Какие есть технологические машины

Приводы технологических машин

1. Понятие технологической машины и основные виды технологических машин для машиностроения.

Машина может быть определена как устройство, выполняющее целесообразные механические движения, служащие для преобразования полуфабрикатов в предметы (изделие) или действия необходимые человеку.

Технологической машиной называется машина, в которой преобразование материала состоит в изменении его формы, размеров и свойств. В машиностроении к технологическим машинам относят металлорежущие станки, кузнечно-прессовое оборудование, промышленные роботы (сварочные, сборочные) и др.

2. Структура технологической машины.

Технологическая машина в простейшем случае состоит из трех основных механизмов: двигательного, передаточного, исполнительного. Кроме того, машина может иметь системы управления, защиты и блокировки, а также систему регулирования и механизмы подачи продукта, его транспортирования внутри машины и выгрузки после обработки.

3. Понятие привода технологической машины. Структура привода.

4.Назначение исполнительных механизмов. Их виды и место в структуре привода.

Исполнительный механизм предназначен для преобразования вида движения от источника энергии в вид, требуемый рабочему органу. Исполнительными механизмами для преобразования вращательных движений в поступательные являются кривошипно-шатунные, кривошипно-кулисные, кулачковые, зубчато-реечные, червячно-реечные и винтовые.

5. Классификация приводов в зависимости от источника энергии и вида движения.

В зависимости от источника движения приводы разделяют на электроприводы, гидроприводы, пневмоприводы, тепловые приводы и инерционные. В зависимости от вида движения приводы разделяют на приводы поступательного прямолинейного движения и приводы вращательного движения.

6. Основные виды двигателей, которые используются в электроприводах.

В электроприводах используются следующие электрические двигатели:

асинхронные электродвигатели переменного тока;

двигатели постоянного тока;

7. Какими способами производится изменение скорости в электроприводах главного движения и подачи станков?

Изменение скорости за счёт включения механических передач с множительными группами (или блоками зубчатых колес);

Изменение скорости за счёт включения механических вариаторов;

Изменение скорости вращения двигателей.

8. В каких условиях работает привод главного движения станков с точки зрения изменения мощности и момента?

Привод главного движения станка работает в условиях постоянства передаваемой мощности в диапазоне от до , а в диапазоне от до привод работает при условии постоянства передаваемого момента. Величина может быть определена по формуле:

.

9. В каких условиях работает привод подачи станков с точки зрения изменения момента?

Привод подачи станка работает при условии постоянства передаваемого максимального момента в диапазоне рабочих подач от до /

10. Дать понятие гидропривода и привести его состав.

Гидропривод – это устройство (или агрегат), предназначенное для приведения в движение механизма (или машины). Это устройство преобразует и передаёт энергию посредством рабочей жидкости. Гидропривод состоит из приводного двигателя, насоса, гидродвигателя, устройств управления, а также дополнительных и вспомогательных устройств.

11. Назначение гидропривода и его элементов.

Гидропривод предназначен для передачи энергии от приводящего элемента к звеньям машины. Устройства управления предназначены для изменения параметров потока рабочей жидкости. Гидролинии служат для соединения насоса с двигателем. Гидравлические устройства (в виде клапанов, дросселей, распределителей) служат для изменения направления и параметров потока жидкости. Кроме того в составе гидропривода имеются кондиционеры рабочей среды, т.е. фильтры, отделители влаги и воздуха, холодильники и др., а также гидроёмкости в виде баков и аккумуляторов.

12. Какими преимуществами гидропривода объясняется его применение в приводах технологических машин?

возможность развивать высокие значения сил, крутящих моментов при относительно малом объёме, небольшой массе и инерционности гидродвигателей;

бесступенчатое регулирование скорости движения рабочего звена;

плавность, равномерность и устойчивость движения выходного звена гидродвигателя;

надёжная и простая защита от перегрузок;

удобство компоновки; простота преобразования вращательного в поступательное движение;

малый момент инерции.

В тоже время гидропривод имеет следующие недостатки, которые ограничивают более широкое его применение в сравнении с другими приводами:

зависимость характеристик привода от температуры жидкости;

высокая степень герметичности для устранения утечек;

пожароопасность при использовании горючих рабочих жидкостей.

13. Определение электропривода. Его структура.

