НЮРНБЕРГ ҚАЙШЫСЫ типті төменгі жетекті жүк көтергіш механизмдер жетегін оптималдау туралы ақпарат

Жоспар
Кіріспе

1 Төменгі жетекті сұлбаның күштік анализі
2. Төменгі жетекті сұлбаның күштік анализі
3 Сыбайлас емес ҚССҚБ сұлбалы жүк көтеруші механизмнің гидроцилиндрлік тізбегін оптималдау

Жүк көтергіш механизмнің Собольдің А=‘1407’ нүктесіне сәйкес келетін кинематикалық схемасы а сурет, ал б суретте тәуелділік графигі.
Собольдің ‘1404’ номерлі нүктесі түрленетін параметрлер мәндеріне сәйкес келеді. Осы жағдайда топсасы топсасымен сәйкес келеді(34, а сурет). Бірақта жоғарғыда айтылғандай, гидроцилиндр =2.28м дейін жоғарғы жағдайда ұзарады, бұл схеманың жетіспеушілігі болып табылады.
Механизмнің жиналып тұрғандағы теңгеруші күш А=’1407’ =12.48кН (1273.047кгС) сәйкес келеді, ал жоғарғы жағдайда =4.07кН (415.1754кгС). Салыстырмалы анализ көрсеткендей, күш берілісін 2-ден 4.5 рет жақсартылды: берілген схемадағы гидроцилиндрдің күштің максимальді мәні 47.02кН тең.
Дәстүрлі конструкцияларда қозғалмалы гидроцилиндр приводы соединяются смежные буындармен біріктіріледі (таблицадағы 4 – 2-ші жолдар). Бірақта осы конструкциядағы күштің берілісі біркелкі емес және 46.36кН мәнге жетеді. Біз бұл мәнді 19.6кН дейін төмендеттік. Көрсетілгендей бұл схема тиімді емес.
Ең үлкен функциональді мүмкіндіктерге 3 схемада: төменгі жағдайда гидроцилиндрдегі күш 12.2 кН-ге дейін төмендетілді.Буындардың несмежных пар біріктіргенде жоғарғы класты механизм болады, 3-7 механизм схемасы жоғарғы класты.
Ең үлкен функциональді мүмкіндіктерге 5-ші схемада ие. Механизмнің 5,6 және 7 кинематикалық схемаларында гидроцилиндр ұзаратын өлшемі үлкен (соңғы топсалар бекітпелері мен цилиндр арасындағы максимальді арақашықтығы 2.3м-ге дейін үлкейді), схемалардың жетіспеушілігі болып табылады.
Айтылғандарды ескерсек, «Нюрнберг қайшысының» жоғарғы жағдайда платформа консоліді және орнықсыз, сонымен қатар конструкциясы қиын кинематикалық жұптары бар, енді біз топсалы- рычажные жүк көтергіш механизмнің схемасын қарастырамыз.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 29 бет
Таңдаулыға:

2 “НЮРНБЕРГ ҚАЙШЫСЫ” ТИПТІ ТӨМЕНГІ ЖЕТЕКТІ ЖҮК КӨТЕРГІШ МЕХАНИЗМДЕР ЖЕТЕГІН
ОПТИМАЛДАУ

2.1 Төменгі жетекті сұлбаның күштік анализі
?????, а – суретте 7 платформасы бар жүк көтеруші механизмнің
кинематикалық сұлбасы және 1 кіріс буыны көрсетілген.“Нюрнберг қайшысы”
атты дәстүрлі механизмді төменгі жетекті сұлбасы атау қабылданған, сызықтық
қозғалыстың С сырғаның жалпыланған координатасы q=s; s=AС бар. Механизмнің
кинематикалық сұлбасы буындар ұзындығымен AF=FJ=CD=2c және платформаның
көтерлу биіктігімен h=AJ анықталады .

а) б)
1-сурет
Механизм кинематикасы өте қарапайым формулалармен анықталады.
Тікбұрышты үшбұрышынан ( 1, б -сурет)

(1)
Бұл өрнекті дифференциялдасақ
,
Ендеше

Мұндағы

Айталық, Q және qс- сәйкесінше жүк және платформаның өз салмағы
болсын. Ал p – бір сырықтың салмағы. Онда теңгеріуші күш мына формуламен
анықталады:
, (2)

Мұндағы - сыртқы күштердің әсер ету нүктелерінің радиусы –векторы,
- механизмге әсер ететін сыртқы күштер ретінде ауырлық күштерін ғана
қарастырамыз: .
Осыны есепке ала отырып , теңгеруші күш былай анықталады.
,

яғни
. (3)
Бұған мәнін қойып, аяғында керек өрнекті аламыз:

аламыз (4)
Енді топсалардағы реакцияларды анықтайық ( 2-сурет).

