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.