Қосиінді механизмдерді есептеу

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті

әдістемелік нұсқаулар

Павлодар

Ұл жердегі есептеу теориясының мақсаты, конструкторға жобалау кезенінен бастап, машинанаң барлық пайдалану сипаттамаларына және беріктікке әсер ететін кейбір параметрлерінің әсер ету дәрежесін бағалауға және ен тиімді нұсқасын тандауға көмек ету болып табылады. Мұндай мақсатқа қол жеткізу, машинаның математикалық үлгісін жасау арқылы қол жеткізуге болады, бұл жерде математикалық үлгіні шешу арқасында, жасалынатын машинаның пайдалану сипаттамаларын болжап, оның бастапқы параметрлерінің оптимальді қатынасын жеткілікті дәлдік дәрежесімен зерттеуге мүмкіндік туындайды. Мұндай үлгіні есептеу техниканы қолданусыз жасау мүмкін емес, есептеу техникасы математикалық есептеулердің көбін өзіне алып, инженер-конструктордың еңбегін жеңілдетті.

Соққылау-қалыптау өндіріс аймағында, жабдықтардың үлкен бөлігін қосиінді баспақтармен автоматтар құрайды. Негізінен мұндай машиналар үшін бас атқарушы механизм (БАМ) ретінде иінді механизмдер толып табылады, өз кезегінде олар төменгі жұпты механизмдерге жатады [1, 2].

Оларды есептеу үшін, тұйықталған кинематикалық тізбек тендеуін құрайды, әдетте бұл тендеудің өлшемдері тізбектін жылжымайтын буыны – орнаққа қатысты болады. Белгілі бір дәрежеде,бас атқарушы механизмнің күрделілігін айқындайтын көрсеткіш, бұл механизмдегі буындар саны болып табылады, осыған байланысты механизмдердің көбі төрт- алтыбуынды болып бөлінеді.

Мынадай машиналарды жобалау кезінде, конструктор келесі мәселені шешуге тырысады, технологиялық жүктеу шарттарына байланысты болатын энергетикалық, кинематикалық және кинетостатикалық сипаттамаларын талдау. әдетте, бұл жерде динамикалық жүктеулердің әсерін ескермеуге болады, бұл бізге математикалық үлгіні қарастыру үшін реті дұрыс, логикалық тұйықтаоған, үйкеліс күшін ескерген қосиінді тікенді машиналардың атқарушы механизмдерін есептеу әдістемесін жасауға мүмкіндік береді. Мұндай әдісті М.В. Сторожев және Б.Н. Копылов ұсынған.

Берілген жұмыста қосиінді-сырғақты механизмнің әр-түрлі конструкциялы түрлері үшін (I бөлім), сонымен қатар шатун ұзындығы шексіз деп алынған (кулисалы, қосиінді-сыналы және алты буынды БАМ бар нақыштаушы баспақтар, суық ысыруға арналған баспақтармен автоматтар (I бөлім)), машиналар үшін арналған математикалық үлгіні ЭЕМ әзірлеу алгоритмдерімен әдістемелері келтірілген.

Төртбуынды қосиінді тікенді – сырғақты механизмдер, әр түрлі технологиялық тағайындалуы бойынша бөлінетін, әр түрлі қосиінді баспақтардын арасында ен көп тараған түрі болып табылады. Конструкторлардын алдарында тұрған мәселелердің сан алуандығы, негізінен бұл механизмнің жұмыстық буынының – сырғақтын конструктивтік әзірлену түрлерінің көп болуына әкеліп, оның жетек схемалары керсінше аз қарастырылуына әкеледі. Бұл жерде ҚТЫҚБ БАМ және суық және ыстық көлемді баспалау автоматтары үшін, сонғы жылдары қанқалы сырғағы бар, жана БАМ пайда болуына қарамастан, тұмсықты сырғақтарды кен қолданылады, қолдану түріне байланысты қосиінді тікенді – сырғақты механизм (ҚТСМ), тартатын немесе етеретін шатуны бар схемамен орындалуы мүмкін.

