Методическое пособие по работе с программой APM WinScrew

 

 

Главная

 

Методическое пособие по работе с программой APM WinScrew

 

Назначение: Программа APM WinScrew представляет модуль, предназначенный для расчета винтовых пар, используемых в механизмах для передачи движения.

1.      Запуск программы: ПускПрограммыAPM WinMachineAPM WinScrewEnter. При наличии ярлыка программы на рабочем столе возможен запуск двойным нажатием мыши на ярлыке.

2.      Теоретические сведения.

Программа APM WinScrew предназначена для проектирования и расчета винтовых передач. Название программы образовано сокращениями от английских слов "Windows" (поскольку система работает в среде Microsoft Windows) и "Screw" (винт).

 

С помощью APM WinScrew можно рассчитать следующие характеристики винтовых передач:

- геометрические параметры передач;

- силы, действующие в передаче;

- долговечность;

- максимальную допустимую нагрузку.

 

Система позволяет рассчитать и спроектировать три типа винтовых передач:

- винтовые передачи скольжения;

- шарико-винтовые передачи (с преднатягом и без);

- планетарно-винтовые передачи.

3. Требования к аппаратуре и программному обеспечению

APM WinScrew предназначена для персональных компьютеров типа IBM PC AT с процессором 80386  и выше  и оперативной памятью не менее 4М. Для ускорения расчетов желательно наличие математического сопроцессора. APM WinScrew работает в среде операционной системы Microsoft Windows версии 3.1 и выше.

4. Содержание пособия.

Теоретические сведения содержат расшифровку названия и краткое описание системы APM WinScrew с перечнем типов передач, которые она позволяет рассчитывать;

 

В Требованиях к аппаратуре и программному обеспечению приводятся указания и рекомендации по конфигурации ПЭВМ, на которой планируется работать с данной программой.

 

Глава 1, Задачи, исходные данные и результаты содержит описание задач решаемых системой APM WinScrew. Приводится список параметров, требуемых для расчета каждого типа передач. Дается описание результатов рассчетов.

 

Глава 2, Как работать с системой APM WinScrew? содержит полное руководство по  работе с системой. Рассматриваются все режимы работы системы.

 

Глава 3, Справочник команд APM WinScrew содержит полное описание всех команд системы.

 

5. Задача, исходные данные и результаты.

5.1. Выполняемые задачи.

Система APM WinScrew позволяет рассчитывать винтовые передачи. Винтовая передача предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное. Такая передача состоит из винта и гайки. В некоторых случаях между винтом и гайкой располагаются другие детали, шарики либо ролики, выполняющие в относительном  движении роль сателлитов.

По конструктивному оформлению различают:

- винтовые передачи скольжения;

- шарико-винтовые передачи;

- планетарно-винтовые передачи.

Винтовая передача скольжения имеет ограниченное применение и состоит из винта, закаленного по поверхности, и гайки, выполненной из бронзы. Передача проста в изготовлении, но имеет низкий КПД большие потери на трение. Это и объясняет их ограниченного применение. Критерием подбора таких передач является износостойкость, которая, с целью снижения износа, ограничивает величины номинальных удельных давлений на поверхности контакта винта и гайки. Решения полученные для винтовых передач скольжения, относятся и к резьбам трапецеидального и треугольного профиля.

APM WinScrew позволяет выполнить проектировочный и проверочный расчеты передачи. Под проектировочным расчетом понимается комплекс вычислений по определению основных геометрических размеров передачи при известных нагрузках и выбранных материалах, а при проверочном расчете определяются выходные параметры передачи при известных ее геометрических размерах.

В шарико-винтовой передаче между винтом и гайкой располагаются шарики, за счет которых уменьшается трение и повышается  к.п.д. Такие передачи требуют каналов возврата тел качения.

В зависимости от назначения, шарико-винтовые передачи устанавливается с осевым предварительным натягом и без него. В первом случае винтовая передача конструктивно собирается из двух полугаек. Преднатяг повышает жесткость передачи и позволяет управлять величиной этой жесткости.

В планетарно - винтовой передаче в качестве промежуточных элементов используют ролики которые по аналогии с планетарными передачами называются сателлитами В этих передачах отсутствуют каналы возврата и конструкция такой передачи считается более надежной по отношению к шарико-винтовой. К тому же она при одних габаритах с шарико-винтовой способна воспринимать большую нагрузку. Ее недостатком является сложность изготовления и, как следствие этого, высокая стоимость. Планетарно-винтовая передача в случае необходимости может быть выполнена с осевым предварительным натягом

5.2. Особенность расчета винтовых передач.

