Несучі конструкції електронно оптичної апаратури

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Білоруський державний університет ІНФОРМАТИКИ ІРАДІОЕЛЕКТРОНІКІ
Кафедра електронної техніки і технології
РЕФЕРАТ
на тему:
"Несучі конструкції електронно-оптичної апаратури"
Мінськ, 2008

1. Загальні вимоги

Несучі конструкції (НК) - конструктивні елементи сприймають основні механічні навантаження машин і приладів та забезпечують їх міцність, жорсткість і стійкість.
НК ділять на вертикальні і горизонтальні. Вертикальні НК сприймають головним чином стискаючі зусилля (панелі, кронштейни, стійки і т.п.). Горизонтальні НК - працюють переважно на вигин і розтягування (балки, панелі, шасі, кронштейни, перемички і т.п .).
Компонування (від лат. Compono - складаю) - взаємне розташування різних елементів виробу, що встановлюється на основі закономірностей і прийомів художньої композиції з урахуванням техніко-економічних і споживчих вимог. Компонування має на увазі певну послідовність розташування базових вузлів і деталей (робоча головка, станина, робоча камера, стіл) між інструментом і оброблюваною деталлю і розміщення їх у просторі. Оптимальною компонуванням досягаються правильне співвідношення і зв'язки між елементами, частинами вироби, його максимальна компактність і художня цілісність, зорове і функціональна різноманітність. Серед всіх базових деталей одна повинна бути нерухомою (це зазвичай станина, підстава), а її розташування в ланцюжку базових деталей НК визначає орієнтацію в просторі і структурну компонування вироби. Для обладнання реалізує Е / Ф і Е / Х методи обробки характерна вертикальна компонування, хоча зустрічається горизонтальна і похила, але це в основному в спеціальних верстатах.
Вертикальні компонування ділять у свою чергу на пормальние та консольні. У пормальних компонуваннях несуча система виконана у вигляді літери П, у консольних у вигляді літери Г. Основні види вертикальних компонувань устаткування зображені на малюнку.

Малюнок 1 - Консольна конструкція оптико-механічного пристрою.
1 - робоча головка,
2 - координатний стіл,
3 - несучий кронштейн,
4 - підстава,
5 - амортизатори.
Величина способу робочої головки визначається рівнянням:
, (1)
де m - маса робочої головки,
θ - (розсіювання) в точці вигину кронштейна О,
К - жорсткість кронштейна в точці О ',
ξ i - амплітуди гармонійних складових,
ω i - частота відхилення точки О 'викликана вібраціями,
L - відстань від точки О до О '- центру мас робочої головки.
Рішення цього рівняння для однієї складової коливань точки О 'близькою до резонансної частоти дає вираз максимального відношення зображення
. (2)
З цього виразу видно шляхи зменшення похибок:
1. Наближення точки закріплення робочої головки до площини обробки (зменшення H).
2. Видалення точки пружного перегину системи робоча головка - кронштейн.
Застосування порталу замість консольного кронштейна дозволяє добитися в одному, а іноді і в декількох напрямках . Розширення нормалі за двома напрямками дозволяє звести практично до нуля ΔS, однак при цьому ускладнюється доступ до завантажувальних позиціях координатного столу. Слід відзначити ще один недолік консольної направляючої системи - похибка позиціонування обумовлена ​​зміною температури певних ділянок конструкції або всього пристрою в цілому. Її можна оцінити величиною:
, (3)
де α Т - коефіцієнт лінійного розширення розглянутого ділянки несучої системи,
Т - зміна температури цієї ділянки,
γ - кут між відрізком dl лінії інтегрування MN до відповідних координатних осях. У цьому виразі не враховується температурні деформації координатних столів, які розраховуються окремо. При Т → 0 величина температурних прагне до нуля, якщо коефіцієнт лінійного розширення всіх частин направляючої системи на шляху інтегрування однаковий.