Сырғақтын горизонтальді жүрісі бар машиналарында, БАМ қолданылу, белгілі конструкциялық ерекшеліктермен көрінеді (горизонтальді соғу машиналары – ГСМ және автоматтар).

ҚТСМ негізіндегі БАМ түрлерімен орындалу типтерін есептеу әдістерін ортақтандыру мақсатымен, 1.1 суретінде көрсетілген есептеу схемасы, негізгі схема ретінде алынған, бұл схемада механизмді пайдалануды ескеретін көрсеткіштердің және параметрлердің сәйкесінше реттелуі арқылы, конструкцияны шешу жолдары көрсетілген:

Сурет 1.1 – Жалпыланған есептеу схемасы

Жыламдықтардын және күштердің векторлық табиғатын ескеру, БАМ есептеген кезде нақты реакцияларды анықтауға және бас біліктін перпендикуляр өсінің жазықтығында эксцентрикті жүктелген сырғақ бағыттаушыларындағы қуат шығындарын анықтауға мүмкіндік береді.

Сырғақтын саңылау ішінде жұмыс істеу барысын талдау үшін, бағыттаушылардағы «келтірілген үйкеліс коэффициенті» әдісін қолданыламыз. , бұл дегеніміз, сырғаққа әсер ететін үйкеліс күшінің қосындысынын, бағыттаушыларға әсер ететін активті күштердің нормальға проекцияларының қосындысына қатынасын анықтаймыз. Сонда, болғандықтан, сырғақтын бағыттаушыларындағы үйкеліс күші, сырғақ дұрыс орналасқан кезде көбірек болып келеді, ал сырғақ барлық жазықтығымен түйіскен кезде, үйкеліс күші төмен болып келеді (тұмсығы бар сырғақ, бұл жағдайда бағыттаушыларға барлық жазықтығымен түйісуге талпынады). Басқа сөзбен айтқанда егер
, (1.1)
сырғақ бағыттаушылардын бірімен түйіскен болса, сонын нәтижесінде толық реакция нормальден үйкеліс бұрышына ауытқитын болады және (ал барлық басқа жағдайларда ).

Сырғақтын басқа параметрлері арқылы, еркін алынған жүріс нүктесі үшін мәнін анықтап алатын болсақ және бұл мәнді мәнімен салыстыратын болсақ, біз болған кезде сырғақ қисақтану жағдайында болатынын байқаймыз, ал барлық басқа жағдайларда сырғақ барлық жазықтығымен түйіседі.

1.2а суретінде P жүктеуімен және Q тенестірушінің центрден тыс жүктеуімен жүктелетін БАМ есептік схемасы көрсетілген. Қалыптар пакеттарының бағандарының күштерін ескермеген кездегі, сырғақтын шатунға бекітілу нүктесіне қатысты моменттер қосындысының тендеуін құрастырамыз



және қуаттық үшбұрыштан механизмдерге әсер ететін күштерді анықтап
, (1.3)
, (1.4)

, (1.5)
– сырғаққа әсер ететін келтірілген сыртқы күштердің қосындысы;
жүйені келесі жолмен шешуге болады
(1.6)

Сурет 1.2 – Центрден тыс жүктеу кезіндегі механизмді есептеу схемасы

Сурет 1.3 – Сырғақтын қисақтану кезіндегі есептеу схемасы

(1.7)
(1.8)
(1.9)
– бағыттаушылардын шеттерінен, түйісу кернеулер эпюраларының ауырлық центрлеріне дейінгі арақашықтық


мәнін еркін қабылдайтын болғанмен де, сырғақтын қай бағытта қисақтайтына біз жауап бере алмаймыз. Жалпы жағдайда ол екі қисақтану жағдайының бірінде бола алады (жазықтығымен түйісу жеке жағдай болып саналады). Егер, қосиінді тікеннің бұрылу бұрышы және сырғақтын жүктелу шарты қалыпта болған кезде 3 және 4 нүктелері түйіскен болды деп болжаған болсақ, онда В нүктесіне қатысты моменттер қосындысының тендеуін шешуге болады (сурет 1.2б).

