Тяговые устройства привода подачи.

Передача винт–гайка качения обладает свойствами, позволяющими применять её как для привода подач без отсчета перемещений (универсальные МРС, силовые столы агрегатных станков), так и в приводах подач и позиционирования станков с ЧПУ.

Для ПВ–ГК характерны, —

* высокий КПД (0,8...0,9);

* небольшое различие между силами трения движения и покоя

* изначальное влияние частоты вращения винта на силу трения в механизме;

* полное отсутствие осевого зазора.

Недостатки: высокая стоимость, пониженное демпфирование, отсутствие самоторможения.

Устройство и размеры передачи. ПВ–ГК состоит из винта 1, гайки 2, шариков 3 и устройств для возврата шариков.

 

Обычно применяют передачи с наиболее технологичным полукруглым профилем резьбы: r_в = r_г» (1,03...1,05) r₁ – для снижения контактных напряжений.

Размеры элементов ПВ–ГК стандартизованы (ГОСТ 25329–82).

Расчет передачи винт–гайка качения (В–ГК).

Исходные данные и цель расчета.

ПВ–ГК выходит из строя в результате, —

* усталостного разрушения поверхностных слоёв шариков, гайки и винта;

* потери устойчивости винта;

* износа элементов передачи и снижения точности.

Возможные причины, —

* слишком большая нагрузка на винт;

* низкая расчетная долговечность;

* значительный относительный перекос В и Г;

* неудовлетворительная защита от загрязнений.

Цель расчета ПВ–ГК состоит в определении номинального диаметра винта d₀ и в подборе по каталогу такой передачи, которая удовлетворяла бы всем требованиям работоспособности.

Исходные данные, —

* длина винта, наибольшая расчетная длина;

* способ установки на опорах;

* ряд значений осевой нагрузки, которые определяются для различных операций, выполняемых на МРС;

* ряд частот вращения В(г).

Можно исходить из величины крутящего момента на ходовом винте

М = М_д * h / i где:

М_д – крутящий момент на валу ЭД;

h – КПД передачи от ЭД к винту;

i – передаточное отношение этой передачи.

Осевая сила действующая на винт,

, где – угол подъема резьбы; угол трения (f=(57..85)10^–5–коэффициент трения качения)

Предварительный выбор параметров передачи.

Предварительно передачу выбирают по осевой нагрузке, конструктивным и технологическим соображениям.

Затем проверяют усталостную прочность рабочих поверхностей винта и гайки по критериям усталости и осевой жесткости.

Номинальный диаметр винта d₀ принимают равным L/(20...25), где L –длина резьбовой части винта.

Расчет на жесткость. Потребный номинальный диаметр винта d₀ можно определить из условия обеспечения жесткости привода, которая связана с жесткостью шарико-винтового механизма j_м, винта j_в и его опор j₀:

Осевая жесткость привода оказывает влияние на виброустойчивость. Чтобы исключить резонансные явления, собственную частоту колебаний механической части привода f = (3...3,5) f₁, где f₁ – частота импульсов, вырабатываемых системой измерения перемещений.

Для крупных станков f₁ = 10...15 Гц

для средних и малых f₁ = 15...25 Гц.

Исходя из условия f = (3...3,5) f₁,потребная жесткость механической части привода

j = 4 * 10^–6 * p² * f² * m (Н/мкм), где

m – масса узлов механической части привода (ходового винта, исполнительного узла и установленных на нём приспособлений, заготовки), кг.

Жесткость шарико-винтового механизма (с предварительным натягом и возвратом шариков через вкладыши при r₁/r₂=0,96):

где К_d = 0,3...0,5 – коэффициент учитывающий погрешности изготовления резьбы гайки, а также жесткость стыков винтового механизма;

U – число витков резьбы в гайке;

d₀ – номинальный диаметр винта, мм;

р – шаг резьбы, мм;

, Н – допустимая сила натяга, отне–

сённая к одному шарику, где К_z = 0,7...0,8 – коэффициент учитывающий погрешности изготовления резьбы винта; Z₁ – рабочее число шариков в одном винте; a – угол контакта шариков с винтом и гайкой; b – угол подъёма резьбы.

Наименьшая жесткость ходового винта зависит от способа установки его на опорах.

	M
				L1

 

, H/м, где –наибольшее расстояние от опоры винта до середины гайки, м; d₀ ,н; E–модуль упругости материала винта, МПа.

–одностороннее закрепление;

­–с дополнительной опорой.

®

Приближенное значение жесткости опор винта

j₀=ed₀, H/мкм, где е=5,10,10 соответственно д/РУ,шариковых и роликовых опор.

d₀ –гарантирует осевую жесткость привода

 

 

Лекция 15. "Основы конструирования"

Основы художественного конструирования.

До сих пор мы говорили об инженерном конструировании:

Инженер–конструктор обеспечивает взаимодействие узлов и деталей машины, её высокие эксплуатационные характеристики, максимальный КПД минимальную материалоёмкость (при оптимальной прочности и жёсткости) и высокий уровень технологичности.