Электропривод – это техническая система, предназначенная для приведения в движение рабочих органов машины и целенаправленного управления рабочими процессами, состоящая из электродвигательного, передаточного, преобразовательного информационно-управляющего устройства. Электродвигательное устройство – это электрический двигатель. Передаточное устройство предназначено для осуществления передачи движения от двигателя до рабочего органа. Преобразовательное устройство – это преобразователь электроэнергии. Оно используется в регулируемом электроприводе для целенаправленного и экономичного изменения параметров движения электропривода: скорости, развиваемого момента и др.

14.Дать определение механической характеристики привода. Механическая характеристика двигателя. Режимы работы двигателей.

Взаимосвязь момента, развиваемого двигателем, и скоростью его вращения определяет механическая характеристика электропривода (электродвигателя). Эти характеристики изображают в поле координат , где – момент; – скорость.

Двигатели работают в следующих режимах: двигательном: и генераторном: .

15. Какие зоны регулирования имеет регулируемый электропривод главного движения металлорежущего станка? Каким образом осуществляется изменение скорости в каждой зоне при использовании двигателя постоянного тока?

Регулируемый привод главного движения станка имеет 2 зоны: I – зона от до , это зона постоянства момента. Изменение скорости в этой зоне осуществляется изменением напряжения, подводимого к якорю двигателя. II – зона от до , это зона постоянства передаваемой мощности. Изменение скорости в этой зоне осуществляется изменением магнитного потока, или тока в обмотке возбуждения. Величина может быть определена по формуле:

.

16. Какие зоны регулирования имеет регулируемый электропривод подачи металлорежущего станка? Каким образом осуществляется изменение скорости в каждой зоне при использовании двигателя постоянного тока?

Регулируемый привод подачи станка имеет одну зону регулирования, поскольку привод работает при условии постоянства передаваемого максимального момента от до . Изменение скорости в этом приводе осуществляется изменением напряжения, подводимого к якорю двигателя.

17. Каким образом можно изменять скорость вращения асинхронного электродвигателя для изменения скорости привода главного движения станка? Особенности этих способов.

Для изменения скорости вращения асинхронного двигателя можно применять следующие способы:

Изменять частоту переменного тока. В этом случае можно изменять скорость практически бесступенчато в большом диапазоне, однако требуется пропорционально изменять и напряжение.

Изменять напряжение. В этом случае можно плавно уменьшать номинальную частоту вращения в очень небольшом диапазоне (до 20 %).

Включать дополнительные сопротивления. Диапазон очень невысок.

18. Какие приводы используются в станках с ЧПУ?

В станках с ЧПУ в качестве приводов используют:

шаговые приводы с малоинерционным и высокомоментным электрическим шаговым двигателем;

электромеханические следящие приводы с двигателями постоянного тока;

электрогидравлические следящие приводы с силовыми цилиндрами и гидромоторами.

19. Какие применяют способы регулирования скорости движения в гидроприводах?

В гидроприводах применяют следующие виды регулирования скорости движения:

объёмное регулирование посредством изменения объёма рабочих камер насоса, которое может быть как бесступенчатым, так и ступенчатым;

дроссельное регулирование за счёт изменения сопротивления, которое в зависимости от установки дросселя относительно исполнительного органа может быть дроссельным регулированием на входе, на выходе, в параллель и дроссельно-дифференциальным.

20. Что такое вибрационный привод? Его виды.

Вибрационный привод – это устройство для преобразования вибрации ведущего звена устройства в направленное перемещение его ведомого элемента. Различают два вида вибрационных приводов:

1. Вибрационные транспортирующие устройства, где ведущими элементами являются непосредственно рабочие органы вибрационных машин (конвейеров, насосов, питателей, бункеров и т.п.), чья вибрация создаёт направленное перемещение сыпучих, кусковых материалов, жидкостей, паст и иных продуктов.

2. Вибрационные двигатели, в которых вибрация ведущего элемента преобразуется во вращательное движение ротора либо поступательное движение ползуна, затем используемое для привода того или иного механизма.

Источник

Для производства любых товаров (за исключением интеллектуального труда) требуются специальные механизмы. Иначе – технологическое оборудование. Это могут быть станки для обработки металлов резанием, кузнечно-прессовое оборудование, литейные, ткацкие и другие виды станков, а также оборудование для пищевой, химической, фармацевтической и других видов промышленности. Перечень можно продлить до бесконечности. Технологическое оборудование предприятия определяет его конкурентоспособность и востребованность производимой продукции.