2-сурет

6-7 Ассура тобына әсер ететін реакцияларды анықтау үшін және
нүктелеріне сәйкес 6-7 буындардың моменттер теңдеуін жазайық.

(5)

Бұдан шығатыны

. (6)
Енді екі сырықты 4-5 топты қарастырайық. 4 және 5 буындардағы
және топсаларына и , вертикал төмен бағытталған және
мәндері рекциялар әсер етеді. Онда А және В топсаларының вертикал
құраушылары ( и )

. (7)
А горизонталь құраушылары С нүктесі бойынша 4 сырыққа әсер ететін
күштер моменттерінің қосындысының теңдеуін 0-ге теңестіру арқылы табамыз:
(8)
4 сырықтағы күштер тепе-теңдігінің шартынан табамыз:

, (9)
Бұдан:

. (10)

2-3 Ассура топы үшін де ұқсас есептеулер жүргізіп (3,в-сурет),

(11)

(12)
болғанын табамыз

а) б)

в)

3-сурет

Енді келесі сан мәндерін қойайық:
-жүк массасы (пайдалы жүктеме): кг (жүк салмағы Н);
- платформа массасы: кг (жүк көтеруші платформының салмағы
);
-бір сырықтың массасы: кг (сырықтың салмағы );
-сырықтың ұзындығы м.
Онда механизмнің төменгі күйінде (ерекше күйге жақын кезде) : м,
м, м, теңгеруші күштің мәнін аламыз- = 47.024 кН, яғги 4798
кгС. Барлық нәтижелер 1-кестеге енгізілген.
Ал жоғары күйде, мұндағы м, м, м, теңгеруші күш -
= 3.068 кН, яғни. 313 кгС .
4, а- суретте =0,3м –ден 2,2м-ге дейінгі өзгеріс кезіндегі
платформаның көтерілу биіктігіне жалпылама координаттың тәуелділік
графигі көрсетілген.
Ал 4, б –суретте теңгеруші күштің платформаның көтерілу биіктігіне
тәуелділік графигі көрсетілген.

а) б)
4 –сурет (а) и (б) тәуелділіктерінің графиіктері.

1-кесте
№ h(м) s(м) β(град) Fyp (Н)
1. 0.3 1.24097 6.8921 47024.49
2. 0.40503 1.23349 9.32359 34620.43
3. 0.5005 1.22469 11.54871 27816.74
4. 0.60553 1.21278 14.01708 22768.29
5. 0.70101 1.19985 16.2842 19457.49
6. 0.80603 1.18325 18.80886 16688.2
7. 0.90151 1.1659 21.13723 14701.95
8. 1.00653 1.14421 23.74164 12922.99
9. 1.10201 1.122 26.15519 11574.21
10. 1.20704 1.09465 28.86936 10309.5
11. 1.30251 1.06694 31.39969 9312.001
12. 1.40754 1.03306 34.26457 8343.511
13. 1.50302 0.99887 36.95632 7554.892
14. 1.60804 0.95711 40.03205 6766.266
15. 1.70352 0.91488 42.95369 6105.215
16. 1.80854 0.86301 46.33733 5424.651
17. 1.90402 0.81005 49.60616 4836.424
18. 2.00905 0.74393 53.47701 4209.45
19. 2.10452 0.67472 57.33165 3644.64
20. 2.2 0.59372 61.64236 3067.913

(3) формула бойынша шамасы өзгерісіне тәуелді, ол
графигіне жанама бұрышының тангенсіне тең. Төменгі күйде . Онда
керек жүкті механизм сырықтарымен бірге көтеру үшін пайдалы жүктемеге
қарағанда 16.55 есе көп күш қажет. Бұл қарастырылып отырған механизмдегі
күштің берілуі тиімділктен өте алыс жатқандығын білдіреді. Сәйкесінше топса
реакциялардыңда төменгі күйде (ерекше күйге аса жақын ) сан мәндері
аса жоғары. Бұл массасы 150кг жүкті көтеру үшін 4798 кгС тан аз емес күш
қажет деген сөз. Ал топсалардағы және 2 сырықтағы (кинематикалық
жұптардағы) үйкеліс күштерін жеңу үшін одан да көп күш қажет болады.

2.2 Тербелмелі гидроцилиндрлі сұлбаның күштік анализі
Қазіргі кезде өндірісте көп қолданылатын "Нюрнберг қайшылары"
конструкцияларында платформаның қозғалмалы буындарды гидроцилиндр мен
байланыстыратын жетек сұлбасы қолданылады ( 5-сурет).

6, а-суреттегі жетек сұлбасын қарастырайық, мұнда 8-9 гидроцилиндр 3
және 4 буындарын байланыстырып тұр (кіріс кинематикалық тізбек).

