Конструкторы, разрабатывающие различные машины и механизмы, часто выполняют кинематические схемы. При этом они руководствуются нормами и требованиями, изложенными в таком основополагающем документе, как ГОСТ 2.770–68.
В технике под схемой понимается графическое изображение, на котором показаны составные части изделия, их конструктивные особенности, а также существующие между ними связи с помощью упрощенных обозначений и символов. В составе пакетов конструкторской документации схемы играют достаточно важную роль. Они наличествуют как в общих описаниях изделий, инструкциях по их установке, наладке и эксплуатации. Схематические чертежи оказывают неоценимую помощь персоналу, занимающемуся монтажом, пуско-наладкой, ремонтом машин, механизмов и отдельных агрегатов. Схемы дают возможность быстро разобраться в том, каковы функциональные связи существуют между механическими, гидравлическими, электрическими и другими звеньями и системами технических устройств.
Когда разработка какой-либо машины только начинается, конструкторы от руки вычерчивают общий набросок будущего изделия, то есть составляют его первоначальную схему. На ней условно отображаются все основные узлы, а также показываются взаимосвязи между ними. Только после того, как принципиальная схема устройства отработана, начинается разработка чертежей и прочей конструкторской документации.
В современном машиностроении наибольшее применение находят те машины, в которых передача движения основывается на механическом, гидравлическом или электрическом принципе функционирования.
Предназначением кинематических схем является отражение той связи, в которой состоят рабочий механизм и привод. Следует отметить, что в современных автомобилях, станочном и прочем технологическом оборудовании механические передачи отличаются большой сложностью и содержат множество элементов. Поэтому для того, чтобы правильно создавать схемы таких конструкций, нужно прекрасно знать все условности, которые используются для графического изображения принципа работы машины или механизма без того, чтобы уточнять их конструктивные особенности. К примеру, кинематические схемы станочного оборудования отражают то, каким именно образом вращательное движение вала электродвигателя сообщается шпинделю, причем контур станка показывается (или не показывается) тонкой линией.
Если на схемах используются нестандартизованые условные обозначения, то они требуют пояснений. Что касается внешних очертаний и схематических разрезов, то на схемах они изображаются упрощенно, в соответствии с тем, какую именно конструкцию имеет каждый элемент изделия.
На схематических изображениях от каждой составной их части проводятся линии-выноски. От сплошных линий они начинаются стрелками, а от плоскостей – точками. На полках линий-выносок указываются порядковые номера позиций. При этом для таких элементов, как валы, используются римские цифры, а для остальных – арабские цифры. Под полками линий-выносок указываются параметры и основные характеристики составных частей схем.
| Наименование | Обозначение |
| Вал, валик, ось, стержень, шатун и т.п. |  |
| Подшипники скольжения и качения на валу (без уточнения типа): а) радиальные б) упорные |  |
| Муфта. Общее обозначение без уточнения типа |  |
| Тормоз. Общее обозначение без уточнения типа |  |
| Передачи фрикционные: а) с цилиндрическими роликами |  |
| б) с коническими роликами |  |
| Передача ремнем без уточнения типа ремня |  |
| Передача плоским ремнем |  |
| Передача клиновым ремнем |  |
| Передача круглым ремнем |  |
| Передача зубчатым ремнем |  |
| Передача цепью, общее обозначение без уточ- нения типа цепи |  |
| Передачи зубчатые (цилиндрические): а) внешнее зацепление (общее обозначение без уточнения тина зубьев) |  |
| б) то же, с прямыми, косыми и шевронными зубьями |  |
| Передачи зубчатые с пересекающимися валами, конические |  |
| Передачи зубчатые со скрещивающимися валами: а) червячные с цилиндрическим червя ком |  |
| б) червячные глобоидные |  |
| Передача винт-гайка |  |
| Электродвигатель |  |
Задание
Ответьте на вопросы, используя текст лекции и Интернет-ресурсы. Ответ высылать в печатном виде!
Назначение механических передач?
1) вырабатывать энергию;
2) воспринимать энергию;
3) затрачивать энергию на преодоление внешних сил, непосредственно связанных с процессом производства;
4)преобразовать скорость, вращающий момент, направление вращения.
Как классифицируют зубчатую передачу по принципу передачи движения?
3) передача с гибкой связью.
Как классифицировать фрикционные передачи по принципу передачи движения и способу соединения ведущего и ведомого звеньев?
1) трением с непосредственным контактом;
3) трением с гибкой связью;
4) передача с промежуточным звеном.
Всегда ли возможно прямое соединение вала двигателя с валом машины? Обоснуйте ответ.
Как классифицируют механические передачи?
Без кинематической схемы невозможно представить ни один вид оборудования. Речь идет как об автомобилях, тракторах, станках, так и о более простых типах механизмов. В целом кинематика представляет собой специальный отдел в механике, который направлен на изучение свойств звеньев механизмов. Наука позволяет провести кинематический анализ посредством изучения траекторий движения звеньев, определения точек, положений и скоростей элементов. Достижение конечного результата невозможно без обоснования понятия «кинематическая схема», о чем и пойдет речь в данной статье.
Если коротко ответить на этот вопрос, то кинематическая схема — это некий рисунок или документ, если так можно выразиться, на котором изображены все механические звенья с указанием размеров. Очень часто звенья схемы называют кинематическими парами. Если дать определение научным языком, то это сопряженные твердые элементы в количестве 2 штук, которые благодаря условиям связи ограничивают движение друг друга.
