Структурная формула МО

Введение. Основные определения и терминология. Особенности использования принципов мехатроники при создании горных машин.

Создание горных машин с высокими функционально-параметрическими характеристиками, востребованными в настоящее время, невозможно без применения в них, практически в равных соотношениях, тесным образом взаимосвязанных механических, гидравлических, электронных, электротехнических и информационных (компьютерных) компонент. Возникает задача объединения в одно целое систем различной физической природы, основанных на отличных принципах функционирования и проектирования, зачастую конфликтующих между собой в части реализации своих потенциальных возможностей, и в тоже время подлежащих объединению для решения задач, подчиненных единой цели.

Проектирование современного горно-шахтного оборудования с использованием традиционных подходов без учета этого обстоятельства порождает ряд системных ошибок не позволяющих получить сбалансированную машину с полной реализацией возможностей отдельных компонент. В настоящее время для решения указанной задачи во многих отраслях техники находит применение мехатронный подход при проектировании различных машин.

В первую очередь принципы мехатроники внедрялась в робототехнике и станкостроении, именно в этих областях техники наиболее сложные алгоритмы управления, велика изначальная конструктивная и интеллектуальная плотность агрегатов, широко применялись электронные и информационные компоненты.

По одному из определений мехатроника определяется как «область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых модулей, систем, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями», а область мехатроники определена пирамидой, осями которой являются механика, электроника и информатика, объем пирамиды образуется пересечением областей электромеханики, систем автоматизированного проектирования, компьютерных систем управления («пирамида мехатроники»).

Структурная формула МО.

Опишем компоненты, составляющие МО, и определим возможные виды связей между ними, что позволит формализовать МО в виде структурных формул.

Механическая компонента (М) обеспечивает различные виды движения объекта в целом, или его составных частей. К М-компоненте относятся редуктора, различные преобразователи движения (зубчато-реечный механизм, кривошипно-шатунный механизм и т.п.), передаточные звенья (муфты и т.п.).

Электротехническая компонента (С_э) обеспечивает преобразование электрической энергии. К С_э-компоненте относятся электродвигатели, электромагнитные муфты и тормоза, электромагниты и т.п.

Гидравлическая компонента (С_г) обеспечивает различные виды преобразований гидро- (пневмо) энергии. К С_г-компоненте относятся гидрораспределители, гидроцилиндры, гидромоторы, гидронасосы.

Как видно, С_э-компонента и С_г-компонента имеют одинаковую энергетическую природу, отличаются только средой, переносящей энергию, и могут называться обобщенно силовая компонента (С)

Электронная компонента (Э) обеспечивает формирование, передачу и обработку электрических сигналов. К Э-компоненте относятся электронные устройства, такие как микропроцессоры, преобразователи частоты и т.п.

Информационная компонента (И) обеспечивает формирование, хранение, передачу и обработку информационных сигналов. К И-компоненте относятся датчики, программное обеспечение.

Возможны следующие виды связей между компонентами

Согласование (-) – связь, при которой каждая из компонент имеет собственные параметры, ограничения и конструктивное исполнение, параметры компоненты согласованы для достижения общей цели. Такой вид связи имеет место, например, в обычном типе привода, имеющем стандартные двигатель и редуктор. Конструкция двигателя и редуктора никак не зависят друг от друга, компоненты могут быть использованы по отдельности, но для совместной работы должны быть согласованы. Согласование достигается подбором определенных параметров, введением согласующих устройств (муфты, различные защиты и т.п.). Структурная формула такого привода М-С_э.

Соединение (+) – связь, накладывающая общие ограничения на компоненты и их параметры, каждая компонента имеет собственное конструктивное исполнение и при соединении для достижения поставленной цели образуется новая структурная единица, с собственными функциями и ограничениями. Примером такой связи могут служить практически все типы приводов очистных комбайнов, так как конструкция и параметры двигателей и редукторов жестко взаимосвязаны, двигатель и редуктор, соединенные тем или иным образом образуют корпусную подсистему машины. Структурная формула для такого привода М+С_э.

Совмещение (·) – связь, при которой ограничения, параметры и конструктивное исполнение для компонент являются общими, компоненты составляют единое устройство и неразрывно связаны для достижения поставленной цели. В технике привода примером такой связи являются мотор-редукторы, структурная формула М·С_э.

Поиск по сайту: