CC BY
18
Рис. 2. Карбиды МС до (а) и после (б) микролегирования бором
Проведенные исследования позволили установить характер влияния микролегирования бором на морфологию, объемную долю карбидной фазы, длину, площадь карбидов и межкарбидное расстояние.
Литература
1. Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Молочкова О.С. Влияние химического состава, условий охлаждения при затвердевании на структуру и свойства жароизносостойких комплексно-легированных железоуглеродистых сплавов // Технология металлов. 2013. № 1 С. 10-14.
2. Петроченко Е.В., Молочкова О.С. Анализ взаимосвязи химического состава, условий охлаждения при затвердевании с особенностями строения сплавов, окисленной поверхности и свойствами комплексно-легированных белых чугунов//Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2011. № 4 (36) С. 50-53.
Бабоченко Н.В.
Кандидат технических наук, доцент, Волгоградский государственный аграрный университет АЛГОРИТМ СИЛОВОГО АНАЛИЗА ШАРНИРНО-СТЕРЖНЕВЫХ МАНИПУЛЯТОРОВ С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ПРИВОДНЫМ МЕХАНИЗМОМ
Аннотация
В статье представлен манипулятор с двухзвенной шарнирно- стержневой стрелой и рассмотрен силовой анализ шарнирностержневого манипулятора с определением его зоны действия, используя пространственный метод координат, для решения задач направленных на определение силовых характеристик шарнирно-стержневых манипуляторов.
Ключевые слова: манипулятор, шарниры, стержни, гидроцилиндры, статика.
Babochenko N.V.
Сandidat of the technical sciences, assistant professor,Volgograd State Agricultural University
ALGORITHM ANALYSIS OF POWER JOINT-BAR MANIPULATOR SPATIAL DRIVE MECHANISM
Abstract
The article presents a manipulator with articulated hinge-rod boom and power analysis considered jointed manipulator rod with the definition of its coverage, using spatial coordinates method for solving aimed at determining the characteristics of power-rod pivotally manipulators.
Keywords: manipulator’s, joints, pivotal, hydrocylinds, static’s.
Шарнирно-стержневые манипуляторы относится к семейству погрузочных манипуляторов с пространственным приводным механизмом [1]. Главной особенностью подобных манипуляторов является наличие двух расположенных под углом друг к другу гидроцилиндров, штоки которых посредством особого шарнирного устройства соединены между собой и со стрелой - её коренной секцией. Противоположные концы (корпуса) этих цилиндров крепятся на основании с помощью шарниров с двумя степенями свободы. Указанные звенья образуют особый пространственный приводной механизм, ведущими звеньями которого являются гидроцилиндры. Цилиндры обеспечивают подъём (опускание) стрелы в вертикальной плоскости и её разворот на углы до ± 650 в горизонтальной плоскости.
Грузовая стрела манипулятора может быть шарнирно-сочлененной, в частности трехзвенной, как это предусмотрено в [1, 2]. Для задействования секций (звеньев) стрелы предусматриваются свои гидроцилиндры, которые работают в плоскости стрелы в обычном порядке. Предлагаемый шарнирно-стержневой гидроманипулятор (рис.1; [1,2]) формально включает двухзвенную шарнирно-сочлененную стрелу. В нём имеются: основание 1, два гидроцилиндра 2 и 3 для подъёма (опускания) и поворота коренной секции 4 и стрелы в целом. Штоки гидроцилиндров также соединены в особом шарнирном устройстве 5 со многими степенями свободы. Вторая секция 6 стрелы (рукоять с крюком на конце) приводится в действие двумя параллельно расположенными гидроцилиндрами 7.
В рассматриваемом манипуляторе сформирован целенаправленный силовой поток - звенья стрелы воспринимают усилия растяжения или сжатия. Обе секции стрелы - это пространственные фермы - большинство их узлов несут определенную функцию. В частности, в шарнирном устройстве 5 соединены между собой не только штоки гидроцилиндров 2 и 3, но стержни коренной секции 4 и корпуса гидроцилиндров 7 рукояти. Манипулятор в целом - вместе с гидроцилиндрами - представляет сложную, но функционально обусловленную пространственную ферму, геометрия которой видоизменяется не только за счёт изменения длины гидроцилиндров, но и дискретного регулирования длины верхних поясов (стержней) обеих секций стрелы.
При силовом расчете двухзвенной шарнирно-стержневой стрелы считаются известными координаты точек А (а, в, -с) и В (-а, в, -с) крепления гидроцилиндров пространственного приводного механизма на основании; в выбранных системах отсчёта (рис. 2), координаты опоры О равны нулю. Известны также геометрические размеры двухзвенной шарнирно-стержневой стрелы, длина гидроцилиндров и их ход штока. Плоские фермы треугольников и, в частности, плоская ферма ОС коренной секции (рис. 1) первоначально трактуются как стержни, а при разработке расчётной схемы секции будет учитываться её реальная конструкция.