Расчет этих передач существенно отличается от общепринятых методик. В его основе лежит представление передачи имеющей погрешности изготовления. Такую передачу в дальнейшем будем называть неидеальной. Неидеальное представление позволяет существенно уточнить методы инженерного расчета и приблизить их модели к реальным. Следует отметить, что использованное в системе решение оригинально и не имеет мировых аналогов.

В основе расчета параметров неидеальной винтовой передачи лежит расчет ее контактной жесткости. Другие характеристики винтовой  передачи в большей или меньшей степени зависят от параметра жесткости и перечислены ниже. Это:

- моменты трения;

- потери мощности;

- осевые радиальные и угловые биения;

- тепловыделения;

- долговечность;

- наибольшие контактные напряжения и т.д.

Неидеальное представление винтовой пары позволяет определить, кроме средних значений параметров,  величины их рассеяния, а потому большинство расчетных характеристик представляется в статистически обработанном виде.

Долговечность шариковой и планетарно-винтовой передач определяется по методике принятой при расчете подшипников качения с той лишь разницей что приведенная нагрузка рассчитывается исходя из фактического (с учетом погрешностей) распределения сил, действующих на тела качения.

Определение контактных  напряжений составляет расчет статической прочности передачи. При этом следует помнить, что эти напряжения не должны превышать 3500 Мпа так как, в противном случае, велика опасность появления пластических деформаций.

5.3. Исходные данные

Для расчета передачи системе APM WinScrew требуются следующие исходные данные (см. Таблица 1. 2 и 3):

Таблица 1

Исходные данные для рассчета винтовых передач скольжения

Геометрия

 

 

 

Внешний диаметр винта

de

мм

5¸2000

Внутренний диаметр винта

di

мм

5¸0.7 de

Шаг резьбы

p

мм

2¸100

Высота гайки

h

мм

2p¸50p

Точность изготовления

 

 

 

Погрешность диаметра винта

 

мм

0.0002¸20

Погрешность диаметра гайки

 

мм

0.0002¸20

Погрешность резьбы винта

 

мм

0.0002¸20

Погрешность резьбы гайки

 

мм

0.0002¸20

Чистота поверхности винта

 

мкм

0.1¸40

Чистота поверхности гайки

 

мкм

0.1¸40

Рабочие условия

 

 

 

Осевая сила

Fa

Н

0¸106

Частота вращения

w

об/мин

0.2¸3000

 

 

Н/мм/мм

100¸20000

Материал винта

 

 

сталь/чугун/бронза

Материал гайки

 

 

в.у. сталь/н.у. сталь

Тип резьбы

 

 

треугольная/трапецеидальная

Таблица 2

Исходные данные для рассчета шарико-винтовых передач

Геометрия

 

 

 

Средний радиус винта

rm

мм

6¸2000

Радиус тел качения

rb

мм

1¸300

Радиус дорожки

rt

мм

1¸300

Число тел качения в дорожке

nb

 

3¸100

Число дорожек

nt

 

1¸20

Точность изготовления

 

 

 

Погрешность дорожки винта

 

мм

0.0002¸20

Погрешность дорожки гайки

 

мм

0.0002¸20

Погрешность резьбы винта

 

мм

0.0002¸20

Погрешность резьбы гайки

 

мм

0.0002¸20

Ошибка резьбы

 

мм

0.0002¸20

Рабочие условия

 

 

 

Осевая сила

Fa

Н

0¸106

Радиальная сила

Fr

Н

0¸105

Переворачивающий момент

 

Н×м

0¸9×105

Частота вращения

w

об/мин

0.2¸3000

Коэффициент динамичности

k

 

1¸10

Сила преднатяга*

Fp

Н

0¸104

Смещение преднатяга*

Dp

мм

0¸2

* Допускается задание только одного из параметров

 

Таблица 3
Исходные данные для рассчета планетарно-винтовых передач

Геометрия

 

 

 

Средний диаметр винта

ds

мм

6¸2000

Средний диаметр гайки

dn

мм

6¸2000

Шаг винта

p

мм

1¸200

Радиус профиля сателлита

rg

 

10¸2000

Число сателлитов

ng

 

3¸100

Число рабочих витков

nt

 

1¸50

Точность изготовления

 

 

 

Погрешность диаметра винта

 

мм

0.0002¸20

Погрешность диаметра гайки

 

