2. Кинематический расчет

При выполнении курсового проекта студент в той или иной степени сталкивается с конструкциями машин и аппаратов, имеющих подвижные рабочие органы или детали. Основные параметры их движения должны быть определены заранее в технологическом расчете по приведенным выше рекомендациям. Чтобы передать движение от ротора электродвигателя на рабочий орган, необходима кинематическая цепь, расчет которой является целью кинематического расчета.

В общем случае любая кинематическая цепь имеет:

1) двигатель, преобразующий электроэнергию в механическое вращательное движение ротора;

2) передаточные механизмы, распределяющие это вращательное движение между отдельными рабочими органами машины и задающие требуемые скорости;

3) исполнительные механизмы, начальное (ведущее) звено которых соединено с передаточным механизмом, а конечное (ведомое) с рабочим органом. Они служат для преобразования вращательного движения на ведущем звене в необходимое движение рабочего органа, присоединенного к ведомому звену согласно заданным законам движения;

4) механизмы управления, контроля и регулирования, выполняющие вспомогательные функции.

При выполнении курсового проекта студент, в основном, разрабатывает исполнительные и передаточные механизмы.

Исполнительные механизмы задают: определенный закон и параметры движения рабочему органу, которые непосредственно воздействуют на обрабатываемый объект, изменяя его форму, свойства, состояние или положение в пространстве.

Передаточные механизмы служат для передачи движения от двигателя к исполнительным механизмам технологической машины. Так как вал двигателя обычно имеет большую частоту вращения, чем ведущие звенья исполнительных механизмов, то задачей передаточных механизмов является понижение частоты вращения вала двигателя до уровня частоты вращения основных, приводных валов технологической машины, на которых крепятся ведущие звенья исполнительных механизмов. Эта передача вращательного движения может осуществляться путём жесткого механического соединения отдельных звеньев кинематической цепи, обычно при помощи зубчатых или цепных передач, исключающих проскальзывание в кинематических парах. Тогда все исполнительные механизмы оказываются связанными жесткой кинематической связью и поэтому во время работы машины занимают строго определённые положения относительно друг друга. Такая связь исключает, как правило, применение специальных механизмов контроля и регулирования синхронизирующих работу исполнительных механизмов.

Если в приводе отдельных исполнительных механизмов применяются передачи, работа которых основана на использовании сил трения (фрикционные и ремённые), гидро, пневмо или электроприводы, то в случаях, требующих синхронности работы исполнительных механизмов, необходима установка устройств, контролирующих положения отдельных рабочих органов. К передаточным механизмам относятся также и те, которые позволяют непосредственно регулировать частоту вращения отдельных элементов кинематической цепи, передавая через себя всю потребную на процесс мощность. Эти механизмы называются вариаторами.

Расчленив всю кинематическую цепь на отдельные механизмы и составив кинематическую схему привода машины, студент может приступать далее к её кинематическому расчёту.

Кинематический расчёт привода машины предполагает определение всех основных кинематических параметров ее привода. Эти данные должны быть указаны на кинематической схеме и, кроме того, необходимы для расчёта элементов привода на прочность.

Кинематический расчёт исполнительных механизмов, составляющих кинематическую группу звеньев, предполагает определение: параметров и характеристик основных исполнительных движений; диапазонов изменений положений отдельных звеньев и рабочих органов; пределов регулирования различных параметров движения; размеров, определяющих пределы перемещения (длину перемещения или угол поворота исполнительного органа); передаточных отношений отдельных кинематических пар, входящих в исполнительный механизм; направления вращения или перемещения элементов, от которых зависит получение заданных исполнительных движений и их согласованность (синхронность); специальных режимов работы, от точного соблюдения которых зависит точность и надежность работы исполнительных механизмов.

Кинематический расчёт передаточных механизмов предполагает:

1. Определение общего передаточного отношения ί_общ от вала электродвигателя, имеющего частоту вращения n_д до вала, на котором крепится ведущее звено исполнительного механизма:

ί_общ = n_д / n_в.зв. (3.7)

где n_в.зв. - частота вращения ведущего звена, с^-1.

2. Распределение общего передаточного отношения всей кинематической цепи привода между отдельными передаточными механизмами, составляющими эту кинематическую цепь. Передаточные отношения отдельных механизмов выбираются по справочным данным в пределах, указанных в курсе «Детали машин» в зависимости от вида передаточного механизма.

3. Определение конструктивных параметров каждого передаточного механизма. Для зубчатых и цепных передач - определение числа зубьев. Для ременных передач - определение расчётного диаметра шкивов. Следует при этом иметь в виду, что меньшее число зубьев или меньший диаметр шкивов должны быть выбраны с учётом допустимых норм, указанных в справочных материалах курса «Детали машин» в зависимости от вида передаточного механизма.

4. Определение частоты вращения каждого звена, каждого передаточного механизма (каждого вала) кинематической цепи.

5. Для вариаторов определяются предельные (максимальные и минимальные) значения передаточного отношения и частота вращения выходного вала.

6. Определение скоростей перемещения поступательно движущихся элементов передаточных механизмов (винтов, гаек, реек, плунжеров, толкателей и т.д.) по соответствующим формулам, взятым из курса «Детали машин».