Сегізбуынды жазық иінтіректі жүк көтергіш механизмнің жетекші буынды тиімді жобалауы
APM structure-3D програмасында сегізсырықты жазық иінтіректі жүк көтергіш механизмнің моделін жасалып, кернеулі-деформациялы күйі зерттелді.
Машинажасау саласын дамыту қазіргі заман талаптарына сай келетін жаңа инновациялық технологияларды енгізудің басты салаларының бірі болып табылады. Жаңа машиналар мен қондырғыларды жасау үшін олардың жобалау әдістерін жетілдіру керек. Машина мен механизмдерді тиімді жобалаудың академик У.А.Жолдасбеков бастауында тұрған мектебі бар, бұл еңбектерде [1-3] жазық иінтіректі механизмдерді кинематикалық және динамикалық критерийлер бойынша синтездеудің және анализдің жалпы әдістері жасалған. Осы әдістерді өндіріске қажетті нақты механизмдер жобалауға пайдалану қажет.
Көптеген технологиялық процесстерде, әсіресе құрылыс-монтаж жұмыстарында, жөндеу- қалпына келтіру жұмыстарында механикаландырылған жүк көтергіштерге мұқтаждық үлкен. Алайда қазіргі өндірістік және құрылыс объектерінде «мосы»-типті, немесе «құрылыс шарбақтары» типті ағаш немесе метал конструкциялар жиі қолданылады. Бұл конструкциялар берік емес, оларды құрыпмонтаждауға көп уақыт өтеді, ал материалды қажетті биіктікке көтеру
«қолмен» жүргізіледі.Маркетингтік анализ көрсеткендей, біздің отандық нарықта жүк көтергіш механизмдерді шығаратын өз өндірушілеріміз жоқ, ал қолданылатын «Нюрнберг қайшылары» типті (Nurnberg scissor) көтергіштер шетелде шығарылады.
Алайда «Нюрнберг қайшылары» типті көтергіш платформалар конструкцияларының қатаңдығы төмен болғандықтан өте қауіпті, аударылып кету қауіпі жоғары. Сондай-ақ бұл жүк көтергіш қондырғылар өте ауыр. Оның негізгі себебі төменгі транспорттық жиналған күйінде механизм сингуляр күйге аса жақын орналасқан, сондықтан кинематикалық жұптардағы реакцияларда өте үлкен, ал теңгеруші күштің мәні өте жоғары. Мысалы кейбір конструкцияларда теңгеруші күш пайдалы салмақпен салыстырғанда 16 есе жоғары екенін көруге болады. Сондықтан осындай жүк көтергіш механизмдердегі гидроцилиндрлік тізбекті тиімді етіп жобалау әдістерін жасау керек. Жүк көтергіштігі жоғары, теңгеруші күш аз және салмағы жеңіл механизм түрлерін жасау өзекті мәселе болып табылады.
Барлық жобалық шешімдер немесе олардың бөліктері адам мен ЭЕМ-ның әрекеттесу жолымен шешім кезіндегі жобалау, автоматтандырылған деп атайды. Уақытты және жасап шығарудың бағасын немесе өнімнің шығарылуын қысқарту үшін автоматтандырылған жобалаудың (computer-aided design - CAD) (computer-aided manufacturing - CAM) (computer-aided engineering - CAE) технологияларын пайдаланады. Инженерлік талдау дегеніміз, ол алдын-ала жобаланған модельдердің кернеуленген-деформация күйлерін зерттеу, олардың динамикалық сипатамаларын және сыртқы жүктемелердің тұрақты және ауыспалы режимдеріне төзімділік сипаттамаларын алу. Есептеулердің осындай санатын шешу әдістемесінің анағұрлым тиімді жақындатылған әдісі, шектелген элементтер әдісі.
Ғылыми техникалық орталықта «Машиналардың автоматтандырылған жобалауын» (НТЦ АПМ) жасаған, APM WinMachine жүйесінің CAD/CAE/CAM/PDM құрамында кіретін APM Structure3D шектелген-элементтер талдаудың Ресейлік модулі, құрылымдар модельдерінің төзімділік есебін қамтамасыз етуге мумкіндік береді, басқа модульдер машиналардың элементтерінің инженерлік талдауын және жобалауын жүргізуге мүмкіндік жасайды.
Жүк көтергіш механизмнің кернеулік-деформациялық күйін APM structure3D программасымен зерттеу
1-сурет. Механизмнің жалпы көрінісі
1-кесте. Топсалардың абсолют координаталары
|
XB1 |
YB1 |
XB |
YB |
XC |
YC |
XC1 |
YC1 |
XP |
YP |
|
0.7699 |
1.6089 |
0.1111 |
0.9361 |
0.4859 |
1.2518 |
0.3972 |
1.2908 |
1.4417 |
2.5362 |
|
XD1 |
YD1 |
XA1 |
YA1 |
XA |
XK |
YK |
XL |
YL |
KL |
|
-0.6072 |
2.5503 |
0.5558 |
2.5478 |
0.337 |
-0.0652 |
0.81785 |
0.28702 |
2.53205 |
1.75001 |
APM structure3D программасында 1-кестеде берілген мәндер бойынша механизмнің бірінші орынының координаталарымен сызамыз. Берілген топсалардың абсолют координаталары XA=0.337, XP1=-0.55м, XD=1.5м, YA=0, YP1=0, YD=0 мәндері 44 орында да тұрақты болады.
