Реферат: Схемотехническое и функциональное проектирование вакуумной коммутационной аппаратуры
поверочные расчеты ВКА; определение выходных параметров структур-
ных элементов ВКА; формирование критериев оптимальности и ограни-
чений; оптимизацию параметров ВКА; анализ оптимальной компоновки
ВКА; корректировку принятого решения в подсистеме ССВКА или кор-
ректировку ТЗ; формирование проектной документации; формирование
ТЗ для выбора или проектирования структурных составляющих ВКА.
- 128 -
Основными процедурами в подсистемах КВКА и АКВКА являются
следующие: синтез компоновок из элементов ВКА; формирование крите-
рия качества компоновок; анализ и выбор оптимальной компоновки;
формирование проектной документации.
При использовании описанной САПР в качестве подсистемы в ГАП
ВКА обязательным процессом является процедура проверки синтезиро-
ванных значений параметров ВКА требованиям, определяемым техни-
ческими характеристиками автоматизированной производственной ячей-
ки (станок, робот, комплекты оснастки и инструмента), являющейся
элементом конкретной ГАП [152]. Кроме того, предусмотрена система
адаптации базы данных и накладываемых граничных условий к измене-
нию станочного парка производства, появлению новых технологий и
др.
Использование подобной САПР, повышая качество и эффективность
труда конструктора, позволит ему получать принципиально новые тех-
нические решения.
4.4. Конструкции ВКА, разработанные на основе синтезированных
структур.
4.4.1. Конструкции ВКА, разработанные на основе синтеза ее
структуры на уровне типов основных ФМ.
Сопоставительный анализ сформированного с учетом морфологии
ВКА множества ее обобщенных вариантных структур (с использованием
программного модуля "VP1") и существующих конструкций ВКА показал
отсутствие ВКА плоского типа с использованием электромагнитного
привода. Данный факт определил цель проектирования соответствующей
конструкции затвора. В связи с тем, что величина хода штока типо-
вого электромагнитного привода не позволяет обеспечить сложного
- 129 -
движения и требуемых перемещений уплотнительного диска для перек-
рывания проходного отверстия и герметизации УП в плоских уст-
ройствах, в качестве прототипа была выбрана разработанная нами ба-
зовая конструкция сверхвысоковакуумного затвора с двумя исполни-
тельными органами и электропневматическим приводом [153]. Приняв
за основу структуру, генерируемую по правилу (3.22), получаем из
выражения (3.30) искомую формулу строения создаваемого устройства:
Общий вид разработанного затвора представлен на рис. П.6,
П.6А. Для согласования функциональных параметров сопрягаемых
основных ФМ совместно с электромагнитным приводом использован гид-
равлический усилитель, т.е. образован комбинированный привод, поз-
воляющий применять подобное решение и для устройств с цельнометал-
лической УП. Проведенный анализ множества позволил модифициро-
вать описываемую конструкцию за счет использования для перемещения
уплотнительного диска принципиально нового для ВКА ввода движения
- упруго деформируемого полого элемента - трубки Бурдона. Подобное
выполнение конструкции позволило упростить управление работой зат-
вора, повысить его быстродействие и уменьшить дестабилизирующее
воздействие элементов затвора на вакуумную среду [154].
Дальнейшее развитие конструкций ВКА, включающих вводы движе-
ния - механизмы непосредственного действия, не содержащие пары
трения в вакуумной полости, обусловило необходимость получения
структуры с одним исполнительным органом. Формула строения данного
устройства получена из выражения (3.32) :
Общий вид конструкции сверхвысоковакуумного затвора , реали-
зующей данную цель, приведен на рис. П.7, П.7А-В.
Подобное выполнение затвора позволило использовать в структу-
ре только один исполнительный орган при сохранении достоинств вы-
- 130 -
шеописанной конструкции [155].
4.4.2. Конструкции ВКА, разработанные на основе синтеза ее
механизмов.
Необходимость синтеза механизмов обусловлена, как правило,
использованием электромеханического или ручного привода, а также
сложным видом движения при перекрывании и герметизации проходного
отверстия, что особенно актуально для плоских и проходных затво-
ров. Рассмотрим конструкции ВКА, полученные с использованием раз-
личных путей синтеза ее механизмов (см. п. 3.4.1.).
