Кінетостатичне дослідження шарнірних просторових механізмів галтувальних машин (частина 1: дослідження механізму з додатковою рухомою ланкою – коромислом)

Abstract

Мета роботи – кінетостатичне дослідження статично визначеного шарнірного просторового механізму без надлишкового (пасивного) зв’зку з додатковою рухомою ланкою – коромислом машини для обробки деталей, у якій робоча ємкість виконує складний просторовий рух. Суть кінетостатичного дослідження полягала у визначенні радіальних та осьових складових реакцій в усіх обертальних кінематичних парах шарнірного статично визначеного просторового механізму машини для обробки деталей, при її роботі на холостому ході. Кінетостатичне дослідження реалізувалося із застосуванням системи автоматизованого проектування SolidWorks-2016 із попереднім виконанням 3D моделювання даної конструкції машини з додатковою рухомою ланкою – коромислом. У ході проведення кінетостатичного дослідження виконано 3D моделювання машини з додатковою рухомою ланкою – коромислом в системі автоматизованого проектування SolidWorks-2016, визначено максимальні значення радіальних та осьових складових реакцій в усіх обертальних кінематичних парах машини для обробки деталей, досліджено вплив зміни міжосьової відстані проміжного шатуна (робочої ємкості) на приріст максимальних значень реакцій в усіх обертальних кінематичних парах. Встановлено взаємозв’язок між міжосьовою довжиною проміжного шатуна (робочої ємкості) та зміною максимальних значень реакцій в усіх обертальних кінематичних парах машини для обробки деталей. В результаті цього виникає можливість визначити гранично допустиму міжосьову довжину проміжного шатуна для забезпечення довговічної роботи машини. Встановлено, що характер зміни максимальних значень радіальних та осьових складових реакцій у кожній обертальній кінематичній парі просторового механізму залежить від значення коефіцієнту, який характеризує відношення міжосьової довжини проміжного шатуна (робочої ємкості) до міжосьової довжини ведучого чи веденого шатунів машини. Визначено діапазон зміни даного коефіцієнту, в межах якого раціонально виконувати проектування даної конструкції машини. Отримані результати можуть бути використані у відповідних конструкторських бюро машинобудівних підприємств на стадії проектування галтувального обладнання зі складним просторовим рухом робочих ємкостей.

Цель работы – кинетостатическое исследование статически определенного шарнирного пространственного механизма без избыточной (пассивной) связи с дополнительным подвижным звеном – коромыслом машины для обработки деталей, в которой рабочая емкость выполняет сложное пространственное движение. Суть кинетостатического исследования заключалась в определении радиальных и осевых составляющих реакций во всех вращательных кинематических парах шарнирного статически определенного пространственного механизма машины для обработки деталей, при ее работе на холостом ходу. Кинетостатическое исследование реализовалось с применением системы автоматизированного проектирования SolidWorks 2016 с предварительным выполнением 3D моделирования данной конструкции машины с дополнительным подвижным звеном – коромыслом. В ходе проведения кинетостатического исследования выполнено 3D моделирование машины с дополнительным подвижным звеном – коромыслом в системе автоматизированного проектирования SolidWorks 2016, определены максимальные значения радиальных и осевых составляющих реакций во всех вращательных кинематических парах машины для обработки деталей, исследовано влияние изменения межосевого расстояния промежуточного шатуна (рабочей емкости) на прирост максимальных значений реакций во всех вращательных кинематических парах. Определена взаимосвязь между межосевым расстоянием промежуточного шатуна (рабочей емкости) и изменением максимальных значений реакций во всех вращательных кинематических парах машины для обработки деталей. В результате этого возникает возможность определить предельно допустимое межосевое расстояние промежуточного шатуна для обеспечения долговечной работы машины. Определено, что характер изменения максимальных значений радиальных и осевых составляющих реакций в каждой вращательной кинематической паре пространственного механизма зависит от значения коэффициента, характеризующего отношение межосевой длины промежуточного шатуна (рабочей емкости) до межосевой длины ведущего или ведомого шатунов машины. Определен диапазон изменения данного коэффициента, в рамках которого рационально выполнять проектирование данной конструкции машины. Полученные результаты могут быть использованы в соответствующих конструкторских бюро машиностроительных предприятий на стадии проектирования галтовочного оборудования со сложным пространственным движением рабочих емкостей.

Kinetostatic study of a statically determined hinged spatial mechanism without redundant (passive) connection with an additional movable link – a rocker arm of a machine for processing parts, in which the working container performs complex spatial movement. The essence of the kinetostatic research was to determine the radial and axial components of the reactions in all rotational kinematic pairs of the hinged statically defined spatial mechanism of the machine for processing parts, when it is idling. The kinetostatic study was implemented using the SolidWorks 2016 computer-aided design system with preliminary 3D modeling of this machine design with an additional moving link – a rocker. In the course of the kinetostatic study, 3D modeling of a machine with an additional movable link – a rocker arm in the SolidWorks 2016 computer-aided design system was carried out, the maximum values of the radial and axial components of reactions in all rotational kinematic pairs of the machine for processing parts were determined, the effect of changing the center distance of the intermediate connecting rod (working capacity ) on the increase in the maximum values of the reactions in all rotational kinematic pairs. The relationship between the center distance of the intermediate connecting rod (working capacity) and the change in the maximum values of the reactions in all rotational kinematic pairs of the machine for processing parts is determined. As a result, it becomes possible to determine the maximum permissible center distance of the intermediate connecting rod to ensure the durable operation of the machine. It is determined that the nature of the change in the maximum values of the radial and axial components of the reactions in each rotational kinematic pair of the spatial mechanism depends on the value of the coefficient characterizing the ratio of the center-to-center length of the intermediate connecting rod (working capacity) to the center-to-center length of the driving or driven connecting rods of the machine. The range of variation of this coefficient has been determined, within which it is rational to design this machine design. The results obtained can be used in the corresponding design bureaus of machine-building enterprises at the stage of designing tumbling equipment with a complex spatial movement of working containers.