Себебі механизмнің ең төменгі жиналған жағдайына (платформаның биіктігі H=0,4м) сәйкес келетін осы 1-орында реакция мәндері ең жоғары болады, ендеше сырықтардың ең көп деформацияға ұшырауы да осы жағдайда болады. Механизм сырықтарына APM structure3D програмасындағы базадан швеллер №10 ГОСТ 8240-89 қиманы таңдап, ал платформа жағалауына швеллер №8 ГОСТ 8240-89 қиманы таңдап алайық. 2-суретте көрсетілген қызыл түсті сандар түйіндердің, ал көк түспен боялған сандар сырықтар санын көрсетеді.
Бұл моделде гидроцилиндрді 10-11 түйіндерді жалғастыратын 9-сырық көрсетеді. Гидроцилиндрдің орнына қимасы 102х10 ГОСТ 8732-78 трубаны таңдап аламыз. Сонымен 2- суретте көрсетілген жазық моделдің жалпы салмағы 160.96 [кг] болады (оның ішінде платформаның өз салмағы 14,4 кг). Ал платформаның ортасында 500 кг жүк түсірілген деп аламыз. Сонда кеңістіктік жүк көтергіш механизмнің екі жағында бірдей механизм тұрғандықтан, жалпы массасы 321.92 кг (оның ішінде платформаның өз салмағы 28,8 кг), ал платформаға түсірілген жүк 1000 кг, яғни бір тонна болады.
2-сурет. Сегізсырықты жазық иінтіректі топсалы жүк көтергіш механизмнің сұлбасы
2-кесте. 13-түйіндегі жүктеме көрсетілген
|
Аты |
Түрі |
Түйіннің номері |
Проекциялар |
||
|
x |
y |
z |
|||
|
Р |
Күш Н |
13 |
0.00 |
0.00 |
-5000.00 |
3-кесте. Көлденең қиманың тізімі
|
№ |
қима |
Қиманың мағлұматтары |
|
1 |
Швеллер с уклоном №8 ГОСТ 8240-89
|
Қиманың сипаттамалары: швеллер №8 ГОСТ 8240-89 қимасы мен алынған сырықтардың көлденең қимасы көрсетілген. Қима параметрлері: Ауданы 897.37 кв.мм, Ауырлық центрі: X=-26.883 Y=40.079мм Инерция моменті: X өсіне қатысты 896440.11мм4, Y өсіне қатысты 127826.01мм4, полярлық инерция моменті 1024266.12мм4, негізгі орталық өстердің иілу бўрышы-0.04градус |
|
2 |
Швеллер №10П ГОСТ 8240-89
|
Қиманың сипаттамалары: ауданы 1097.88 кв.мм. Ауырлық центрі: X= 56.374 Y= -10.994 мм. Инерция моменті: X өсіне қатысты 1752019.72 мм4, Y өсіне қатысты 228374.01 мм4, полярлық 1980393.73 мм4, негізгі орталық өстердің иілу бўрышы 0.01градус. |
|
3 |
Труба 102х10 ГОСТ 8732-78 |
Қиманың сипаттамалары: гидроцилиндрдің орнына қимасы 102х10 ГОСТ 8732-78 трубаны таңдап аламыз.Қималар параметрлері: Ауданы 2892.14 кв.мм. Ауырлық центрі: X=79.009 Y=-2.991мм. Инерция моменті:X өсіне қатысты 3096068.29мм4, Y өсіне қатысты 3096068.29мм4, полярлық 6192136.57мм4 негізгі орталық өстердің иілу бўрышы 0.00градус. |
4-кесте. APM structure 3D программасындағы топсалардың реакциялар мәні
|
N |
Түиін |
Күш [Н] |
Момент [Н*мм] |
||||
|
x |
y |
z |
x |
y |
z |
||
|
1 |
0 |
0.0000 |
-4789,2.0998 |
4578.237 |
-0.0000 |
0.0000 |
0.0000 |
|
2 |
3 |
-0.0000 |
8565,0248 |
-1203.342 |
-0.0000 |
0.0000 |
0.0000 |
|
3 |
4 |
-0.0000 |
9987.8851 |
1903.945 |
-0.0000 |
0.0000 |
-0.0000 |
3-сурет. Кернеу картасы
APM structure-3D програмасында механизмнің моделін жасап, есепке жіберіп, нәтижесін аламыз. Нәтиже картасынан топсадағы реакцияларды, кернеудің мәндерін аламыз. Ең үлкен кернеуі 54.6 Н/мм^2, ал топсадағы реакциялардың мәндері 4-кестеде көрсетілген.
Алынған сандық нәтижелерге баға беру
3-суреттегі кернеу картасынан көріп отырғанымыздай А1В1, В1С1, С1D1, P1D1, CP сырықтардың кернеу мәні өте төмен (0,48-17 H/мм2), AB, AK, BK, KP сырықтарының кернеу мәні одан көбірек (23-30 H/мм2), ал кернеудің ең үлкен мәндері сырықтардың платформаға жалғанған жеріне сәйкес келеді, ол жердегі кернеудің мәні (54,6 H/мм2) болып шықты. Алайда бұл қауіпті мәннен әлдеқайда кіші (мүмкіндік кернеуден 2.9 есе кіші).
160000 2.9
54600
Демек пайдаланған швеллер№10 ГОСТ 8240-89, швеллер №8 ГОСТ 8240-89 материалдар жеткілікті беріктік шамаларынан тым жоғары алынған. Сондықтан швеллер №5 ГОСТ 8240-89, швеллер №6,5 ГОСТ 8240-89 -ті пайдалануға болады.
ӘДЕБИЕТТЕР
- Джолдасбеков У.А. Теория механизмов высоких классов. Алматы: Гылым, 2001. 428 с.
- Ибраев С.М. Функциональный синтез и анализ плоских параллельных манипуляторов. Алматы: Гылым, 1996. 198 с.
- Уалиев Г.У. Динамика механизмов и машин. – Алматы: «АГУ - Тауар». 2000, 282 с.