Кинематическая схема поворотного затвора, полученная на осно-
ве анализа трехконтурной формы цепи (с использованием ППП "SSVC"),
реализованной посредством плоских рычажных механизмов, приведена
на рис. П.8. Формулу строения данного устройства, согласно (3.35),
можно представить в виде:
Проработка и практическое воплощение полученной схемы меха-
низма совмещенной структуры (рис. П.9) обеспечили рациональное
движение уплотнительного диска при перекрывании и герметизации
проходного отверстия: поступательное его движение на стадии герме-
тизации и поворот уплотнительного диска на 90 на стадиях открыва-
ния и закрыванияя затвора при небольшом ходе ведущего звена приво-
да.
Подобное выполнение устройства приводит к повышению ресурса и
надежности работы затвора за счет исключения неравномерности сжа-
тия уплотнителя и его трения о седло, а также обеспечения фиксиро-
ванного положения уплотнительного диска в каждый момент работы
затвора, что устраняет возможность его перекосов [120].
- 131 -
Дальнейшая доработка рассмотренной конструкции обусловлена
оптимизацией созданного механизма по критерию Ф (выражение
(2.21)). Оптимизация проводилась для механизма, расположенного вне
вакуумной полости затвора и являющегося собственно его приводом (с
использованием ППП "Р4"). Целью проектирования явилась необходи-
мость обеспечения различных передаточных функций на стадиях перек-
рывания и герметизации проходного отверстия. Указанная цель реали-
зована посредством использования двух взаимодействующих типовых
элементарных механизмов - попеременно работающих эксцентриков
(рис. П.10), причем на стадии перемещения уплотнительного диска,
требующей значительных перемещений при малых усилиях, работает
эксцентрик с большим эксцентриситетом, а герметизация затвора про-
изводится эксцентриком с маленьким эксцентриситетом. Подобное вы-
полнение устройства позволяет существенно уменьшить приводное уси-
лие для получения требуемого усилия герметизации [156].
По отношению к используемым механизмам, особенно расположен-
ным в вакуумной полости, наиболее критичны сверхвысоковакуумные
конструкции, качество которых зачастую определется дестабилизирую-
щим влиянием на рабочую сверхвысоковакуумную среду (величиной
привносимой дефектности). В связи с этим одной из основных целей
проектирования сверхвысоковакуумных клапанов и затворов является
уменьшение числа тяжелонагруженных пар трения в механизмах, рабо-
тающих в вакуумной полости ВКА, либо полное их устранение, что на-
иболее труднодостижимо для конструкций плоского типа. Другим важ-
ным аспектом разработки конструкций с электромеханическим приводом
является использование только одного привода для их функционирова-
ния, что определило цели проектирования описываемых ниже конструк-
ций сверхвысоковакуумных прямопролетных плоских затворов.
На рис. П.11, П.11А,Б представлен общий вид сверхвысоковаку-
умного затвора, в котором механизм, расположенный в вакуумной по-
- 132 -
лости, обеспечивает поворот уплотнительного диска для перекрывания
проходного отверстия, что не требует больших усилий, а герметиза-
ция осуществляется механизмом, расположенным вне вакуумной по-
лости. Формула строения при этом имеет вид:
Подобная конструкция является устройством переменной структу-
ры с отключением механизма перемещения при герметизации:
Достоинством разработанного механизма перемещения уплотни-
тельного диска (рис. П.11Б) является его большое передаточное от-
ношение при незначительных габаритах, что приводит к минимизации
критерия Ф [157].
Вместе с тем, рассмотренная конструкция достаточно сложна, а
механизм перемещения из-за расположения в вакуумной полости труд-
норегулируем, что определило цель проектирования - удаление меха-
низма из вакуумной полости (замена его механизмом непосредственно-
го действия), т.е. генерацию структуры по выражению (3.33). При
этом формула строения принимает вид:
Указанная проектная цель была достигнута в разработанном
сверхвысоковакуумном затворе с электромеханическим приводом путем
синтеза зубчато-кулачкового механизма, расположенного вне вакуум-
ной полости (рис. П.12, П.12А,Б).
Рассматриваемый затвор является конструкцией нового, ранее не
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21
