Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 41
Текст из файла (страница 41)
В большинстве случаев для расчета этого изменения использовали схему, приведенную на рис.5.6,а. При этом в результате износа направляющейперемещение точки С с координатами а, Ь в точку С' рассматривали как результат опускания точки А на И 1 и поворота ползуна на угол а, определяемыйиз формулыtg а = (И2 где И 1 , И2 -И 1)/lo,износ направляющих в зонах контакта; /0 - расстояние междузонами контакта.Таким образом, изменение траектории ползуна можно рассчитать поформулеЛ= И1 + (И2 -И 1)а/lо.С учетом возможности определения наиболее вероятных зон контактанаправляющих (при использовании изложенной выше методики имитационного моделирования) параметры а и /0 в зависимости от положенияS ползуна2145.Надежность станковl(L)хбаNвРис.5.6.Схемы к методике модеШ1рования изменения траектории вершины резца металлорежущего станка при износе направляющихна станине будут изменяться. При этом параметрa(S)будет соответствоватьрасстоянию от условно передней зоны контакта до линии, определяющей положение режущего инструмента (рис.5.6, б).Конечно, термин «наиболее вероятные зоны контакта направляющих» неследует понимать как наличие ограниченного числа зон, в которых существует реальный контакт (см.
рис.5.6,б). В парах направляющих ползуна и станины металлорежущего станка касание происходит по всей их длине и ширине (за исключением редко встречающегося так называемого «раскрытиястыка»). Только моделируя распределение давления по всей плоскости стыка,можно определять необходимые для расчета траектории подвижного ползунапараметры. Для этого плоскости направляющих представляют в виде конечно-элементных моделей. Например, моделирование процесса контактирования и изнашивания направляющих скольжения в программной средена языкеAutoLispAutoCadвозможно с использованием трехмерной сети.Алгоритм, позволяющий рассчитывать изменение траектории ползуна постанине с учетом возможности определения наиболее вероятных зон контакта, показан на рис.5.7.ЗдесьL-параметр, характеризующий текущее положение ползуна на станине; Lнач, Lкон -параметры, определяющие соответственно координаты начала и конца хода ползуна на станине; Л-отклоне-5.3.
Прогнозирование потери точности станков215НачалоL = LначОпределение наиболеевероятных точекi 1 (L) и i 2 (L)касания направляющихРасчет параметровa(L), И 1 (L), И 2 (L)Л( L) = И 1( L) - [ И 2 ( L) -И 1 ( L) ] а ( L )l l( L)ДаЛ =I Л111ax - Л m in lL =L +ЛLРис.5.7.ОстановАшоритм расчета изменения траектории вершины резца при износе направляющих металлорежущего станкание от прямолинейности траектории движения вершины резца, вызванноеизносом направляющих по всей длине хода ползуна.Кроме неравномерности эпюры износа по длине направляющей на искажениетраектории движенияподвижныхоргановметаллорежущихстанковсущественное влияние оказывает неравномерность изнашивания различныхграней направляющих.
Обычно для учета этой неравномерности применяютрасчетные схемы, аналогичные приведенной на рис.5.6,в. При этом предполагается, что изменение диаметра обрабатываемой заготовки отdдоDопределяется следующими основными причинами:1)горизонтальным смещением х 1 вершины резца, обусловленным горизонтальным смещением Лг суппорта из-за неравномерности износа различных граней передней направляющей:Х12)= Иь sin 13-Иasin а;горизонтальным смещением х2 вершины, обусловленным поворотомсуппорта вследствиенеравномерности износа передней и задней гранейнаправляющих:х2 = Н1 (z - Ис)IН2,где Н1 , Н2 -конструктивные параметры станка;z-передней направляющей, рассчитываемое по формулеz = Иь cos 13 + Иа cos а.опускание суппорта на2165.Надежность станковС учетом малости влияния на конечный результат непосредственногоопускания суппорта в вертикальной плоскости расчетная зависимость дляпогрешности обработки имеет видЛ :=:: И0 (Н1соs а/Н2 На рис.sin а)+ Иь(Н1соs BIH2 + sin В)-ИсН1/Н2.приведены результаты моделирования изменения траектории5.8движения вершины резца токарного станка при износе направляющих скольжения.У, мкм1о1l--...1...-==±=o~-==---1.-..i.,..,<::=======<=---'---500-1Z,CM- l-22-22Х,мкмs -2fо1 ~~110----------1z, см1-1Рис.5.8.Изменение траектории вершины резца токарного станка приизносе направляющих в различных плоскостях:1-экспериментальные кривые;2-результаты прогнозированияПриведенные методики математического моделирования процесса изнашивания направляющих скольжения и изменения по этой причине траектории подвижного рабочего органа металлорежущего станка, лежащие в основеметодологиисожалению,прогнозированиядонастоящегопотеривремениточности технологическихнеполучилидолжногомашин,кприменениявпрактике конструирования.