Требуется определить усилия F1, F2, F3 в штоках гидроцилиндров (параллельные гидроцилиндры СО рукояти рассматриваются как одно кинематическое звено). В числе искомых величин реакции R0 и R0i в шарнирах О и Oj и момент в
опорном шарнире О (на рис. 4, показан вектор-момент М 0 ). Изменения геометрии стрелы за счёт длины верхних стержней не рассматривается, как не принципиальное [1, 2].
28
Сначала определяются искомые величины в системе Ox1y1z1, координатная плоскость Oy1z1 которой отслеживает поворот стрелы в горизонтальной плоскости на угол у и совпадает с плоскостью стрелы. С учётом того, что коренная секция набрана из стержней, составляющие R2 и R3 реакции в опоре О направлены по стержням, а третья составляющая R1 - перпендикулярно плоскости стрелы - вдоль оси Ox1.
Благодаря этому схема расчёта коренной секции и системы в целом упрощается - пространственная система сил сохраняется лишь по отношению к усилиям F1 и F2 в штоках гидроцилиндров пространственного приводного механизма. С учётом этого координаты хС и хК в системе Ox1y1z1 равны нулю.
Составим уравнения равновесия сил и моментов, действующих на шарнирно-стержневую стрелу, в подвижной системе координат Ox1y1z1. При рассмотрении стрелы в целом усилие F3 в штоках гидроцилиндров рукояти и реакция в шарнире О1 являются внутренними силами.
С учётом этого имеем:
Xa F - Xl . f2 + й, = 0; 12
l,
—c + —A • F1 + ——— • F2 - R2 cos p + R3 cos (p + p0 ) = 0; l, l
2
zc + zA F + Zc + zB
' Г1^ i * 2 ^ v2
ll
l
F, - R2 sinp + R sin(p+фо) = G,p + в, + G,;
2
(ZC + ZA )Ус -(Ус + yA )ZC Г , (ZC + ZB )Ус -(?c - Ув )zc r
----------F1 +------------;-------------f2 =
ll
= -(Grp ' yK + G1 ' yM + G2 ' yN);
—c • F + \ c • F2 + M0 = 0;
li
XA • УС
ll
l
l
2
F, +
XB • yc
l
F2 = 0;
(i)
где yM, yN- координаты вдоль оси O y1 центров коренной секции и рукояти; zA = ZB = - c (рис. 2).
В результате решения системы алгебраических уравнений (1), определяются искомые величины F1, F2, R1, R2, R3, M0. Во избежание громоздких выражений решение в общем виде не приводится. Вместе с тем, переходя от “затвердевшей” к реальной системе, отметим, что искомые величины являются функциями длины l1 и l2 гидроцилиндров и обобщённых координат ф и у Следовательно, полное решение задачи силового анализа - это определение диапазона изменения названных величин, в том числе усилий F1 и F2 в штоках гидроцилиндров.
В отличие от традиционных монолитных коренных секций, здесь сила RCx проходит через специальный шарнир С и его цапфы, поэтому не образуется момент закручивания фермы OC. Сила RCx воспринимается поперечным сечением этой плоской фермы, которая, выполнена жёсткой - с перемычками (рис. 1). Сила R1 является незначительной и замыкается в опорноповоротном устройстве - в опоре O.
Для определения остальных неизвестных F3 и R01 можно рассматривать равновесие рукояти в той же системе координат Ox1y1z1, координатная плоскость Oy1z1 которой совпадает с плоскостью стрелы (рис. 2).
Силовой анализ выполняется согласно законам статики. Для рассматриваемого гидроманипулятора (с плавным и бесступенчатым регулированием скорости перемещения штоков гидроцилиндров, коренной секции, рукояти и груза) коэффициент динамичности кд = 1,05 ... 1,15.
29
Рис. 1. - Шарнирно-стержневой гидроманипулятор
Рис. 2. - Силовая схема шарнирно-стержневого гидроманипулятора Литература
1. Кривельская Н.В. Совершенствование сельскохозяйственных шарнирно-стержневых гидроманипуляторов с
пространственным приводным механизмом: Дис. ... к-та техн. наук / ВГСХА. - Волгоград, 2004. - 196 с.
2. Кривельская Н.В. Совершенствование сельскохозяйственных шарнирно-стержневых гидроманипуляторов с
пространственным приводным механизмом: Монография / ВГСХА. - Волгоград, 2010. - 104 с.
Письменний Е.Н., Рогачов В.А., Баранюк А.В., Семеняко А.В., Вознюк М. М.
Национальный технический университет Украины, "Киевский политехнический институт"
CFD-МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА ТРУБ УДОБООБТЕКАЕМОЙ ФОРМЫ С НЕПОЛНЫМ
ПОПЕРЕЧНЫМ ОРЕБРЕНИЕМ
Аннотация
Статья посвящена актуальной задаче усовершенствования и создания эффективных теплообменных аппаратов на основе новых видов развитых конвективных поверхностей, состоящих из пакетов плоско-овальных труб с неполным поперечным оребрением, разработанных в НТУУ «КПИ»
Ключевые слова: эффективность, интенсивность теплообмена, численное моделирование, верификация.
Pis’mennyi E.N., Rogachev V.A., Baranyuk A.V., Semenyako A.V., Voznyuk M.M
National technical university of Ukraine is the "Kiev polytechnic institute"
30