2. Основні характеристики несучих систем

2.1 Жорсткість несучих систем

Жорсткість - це здатність системи чинити опір дії зовнішніх навантажень з деформаціями, що не порушують працездатність машини.
Жорсткість несучих систем, найважливіший проектний критерій оцінки якості розробленої конструкції. Жорсткість визначає працездатність конструкції в такий же (а іноді і в більшій мірі), як і міцність. Підвищені деформації можуть порушити нормальну роботу конструкції задовго до виникнення небезпечних для міцності напруг.
Поняттям, зворотним жорсткості, є податливість, тобто властивість системи здобувати відносно великі деформації під дією зовнішніх навантажень.
Жорсткість оцінюють коефіцієнтом жорсткості, які представляє собою відношення сили Р, яка додається до системи, до максимальної деформації Δ l, спричиненої цією силою. Для випадку розтягу-стиску бруса постійного перерізу S, в межах пружної деформації коефіцієнт жорсткості відповідно до закону Гука:
, (4)
де S - переріз бруса,
l - довжина бруса в напрямку дії бруса.
Зворотну величину,
, (5)
характеризує податливість бруса, називають коефіцієнтом податливості.
Для випадку кручення бруса постійного перерізу коефіцієнт жорсткості дорівнює відношенню прикладеної до бруса крутного моменту М кр до викликуваного цим моментом куті повороту φ (рад) перерізів бруса по довжині l:
, (6)
де G - модуль зсуву,
I - момент інерції перерізу бруса,
Для випадку вигину бруса постійного перерізу коефіцієнт жорсткості:
, (7)
де а - коефіцієнт, що залежить від умов навантаження.
У машин-знарядь жорсткість робочих органів визначає точність розмірів оброблюваних виробів. Жорсткість робочих органів в першу чергу залежить від жорсткості несучої системи і способу кріплення виконавчих органів (конструкції робочої стійки). Точно деформації можна розрахувати лише в найпростіших випадках, методами опору матеріалів та теорії пружності. У більшості випадків доводиться мати справу з труднорасчітиваемимі системами. Наприклад, деталями, форма перетину яких визначається умовами виготовлення (наприклад, технологією лиття) або мають складну конфігурацію, утруднює визначення напружень і переміщень. Сильно ускладнює розрахунок жорсткості наявність вузлів кріплення окремих деталей. Тут доводиться вдаватися до моделювання, експерименту, досвіду наявних аналогічних конструкцій, а нерідко і покладатися на інтуїцію конструктора. У складних системах жорсткість має стохастичний характер і залежить від розкиду геометричних параметрів (товщина стінки, габаритні розміри), розкиду параметрів матеріалу, жорсткості закладення сполук (зварних, нарізних і т.д.).

2.2 Конструктивні способи підвищення жорсткості

Найбільш простий і "улюблений" багатьма інженерами спосіб зменшення податливості (збільшення жорсткості) полягає в зниженні рівня механічних напружень, тобто у підвищенні міцності. Проте цей шлях нераціональний, тому що він пов'язаний зі збільшенням мас конструкції. Головними конструктивними способами підвищення жорсткості без істотного збільшення маси є:
1. Всіляко усунення вигину, заміна його розтягуванням або стиском.
2. Для деталей, що працюють на вигин, доцільна розстановка опор, виняток невигідних по жорсткості видів навантаження.
3. Раціональне не супроводжується зростанням маси збільшення моментів інерції перетинів.
4. Раціональне посилення ребрами, які працюють переважно на стиск.
5. Посилення заделочних ділянок та ділянок переходу від одного перерізу до іншого.
6. Блокування деформацій введенням поперечних і діагональних зв'язків.
7. Залучення жорсткості суміжних деталей.
8. Для деталей коробчатого типу - застосування скорлупчатих, склепінних, сферичних, яйцевидних і тому подібних форм.
9. Для деталей типу дисків - застосування конічних, чашкових, сферичних форм, раціональне ребра, гофрування.
10. Для деталей типу плит - застосування міцних коробчатих, двухтельних, ніздрюватих та складових конструкцій.