а) б)

6-сурет

6, б-суреттерде көрініп тұрғандай, қозғалмалы сырықтардың салыстырмалы
қозғалысы берілген (ҚССБҚ), механизмдер түріне жатқызуға болады. Біздің
жағдайда 8 және 9 буындар. Сондықтан олардың күштік анализінің реті
әдеттегідей емес, Ассур тобының қабатталу ретыне кері бағтталған. [Джо,
Ибр,Озол, Кожевн] рет бойынша тізбектей анализделінеді. Мұндай
механизмдерді Ассур тобына бөліп алуға болмайды. Осындай механизмдердің
күштік анализдеу нұсқаларын пайдалана отырып([Ибр] жұмысында ұсынылған),
анализді келесі ретпен жүргіземіз.
Алдыңғы жағдайдағы сияқты, және шарнирлердегі реакция:

(13)

Ары қарай және топсаларына тірек жағынан әсер ететін
реакцияларды анықтайық. Ол үшін Ассурдың II кластық – УГА(1-У(2,3,4,5,6,7))
( 7-сурет) тобынан тұратын шартты механизмді есептейміз, мұндағы У –
шартты буын, 8-9 сырықтар қозғалысы фиксацияланған 2-3-4-5-6-7
сырықтарынан құралған.

7-сурет
2-3-4-5-6-7 сырықтар тобы үшін және нүктелері бойынша
моменттер теңдеуін жазайық (шартты буынды құраушылар).

(14)

мұндағы механизімнің жүк және платформа салмағынсыз
таза өз салмағы.
Іздеп отырған мәндерді анықтаймыз

(15)

Ары қарай кинематикалық тізбегін қарастырайық (2-5 сырықтар),
соның ішінде . В нүктесі бойынша 2-5 сырықтардың моменттер теңдеуін
қолдана отырып

(16)

бұдан
. (17)

ОХ өсі бойынша күштердің тепе-теңдік теңдеуінен
, онда .

5 сырық үшін нүктесі бойынша моменттер теңдеуін жазайық:

(18)

бұдан .
2-5 жүйесі үшін ОY өсі бойынша күштердің тепе-теңдік теңдеуінен

(19)
.
Күштердің тепе-теңдік теңдеуінен жеке 5 сырық үшін

. (20)

. (21)

Енді теңгеруші күшті анықтаймыз, ол 4 сырықтың кинематикалық
жұбына түсірілген ( 8-сурет)

а) б)

8-сурет

Ол үшін нүктесі бойынша 4 сырықтың моменттерінің тепе-теңдік
теңдеуін жазайық:

, (22)

Ашық түрде :

(23)
бұдан
(24)
Егер , онда
, (25)

мұнадғы ұшбұрштананықтаймыз: DK=1.106м, DL=0.205м болса,
платформа биіктігі шектерінде өзгеретін болса, онда KL ұзындығы мына
шекте өзгереді: м.
Онда берілген деректер бойынша кг, кг, кг гидро
цилиндр массасы кг, теңгеруші күшті анықтаймыз: жоғарғы күйде
-=кН, төменгі күйде - =46.362 кН.
Күштің ең жақсы берілуі В және Е топсаларын гидроцилиндрмен
байланыстырғанда жүзеге асады, яғни тең болғанда және кН
тең.
Бірақ бұл кезде KL мәні м шекте өзгереді, бұл конструкцияны
күрделендыреды және көп сатылы телескопикалық конструкция құруды қажет
етеді. Бір сатылы телескопикалық конструкция пайдалансақ, гидроцилиндр
штогының қозғалысын қамтамасыз ету үшін болу қажет, мұндағы -
қор коэффициенті .
яғни болғанда төменгі күйдегі ең аз мәні болғанда
мүмкін, осы мәндерде төменгі күйде мынаған тең 19.6 кН, яғни біз
анықтаған мәннен 2,4 есе аз. мәндері сәйкесінше 0.786 м және 1.571 м
тең.

2.3 Сыбайлас емес ҚССҚБ сұлбалы жүк көтеруші механизмнің
гидроцилиндрлік тізбегін оптималдау

Алдыңғы бөлімде көрсетілгендей, жетекші кинематикалық тізбек
(гидроцилиндр) сыбайлас сырықтарды байланыстырған кезде күштің берілуі өте
тиымсыз болады. Сондықтан ары қарай жетекші кинематикалық тізбек сыбайдас
емес сырықтарды байланыстыратын жетек сұлбасын қарастырамыз.

3.1) CG буынымен сырғақты гидроцилиндр арқылы байланыстыру варианты.
9, а- суреттегі жүк көтеруші механизмді қарастырайық, гидроцилиндрі 1
сырғақты 4 (CG) сырқпен байланыстырады.

