№12 (Лабораторные работы)

Министерство образования и науки Российской ФедерацииГосударственное образовательное учреждение высшего образованияМосковский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана(МГТУ им. Н.Э. Баумана)Буцев А.АИзучение конструкций элементовприборных устройствМетодические указания к лабораторной работе № 12по курсу “Основы конструирования приборов”Под редакцией А.И. ЕремееваИ.С. ПотапцеваМосква2014гЦелью лабораторной работы является изучение принципов конструирования типовых элементов приборных устройств на примере электромеханического привода.Основные теоретические сведенияВ современных приборных устройствах в качестве приводов исполнительных механизмов широко применяются электромеханические приводы, состоящие из электродвигателя, редуктора, муфты и элементов обратной связи.Редукторы служат для согласования угловых скоростей и вращающие моментовэлектродвигателей с исполнительными механизмами, а муфты - для соединениявалов, предохранения от перегрузок по выходному моменту, превышения скорости или перемены направления вращения выходного вала (реверсирования).Элементы обратной связи обычно преобразуютмеханические величины вэлектрические для использования их в информационных системах.

Приборныередукторы могут иметь постоянное или изменяемое передаточное отношение i,достигающее в некоторых случаях нескольких тысяч. Общее передаточное отношение редуктора i0- это отношение угловых скоростей или частоты вращениявходного и выходного валов, т.e. i0=ωвх/ωвых=nвх/nвых. Иногда при подсчете общего передаточного отношения необходимо учитывать направление вращениявыходного вала. Для этого перед числовым значением ставят знак "+", еслинаправление вращения выходного вала такое же, как и у входного, и знак "-" при разных.

Внешнее зацепление двух колес изменяет направление вращенияна обратное, внутреннее знака передаточного отношения не меняет. Передача,выполненная по схеме рис. 1а, называется ступенчатой, потому что частотавращения и соответственно моменты меняются ступенчато от ведущего вала кведомому посредством нескольких пар зубчатых колес. Главным достоинствоммногоступенчатых зубчатых передач по сравнению с одноступенчатыми является возможность получения больших передаточных отношений при небольших габаритах редуктора и простаты конструкции. С учетом сказанного можно2написать следующее выражение для общего передаточного отношения многоступенчатой зубчатой передачи с учётом знака:i0=(-1)kωвх/ω выхгде k - число внешних зацеплении в зубчатой передаче.Общее передаточное отношение многоступенчатой передачи в зависимости от чисел зубьев колес (рис.

1а) имеет вид:Рис. 1а ступенчатая, 1б ряднаяпередачиZ2 Z4 Z6i0=(-1) Z 1 × Z 3 × Z 5kДля большего числа ступеней выражение по аналогии можно продолжить.Иное наблюдается в рядной передаче (рис. Iб). Передаточные отношения отдельных ступеней передачи тоже перемножаютсяi0 =Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z6××××=Z1 Z 2 Z 3 Z 4 Z 5 Z10тсюда следует, что в рядной передаче общее передаточное отношениезависит только от чисел зубьев первого и последнего колес и не зависит отчисел зубьев промежуточных колес. В связи с этим промежуточные колесарядной передачи называют паразитным. Рядные передачи применяют: длясокращения, габаритов зубчатых колёс, например при относительно большомзаданном расстоянии между валами; для сохранения направления вращения3выходного вала таким же, как и у входного вала; для осуществления передачи с одного вала на другой вокруг мешающих деталей.На рис.

2 представлен фрагмент чертежа общего вида приборного электромеханического привода, состоящего из электродвигателя постоянноготока, редуктора с двухступенчатой зубчато передачей и предохранительнойфрикционной муфты.Электродвигатель I установлен на верхней плате 4 по посадке, обеспечивающей точное его центрирование в плате, и закреплен при помощи двухвинтов 2, Под винты подложены разрезные пружинные шайбы 3, предохранявшие винты от само -отвинчивания. На валу электродвигателя I напрессовано зубчатое колесо 18 с небольшим числом зубьев (Z1 = 17).

Зубчатое колесо, меньшее число зубьев, принято называть шестерней. В зацеплении с шестерней находится зубчатое колесо 6 с числом зубьев Z2=82. Последнеенапрессовано на вал 5 и закреплено в осевой направлении при помощи развальцовки. Вал 5 и шестерня Z 3=19 выполнены из одной заготовки. В зацепление с шестерней Z3 входит зубчатое колесо Z4=57, свободно вращающеесяна валу 7.Модули всех зубчатых колес одинаковы и равны 0,3 мм. На боковойповерхности колеса 12 со стороны диска 10 наклеено металлокерамическоекольцо II, имеющее высокий коэффициент трения при работе в паре состальным закаленным диском 10.

