CC BY
32
Секция «Проектирование машин и робототехника»
УДК 681.5.073
А. А. Казанцев Научный руководитель - С. П. Ереско Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЙ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛОСКИХ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ
Представлена система измерений аппаратно-программного комплекса для исследования кинематики плоских рычажных механизмов. Комплекс позволяет синтезировать механизмы из 4 групп Ассура. Данные снимаются датчиками угловых и линейных перемещений с последующей передачей и обработкой на ЭВМ.
В настоящее время полностью изучены и являются общедоступными теоретические сведения о разработке общих методов исследования структуры, геометрии, кинематики и динамики типовых механизмов и их систем. Типовые механизмы, для которых разработаны типовые методы и алгоритмы синтеза и анализа, имеют широкое применение в машинах различного функционального назначения, включая космические и летательные аппараты.
Однако до настоящего времени теория механизмов и машин не дает четких аналитических решений, учитывающих трение в шарнирах и направляющих, ввиду наличия многообразия факторов, оказывающих влияние на величину коэффициентов трения антифрикционных материалов [1].
Предлагается аппаратно-программный комплекс, позволяющий синтезировать механизмы любой сложности из элементарных компонентов, таких как: стойки, кривошипы и ползуны [2]. Основные элементы аппаратно-программного комплекса (рис. 1) состоит из аппаратной части - стенд для исследования плоских рычажных механизмов, системы измерения, и из программной части, выполненной в виде программного обеспечения для ПК.
Датчики линейного перемещения устанавливаются на ползуны и регистрируют перемещение ползуна с точностью 0,01 мм. Датчики углового положения устанавливаются на стационарные оси, и регистрируют угловые перемещения звеньев механизма на осях с точностью 200 делений на оборот. Передача информации с абсолютных цифровых датчиков угловых и линейных перемещений на ЭВМ осуществляется через интерфейс Я8-485.
Данные о положении механизма поступают на ЭВМ через СОМ-порт, описание подсоединения дат-
чиков и диаграмма работы которого приведены в работе [2]. Алгоритм функционирования программного обеспечения приведен в работе [3].
Выбирая датчик, прежде всего, необходимо правильно определить приоритеты по следующим критериям: разрешение и точность; линейность; скорость измеряемого процесса; условия применения и класс защиты; надежность; габаритные размеры; стоимость.
На рис. 2 представлен энкодер Sendix absolut 3650. В табл. 1 приведены его технические характеристики.
Таблица 1
Параметры Sendix absolut 3650
Цельный/Полый вал 0 0 6/ 1/4" / 8 / 10 мм
Диаметр корпуса 0 36x42
Максимальная частота вра- 6 000 об/мин
щения
Рабочая температура -40oC ... +85 °C
Максимальное разрешение 4096 (12 бит)
В табл. 2 приведены технические характеристики магнитной линейки LIMES B1.
Таблица 2
Параметры магнитной линейки LIMES B1
Расстояние между полю- 2 мм
сами
Ширина 10 мм
Толщина 1,7 мм
Диапазон рабочих темпе- -20...+70 °С
ратур
Варианты монтажа Клеящий слой
В таблице 3 приведены технические характеристики магнитного датчика LIMES LI20.
Рис. 1. Основные элементы аппаратно-программного комплекса для исследования плоских рычажных механизмов
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Рис. 2. Энкодер Sendix absolut 3650
Таблица 3
Параметры магнитного датчика LIMES LI20
Приведенные выше датчики угловых и линейных перемещений применены в конструкции аппаратно-программного комплекса [2] и показали удовлетворительную точность измерений.
Библиографические ссылки
1. Фролов К. В. Теория механизмов и машин. М. : Высш. шк., 2005.
2. Казанцев А. А., Ереско С. П. Аппаратно-программный комплекс для исследования плоских рычажных механизмов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : сб материалов конф. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинов ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2010.
3. Исследование плоских рычажных механизмов специальных систем / А . А . Казанцев, С. П. Ереско, Т. Т. Ереско, С. М. Шевцов, А. С. Ереско // Решетнев-ские чтения : сб. материалов конф. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинов ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2010.
© Казанцев А. А., Ереско С. П., 2011
Разрешение 0,01 мм
Точность ±(0,04 + 0,04 х L) мм
Максимальная рабочая скорость 25 м/с
Допустимый зазор между датчиком и линейкой 0,1...1,0 мм
Питающее напряжение 4,8 В...30 VDC или 4,8...26 VDC, постоянный ток
Диапазон рабочих температур -20.+80 °С
УДК 321.313 + 004.428
Е. В. Карпенко, В. В. Карпенко Научный руководитель - М. П. Головин Сибирский федеральный университет, Красноярск
ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ТОРЦЕВОГО ГЕНЕРАТОРА КАК ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ В ИНТЕГРИРОВАННОЙ СРЕДЕ
Приводится краткий обзор конструкций генераторов разработанных с учетом опыта проектирования МикроГЭС. Разработан программный продукт для автоматизации конструирования промышленного образца генератора.
Коллективом с 2005 г. спроектированы несколько вариантов низкоскоростных торцевых синхронных генераторов (НТСГ) мощностью от 1 до 20 кВт [1], этот опыт позволяет проследить логику изменения конструктивных решений и оценить полученные при этом достоинства и недостатки, а так же оценить возможности автоматизации их проектирования в среде моделирования SolidWorks.
По конструктивному исполнению их можно разделить на группы с мультипликатором и с прямым приводом от турбины. Первые версии генераторов из-за невысокой скорости реки, оснащались мультипликатором, который мог существенно повысить стоимость конструкции, а так же был неясен вопрос смазки необслуживаемого устройства. Варианты без мультипликатора более предпочтительны, так как имеют более дешевую и простую конструкцию, но имеют ограничение на минимальную скорость реки - это 1,8 м\с, которая характерна для крутосклонных рек [2].
Можно увидеть два варианта решения конструктивного исполнения генераторов: сдвоенный статор, охватываемый двумя роторами, соединяющимися с валом генератора и сдвоенный ротор, охватываемый двумя статорами, соединенными с корпусом.
Вариант со сдвоенным статором (рис. 1) использовался в конструкциях 2005 г. Такое решение обеспечивало простоту конструкции сдвоенного статора, но
требовало усложнения конструкции несущих элементов ротора и элементов соединения с валом генератора.
Рис. 1. Генератор 3 кВт (2005)
Схема со сдвоенным ротором была реализована в конструкции промышленного образца НТСГ мощностью 5 кВт (рис. 2). Сдвоенный ротор имеет существенно упрощенную конструкцию и обеспечивает удобную регулировку зазоров в осевом направлении. В этой конструкции регулирование положения ротора в обоих направлениях выполняется винтовыми тягами. Каждый из статоров в этой конструкции монтируется автономно и его положение не регулируется, что несколько упрощает сборку. Этот вариант компоновки статоров и роторов стал основным при создании промышленного образца.
