Основные характеристики несущих систем

Общие требования

Несущие конструкции (НК) – конструктивные элементы воспринимающие основные механические нагрузки машин и приборов и обеспечивающие их прочность жесткость и устойчивость.

НК делят на вертикальные и горизонтальные. Вертикальные НК воспринимают главным образом сжимающие усилия (панели, кронштейны, стойки и т.п.). Горизонтальные НК – работают преимущественно на изгиб и растяжение (балки, панели, шасси, кронштейны, перемычки и т.п.).

Компоновка (от лат. compono – составляю) – взаимное расположение различных элементов изделия, устанавливаемое на основе закономерностей и приемов художественной композиции с учетом технико-экономических и потребительских требований. Компоновка подразумевает определенную последовательность расположения базовых узлов и деталей (рабочая головка, станина, рабочая камера, стол) между инструментом и обрабатываемой деталью и размещение их в пространстве. Оптимальной компоновкой достигаются правильное соотношение и связи между элементами, частями изделия, его максимальная компактность и художественная целостность, зрительное и функциональное разнообразие. Среди всех базовых деталей одна должна быть неподвижной (это обычно станина, основание), а ее расположение в цепочке базовых деталей НК определяет ориентацию в пространстве и структурную компоновку изделия. Для оборудования реализующего Э/Ф и Э/Х методы обработки характерна вертикальная компоновка, хотя встречается горизонтальная и наклонная, но это в основном в специальных станках.

Вертикальные компоновки делят в свою очередь на пормальные и консольные. В пормальных компоновках несущая система выполнена в виде буквы П, в консольных в виде буквы Г. Основные виды вертикальных компоновок оборудования изображены на рисунке.

Рисунок 1 - Консольная конструкция оптико-механического устройства.

1 – рабочая головка,

2 – координатный стол,

3 - несущий кронштейн,

4 – основание,

5 – амортизаторы.

Величина наклонения рабочей головки определяется уравнением:

 , (1)

где m – масса рабочей головки,

 θ – (рассеяние) в точке изгиба кронштейна О,

 К - жесткость кронштейна в точке О’,

 ξ_i – амплитуды гармонических составляющих,

 ω_i – частота отклонения точки О’ вызванная вибрациями,

 L – расстояние от точки О до О’ – центра масс рабочей головки.

Решение этого уравнения для одной составляющей колебаний точки О’ близкой к резонансной частоте дает выражение максимального отношения изображения

.         (2)

Из этого выражения видны пути уменьшения погрешностей:

1. Приближение точки закрепления рабочей головки к плоскости обработки (уменьшение H).

2. Удаление точки упругого перегиба системы рабочая головка – кронштейн.

Применение портала вместо консольного кронштейна позволяет добиться в одном, а иногда и в нескольких направлениях . Расширение нормали по двум направлениям позволяет свести практически к нулю ΔS, однако при этом затрудняется доступ к загрузочным позициям координатного стола. Следует отметить еще один недостаток консольной направляющей системы – погрешность позиционирования обусловленная изменением температуры определенных участков конструкции или всего устройства в целом. Ее можно оценить величиной:

  ,         (3)

  где α_Т – коэффициент линейного расширения рассматриваемого участка несущей системы,

ΔТ – изменение температуры этого участка,

    γ – угол между отрезком dl линии интегрирования MN к соответствующим координатным осям. В этом выражении не учитывается температурные деформации координатных столов, которые рассчитываются отдельно. При ΔТ→0 величина температурных стремится к нулю, если коэффициент линейного расширения всех частей направляющей системы на пути интегрирования одинаков.

Основные характеристики несущих систем