Общие понятия

Исходное сырье и материалы загружаются и подвергаются обработке на оборудовании технологического процесса. После завершения определенной операции материал либо заготовка претерпевают существенные изменения. Так, например, при загрузке стальных изделий в печь, дальнейшего нагрева их до критических температур и охлаждения свойства материала изменяются скачкообразно. В качестве среды охлаждения может выступать воздух, промышленное масло, вода (как в чистом виде, так и с разнообразными присадками) и даже легкоплавкий металл. В зависимости от преследуемых целей, потребуется наличие конкретного технологического оборудования. Это зачастую дорогая импортная техника. С техническим обслуживанием такого оборудования едва ли сможет справиться слесарь без специальной подготовки.

Классификация оборудования

Прежде всего все станки, аппараты и механизмы, которые принимают участие в технологическом процессе производства изделий, классифицируют по характеру влияния на сырье (заготовку). Еще одним важным параметром является структура цикла изготовления изделий. Кроме того, оборудование можно классифицировать по производительности (количеству выполняемых операций в единицу времени), по назначению и по степени автоматизации и механизации.

Авторы различных учебных пособий придерживаются разных методологий при классификации технологического оборудования. Это создает определенные трудности для самостоятельного изучения ряда инженерных дисциплин. Особым разнообразием подходов характеризуются зарубежные учебники. В условиях России рекомендуется брать за основу приведенный перечень.

Классификация по степени автоматизации

По данному критерию технологическое оборудование делят на механизмы с ручным управлением, полуавтоматы и автоматы.

Следует сказать, что оборудование с ручным управлением постепенно исчезает из обихода. В соответствии с современными представлениями, человек не должен выполнять физически тяжелую работу, которую могут выполнять роботы. Однако в некоторых случаях универсальные станки применяются. Причем в ближайшей перспективе они не будут вытеснены автоматикой. Это, прежде всего, касается ремонтных мастерских, которые занимаются вспомогательным обслуживанием производств.

Воздействие на обрабатываемое сырье или заготовку

По данному признаку принято все машины и аппараты делить на две большие группы. Это технологическое оборудование, которое в процессе обработки меняет геометрию (размеры, формы) заготовки. Ко второй же группе относятся машины, которые при воздействии на сырье и материалы изменяют их физические и химические свойства.

Примерами технологического оборудования первого вида могут служить токарные, фрезерные и другие металлообрабатывающие станки, а также оборудование литейной группы, машины для горячей и холодной ковки металла и т.д.

Вторая группа – это промышленные печи для термообработки металлов и сплавов, оборудование для варки сахара и другие аналогичные аппараты.

Следует отметить, что у оборудования первой группы, как правило, гораздо больше движущихся частей. К тому же оно испытывает значительные нагрузки. Поэтому ремонт технологического оборудования данного класса осуществляется гораздо более часто. Машины, которые не участвуют в формообразовании поверхностей изделий, работают стабильно и выходят из строя крайне редко. Так, например, промышленные печи чаще всего выходят из строя по причине перегорания нагревателей.

Встречаются редкие высокотехнологичные экземпляры оборудования, которые представляют собой машины универсального типа, способные обрабатывать изделия и придавать ему заданную форму и свойства. Такое оборудование может быть отнесено одновременно как к первому, так и ко второму виду.

Классификация оборудования по структуре цикла

Цикл процесса обработки – это не что иное, как время от начала загрузки исходного сырья или установки заготовки до завершения процесса обработки и отправки предметов труда на склад либо на следующую операцию.

Машины бывают периодического и непрерывного действия. Как те, так и другие обладают своими преимуществами и недостатками, которые отражаются на экономических показателях деятельности предприятия.

Оборудование периодического действия

В первом случае заготовка (сырье) обрабатывается машиной в течение определенного времени, после чего она снимается с приспособления и отправляется на дальнейшие операции, а машина обрабатывает очередное изделие (порцию сырья). Примером таких машин служат металлообрабатывающие станки, доменные печи, промышленные мясорубки и другие. Такие машины относятся к основному технологическому оборудованию. Хотя и из этого правила есть исключения.

Эксплуатация технологического оборудования периодического действия требует от исполнителя работ специальной подготовки и навыков. В противном случае такие машины будут постоянно выходить из строя.