Бғыттаушылардағы келтірілген үйкеліс коэффицентін анықтау үшін еркін алынған жүктеу схемасының екі мәні алынған, екі мәннің біреуі жалған болуы тиіс. Келтірілген коэффицентің нқты мәнін анықтаған кезде, сырғақ қай бағытта қисақтағанын анықтап алуға мүмкіндік пайда болады, ал мәні бар модуль бойынша нақты мәнді салыстырсақ – сырғақтын толық немесе екі нүктемен түйісу жағдайын анықтауға болады.

нақты мәнін анықтау үшін аналогияны қолданыламыз. мәнін енгізіп (түйісу нүктелеріндегі векторлық реакциялар қосындысы), қисақтаған сырғақтын схемасын, толық түйіскен сырғақтын схемасына келтіреміз, сондықтан және алдындағы мәндер сәйкес болуы керек:
(1.14)
Қосиінді тікенді-сырғақты механизмдегі үйкеліс күштерімен моменттерінің векторлық табиғатын ескеру [1.16] жұмысында қарастырылған сондықтан мұнда ол, есептеу алгоритмінің түрінде беріледі.

Келтірілген үйкеліс коэффицентінің нақты мәнін анықтап, бағыттаушылардағы реакциялардын қуаттық үшбұрыштарының шешімімен, түйісу нүктелеріндегі реакциялардың өлшемдерін анықтай аламыз.

Нақты келтіру нүктесі 1 немесе 4, 2 немесе 3 ескерту: келтірілген үйкеліс қай мәні нақты болуына сәйкес болады ( немесе ).

5 және 6 нүктелердегі реакцияларды анықтау үшін, бұл бағыттаушылардың нүктелерімен түйісу, негізгі және қосымша бағыттаушылардағы саңылауларды реттеумен ерекшеленетін, тұмсықтағы белгілі өлшеміне қол жеткізу арқылы пайда болу мүмкін деген еркіндікті қолданамыз. Тұмсықтын айналу моментінің () компенсациясы және оның иілуінің максималды мәніне қолжеткізілетін, тұмсықтын нормальді реакциясының нәтижесінде (бағыттаушылардын үш түйісу нүктесі) жүреді де 1.3 жұмысынан анықталады.

мұндағы - БАМ жазықтығындағы тұмсықтын иілуі, ол негізгі және қосымша бағыттаушыларындағы санылауларға байланысты;


– сырғақтын төменгі жағының температуралық ұлғаюы;

– болат үшін ұлғаю коэффиценті;

– сырғақ негізінің ені;

– сырғақтын төменгі және жоғарғы жағындағы температуралар айырмашылығы;

– тұмсық ұзындығы бойынша инерция моментінің өзгеруін анықтайтын коэффицнт;

– тұмсық негізінің жанындағы инерция моменті.
мәні алдын ала анықталып, машинаға бастапқы берілгендер ретінде кіргізіледі.

Тұмсықсыз сырғақтарды есептеу үшін мәні, нақты мәннен жоғары алуға болады, мысалы, сол арқылы 5 және 6 нүктелердегі жалоған түйісуді жоққа шығаруға болады.

Сонымен қатар есептеу алгоритмі, 5 және 6 нүктелердегі жалған түйісуді жоққа шығаруға болады:

1 Тыс шығарылған, ұзындығы бойынша үздіксіз бағыттаушылары бар сырғақ жағдайы үшін (1.1 сурет, IV,V нұсқаны қара).

2 Еrfurt фирмасынын сырғағы үшін, тек 5 нүктемен ғана түйісу мүмкін болады (1.1 сурет, III нұсқаны қара).