мм

0.0002¸20

Погрешность диаметра сателлита

 

мм

0.0002¸20

Погрешность резьбы винта

 

мм

0.0002¸20

Погрешность резьбы гайки

 

мм

0.0002¸20

Погрешность резьбы сателлита

 

мм

0.0002¸20

Ошибка резьбы

 

мм

0.0002¸20

Рабочие условия

 

 

 

Осевая сила

Fa

Н

0¸106

Радиальная сила

Fr

Н

0¸105

Переворачивающий момент

 

N×м

0¸9×105

Частота вращения

w

об/мин

0.2¸3000

Коэффициент динамичности

k

 

1¸10

Сила преднатяга*

Fp

N

0¸104

Смещение преднатяга*

Dp

мм

0¸2

* Допускается задание только одного из параметров

5.4. Результаты

Система APM WinScrew позволяет рассчитать следующие параметры:

Момент холостого хода, Н×м

Мощность холостого хода, Вт

Мощность при рабочей нагрузке, Квт

Долговечность, час

Максимальное контактное напряжение, Н/м2

Тепловыделение, Дж/час

Потеря мощности, Квт

Момент трения, Н×м

КПД

Осевое смещение, мкм

Радиальное смещение, мкм

Угловое смещение, °

Примечание! Для сравнения приводятся долговечность и нагрузочная способность, рассчитанные классическим методом. Кроме того, для шарико-винтовых передач рассчитываются и показываются радиальные силы, действующие на тела качения.

6. Как работать с системой APM WinScrew

Как и большинство Windows-программ, система APM WinScrew предоставляет пользователю удобный и интуитивно понятный графический интерфейс. Для работы с APM WinScrew Вам необходимо иметь основные представления о работе в Microsoft Windows, (См. Руководство пользователя. Microsoft  Windows).

Типичная  последовательность действий при работе с системой APM WinScrew включает в себя следующие операции:

1)  Установка системы на компьютер.

2)  Запуск программы.

3)  Выбор типа передачи для расчета.

4)  Ввод необходимых параметров.

5)  Выполнение расчетов.

6)  Просмотр результатов.

6.1. Установка APM WinScrew на компьютер.

Система APM WinScrew поставляется в виде дистрибутивного набора на дискете. Для установки APM WinScrew на Ваш ПК необходимо использовать программу установки SETUP.EXE, которая находится на дистрибутивном диске. Эта программа сделает всё необходимое для правильной установки системы. Для запуска программы установки используйте команду File | Run программы Program Manager. В появившемся диалоговом окне наберите:

      a:\setup

Далее следуйте указаниям выдаваемым программой установки. В процессе установки  программа запросит Ваше имя и наименование Вашей организации, а таккже имя каталога, в который будет установлена система APM WinScrew (по умолчанию принимается C:\WINSCREW). В заключении, программа установки создаст группу задач WinMachine в программе Program Manager и поместит туда пиктограмму системы APM WinScrew.

6.2. Запуск программы

Для запуска APM WinScrew щелкните дважды мышкой на пиктограмме APM WinScrew в группе WinMachine программы Program Manger (см. п.1).

 

6.3. Ввод параметров.

После запуска APM WinScrew появляется следующее окно, поля которого показаны на Рис. 1.

Рис. 1  Главное окно APM WinScrew

6.3.1. Выбор типа передачи

Для выбора типа передачи используйте команду  Данные | Тип Передачи. В результате на экране появится диалоговое окно изображенное на Рис. 2.

Рис. 2  Окно выбора типа передачи

Выберите тип передачи которую Вы хотите рассчитать.

6.3.2. Ввод исходных данных

Для расчета необходимо ввести три группы исходных данных: геометрические параметры, допуски на изготовление и рабочие условия передачи. Каждая группа параметров отображается в своей области главного окна (см. Рис.1).

Для ввода данных используйте команды Данные | Геометрия..., Данные | Допуски... и Данные | Рабочие условия... для соответствующей группы параметров. В результате буду появляться диалоговые окна для ввода параметров.

Одно из таких окон представлено на Рис. 3.

Рис. 3 Окно ввода геометрических параметров

Система проверяет правильность введенных параметров и выдает сообщения об обнаруженных ошибках (Рис. 4). В этом случае Вам необходимо ввести корректное значение.

Рис. 4  Сообщение об ошибке при проверке вводимых параметров

6.3.3. Ввод данных из архивных файлов.