Оборудование непрерывного действия

Отличительная особенность таких машин – одновременная выгрузка готового сырья (изделий) и поступление полуфабрикатов (установка заготовок) в машину. Таким образом, организован непрерывный цикл производства. Технологическое оборудование работает в режиме нон-стоп. Отсутствие технологических перерывов негативно сказывается на работе оборудования. С течением времени случаи выхода его из строя учащаются.

Примером машины непрерывного действия является автомат по производству изделий из полиэтилена: на вход поступают гранулы пластика, при этом постоянно выходит и наматывается на бобину полиэтиленовая лента. Также к такому оборудованию относятся автоматы роторного типа.

Преимущество от использования такого оборудования заключается в его просто невероятной производительности. Она подчас превышает производительность традиционных машин прерывного цикла в несколько десятков раз.

Классификация по количеству выполняемых операций

По данному признаку все оборудование можно поделить на многооперационное и однооперационное.

Каждый из двух типов имеет свои показания к применению для разных видов производств, а также достоинства с недостатками. Не всегда более дорогое оборудование будет выполнять свою работу лучше, чем гораздо более дешевые отечественные аналоги.

Однооперационные машины

Из названия понятно, что к данному классу технологического оборудования относят машины и механизмы, которым отведена задача выполнять лишь одну технологическую операцию.

Примерами такого технологического оборудования могут служить ленточные пилы. Данный станок может выполнять сугубо одну функцию – нарезку проката на заготовки разной длины. Примеры из другой отрасли промышленности – мясорубка в мясоперерабатывающем цеху мясокомбината, аппарат для нарезания хлеба на ровные куски и т.д.

Многооперационные машины

На таком оборудовании может выполняться огромное количество операций. Оно считается универсальным.

Возможность осуществления выпуска большой номенклатуры изделий весьма привлекательна. Однако в массовом и крупносерийном производстве такие машины применять крайне нежелательно по причине их «капризности». Такое оборудование является очень высокотехнологичным, поэтому за ним требуется тщательный уход и техническое обслуживание. В условиях массового производства этим мерам предупреждения поломок, откровенно говоря, не уделяется внимания вообще. Как правило, станки и механизмы ремонтируются по требованию (при возникновении поломок и выходе из строя). Ведь основное технологическое оборудование часто работает в три смены, а порой и семь дней в неделю. Поэтому оно должно быть надежным. Для таких целей используют специальное оборудование. Да, его технологические возможности ограничены, но и конструкция таких станков максимально упрощена, а значит они работают надежно и без поломок. Необходимо лишь следить за уровнем масла в коробке передач и за подачей охлаждающей жидкости в зону резания.

При таких условиях большинство высокотехнологичных решений окажутся невостребованными и будут лишь мешать.

Источник

Какие есть технологические машины

Введение. Инженерное проектирование. Машина и механизм.

Курс «Теория машин и механизмов» является первой частью общеинженерной дисциплины «Основы проектирования машин». Вторая часть этой дисциплины называется «Детали машин» или «Основы конструирования машин». На специальности, по которой Вы проходите подготовку, курс ТММ изучается в течение двух семестров и состоит из:

Рекомендуемая основная литература

Рекомендуемая дополнительная литература

Цель и задачи курса.

Задачи ТММ: разработка общих методов исследования структуры, геометрии, кинематики и динамики типовых механизмов и их систем.

Типовыми механизмами будем называть простые механизмы, имеющие при различном функциональном назначении широкое применение в машинах, для которых разработаны типовые методы и алгоритмы синтеза и анализа.

Рассмотрим в качестве примера кривошипно-ползунный механизм. Этот механизм широко применяется в различных машинах: двигателях внутреннего сгорания, поршневых компрессорах и насосах, станках, ковочных машинах и прессах. В каждом варианте функционального назначения при проектировании необходимо учитывать специфические требования к механизму. Однако математические зависимости, описывающие структуру, геометрию, кинематику и динамику механизма при всех различных применениях будут практически одинаковыми. Главное или основное отличие ТММ от учебных дисциплин изучающих методы проектирования специальных машин в том, что ТММ основное внимание уделяет изучению методов синтеза и анализа, общих для данного вида механизма, независящих от его конкретного функционального назначения. Специальные дисциплины изучают проектирование только механизмов данного конкретного назначения, уделяя основное внимание специфическим требованиям. При этом широко используются и общие методы синтеза и анализ, которые изучаются в кусе ТММ.