Однако изложенные алгоритмы, апробированныевходемногочисленныхуменьшаютэкспериментальныхвозникающиевпроцессеисследований,прогнозированиясущественнонеопределенности,сужая границы зон возможных ошибок до уровня, приемлемого для практического использования.Контрольные вопросы1.Дайте определения терминам «надежность»,«работоспособность»,«долговечность».2.В чем разница между параметрической и функциональной надежностью?3. Перечислитеосновные показатели надежности станков.5.3. Прогнозирование потери точности станков4.217Как спрогнозировать потерю точности станка с помощью метода Монте-Карло?5.Перечислите основные этапы прогнозирования потери точности станкапри износе направляющих.6.Что лежит в основе математического моделирования процесса изнашивания направляющих скольжения?7.Как влияет учет прирабатываемости при моделировании процесса изнашивания направляющих скольжения?8.Перечислите основные причины изменения диаметра обрабатываемойдетали при износе направляющих.6.ЭРГОНОМИКА И ГАРМОНИЗАЦИЯ ФОРМЫ СТАНКОВ6.1.
ЭРГОНОМИКА СТАНКОВ6.1.1. Эргономические требования,предъявляемыек проектируемым станкамПроблема взаимодействия человека и современной техники является одной из основных проблем современного машиностроения, практики проектирования и эксплуатации машин. Она имеет ряд аспектов, основные из которых связаны с анализом соответствия оборудования антропометрическим,биомеханическим, психофизиологическим и психическим свойствам человека-оператора, а также его естественной потребности в общении с эстетическисовершенными предметами. Некоторые из этих аспектов рассматриваются внаучной дисциплине, назьmаемой эргономика.Техническая эстетика предъявляет комплекс эргономических и эстетических требований, выполнениедолжнообеспечиватькоторых наряду с другими требованиямисоздание технически совершенного,экономическиоправданного, удобного в эксплуатации и эстетически выразительного оборудования.Эргономические требования определяют оптимальные условия труда человека-оператора и согласование его возможностей с параметрами оборудования.
Это означает, что оборудование следует проектировать с учетом антропометрических характеристик, биомеханических, психофизиологическихи психических свойств человека-оператора. Требования, предъявляемые крабочему месту человека-оператора, следующие:обеспечивать простую и естественную позу человека-оператора при выполнении им рабочих функций;иметь достаточное рабочее пространство, позволяющее оператору осуществлять все необходимые движения и манипуляции при управлении работой оборудования;проектироваться с учетом антропометрических данных человека, а такжеудобства обзора всех функционально важных узлов и элементов оборудования, обеспечения оперативного обслуживания оборудования и его профилактики;иметь оптимальную и равномерную освещенность (особенно на лицевыхпанелях) и исключать затемненность, располагаться относительно других рабочих мест в соответствии с ГОСТ21958- 76;6.1.219Эргот-юмика станковоснащаться пультами управления, спроектированными вгостсоответствии с23000-78.6.1.2.
Учет антропометрических характеристик человекапри проектировании станковАнтропометрические характеристики (АХ), определяющие размеры телачеловека и его отдельных частей, являются случайными величинами, подчиненными нормальному закону распределения. АХ могут быть статические идинамические.Статические АХ - это размеры тела человека, соответствующие статическому положению последнего, сохраняющего при измерениях одну и ту жепозу. На рис.6.1эти размеры указаны позициями1- 24;в табл.средние значения Мер, средние квадратические отклоненияcr6.1даны ихдля базовогоконтингента, а также области использования при проектировании. Значения--12Рис.6.1.
