаточного и исполнительного механизмов.

Механизм — комплекс кинематических пар, передающих движение от двигателя к исполнительному механизму.

Кинематическая пара — соединение 2х деталей, обеспечивающее движение одной детали относительно другой.

Деталь кинематической пары является звеном механизма.

Детали делятся на группы:

• детали для передачи или преобразования вращательного движения (зубчатые, червячные, фрикционные колеса; «червяк», «звездочка», шкив, «кулачок», рычаги, рейка и т.д.);

• детали и устройства для поддержания и соединения вращающихся частей (валы, оси, подшипники, муфты и т.д.);

• крепежные детали соединений (болты, винты, гайки, шпонки, штифты и т.д.);

• детали со специальными упругими свойствами (Пружины, мембраны и т.д.)

Машина — совокупность взаимосвязанных звеньев или механизмов, предназначенная Или для преобразования энергии, или для преобразования движения, или для накопления и обработки информации.

Машины делятся на группы:

• Машины-двигатели: преобразуют энергию в механическую работу (все виды двигателей);

• Машины-преобразователи: Преобразуют механическую работу в энергию (компрессоры, насосы и т.д.);

• Транспортные машины: преобразуют механическую работу в работу по перемещению грузов (конвейеры, краны, роботы);

• Технологические машины: применяются для выполнения технологических операций (все виды станков).

Критерии работоспособности механизмов и их деталей.

Работоспособность – состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции.

Работоспособность обеспечивается:

• На стадии проектирования – расчетом;

• На стадии изготовления – выполнением всех нормативных требований и рекомендаций расчетов;

• На стадии эксплуатации – выполнением планов технического обслуживания и ремонтов.

Основные критерии:

• Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течении заданного промежутка времени или требуемой наработки;

• Долговечность – свойство изделия длительно сохранять Работоспособность До наступления предельного состояния при Установленной системе технического обслуживания и ремонтов;

• Прочность: деталь не должна разрушаться или Получать остаточные деформации под влияние действующих на нее сил В течение заданного срока Службы;

• Жесткость: упругие перемещения, возникающие в детали под влиянием действующих на нее сил не должны превышать допустимых заранее заданных величин;

• Износостойкость: износ детали в течение заданного срока службы не должен превышать и нарушать характера сопряжения ее с другими деталями и приводить к недопустимому изменению ее прочности;

• Оптимальные параметры веса и габаритов: Деталь должна иметь достаточные прочность, жесткость и износостойкость при минимально возможный габаритах и Весе;

• Технологичность: форму и материал детали желательно выбирать такими, чтобы ее изготовление требовало минимальных затрат труда и времени;

• Соответствие государственным стандартам: деталь должна соответствовать стандартам, разработанным на формы, сорта, и марки материалов, наиболее используемых в производстве.

Основные положения при расчете механизмов.

Расчет механизма заключается в анализе каждого звена в отдельности и синтезе всей системы в целом.

Для этого выполняются следующие виды расчетов:

• Геометрически расчет выполняется с целью установления габаритных размеров Каждого звена каждой кинематической пары;

• Кинематический расчет выполняется с целью установления траектории и формы движения каждого звена;

• Скоростной расчет позволяет определить скорости движения каждого звена;

• Силовой расчет дает Возможность Определить величины сил и моментов, которые необходимо приложить к входному звену или которые Может преодолеть выходное звено;

• Энергетический расчет помогает определить потребляемую мощность Для работы привода.

При расчете деталей и соединений на прочность многообразие формы деталей сводится к некоторым простейшим формам в зависимости от воспринимаемой нагрузки и геометрических признаков.

Брус – деталь, у которой длина значительно больше любого из размеров поперечного сечения.

Брус, воспринимающий продольную нагрузку, называется стержнем.

Брус, воспринимающий поперечную нагрузку, называется балкой.

В случае кручения брус называется валом.

Нагрузки на детали механизмов.

Силы по их связи с движением бывают:

• движущие (силы или моменты), обеспечивающие движение, которое создается двигателем;

• силы сопротивления движению (Силы собственного веса, сила Сопротивления Среды на исполнительном механизме, сила трения в соединениях, сила инерции, ветровая сила)

По способу приложения:

• сосредоточенные – прилагаются в одном месте (обозначаются F; Н);

• распределенные силы – Силы, которые приложены на каком-то участке (обозначаются q; Н/м);

• сосредоточенные и сгибающие моменты (обозначаются m; Нм)

• Сосредоточенные вращающие моменты (обозначаются Т; Нм)

По Виду приложения:

• Постоянные;

• Временные.

По способу воздействия:

• Статические;

• динамические.

По способу определения:

• экспериментальные;

• расчетные

Конструкционные материалы и их характеристики.

1. Железоуглеродистый чугун содержит более 2х % углерода; применяется для изготовления корпусных деталей и деталей повышенной прочности;

2. Углеродистая сталь содержит менее 2х % углерода; применяется для изготовления практически всех деталей передаточных механизмов;

3. Легированная сталь содержит легирующие добавки (хром, никель, марганец); применяется для изготовления деталей передаточных Механизмов;

4. Латунь (Сплав меди с цинком) и бронза (сплав меди с оловом) – обладают антифрикционными свойствами, т.е. уменьшают трение и износ детали. Из них изготавливают гайки, вкладыши подшипников, зубчатые венцы червячных каш и т.д.

5. Алюминиевые сплавы – сплавы алюминия с кремнием, магнием, медью и т.д. применяются для изготовления кронштейнов, шкал приборов и т.д.