3. Динамічні характеристики несучих конструкцій

Загальна тенденція машинобудування і приладобудування до збільшення енергетичних показників, віднесених до одиниці маси конструкції, призводить до збільшення вібрації механічних систем і зростанню її впливу на точність і надійність систем та їх елементів. Розрізняють вимушену і вільну вібрацію механічних систем.
Вимушена вібрація збуджується коливаннями підстави, на якому встановлена ​​механічна система.
Вільна (власна) вібрація - результат відносного переміщення елементів механічної системи в процесі її роботи.
Таким чином, частоти вимушеної вібрації механічної системи визначаються частотами вібрації підстави. Частоти власної вібрації механічної системи, порушуємо технологічними погрішностями елементів системи, залежать від характеру похибок і відносної швидкості переміщення елементів конструкції.
Зниження надійності механічних пристроїв при вібрації пояснюється додатковим навантаженням їх елементів динамічними силами і моментами і зміною характеру руйнування деталей їх втомним пошкодженням. Найбільш небезпечним є резонансний режим роботи, при якому частота вібрацій збігається з власною частотою коливань механічної системи.
Збільшення напружень при вібрації враховують коефіцієнтом динамічності:
. (8)
Тут σ ст, σ дин - статичні і динамічні напруження, викликані навантаженням у випадку статичного її застосування Р ст = Р і зміни в часі, наприклад, за гармонійним законом P = Pcosωt. Особливості розрахунку на міцність за критерієм втоми розглянуті в численній літературі.
Зниження точності механічних систем в умовах вібрацій пов'язано з появою динамічної похибки, зумовленої коливаннями елементів системи.
Дослідження динамічних похибок виконують з використанням динамічних моделей, в яких враховуються інерційні та пружно-дисипативні властивості елементів механізмів. Сили, що збуджують вібрацію систем, за своєю природою можуть бути механічного, магнітного та аеродинамічного походження. Відповідно до цього вібрації ділять на механічні, магнітні та аеродинамічні.
Джерелами механічних вібрацій і шуму є некеровані обертаються або коливні деталі, опори, зубчасті передачі, токопередающіе вузли та інші елементи. Неврівноваженість елементів викликає коливання з частотами, кратними частоті обертання. Амплітуда змушують сил пропорційна квадрату частоти і дисбалансу мас обертових елементов.Основнимі причинами коливань, які збуджуються опорами і зубчастими передачами, є циклічні зміни жорсткості при русі і допустимі геометричні недосконалості контактують і сполучених поверхонь. Коливання токопередающіх вузлів утворюються внаслідок ударних та фрикційних взаємодій, а також неточності виготовлення елементів.
Параметри змушують сил залежать від частоти обертання, технологічних неточностей виготовлення і зборки. Під час перехідних процесів розгону, гальмування виникають імпульсні навантаження.
Магнітна вібрація і шум виникають внаслідок періодичної зміни електромагнітних сил в зазорах електромагнітних систем, обумовлених конструктивними особливостями (зубчастим будовою ротора, допустимим відхиленням форми та розташування елементів). Параметри змушують сил залежать від параметрів магнітної системи, частот стаціонарного руху, технологічних дефектів виготовлення і збірки магнітних систем.
Джерелами вібрації і шуму аеродинамічного походження є швидкорухомі деталі механізмів (наприклад, вентилятори охолодження або ротори насосів).
Всі види коливань взаємодіють між собою, в результаті виникає вібрація в широкому діапазоні частот (до десятків кГц) з різними амплітудами. Вібрація як коливальний процес може бути охарактеризована амплітудою, частотою і фазою вібропереміщення, віброшвидкості або віброприскорення.
Для оцінки вібрації розраховують і вимірюють амплітудно-частотний спектр і загальний рівень вібрацій. Амплітудно-частотний спектр являє собою залежності амплітуди вібрації від частоти. Розрахунок вібрації зводиться до визначення амплітуд і частот дискретних складових спектру. Оскільки дискретні складові містять інформацію про характер і значення дефекту, надалі їх використовують при вирішенні завдань забезпечення заданого рівня вібрацій системи і вібродіагностики її стану.
Загальний рівень вібрації є комплексною характеристикою. Розрахунок загального рівня вібрації здійснюється за формулою:
, (9)
де A i - амплітуда i-ої дискретної складової спектру вібрації.
Отже:
Здатність конструкції виконувати свої функції за наявності вібрації в заданому діапазоні частот і прискорень називається вібростійкою.
При цьому не повинно відбуватися змін технологічних режимів (потужності, фокусування, частоти, положення променя і т.д.).
В якості критеріїв оцінки динамічної якості несучих систем використовують амплітудно-частотні та амплітудно-фазо-частотні характеристики (АЧХ і АЧФХ), які можуть бути розраховані і оптимізовані на стадії проектування. Основою розрахунку служить математична модель несучих систем, в якій попередньо аналізується податливість окремих ланок, експериментальні дані про параметри коливань.