Художественное конструирование (design) возникло в среде инженерного конструирования в связи с развитием массового производства изделий, непосредственно предназначенных для использования человеком, а также в связи с общим повышением потребительских требований к качеству промышленных изделий.

Иначе говоря, промышленные изделия, прошедшие Художественно–конструкторскую разработку должны быть полезными и красивыми.

Поэтому художник–конструктор обеспечивает,– зрительную целостность формы изделия, – правильное выражение в форме изделия его назначения и способа его эксплуатации, – соответствие (соразмерность) изделия человеку, – отражение в форме изделия признаков господствующего в настоящий момент стиля в формообразовании изделий данного вида.

Художественное конструирование – комплексная междисциплинарная конструкторско– художественная деятельность, интегрирующая в себе элементы естественно–научных, технических, гуманитарных знаний, инженерного конструирования и художественного мышления.

Центральная проблема Дизайна – создание предметного мира, эстетически оцениваемого как «соразмерный», «гармоничный», «целостный».

Дизайнер создаёт такие продукты и орудия труда, которые сами получают способность «по–человечески относиться к человеку», т.е. обладают эстетической ценностью.

Конструирование (проектирование) промышленного изделия лишь тогда приводит к желаемому результату, когда конструктор, технолог и дизайнер работают в тесном творческом контакте и когда каждый из них хорошо понимает задачу другого и её значение.

Цель изучения Основы Художественного Конструирования – получение минимальных теоретических знаний в области дизайна.

Мы рассмотрим такие вопросы:

элементы инженерной психологии и эргономики;

основы композиции и цветоведения;

элементы промышленной эстетики.

Техническая эстетика – теория дизайна, изучающая особенности художественной деятельности в сфере техники. Эта отрасль общей эстетики обобщает практику массового изготовления орудий труда (станков, машин) и других предметов, сочетающих в себе утилитарные (практически полезные) и эстетические качества, т.е. – законы красоты, действующие в промышленном производстве.

* é Эстетика (общая) – наука об [ национально, классово,] исторически обусловленной сущности общечеловеческих ценностей, их создании, восприятии, оценки и освоении. Это– философская наука о наиболее общих принципах освоения мира по законам красоты.... º û

º теория искусства.

Инженерная психология – отрасль психологии, изучающая закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники.Данные этой науки используются для проектирования, производства и эксплуатации систем «человек– машина» и систем «человек–машина–среда».

Эргономика (от греческого ergon – работа и nomos – закон) – научная дисциплина, комплексно изучающая человека (группу людей) в конкретных условиях его (их) трудовой деятельности с использованием технических средств. Цель Эргономики – оптимизация предметного содержания, орудий, условий и процессов труда, повышение привлекательности и удовлетворенности трудом.

Промышленная эстетика (искусство) – весь предметный мир, создаваемый человеком средствами промышленной техники по законам красоты и функциональности.

Элементы Промышленной эстетики:

промышленный интерьер;

промышленная графика (товарные и фирменные знаки); реклама; тара и упаковка.

Система «Человек – машина» [ «Человек–машина–среда»].

Человек (человек– оператор) занимает основное место в управлении созданной им техникой. Технические средства помогают человеку усиливать его возможности с точки зрения физической силы, скорости действия Є производительности труда.

Ведущий принцип организации взаимодействия в системе «Человек–Машина» – ориентация на человека, как субъекта труда и творчества, с целью наиболее полного и рационального использования его интеллектуального и творческого потенциала. Т.О–М.– средство поддержания профессиональной деятельности человека: «Машина – для человека, а– не человек для машины!!!».

NB ║ Научная и практическая задача организации систем «Человек–Машина–(Среда)» состоит в рациональном распределении и согласовании функций между Человеком и Машиной при сохранении ответственности за Человека!

Эту задачу решает Инженерная психология. При этом Человек–Оператор рассматривается в первую очередь не как звено системы, а именно как живого человека, обладающего такими свойствами, как:

восприятие;

внимание;

скорость реакции;

память, мышление, потребность в общении;

емкость и долговременность;

образность и гибкость оперативного мышления и т.д.

В инженерной психологии рассматривают:

сенсорный вход (органы чувств, или рецепторы человека) и моторный выход (двигательный или эффекторный аппарат человека) Человека–Оператора;

процессы переработки информации и задачи управления машинами (объектом);

нормальные и критические условия жизнедеятельности Человека–Оператора (физиологический или материальный).

é Человек Þ индуктивное мышление

Машина Þ дедуктивные действия û

По этим аспектам мы рассмотрим лишь некоторые рекомендации, которые могут оказаться полезными при конструировании пультов управления, приборных панелей, конструкторско–инженерных устройств и т.п.

При художественном конструировании применяются схемы взаимосвязей:

простая: Человек–Объект

«Треугольник взаимосвязей»: Человек–Система управления–Объект (среда);

Ч–О: Оператор станка ЧПУ;

СУ: Блок ЭЧПУ;

О: Станок.