Если Вы хотите провести расчет передачи. параметры которой были ранее записаны с помощью команды Файл | Сохранить..., воспользуйтесь командой Файл | Загрузить.... После выполнения этой команды Вы попадаете в ту же обстановку которая была в момент создания архивного файла.

6.4. Выполнение расчетов.

После того как правильно введены все исходные данные (о чем свидетельствуют более яркие заголовки окон с параметрами) Вы можете провести вычисления, выбрав команду Расчет! главного меню.

Некоторые расчеты могут занимать достаточно продолжительное время, особенно при отсутствии математического сопроцессора. О текущем состоянии расчета и о предполагаемом времени его завершения можно судить по прогресс-индикатору, появляющемуся во время расчета. (Рис. 5)

 

Рис. 5  Прогресс-индикатор

6.5. Просмотр результатов расчета

После того как расчет закончится, основные результаты появятся в соответствующем окне программы. Для просмотра всех результатов, используйте команду Результаты... главного меню. По этой команде появляется диалоговое окно, изображенное на Рис. 6, содержащее кнопки, каждая из которых отвечает за демонстрацию отдельной группы результатов.

Рис. 6  Окно просмотра результатов

6.6. Сохранение результатов.

6.6.1. Создание архивных файлов

Для сохранения начальных параметров передачи и результатов расчетов служит команда Файл | Сохранить. Существует ограничение на использование этой команды - Вы можете сохранять информацию только после определения начальных параметров передачи. В противном случае система показывает что данная команда недоступна, выделяя её серым цветом.

6.6.2. Вывод на принтер

Для того чтобы получить результаты расчетов на бумаге, используйте команду Файл | Печать. По этой команде система выдаст диалоговое окно (Рис. 7) для выбора результатов для печати. Пометьте данные, которые вы хотите распечатать и нажмите кнопку Печать.

 

Рис. 7  Выбор данных для печати

7. Справочник команд системы APM WinScrew.

В этой главе мы приводим полное описание команд меню и опций диалоговых окон используемых в системе APM WinScrew. На Рис. 8 следует выбрать тип передачи которую Вы хотите рассчитать.

 Вы можете увидеть главное меню системы APM WinScrew вместе со всеми выпадающими меню.

 

Рис. 8 Структура меню APM WinScrew

7.1. Меню Файл.

Меню Файл (см Рис. 9) содержит команды для таких операций, как:

считывание информации из архивных файлов;

записи информации в архивный файл;

печати начальных параметров и результатов расчета;

установки параметров принтера и печати;

выхода из программы.

Рис. 9  Меню Файл

7.1.1. Команда Загрузить...

Команда Файл | Загрузить позволяет загрузить ранее сохраненные данные и результаты расчетов.

 

Ускоренный ввод         Ctrl+L

 

7.1.2. Команда Сохранить...

Команда Файл | Сохранить позволяет сохранить введенные исходные данные и результаты расчетов. Сохраненные данные могут быть загружены командой Файл | Загрузить.

 

Ускоренный ввод         Ctrl+S

 

7.1.3. Команда Печать...

Команда Файл | Печать позволяет Вам вывести на печать результаты расчетов и исходные данные. При выборе этой команды появляется диалоговое окно (Рис. 10), позволяющее отметить данные, которые нужно распечатать. Для того, чтобы отметить все элементы, нажмите кнопку Все. Чтобы снять все пометки, нажмите кнопку Очистить. Нажав кнопку Принтер можно выбрать принтер, на котором будет производиться распечатка и задать параметры печати.

 

Ускоренный ввод         Ctrl+P

Рис. 10 Диалоговое окно выбора данных для печати

7.1.4. Команда Принтер...

Команда Файл | Принтер позволяет установить параметры принтера и печати.

7.1.5. Команда Выход

Команда Файл | Выход служит для прекращения работы с системой APM WinScrew.

 

Ускоренный ввод         Ctrl+X

7.2. Меню Данные

Меню Данные (Рис. 11) содержит ряд команд, необходимых для ввода исходных данных. Сначала нужно выбрать тип передачи с помощью команды Данные | Тип передачи..., от которого будет зависеть состав остальных параметров.

 

Рис. 11  Меню Данные

 

7.2.1. Команда Тип передачи

Команда Данные | Тип передачи выводит на экран диалоговое окно выбора типа передачи (Рис. 12). Всё что от Вас требуется в этом окне - это выбрать необходимый тип передачи. В результате в окне Тип передачи появится рисунок выбранной передачи и система настроится для работы с выбранной передачей. После выполнения этой команды станут доступными команды для ввода остальных параметров.

