Основные понятия о машинах и механизмах

Развитие современной науки и техники связано с созданием машин, увеличивающих производительность, облегчающих труд людей. В определенных случаях машина заменяет человека не только в физическом, но и в интеллектуальном отношении.

Понятие "машина" охватывает большое число объектов, применяемых для выполнения своих трудовых функций, и в общем виде имеет следующее определение: "машина - есть устройство, созданное человеком в целях облегчения физического и умственного труда, увеличение его производительности путем полной или частичной замены человека".

Всякая технологическая машина (аппарат) состоит из двигателя, передаточного и исполнительного механизмов, рабочего органа, устройств и механизмов управления, контроля и защиты.

Двигатель - механизм, осуществляющий преобразование различных видов энергии в механическую работу (двигатель внутреннего сгорания, паровая машина, электродвигатель и др.).

Передаточный механизм имеет своей задачей передачу движения от двигателя к технологической машине или исполнительным механизмам. Из-за того что вал двигателя имеет обычно более высокую частоту вращения, чем основной вал технологической машины, передаточные механизмы уменьшают частоту вращения вала двигателя до необходимого уровня.

Исполнительными механизмами называются те механизмы, которые непосредственно воздействуют на обрабатываемую среду (материал) и служат для преобразования движения передаточного механизма и передачи его в преобразованном виде рабочему органу. Исполнительные механизмы, как правило, являются механизмами циклического действия.

Двигатель и передаточный механизм объединяют общим названием "привод".

Рабочие органы - детали исполнительного механизма, которые вступают в непосредственное соприкосновение с обрабатываемым материал и совершают механическую работу по преодолению технологических сопротивлений (при нарезании, изменении формы и линейных размеров тел и т.д.).

Рабочие органы подразделяются на основные (ножи, шнеки, лопасти и др.) и вспомогательные (зажимы, захваты, направляющие и др.). Рабочие органы должны иметь определенную форму и линейные размеры, а законы их движения - удовлетворять условию получения нужного усилия.

Механизмами управления, контроля и защиты называются устройства, осуществляющие функции изменения режимов работы машины, определения параметров (электрических, механических, биологических и др.) как обрабатываемого материала, так и самой технологической машины, обеспечивая также безопасность работы машины.

Часто встречаются следующие типовые случаи структурных схем электромеханического привода.

1. Непосредственное соединение рабочей части механизма с двигателем, если ее номинальная угловая скорость совпадает с номинальной скоростью двигателя или близка к ней при одновременном равенстве их моментов, а начальный момент двигателя больше, т.е. соблюдается необходимое условие запуска.

2. Передача через редуктор, если число оборотов рабочей части механизма ниже, чем у двигателя, подобранного по условиям требуемой мощности.

3. Привод рабочей части механизма посредством редуктора и исполнительного шарнирно-рычажного (рычажно-кулачкового) механизма применяется у машин с возвратно-поступательным или качательным движением рабочих органов. Запуск таких машин осуществляется при выключенной нагрузке, что не требует дополнительного повышения мощности двигателя.

4. Привод через коробку передач, если рабочая часть механизма работает в большом диапазоне изменения нагрузок и скоростей.

5. Комбинированная система привода, состоящая из нескольких видов передач, различных муфт и т.п. Она используется в производственных машинах с многоцикловыми технологическими процессами.

6. Многодвигательный привод используется в сложных технологических машинах и аппаратах, имеющих рабочие барабаны, насосы, вентиляторы и другие устройства, снабженные индивидуальным приводом (исполнительные механизмы, устройства систем автоматики и т.п.). Многодвигательный привод позволяет устранить промежуточные передаточные звенья между двигателем и исполнительными механизмами, что невозможно при однодвигательном приводе.