Краткая историческая справка

Как самостоятельная научная дисциплина ТММ, подобно другим прикладным разделам науки, возникла в результате промышленной революции начало которой относится к 30-м годам XVIII века. Однако машины существовали за долго до этой даты. Поэтому в истории развития ТММ можно условно выделить четыре периода:

Основные разделы курса ТММ

Связь курса ТММ с общеобразовательными, общеинженерными и специальными дисциплинами.

Лекционный курс ТММ базируется на знаниях полученных студентом на младших курсах при изучении физики, высшей и прикладной математики, теоретической механики, инженерной графики и вычислительной техники. Знания, навыки и умение приобретенные студентом при изучении ТММ служат базой для курсов детали машин, подъемно-транспортные машины, системы автоматизированного проектирования, проектирование специальных машин и основы научных исследований.

Понятие о инженерном проектировании.

Прямые аналитические методы синтеза (разработаны для ряда простых типовых механизмов);

Другие методы проектирования [9, 10, 11].

Основные этапы процесса проектирования.

Понятие о технической системе и ее элементах.
(из теории технических систем по[11])

Машины и их классификация.

Существуют следующие виды машин:

Двигатели (рис.1.2), которые преобразуют любой вид энергии в механическую (например, электродвигатели преобразуют электрическую энергию, двигатели внутреннего сгорания преобразуют энергию расширения газов при сгорании в цилиндре).

Генераторы (рис.1.3), которые преобразуют механическую энергию в энергию другого вида (например, электрогенератор преобразует механическую энергию паровой или гидравлической турбины в электрическую).

Транспортные машины (рис.1.4), которые используют механическую энергию для изменения положения объекта (его координат).

Технологические машины (рис.1.5), использующие механическую энергию для преобразования формы, свойств, размеров и состояния объекта.

Математические машины (рис.1.6), преобразующие входную информацию в математическую модель исследуемого объекта.

Контрольно-управляющие машины (рис.1.7), преобразующие входную информацию (программу) в сигналы управления рабочей или энергетической машиной.

Понятие о машинном агрегате.

Машинным агрегатом называется техническая система, состоящая из одной или нескольких соединенных последовательно или параллельно машин и предназначенная для выполнения каких-либо требуемых функций. Обычно в состав машинного агрегата входят : двигатель, передаточный механизм и рабочая или энергетическая машина. В настоящее время в состав машинного агрегата часто включается контрольно-управляющая или кибернетическая машина. Передаточный механизм в машинном агрегате необходим для согласования механических характеристик двигателя с механическими характеристиками рабочей или энергетической машины.

Схема машинного агрегата.

Механизм и его элементы.

В учебной литературе используются несколько определений механизма:

Первое: Механизмом называется система твердых тел, предназначенная для передачи и преобразования заданного движения одного или нескольких тел в требуемые движения других твердых тел [4, 12].

Третье: Механизмом называется устройство для передачи и преобразования движений и энергий любого рода [13].

В этих определениях использованы раннее не определенные понятия:

Недостатками этих определений являются: первое не отражает способности механизма преобразовывать не только движение, но и силы; второе не содержит указания выполняемой механизмом функции. Оба определения входят в противоречия с определением технической системы. Учитывая сказанное, дадим следующую формулировку понятия механизм:

Механизмом называется система, состоящая из звеньев и кинематических пар, образующих замкнутые или разомкнутые цепи, которая предназначена для передачи и преобразования перемещений входных звеньев и приложенных к ним сил в требуемые перемещения и силы на выходных звеньях.

Механизмы классифицируются по следующим признакам:

Все механизмы являются пространственными механизмами, часть механизмов, звенья которых совершают движение в плоскостях параллельных одной плоскости, являются одновременно и плоскими, другая часть механизмов, звенья которых движутся по сферическим поверхностям экивидистантным какой-либо одной сфере, являются одновременно и сферическими.

Структура манипулятора изменяется и тогда, когда в одной или нескольких кинематических парах включается тормоз. Тогда подвижное соединение двух звеньев заменяется неподвижным, два звена преобразуются в одно. На рис. 1.13 тормоз включен в паре С.

Контрольные вопросы к лекции 1.

12. Перечислите признаки по которым классифицируются механизмы

Список дополнительной литературы к Лекции 1.

Источник