3 Түмсықсыз, қанқалы сырғақтырды қолдану жағдайы үшін(1.1 сурет, II, IV нұсқаны қара).

Барлық басқа жағдайларда 5 және 6 нүктелердегі реакцияларды анықтау жүргізіледі. Бұл есепті шешуге мүмкіндік беретін шарт ретінде, абсолютты қатан сырғақ – 1,2 немесе 3,4 (1.5 тендеу) түйісу нүктелеріндегі реакцияларды анықтаудын бірінші кезеніндегі немесе тұмсықтын иілу кезіндегі моменттер тендігіне алуға болады. Сонымен қатар, біз, тұмсыққа модуль бойынша бағыттаушылардың жағынан, 1.15 тендеуінен алынған реакциясына тен және бағыттары бір реакция әсер етеді деп есептейміз. Сырғаққа әсер ететін айналдыру моментінің сақталуы, 5 және 6 нүктелердегі реакциялардың пайда болуымен қамтамассыз етіледі. Реакцияның өлшемі R_5.6, В нүктесіне қатысты иіндердің айырмашылығына және тұмсықтын иілу кезіндегі реакцияның төмендеу мәніне () байланысты болады.

Реакцияларды анықтауға арналған тендеу

Келтірілген үйкеліс коэффиценттің мәні төмен немесе оған тен болған жағдайды қарастырайық.

Тұмсығы бар сырғақтар үшін, сырғақ бағыттаушыларға тек санылаулардын белгілі бір реттелуі кезінде ғана барлық жазықтығымен толық түйісе алады, ал сырғақ пен бағыттаушылардын төменгі және үстінгі жақтарындағы температуралық айырмашылықты ескерсек бұл тәжірибе жүзінде мүмкін еместігіне қол жеткізуге болады. Белгілі бір жуықтау дәрежесімен бұл есепті шығаруға болады, бұл жерде біз оның бойымен эквивалентті жүктеу жүріп жүретін, арқалық ретінде алатын болсақ. Мұндай әдіс, бағыттаушылардан, тұмсығы бар сырғақтын барлық жазықтығымен түйісуге ұмтылуға бағытталған реакцияларын анықтауын тек шартты түрде берілетінің айта кету қажет, ал нақты шешімге келу үшін, негізгі және қосымша бағыттаушылардағы санылаулардын өзгеруін және түйісетін беткейлердің серпімділігін ескеру қажет.

Бағыттаушыларға қарай бағытталған сырғақтын реакцияларын анықтау бойынша келтірілген талдау, сырғақтын жоғары қарай жүрісі үшін дұрыс болады, сонымен қатар үйкеліс күштерінің векторлық табиғатын [1.2] ескеру қажет, бұл берілген әдістемені қосмінді тікенді механизмнің толық бұрылу бұрышын есептеу үшін қолдануға қол жеткізуге болады.

1.2 Сырғақтын эксцентрикті жүктеу кезіндегі саңылау ішіндегі жұмыс барысы
Бағыттаушылардығы келтірілген үйкеліс коэффиценті әдісі бойынша, күштермен жылдамдықтардың векторлық табиғатын ескеру, [1.5, 1.4] бағыттаушылардағы сырғақтын тұрақты орналасу аймақтарын анықтау туралы жұмыстарындағы қарастырылған есепті толығымен шешуге мүмкіндік береді.

Технологиялық жүктеуді, сырғақтын симметрия осіне қатысты жылжытатын болсақ, сырғақ жүрісінің еркін нүктелерінің әр түрлі өлшемдерін алуымыз ықтимал. Сонымен қатар келесі шарттарды орындайтын, , мән аралықтарының бар болуын жоққа шығаруға болмайды

Сырғақтын тұрақтылық жағдайда орналасу аймақтарын нықтау тендеуі,аяқталған алгоритмге келтірілген.