1 – получение Ч–О от СУ разнообразной выходной информации в виде сигналов от приборов (отсчётные, световые, звуковые).

2 – формирование человеком сигналов управления в виде действий по настройке, регулирования, управления станком.

3 – непосредственное воздействие объекта (среды) на Ч–О: расположение элементов блока управления должно соответствовать психофизиологическим возможностям.

4 – воздействие человека на объект (среду): работа со станком требует не только определённых знаний и навыков,но и «совместимости» параметров объекта с человеком (с учётом «помех»).

5 – воздействие СУ на объект (среду): система ЧПУ станка может иметь определённые геометрические размеры (что не всегда позволяет разместить её в станке).

6 – воздействие О(С) на СУ: СЧПУ должна нормально работать в условиях вибрации, загрязнённой атмосферы цеха, и других нежелательных воздействий.

Системный подход.

Чтобы упростить сложные процессы анализа работы Человека–Оператора в системах взаимосвязей применяют частотные модели поведения Человека–Оператора.

Чаще всего Человек–Оператор выступает в роли «машины» по приёму и выработке информации.

W – воздействие внешней среды.

Y = F (X, W).

Основные рецепторы (органы чувств):

Р 1 – зрение;

Р 2 – слух;

Р 3 – осязание;

Р_пр. – (тактильные): обоняние,вкус,равновесие (вестибулярный аппарат).

Основные эффекторы (формируют сигналы управления):

Э 1 – пальцы рук (кисть) (точные, но менее сильные);

Э 2 – ноги (менее точные, но более сильные);

Э_пр. – звуковые команды (речь), биоэлектрические потенциалы, параметры физиологической активности (t°, потоотделение, частота пульса и др.)

В соответствии с органами чувств на деятельность человека оказывают влияние (W):

освещённость и цвет среды;

шум, атмосферное давление;

характер поверхностей, с которой имеется контакт;

наличие запахов и токсичных веществ;

рабочая поза, t°C и влажность (термолабильность).

Для оптимизации связи Человека–Оператора с Оборудованием

необходимо знать:

какое количество информации Человек– Оператор может принять, передать или переработать в единицу времени: «Пропускная» способность и предельные скорости различных реакций;

какова точность восприятия и выдачи различных сигналов: время «задержки» (обработки) сигналов;

какова надёжность работы Человека–Оператора: способность противостоять W.

При этом вопросы необходимо решать путём «подгонки» параметров объекта конструирования под способности и возможности человека, а не наоборот.

Т.к. приём и переработка информации – процессы познавательные (ощущение – восприятие – представление ® мышление), которые сформировались в течение тысячелетий эволюции человека.

«Прибором» человека, с помощью которого он воспринимает или формирует сигналы, являются анализаторы: Рецептор + Нервные пути – центр в коре больших полушарий.

Рецепторный аппарат тесно связан с эффекторным (двигательным) аппаратом.

Если рассмотреть Схему прохождения сигнала по контуру управления: Человек–Оператор «Объект, можно выделить 9 характерных стадий (звеньев):

восприятие показаний (сигналов);

Á преобразование показаний индикатора в форму удобную для сравнения с программой работы ®;

¯ принятие решения об изменении программы работы;

° воздействие на органы управления объектом;

± перемещение рабочих элементов регуляторов;

² реакция объекта на воздействие;

Ç работа объекта по новой программе;

´ отображение нового режима работы на индикаторах.

Основная характеристика этого процесса – скорость обращения сигнала по контуру управления, кроме того,– погрешностями и надёжностью звеньев; скоростью обработки информации в них.

Скорость обращения сигналов по контуру управления определяется временем полного цикла регулирования:

Т = Т₀ + Т_М ,

где Т₀ – время задержки сигнала оператором (стадии 1...5); Т_М – время задержки сигнала объектом (стадии 6...9).

! Всегда Т₀ >> Т_М . Т₀ – определяется следующими компонентами:

анализаторами и длительностью латентного периода (время от момента появления сигнала среднего уровня до ответа на него действием):

│?_{лп (за)} = 0,15.... 0,22 с

│ ?_{лп (са)} = 0,12.... 0,18 с

│?_{лп (та)} = 0,09.... 0,22 с

│?_{лп (общ)} =0,31....0,39 с

Кроме того, необходимо учесть количество индикаторов и органов управления.

?_з? 10 секунд.

А также темп работы оператора (бит с):

оптимально 0,5.....5 бит с (< 0,5 – «засыпает», > 5 – «перегружен»).

Таким образом скорость обработки сигнала оператором зависит от:

характера информации (знакомая 30...45 бс; незнакомая);

конструкции индикатора (шкала, светофор, звук);

характера считывания информации (команда, осведомление, ситуация);

различимость сигнала (сигнал должен превышать фон в 3....5 раз).

Предыдущая123456789Следующая

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: