Машина. Основные понятия, классификация, структурная схема

Машина – это устройство, создаваемое человеком и выполняющее механические движения для преобразования энергии или материалов с целью полной замены или облегчения физического труда человека, увеличения его производительности.

Для машин характерны следующие признаки: преобразование энергии в механическую работу;

определённость движения всех частей при заданном движении одной части.

Машины делят на 4 класса: рабочие; энергетические; информационные; кибернетические

1. Рабочая машина – машина, предназначенная для преобразования материалов или энергии. Может быть технологической или транспортирующей.

Технологическая машина предназначена для преобразования обрабатываемого материала, т.е. в изменении его размеров, формы, свойств или состояния. Машины, в которых продукт подвергают физико-механическим, биохимическим, тепловым, электромагнитным воздействиям, вызывающие изменение физико-химических свойств или агрегатного состояния, называют аппаратами.

Транспортирующая машина преобразует энергию двигателя в энергию перемещения материалов (конвейеры, элеваторы, подъёмные краны, подъёмники).

Совокупность технологических и транспортирующих машин, предназначенных для выполнения определённого производственного процесса, называют поточной механизированной линией

2. Энергетическая машина преобразует любой вид энергии в механическую работу (двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели) и наоборот (турбина, паровые машины, генераторы).

3. Информационная машина используется для получения и преобразования информации (контрольно-управляющие, счётно-вычислительные, математические).

1. Кибернетические машины способны заменить физиологические функции человека. Делятся на:

– манипулятор – управляемое устройство или машина для выполнения двигательных функций, аналогично функциям руки человека при перемещении объектов в пространстве, оснащённое рабочим органом.

– промышленный робот – автоматическая машина, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности и перепрограммируемого устройства программного управления.

Машина, в которой преобразования энергии, материалов и информации выполняется без участия человека, называются машиной – автоматом. Совокупность машин – автоматов, соединённых между собой и предназначенных для выполнения определённого технологического процесса называется автоматической линией.

Механические передачи

Различают передачи непосредственного касания (зубчатые, кланетарные, червячные, фрикционные) и передачи с гибкой связью (ременные и цепные).

Каждая передача может быть одноступенчатой (имеется ведущий и ведомый валы) и многоступенчатой (между этих 2 валов имеют промежуточные валы).

Основная характеристика передачи вращательного движения – передаточное число, которое выражается как отношение угловой скорости вращения ведущего вала к скорости вращения ведомого вала.

i =

w₁, w₂ – угловая скорость соответственно ведущего и ведомого звеньев (рад/с);

n₁, n₂ – угловая скорость ( );

Д₁, Д₂ – диаметры колес ведущего и ведомого звеньев, мм;

z₁, z₂ – количество зубьев ведущего и ведомого колес.

1. Зубчатые передачи состоят из двух зубчатых колёс ((шестерен), находящихся в зацеплении и насаженных на валы.

Зубчатые передачи между параллельными валами осуществляются цилиндрическими колесами с прямыми (1а) или косыми (1б) зубьями с внешним (1а и б) и внутренним (1в) зацеплением.

Для валов с перекрещивающимися осями (угол 90⁰) используют конические прямозубые (1г) передачи. i =

2. Для передачи сложного вращательного движения от электродвигателя к рабочим органам используется планетарный зубчатый механизм (2и). Состоит из двух зубчатых колёс, находятся в зацеплении друг с другом и рычага - водила (крышка). Солнечное колесо соединено с корпусом неподвижно. Вращение от ведущего вала передаётся рычагу – водила (крышка), который заставляет малое колесо (сателит) отходить солнечнее. При этом сателит провёртывается ещё вокруг собственной оси, так как оно находится в зацеплении с неподвижным солнечным колесом.

3. Для передачи движения между валами с перекрещивающимися осями (угол 90 ⁰) используют червячные передачи. Они состоят из червяка (винта со специальной резьбой) и червячного колеса (зубчатого колеса с зубьями соответствующей формы). (рис 2е )

Механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, заключённых в отдельный закрытый корпус и работающих в масляной ванне, называется редуктором, который соединяют с двигателем и рабочей машиной муфтами. Валы опираются на подшипники качения. Назначение – понижение частоты вращения (рис 2а, 2б, 2в, 2г).

4. Фрикционные передачи (рис 2 ж, з) состоят из двух катков (колёс с гладкими ободами), насаженных на катки. Вращение от ведущего звена к ведомому передаётся за счёт силы трения, возникающей между плотно прижатыми катками. При передаче вращения между параллельными валами принимаются цилиндрические передачи между пересекающимися валами –конические.

i =

5. Ременные передачи (рис 3) предназначены для передачи вращения между валами, находящимися на значительном расстоянии друг от друга. Состоят из двух колёс, называемых шкивами и гибкой связи – ремня. Передача движение от ведущего вала ведомому осуществляется силой трения, возникающей между ремнём и ободом шкива. По форме поперечного сечения ремня и обода шкива передачи может быть плоской, круглой. i =

6. Цепные передачи обеспечивающие вращение валов, расположенных на больших расстояниях параллельно друг другу. Состоит из пары звёздочек (зубчатых колёс с зубьями специального профиля) и шарнирной гибкой цепи, которая надевается на колёса и служит для их связи.

7. Кривошино-шатунный механизм (рис 2к) предназначен для преобразования вращательного движения рабочего инструмента (поршня). Состоит из коленчатого вала, шатуна и поршня (ползуна).

При вращении коленчатого вала (кривошипа) вокруг собственной оси шатун заставляет поршень перемещаться возвратно-поступательно.

РИСУНКИ К ЛЕКЦИИ № 2

а – цилиндрическая прямозубая с внешним зацеплением, б – цилиндрические косозубые с внешним зацеплением, в – цилиндрические с внутренним зацеплением, г – конические прямозубые, д – конические косозубые

ж, з – фрикционные передачи, е – червячные передачи

е – планетарная передача, ж – кривошипо-шатунный механизм

а – схема ременной передачи, б, в, г, д, е – соответственно ремень плоский (б), клиновый (в, г), поликлиновый (д) и круглый (е) в поперечном сечении

Схема цепной передачи: 1 – ведущий вал, 2 – цепь, 3 – ведомый вал