 

Рис. 12  Окно выбора типа передачи

 

Ускоренный ввод         Ctrl+T    

8            Двойной щелчок в окне Тип передачи

7.2.2. Команда Геометрия

Команда Данные | Геометрия... служит для задания геометрических параметров передачи. В зависимости от выбранного типа передачи, окно ввода геометрических параметров может иметь различный вид. (Рис. 13 - 15)

 

Рис. 13  Окно ввода геометрических параметров передачи скольжения

Для передачи скольжения имеется возможность расчета геометрических параметров исходя из рабочих условий передачи. Для этого необходимо задать рабочие условия передачи (см. команду Рабочие условия), тогда будет доступна кнопка Вычислить, нажав которую, Вы получите рекомендуемые геометрические параметры передачи.

Рис. 14  Окно ввода геометрических параметров шарико-винтовой передачи

 

Рис. 15  Окно ввода геометрических параметров планетарных передач

Ускоренный ввод         Ctrl+G


8            Двойной щелчок в окне Геометрия

7.2.3. Команда Допуски

Так как система APM WinScrew рассчитывает неидеальные передачи, для расчета необходимо задать погрешности изготовления отдельных элементов передачи. Для этого служит команда Данные | Допуски.... Диалоговые окна для ввода точностных характеристик передач различных типов показаны на Рис. 16 – 17.

 

 

Рис. 16  Окно ввода точностных характеристик передач скольжения

Рис. 17  Окно ввода точностных характеристик шарико-винтовых передач

Рис. 17  Окно ввода точностных характеристик планетарных передач

Ускоренный ввод         Ctrl+A

8            Двойной щелчок в окне Допуски

7.2.4. Команда Рабочие условия

Команда Данные | Рабочие условия... служит для задания параметров рабочих условий передачи. Окна для задания рабочих условий изображены на Рис. 18, 19.

 

Рис. 18  Окно ввода рабочих условий передач скольжения

Задав рабочие условия передачи скольжения, Вы можете получить рекомендуемые геометрические параметры передачи нажав кнопку Вычислить в окне ввода геометрических параметров передачи скольжения (Рис. 13)

Рис. 19  Окно ввода рабочих условий шарико-винтовых и планетарных передач

Для шарико-винтовых и планетарных передач можно задать режим нагружения. Для этого нужно отметить чек-бокс Динамическое нагружение и нажать кнопку Задать режим нагружения. В результате появится окно, изображенное на Рис. 20, в котором с помощью "мышки" или кнопки Добавить XY задается несколько точек, определяющих режим нагружения, которые могут быть соединены линейно или сплайном с помощью соответствующих элементов управления. Необходимо задать не менее четырех точек в убывающем порядке.

 

Рис. 20  Окно задания режимов динамического нагружения шарико-винтовых и планетарных передач

Ускоренный ввод         Ctrl+W
8            Двойной щелчок в окне Рабочие условия

7.3. Команда Расчет!

Когда все данные введены (о чем свидетельствуют более яркие заголовки окон), становится доступной команда Расчет!. Эта команда инициирует вычисления. За их ходом можно следить по прогресс-индикатору, появляющемуся на экране во время расчета.

 

Ускоренный ввод         Ctrl+C

7.4. Команда Результаты...

После окончания расчета, основные результаты появляются в соответствующем окне, и становится доступной команда Результаты..., позволяющая просмотреть все полученные в результате расчета данные. По этой команде появляется окно, изображенное на Рис. 21, с помощью которого можно увидеть все результаты в различном виде (Таблица, график, гистограмма или диаграмма).

Рис.21  Окно выбора результатов для просмотра

7.5. Меню Справка

Меню Справка (Рис. 22) содержит команды отвечающие за:

вызов справочной системы APM WinScrew;

показ окна О программе...

Рис. 22  Меню Справка

7.5.1. Команда Справка

Команда Справка | Справка вызывает на экран справочную систему APM WinScrew. Для подробной информации об организации системы помощи  Windows смотрите Руководство пользователя Microsoft Windows.

 

Ускоренный ввод         F1

7.5.2. Команда О программе

Команда Справка | О Программе вызывает диалоговое окно О Программе. Это окно показывает версию программы, информацию о создателях программы, а также лицензионную информацию.

 


email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

 

 

 

 

Рейтинг@Mail.ru Каталог-Молдова - Ranker, Statistics

Directrix.ru - рейтинг, каталог сайтов