2.1. Поняття про структурну схему машини

Структурна схема машини (апарата) складається на першій стадії проектування машини (апарата) і відображає суть побудови конструкції без деталізації конструктивних особливостей. Структурна схема наглядно показує взаємозв’язок між окремими механізмами і їх управлінням; дає уяву про розподіл енергії.

Базою для розробки структурної схеми є принципова технологічна схема.

До початку розробки структурної схеми машини (апарату) необхідно уявити загальну картину протікання технологічного (робочого) процесу і вибрати систему та засоби його механізації та автоматизації, які визначають загальну структуру майбутньої машини (апарату).

Проектуючи різноманітні машини застосовують різні системи та засоби механізації основних і допоміжних операцій, а також різні системи та засоби автоматизації технологічних процесів на операціях контролю, управління і регулювання процесів. Використовують механічні, пневматичні, гідравлічні, електричні, електронні, напівпровідникові, акустичні, оптичні та інші, а також комбіновані системи.

Найбільш розповсюдженими є механічні системи. Основними механізмами таких систем, що використовуються для передачі енергії від двигуна до робочих органів, є: важільно-шарнірні, важільно-кулачкові, прості зубчаті, планетарні, важільно-зубчаті, пасові, ланцюгові та інші. Ці механізми перетворюють обертовий рух двигуна машини у будь який інший вид руху виконуючого органу. Це є однією з переваг механічних систем.

Недоліками цих систем є:

                            велика металомісткість конструкції, особливо при передачі руху на великі відстані;

                            великі динамічні навантаження;

                            значна інерційність механізмів, що веде до збільшення часу спрацювання і обмежує продуктивність машин.

Гідравлічні та пневматичні системи порівняно з механічними мають наступні переваги:

                            швидкість спрацювання;

                            можливість передавати значні потужності по трубопроводам незначних діаметрів і отримувати великі вихідні зусилля;

                            проста, компактна і маломістка конструкція систем;

                            можливість використання нормалізованих складальних одиниць і деталей;

                            плавність ходу робочих органів гідравлічних систем;

                            простота управління роботою механізмів і забезпечення безступеневого регулювання швидкості руху виконуючих органів;

                            можливість розміщення систем як в машині чи апараті, так і за її межами;

                            надійність та довговічність.

Недоліками таких систем є:

                            неможливість точно координувати рух вихідних (робочих) органів внаслідок втрат робочих тіл через ущільнення;

                            зміна в’язкості робочих тіл через коливання температури, втрати на тертя по довжині трубопроводу;

                            висока точність виготовлення окремих спряжених деталей;

                            шкідливий вплив робочої рідини на якість виробів;

                            зменшення ККД через втрати робочого тіла

Електричні системи характеризуються:

                            компактністю конструкції;

                            можливістю передавати енергію на великі відстані;

                            легкістю перетворення електроенергії в теплову або інші види енергії при високому ККД.

Недоліками електричних систем є мала надійність електричних контактів.

Електронні та напівпровідникові системи через малу потужність використовуються для автоматизації технологічних процесів.

Оптичні системи використовуються як для механізації (розкрій лазерним променем), так і для автоматизації технологічних процесів.

Структурна побудова машин і апаратів за типом обладнання поділяється на періодичної (циклічної) і безперервної дії.

Машини зі сталим рухом робочих органів характеризуються з’єднанням двигуна з робочими органами або безпосередньо, або через передаточних механізм (редуктор).

Машини з циклічним рухом робочих органів характеризуються виконанням операцій, які періодично повторюються.

Структурні схеми апаратів бувають двох видів:

                            нерухомі (без спеціальних механічних устаткувань);

                            рухомі (з устаткуванням для прискорення технологічних процесів).

Проектування структурної схеми машини обумовлюється:

                            вимогами технологічного процесу;

                            продуктивністю машини;

                            допустимими габаритними розмірами та інше.

Проектування структурної схеми включає:

                            вибір необхідних виконавчих та передаточних механізмів;

                            тип двигуна;

                            схему управління машиною та інше.

Структурні схеми містять умовні позначення:

                            устаткувань для програми;

                            устаткувань для управління;

                            робочих органів;

                            основних функціональних елементів;

                            прямих і зворотних потоків центральної інформації;

                            потоків місцевої (блокуючої) інформації.

Рис. 2.1. Структурна схема універсальної швейної машини:

1 – голка; 2 – механізм для натягу нитки; 3 –човник; 4 – зубчата рейка;

5 – лапка; 6 – матеріал; 7 – платформа; 8 і 9 – верхня та нижня нитки;

І-VII – вали; Ф – муфта фрикційна; РМ – пасова передача; З – зубчата передача;

К – кулачкова передача; Р – важільний механізм; Ш – шаговий механізм;

П – механізм з поступальною рухомою ланкою; О – оператор; Е – електродвигун

Окремі вузли та механізми зображаються у вигляді фігур з позначенням (букви або цифри).

На схемі вказують потужність електродвигуна, частоту обертання його вала і валів машини, передаточні числа, порядкові номери валів (римські цифри), назви виконавчих механізмів, а також робочих органів, закріплених безпоседньо на валах.

Елементи гідро- та пневмопередач показують у вигляді прямокутників.