Основные размеры тела человека в положении стоя (1-15)положении сидя (16-24)ив2206.Эргономика и гармонизация формы станковАХ для требуемого контингента пересчитывают по зависимостям, изложенным в методике расчета зон досягаемости оператораДинамические АХ -•.это углы вращения в суставах, данные по зонам досягаемости, приросты (эффекты движения) в виде максимального увеличенияили уменьшения одного и того же размера при перемещении части тела впространстве (например, изменение длины руки при различных ее положениях). В табл.6.2приведены динамические АХ при движении головы, стопы,кисти руки человека.Таблица6.1Статические АХОсновные размеры, смПозициянарис.Характеристика6.112Высота над по-МуЖЧЮiЫЖенщиныMcpicr;Мер;cr;172,36,6159,55,2Область примененияДля определения высоты обо-лом верхушеч-рудования при работе стоя иной точки (рост)высоты рабочего помещенияВысота плеча142,86,2131,85,0Для определения высоты рабочей поверхности и высоты расположения органов управления3Ширина плеч4Длина тела с вы-45,72,140,82,4Для определения размеров рабочего места220,3 9,56 201,8 6,95тянутой вверхмости по вертикали при разме-рукой5Размах рукиДля определения зоны досягаещении органов управления179,08,2163,26,5Для определения зон досягае-мости по фронту6Размах рук, со-94,24,686,63,7Тоже84,24,577,13,6Для определения зон досягае-ГНУТЫХ В ЛОКТЯХ7Передняя дося-мости по глубинегаемость руки8Высота глаз над159,76,3147,85, 1Для определения высоты рабочей поверхности и размещенияполомсредств индикации, зон обзора9Высота ротовой153,06,1141,65,0Для определения высоты уста-82,13,776,63,5Для определения зон захватановки микрофонаТОЧКИ Над ПОЛОМ10Высота над полом шиловиднойТОЧКИ• См.: Борисов С.Н Методические указания к лабораторным работам по курсу1993.«Дизайн станков».
М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана,6.1.Окончание табл.6.1Основные размеры, смПозиция нарис.Характеристика6.11112221Эргот-юмика станковВысота над по-МужчиныЖенщиныМер;cr;Mcpicr;63,53,559,53, 1Область примененияДля определения зон досягае-лом пальцевоймости по вертикали при разме-ТОЧКИщении органов управленияДлина стопы26,71,824,01,3Для определения размеров ножных органов управленияВысота над по-лом берцовойточки:13нижней6,21,25,31,2Тоже14верхней45,02,940,72,5Для определения высоты расположения органов управления ивысоты рабочей поверхности15Длина НОГИ93,34,885,62,2Тоже16Высота над си-90,52,885,62,7Для оценки высоты оборудова-деньем верху-ния, размеров зон расположенияшечной точкиорганов управления и индикации17Высота глаз над77,42,673,42,6сиденьем18Высота ротовойДля оценки размещения органовуправления и индикации70,82,667,02,6Для определения высоты установки микрофонаточки над сидепьем19Высота коленей56,52,752,02, 1над полом20Высота локтяДля определения высоты сиденья22,82,522,22,4Для размещения подлокотникови определения высоты рабочегонад сиденьемместа21Высота плеча60,02,956,62,5над сиденьемДля размещения органов управления, определения высоты ра-бочей поверхности22Длина предпле-48,12,543,91,7Для определения зоны досягае-мости по глубине, размеров ра-чья с кистьюбочего места23Расстояние от51,02,748,12,8спинки сиденьяДля определения размеров сиденьядо подколенногоугла24Длина вытянуТОЙ НОГИ107,95,4103,03, 1Для размещения органов ножного управления2226.ТаблицаЭргономика и гармонизация формы станков6.2Угол поворота различных частей телаЧасть телаУгол поворота, град.Характер движенияMcpiО;Рука, сжимающаяРазгибание8518,2цилиндрСгибание5317,3Отведение (движение в сторону)4011,2Приведение (движение внутрь)3510,3Поворот назад6015,5Поворот вперед4413,6Поворот вправо4010,9Поворот влево4210,9Разгибание277,6Сгибание397,9Отведение (движение в сторону)3510,3Приведение (движение внутрь)338,5ГоловаСтопаНа рис.6.2показаны зоны досягаемости рук человека, а в табл.6.3приведены размеры этих зон для человека, имеющего базовые АХ, за которые приняты среднестатистические показатели взрослого населения России.Таблица6.3Размеры зон досягаемости рук человека(данные для среднего роста жителей России)Позициянарис.6.2В вертикальной плоскостиМужqиныВ горизонтальной плоскостиЖен:щиНЪIМужчиныЖенщиныMcpiоcro1Мер;оcro1Мер;оcro1Мер;оcro11155,08,2140,06,5155,08,2137,06,02135,05,0110,03,4135,05,0110,03,4380,04,573,03,672,02,666,01,8450,02,543,01,724,01,020,00,8570,03,563,03,124,01,020,00,86140,06,1126,06,833,52,530,01,8777,03,768,03,555,04,548,03,6880,05,072,03,4----6.1.Эргот-юмика станков12223342341\Рис.6.2.Зоны досягаемости рук человека в вертикальной и горизонтальной плоскостяхСуществующие антропометрические методы проектирования станков всистеме человек-машина направлены на учет антропометрических признаков через схематическое изображение человека-оператора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