Сила прижатия диска 10 к металлокерамическому диску создаётся пружиной 9 и регулируется в небольших пределахгайкой 8.4Рис.2.Фрагмент чертежа общего вида приборного редукторас перечнем элементовЭта гайка не стандартная, с разрезом и стопорным винтом 19. Послаокончания регулировки винт 19 заворачивается, деформирует разрезанный участок гайки, который плотно прижимается к разноименным профилям резьбыболта и создает увеличенные силы трения в резьбовом соединении.

Эти силытрения стопорят резьбовое соединение, предохраняя его от самоотвинчивания.Шпонка 13 обеспечивает передачу вращающего момента с диска 10 на выходной вал 7 не препятствует перемещению диска вдоль вала 7. Сила прижатиямежду телами трения рассчитывается таким образом, чтобы гарантировать передачу вращающего момента с колеса 12 на диск 10 и от него через шпонку 13на выходной зал 7. При перегрузке на выходном валу силы трения уже оказывается недостаточно для передачи вращающего момента. Колесо 12 вместе снаклеенным на него металлокерамическим кольцом проскальзывает, а выходной вал останавливается. Поломка исполнительного механизма, зубчатых колеси электродвигателя исключается.В редукторе в качестве опор используются подшипники скольжении.Конструктивно цапфы (цапфа- часть вала, обычно на концах, сконструированаи рассчитана для использования как опора в подшипниках с трением скольжения) вала выполнены непосредственно из материала самого вала, а втулки сде5ланы в виде отверстий самой плате.

При таком исполнении платы для нее требуется большое количество дорогого антифрикционного материала (латуни илибронзы и используется только для малогабаритных изделий), в связи с чем вприборостроении часто приметают установку бронзовых или латунных втулокв платы, изготовленные из стали, алюминиевых сплавов или других дешевыхматериалов. Плата 4 и 14 соединены между собой стойками 15, которых должнобыть не менее трех.

Для удобства и упрощения последующего монтажа редуктора стойка одним концом крепятся к нижней плате неподвижно путем развальцовки. На другом конце стойки имеется центрирующей поясок, на которыйустанавливаемая и центрируется верхняя плата 4. Плата к стойке крепится вантами 16. Под эти винты также подкладываются упругие разрезные шайбы 17 поГОСТ 6402-70 (гроверы).На рис. 3 приведена структурная схема рассматриваемого привода,(согласно ГОСТ 2102-68).Рис.3 Структурная схема приводаСтруктурной схемой называется графический документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений представлены составные части изделия и связи между ними.На структурной схеме привода рис.3 вращающий момент электродвигателя 1 поступает на двухступенчатую зубчатую передачу 2, а с нее на фрикционную предохранительную (по моменту) муфту, состоящую из зубчатого колеса z2 и диска 3 и затем на выходной вал 4.6Рис.4 Кинематическая схемаНа рис.

4 представлена кинематическая схема электромеханическогопривода по рис. 2. Кинематическая схема не является какой-то копией конструкции, а отражает только взаимосвязи элементов и составляется и вычерчивается из элементов, приводимых в ГОСТ 2770-68. Если изображение какого-тоэлемента в ГОСТе отсутствует, то допускается вычерчивать элемент в упрощенном виде, без конструктивной проработки, сделав соответствующуюнадпись, поясняющую значение элемента.Для выполнения правильной сборки изделий (сборочных единиц) оформляется специальная техническая документация: сборочные чертежа и схемысборки изделия.Согласно ГОСТ 2101-68:1.

Изделием называют любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. Устанавливаются следующиевиды изделий: а) деталь; б) сборочные единицы; в) комплексы; г) комплекты.2. Деталь. Изделие, изготовленное из однородного по наименованию имарке материала, без применения сборочных операций 8, например; пластинаив биметаллического листа; печатная плата, маховичок из пластмассы (без арматуры), провод заданной длины. Эти изделия, подвергнутые покрытиям, независимо от вида в толщины, изготовленные с приенением местной сварки, пайки, склейки, сшивки и т.п., например: винт, подвергнутый хромированию, трубка, спаянная или сваренная из одного куска листового материала, коробка,7склеенная из одного листа картона, тоже считаются деталями.3.