4. Методи захисту технологічного устаткування від механічних впливів

1. Зменшення інтенсивності джерел механічних впливів (шляхом їх балансування, ха рахунок зменшення зазорів, віброізоляція джерел механічних впливів). Іноді доводиться замінювати або виключати вузол або агрегат з-за збільшеного рівня вібрацій.
2. Зменшення величини переданих механічних впливів за допомогою віброзахисних пристроїв (демпфери, віброізолятори-амортизатори, динамічні віброгасителі).
3. Зміна пружних і дисипативних властивостей несучої системи (шляхом збільшення міцності і жорсткості).
4. Зменшення резонансної частоти системи (шляхом зміни розмірів).

5. Температурні деформації несучих конструкцій

Температурні деформації істотно впливають на точність обробки, на здатність конструкції зберігати первинну настройку і тим самим технологічну надійність. Абсолютна величина лінійних температурних деформацій в інтенсивно працює технологічному обладнанні досягає десятків, а іноді й сотень мікрометрів. Температурні деформації найчастіше носять стохастичний характер, через нестаціонарності режимів роботи обладнання. Це значно ускладнює їх аналіз на етапі проектування. Основним джерелом тепла в електрофізичної та електрохімічної технологічному обладнанні є перш за все самі робочі органи (лазери, електронно-променеві гармати, різні нагрівачі і т.д.), а потім двигуни, рухливі з'єднання працюють при великих швидкостях.

5.1 Основні способи зменшення температурних деформацій

1. Зменшення теплоутворення в двигунах і кінематичних ланцюгах (у двигуні із збільшенням ККД зменшення тертя в напрямних і т.д.).
2. Теплова ізоляція джерел тепла від основних базових деталей направляючої системи. Для цього використовують різні теплові екрани і інтенсивний тепловідвід минаючи несучу систему.
3. Розташування джерел тепла, як правило у верхній частині вироби, може істотно зменшувати температурні деформації направляючої системи. Найбільш потужні джерело тепла: двигуни, резервуари систем змащення, охолодження і гідроприводу - в прецизионном обладнанні прагнуть розташувати поза верстата, на достатньому видаленні від нього.
4. Взаємна компенсація теплових деформацій можлива в ряді випадків за рахунок їх протилежного напрямку. Для регулювання величини ТД іноді використовують спеціальні сплави із заданим ТКЛР. Компенсація теплових деформацій можлива при штучному підігріві окремих частин системи, для вирівнювання температурного поля.
5. Автоматична компенсація температурних зсувів, яка можлива на основі вимірювання відносних переміщень найбільш важливих вузлів устаткування та внесення поправок від спеціального приводу.

Література

1. Донський А.В. та ін Ультразвукові електротехнологічні установки. / А. В. Донський, О. К. Келлер, Г. С. Кратиш. - 2-е вид. перераб і доп. - Л.: Енергоіз-дат 1982
2. Довідник з е / х і е / ф методам обробки. / Г. М. Амішан, І. А. Байсунов, Ю. М. Варона та ін За заг. ред. В. А. Волосатова. - Л.: Машинобудування 1988
3. Технологічні лазери: Довідник в 2-х т. Т.2. / Г. А. Абільсінтов, В. Г. Гонтар, А. А. Колпаков та ін; За заг. ред. Г. А. Абільсінтова. - М.: Машинобудування 2005
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
35.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Несучі конструкції електронно-оптичної апаратури
Механізми і несучі конструкції радіоелектронних засобів
Повірка електронно-лічильних частотомеров Повірка універсальних електронно-променевих осцилографів
Повірка електронно рахункових частотомеров Повірка універсальних електронно променевих осцилографів
Слова несучі успіх або Як придумати вдалий рекламний слоган
Передавальний пристрій для оптичної мережі
Модернізація оптичної системи лазерної установки Квант-15
Модернізація оптичної системи лазерної установки Квант 15
Створення оптичної памяті на основі плівок з металів та діелектриків
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru