1. Классификация узлов и деталей

ПРИБОРОВ

Классификация деталей и промышленных электромеханических приборов. Достоинства механических, промышленных электромеханических и электронномеханических устройств и измерительных приборов: высокая кинемати­ческая точность, быстродействие, надежность

Методические указания

Необходимо знать классификацию деталей передаточных измерительных механизмов промышленных приборов. Следует обратить внимание на особенности (показатели, характеристики, свойства) узлов измерительных приборов.

В настоящее время одной из основных задач развития экономики страны является техническое переоснащение промышленных предприятий на новое высокопроизводительное технологическое оборудование. Новая организация и техническое переоснащение должны быть такими, чтобы была обеспечена возможность быстрой и экономной перенастройки производства на изменение изготавливаемой продукции и технологии. Этот процесс характеризуется использованием высокоэффективных автоматических систем в комплексе с электронно-вычислительными машинами. В такие системы наряду с электронными и электротехническими блоками входят различные механизмы для передачи или преобразования движения, сил и непосредственного выполнения рабочих операций. Специалист, работающий в области производства и эксплуатации систем автоматики должен быть знаком с механическими устройствами используемыми в данной области, с основными принципами и особенностями их работы, т.к. от их технического совершенства зависят свойства, эффективность и надежность той или иной системы в целом.

Все механизмы машин, приборов и систем автоматически служат для выполнения следующих задач:

- передать механическое перемещение от источника движения к месту реализации;

- произвести изменение скорости и перемещений;

- преобразовать закон движения тел.

Механизм – искусственно созданная система тел, предназначенная для преобразования механического движения одного или нескольких тел в движение других тел.

Элементами механизмов являются звенья и кинематические пары.

Звено – входящая в состав механизмов деталь или совокупность неподвижно соединенных деталей, которая при всех движениях механизма перемещается как одно целое. Звенья могут быть жесткими (абсолютно твердыми), а также деформируемыми в процессе работы (пружины, мембраны) или гибкими (ленты, тросы). Неподвижное звено называют стойкой. Из подвижных звеньев выделяют входное (ведущее), выходное и ведомые звенья. Закон движения входного звена считается известным. Выходное звено совершает движение, для выполнения которого предназначен механизм.

Кинематическая пара – совокупность двух звеньев подвижно соединенных между собой. Кинематические пары можно классифицировать по трем признакам:

1. По числу связей, накладываемых на относительное движение звеньев, кинематические пары делятся на 5 классов. Как известно из физики, свободное в пространстве тело имеет шесть степеней свободы, или шесть независимых движений: три движения вдоль координатных осей и три вращения вокруг этих осей. При вхождении звена в кинематическую пару часть этих движений теряется, т.е. на тело накладываются связи с другим звеном. Число связей, отнимающих у звена независимые движения, может быть не более пяти. При числе связей более пяти два звена соединяются жестко и не образуют кинематической пары. После наложения связей число степеней свободы звена становится равным H = 6-S. Число связей S определяет класс пары.

2. По различию в расположении траекторий движения звеньев – плоские и пространственные. В пространственных механизмах траекториями движения звеньев являются пространственные или плоские кривые, расположенные в непараллельных плоскостях, а в плоских механизмах – в одной или нескольких параллельных плоскостях.

3. По характеру соприкосновения элементов пары делят на низшие (контакт по поверхности) и высшие (контакт в точке или по линии). Низшие пары (например, поступательная, вращательная, винтовая, шаровая) обладают свойством обратимости движения (вид траекторий точек звеньев при их относительном движении одинаков), высшие пары этим свойством не обладают даже при чистом качении. Достоинством низших пар является их большая, чем у высших пар, нагрузочная способность, т.к. передаваемые парой усилия распределяются на большую площадь контакта. В машиностроении при передаче больших нагрузок чаще используют механизмы с низшими парами. В приборостроении благодаря малым нагрузкам, чаще применяют механизмы с высшими парами, потери на трение в них меньше, а конструкция более компактная.

Система звеньев, соединенных с помощью кинематических пар, называется кинематической цепью. Итак, механизм – кинематическая цепь, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких входных звеньев в требуемые движения выходных.

Механизмы приборных, вычислительных, кибернетических устройств, систем автоматики, связи и систем управления весьма разнообразны. Длительная практика построения механизмов привела к тому, что были созданы простейшие механизмы, которые можно подразделить на следующие виды: рычажные, кулачковые, зубчатые, червячные, фрикционные, механизмы прерывистого движения, с гибкими связями, гидравлическими и пневматическими устройствами. Такое разделение можно назвать практической классификацией. Она учитывает функциональное назначение механизмов, их конструктивные особенности и кинематические свойства, что позволяет выбрать нужный механизм из ряда возможных, отличающихся по принципу действия, но выполняющих одни и те же функции. Особенность большинства механизмов автоматики и робототехники состоит в превалирующем значении точности их действия, от которой зависит качество работы всей системы в целом.

Развитие техники характеризуется постоянным усложнением механических систем автоматики и сопровождается повышением требований к качеству отдельных узлов и деталей этих систем. Качество механизмов определяется тем, что наряду с обеспечением указанных в задании на проектирование технических параметров, например, скоростей, диапазона передаточных отношений, механизм должен обладать простотой конструкции, технологичностью и экономичностью, минимальными потерями на трение, малыми габаритными размерами и массой, надежностью и долговечностью.

Вопросы для самопроверки

1. Классификация деталей и промышленных электромеханических приборов?

2. Понятие "интеллектуальных" датчиков и приборов?

3. Что означает кинемати­ческая точность? Как она достигается?