Наличие размеров необходимо для проведения кинематического анализа, который изучает основы движения механизмов, их траектории и скорости. Решить задачи кинематики можно как графически, так и экспериментально.
В общем, о кинематической схеме мы говорим тогда, когда анализируем тип механизма. Им называют некую систему тел, которая преобразует движение одних для требуемого движения других. В состав любого механического элемента входят звенья — несколько твердых частиц, жестко соединенных между собой. Звено, которое считают неподвижным, называют стойкой.
Элементом кинематической пары или звена называют систему поверхностей и линий, по которой одно звено соприкасается с другим. Эту точку еще именуют узлом сопряжения.
Кинематическая схема применяется абсолютно во всех областях промышленности — машиностроении, станкостроении и т. д. Все правила выполнения регулируются специальным документом — так называемым ГОСТом.
Существует несколько основных законов составления кинематических чертежей:
Кинематические чертежи подразделяют на три вида: принципиальные, структурные и функциональные. Правила их составления также отличаются друг от друга.
Что касается принципиальных схем, то на рисунке обязательно должны быть нанесены все виды связей между элементами. Документ предоставляют в виде развертки. Принципиальная кинематическая схема, обозначения которой разработчик указывает на полях, должна изображаться в контуре изделия в аксонометрической проекции. Более подробные правила по их составлению можно узнать по ГОСТ 2.303 и 2.701.
Главное отличие структурных схем от принципиальных заключается в том, что на первых изображаются функциональные части изделия и отношения между ними. Как правило, их представляют в виде графических изображений или аналитической записи.
Функциональные схемы иллюстрируют взаимосвязи между частями элементов, которые изображаются простыми геометрическими фигурами.
Правила составления прописаны в межгосударственных документах по стандартизации. За вступление в силу этого документа проголосовало большинство стран мира много лет назад. Периодически в ГОСТ вносятся изменения, это и понятно — научный прогресс не стоит на месте, наука развивается, а вместе с ней претерпевают изменения и регулирующие документы. Помимо основного стандарта, правила выполнения кинематических схем прописаны в в Единой системе конструкторской документации.
Как уже было сказано выше, все механизмы состоят из определенного количества кинематических пар. Они подразделяются на несколько основных:
Кинематические схемы механизмов определяют их структуру. Если дать этому понятию определение, то это — совокупность всех элементов устройства и отношений между ними. Кроме того, чтобы определить строение механизма, нужно установить состав входящих звеньев.
На основе приведенных классификаций выделяют основные виды элементов машины, которые определяют ее строение:
Существует большое количество различных конструкций. Чаще всего механизмы подразделяют на:
Среди основных классификаций механизмов выделяют такую, которая подразделяет их на три группы:
Более подробно о кинематических схемах будет рассказано на примере электропривода.
Прежде чем говорить о кинематической схеме привода, нужно знать, что это такое. Привод — специальное устройство, которое приводит в действие машины при помощи двигателя. Иными словами, механизм начинает движение от потока энергии, которая идет либо от двигателя, либо от дополнительных элементов. Кинематическая схема редуктора незаменима при изучении понятия «привод». Это устройство представляет собой механизм из червячных или зубчатых колес, который передает вращение от двигателя непосредственно к валу машины. Его корпус состоит из подшипников, валов и зубчатых колес.
В любом приводе все элементы, связанные между собой, оказывают определенное влияние друг на друга. То есть изучения движения только одного звена будет недостаточно, важно учитывать и их взаимное влияние. Для этого все силы в конструкции приводят к единой точке, как правило, это вал двигателя. Кинематическую схему привода называют эквивалентной, а параметры — приведенными.
Схемы этого оборудования состоят из таких основных элементов, как:
Это классический состав кинематической схемы, некоторые элементы могут отсутствовать.
Кинематика — наука, изучающая различные конструкции, поэтому для любого типа оборудования схема своя. Рассмотрим чертеж наиболее часто встречаемого агрегата — станка. Конечно, существует целый ряд других механизмов, и на изучение их схем может уйти масса времени. Изображения сложных конструкций более детально рассматриваются учеными, механиками и любителями кинематики.
Станок — простой пример механизма, который приводится в действие благодаря определенным силам. Исполнительными органами конструкции являются: стол, суппорт, шпиндель и другие детали. Цепи кинематики станка состоят из различных передач, которые размещены в определенной последовательности. Кинематические схемы передач могут иметь в своем составе ременные, зубчатые или червячные механизмы. На чертеже все элементы обозначаются специальными знаками, которые прописаны в ГОСТе 3462-61. Кинематическая схема станка обязательно включает в себя шаги ходовых винтов, модули захода червяков, число оборотов двигателей, мощность и т. д.
Современное оборудование имеет не только механические передачи, зачастую применяют гидравлические или пневматические устройства, и, соответственно, в паспортах станков можно встретить не кинематические схемы, а комбинированные пневмогидравлические или электрические.
Современный мир машин и деталей огромен, существуют тысячи разнообразных механизмов и элементов. Однако каждый механический агрегат имеет свою кинематическую схему, будь то кран, подвеска автомобиля, металлорежущий станок или буровая вышка. Кинематические чертежи и конструкторские описания помогают разобраться со структурой и составом механизмов, облегчают процесс изучения движения элементов и звеньев в цепи. Благодаря таким схемам и науке кинематике в целом научно-технический прогресс не стоит на месте, появляются все более совершенные механизмы, станки и агрегаты, которые активно входят в нашу с вами жизнь.