а)
б)

9 -сурет а) механизмнің кинематикалық сұлбасы, б) В сүйретпесі мен
СG буыны бойынша және координаттар жүйесінің орналасуы.

Берілген деректер төмендегідей:
1. Төменгі және жоғарғы күйдегі платформа биіктігі:
=0.3м и =2.2м;
2. Буын жұптарының ұзындығы:
м;
3. Бір сырықтың массасы:
кг (сырықтың салмағы );
4.жүк массасы (пайдалы жүктеме):
кг (жүк салмағы Н);
5. платформа массасы:
кг (жүк көтеруші платфрома салмағы );
6. гидроцилиндр массасы:
кг ( гидроцилиндр салмағы ).
Есептің мақсаты , гидроцилиндрінің оптималды орналасу күйін
анықтау, яғни қай кезде механизмде оптималды күш берілісі орынайды, ол үшін
айнымалыларын (9, б-сурет) табу, сонымен қатар гидроцилиндрдегі
күшең аз болатындаймәндерін табу.
Платформа биіктігі Н: ден -ке дейін өзгергенде :
(26)
Механизімнің кинематикалық жұптарының координаттары қозғалмайтын
жүйе бойынша былай анықталады:

(27)

Айталық,- CG буынымен ( осьі CG бойымен бағытталған) қатаң
байланысқан (қозғалмайтындай етіп) координат жүйесіне қатысты К
топсасының локальді координаттары; - ілгерлемелі қозғалатын сырғақпен
қатаң байланысқан (9,б-сурет) координаттар жүйесіне қатысты L топсаның
локалды координаттары. Онда L және К кинематикалық жұптарының абсолютті
координаттары былай анықталады:

(28)

Берілген күйдегі цилиндрдің ұзындығы мына формуламен анықталады.

(29)

Күштің берілісін көрсететін критериді минималдай отырып,
гидроцилиндрдегі минимум күшті аламыз:

. (30)
Мұндағы i=1, ... .,N механизімнің N орнын (төменнен жоғарыға қарай)
білдіреді.
мәнін мына формуламен аламыз

, (31)
Мұндағы .мысалы=0,3м, =2,2м болғанда, N=44 болса, ΔΗ=
Соның ішінде конструктивті шектеулерді ескеру қажет (қосымша шарт)

, (32)

мұндағы - қор коэффициенті. -ның мәні неғұрлым көп болғаны
жақсы. .
Варияциялық айнымалылардың мәнін -тізбектей генераторының
көмегімен іздеу аумағында бір қалыпты таратылған күйде өзгертіп отырамыз.

(33)

Ол үшін [ ] бағдарламасы қолданылады.

‘566’ номерлі собол нүктесіне параметрлері сай. Оның
кинематикалық сұлбасы 10, а- суретте, ал 10, б-суреттетәуелділік
графигі көрсетілген. Көріп тұрғанымыздай график сызықтыға жақын..

а) б)
11 –сурет жүк көтеруші механизімнің (А=’566’)кинематикалық сұлбасы және
(б) тәуелділігінің графигі.

=12.252кН (1250 кгС) максимал мәні төмен жетекті сұлбамен
салыстырғанда 3,8 есе аз. Жоғары күйде =6.861кН (700 кгС).

Бірақ ары қарайғы мәнінің төмендеуі конструктивті шектің
нашарлауына алып келеді.

шектеуі 0,3 мәнінен үлкен (10, б-сурет). Сондықтан келесі іздеу
анықталған шектің ішінде жүргізіледі.
(35)

-ті қалағанбыз.
параметрлер мәні 2 кестеде келтірілген.
а)

1527 0.855 0.041 0.589 0 3.788
1597 0.715 0.048 0.372 -0.009 3.873

Алынған 12 механизмдердің ішіндегі Соболь нүктесінің ‘1527’ және
’1597’ номерлі механизм алынды. Механизмнің кинематикалық сұлбасы 14-ші
суретте көрсетілген.

а) б )
Сурет 14. Жүк көтергіш механизмдердің кинематикалық схемалары, Собольдің А
=’1527’( а ) және А =’1597’( б ) нүктелеріне сәйкес келетін .
тәуелділік графиктері, ал механизмдері үшін 15-суретте
көрсетілген.

а ) б )
Сурет 15. тәуелділік графигі, Собольдің А=’1527’ (а) және
А=’1597’ (б) нүктелеріне сәйкес келетін механизмдерге арналған.

Механизмде А=1527 төменгі жайда теңгеретін күш =12.41кН (1266.38
кгС), бірдей болады , ал жоғарғы жайда= 4.68кН (477.76 кгС) .
Механизмде А=1597 төменгі ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.