Кинематические расчеты

Кинематическая схема разрабатывается при конструировании новой или модернизации старой машины. Основные кинематические параметры рабочих органов необходимо знать для того, чтобы получить единицу продукции (или единицы промежуточного продукта) в строго определенный отрезок времени – рабочий цикл. При выполнении сборочно-сварочных операций рабочие органы машины должны иметь заданный ритм движения, перемещаясь с необходимой скоростью или частотой вращения. В первом приближении указанные кинематические параметры можно определить, пользуясь формулами производительности. Для этого формулы преобразовывают в уравнения, выраженные относительно интересующих нас кинематических параметров (обычно относительно скорости).

Полученные кинематические параметры основных рабочих органов машины необходимо проверить на оптимальные и критические значения. Например, на основе данных установлены оптимальные значения скоростей различных жидкостей в трубопроводах. Следовательно, и рабочие органы машины, создающие эти скорости, сами должны иметь определенные параметры движения.

Большое значение имеет величина ускорения рабочего органа, так как при большом ускорении возрастает сила инерции, действующей как на обрабатываемый объект, так и на рабочий орган. При большом значении силы инерции (критическом ускорении) может нарушиться запланированная связь свариваемого изделия с инструментом, в результате чего технологическая операция будет выполнена некачественно.

Кинематическая схема представляет собой чертеж, на котором с помощью условных графических обозначений дано изображение всех элементов привода, начиная от электродвигателя до рабочих органов, их соединение и взаимоположение, направленное на осуществление, управление, регулирование и контроль заданных законов движения.

Выполняя кинематический расчет привода устройства, определяют основные кинематические параметры, которые должны быть указаны затем на кинематической схеме. При проектировании оборудования автоматического действия кинематическая схема должна быть увязана с циклограммой его работы.

Циклограммы разрабатывают для взаимной увязки структуры сварочной установки, в состав которой входит инструмент (горелка, напралляющие злектродов и т.п.), оснастка и вспомогательное оборудование, и кинематики отдельных звеньев рассматриваемого механизма.

В циклограмме отражены совокупность, продолжительность и соотношение рабочих и холостых ходов, а также остановок (выстоев) рабочих органов устройства при выполнении им заданных технологических операций в пределах одного кинематического цикла. Циклограмма дает наглядное представление о согласованной работе отдельных механизмов, приводящих в движение рабочие органы установки при выполнении технологических операций. По циклограмме можно также определить кинематическое взаимодействие всех рабочих органов в любой момент времени и при необходимости найти конкретные значения таких пapаметров как величина перемещений, скорости и ускорения.

На практике в самом общем случае кинематический расчет предполагает следующее:

1. Определение общего передаточного отношения от вала электродвигателя до вала, на котором крепится ведущее звено исполнительного механизма.

2. Определение общего передаточного отношения всей кинематической цепи привода между отдельными передаточными механизмами, составляющими эту цепь.

Передаточные отношения отдельных механизмов выбираются по справочным данным в пределах, указанных в учебниках и справочниках по деталям машин в зависимости от типа механизма.

3. Определение конструктивных размеров каждого передаточного механизма. Для зубчатых и цепных передач - это определение числа зубьев, для ременных передач - это определение расчетного диаметра шкивов и т. д.

4. Определение частоты вращения каждого звена, каждого передаточного механизма (каждого вала) кинематической цепи.

5. Для вариаторов скоростей - определение предельных (максимальных и минимальных) значений передаточных отношений и частоты вращения выходного вала.

6. Определение скоростей поступательно движущихся элементов передаточных механизмов (реек, плунжеров и т. д.).

В каждом конкретном случае должны выполняться лишь необходимые расчеты, соответствующие конкретной схеме. При простых кинематических схемах нет смысла расчленять расчет на перечисленные этапы, он может выполняться без такого подробного деления и частично даже в другой последовательности. Конечно, это требует согласования с руководителем проекта.

Кинематические схемы и циклограммы рекомендуется помещать в пояснительной записке. Кинематический расчет является исходным для силового расчета машины или отдельных механизмов, а также для энергетического расчета.