CC BY
13
УДК 621.01:622.23.05:001.891
ИСТОКИ ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ I ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ (МПС) И МАШИНЫ НА ИХ ОСНОВЕ
С. Абдраимов, Н. С. Абдраимова
Инженерная академия Кыргызской Республики, Бишкек, Институт Машиноведения HAH КР, Бишкек
Озгерген курылым механизмдершц жоне машиналардыц Mcemi.iyi негЫнде жаца Kpcuemmepdi ¡здеумен баишмысты механ измдердщ цызметт улгашпуга мумкпШк бе pedí.
Совершенствование (МПС) и машин на их основе связано с поиском новых свойств, позволяющих увеличить функциональность самих механизмов.
1Ъе improvement of variable structure machines and machines based on them is concerned with the search of new characteristics which will make it possible to increase the functionality of mechanisms themselves.
Термин "механизм переменной структуры" (МПС) получил свое первое обширное определение в 1946 году, которое предложил и ввел В.В. Добровольский [1] - один из ученых-корифеев в области "Теории механизмов и машин".
В дальнейшем одно из направлений в теории МПС получило мощный толчок именно на кыргызской земле при разработке электромеханических импульсных систем для космических исследований Советского Союза (СССР). Механизмы нового типа - МПС, обладают уникальными возможностями резкого, практически мгновенного изменения закона движения исполнительного звена под действием незначительного несилового управляющего смещения одного из кинематических элементов без разрыва всей кинематической цепи. Научно-исследовательские работы по созданию буровых автоматов-информаторов для исследований космиче-ских тел были реализованы и задействованы в таких у никальных экспериментах как: "Луна", "Марс", "Венера". С помощью одного из таких буровых автоматов впервые была взята проба лунного грунта, которая была доставлена на Землю в процессе эксперимента "Луна-24" в 1976 году.
На сегодня к механизмам переменной структуры (МПС) кыргызские ученые относят все механизмы, обладающие особыми положениями.
Иногда эти положения в литературе принято называть "мертвыми" или "крайними" . Для автомобилистов это положение известно как положение поршня кри-вошипно-шатунного механизма в мертвой точке, когда выходное звено - кривошип может провернуться в противоположную сторону чем это предусмотрено конструкцией.
Технические характеристики современных машин и механизмов в основном достигли своих предельных параметров вследствие ограничений, налагаемых санитарно-экологическими или прочностными условиями. Поэтому дальнейшее совершенствование механических устройств связано с поиском новых свойств, позволяющих увеличить функциональность самих механизмов. Это обстоятельство позволило бы сократить число используемых механизмов, увеличить быстродействие и уменьшить энергоемкость всей машины - взаимосвязанного комплекса механических устройств.
В этом отношении большую перспективу в последние десятилетия показывают машины созданные на основе механизмов переменной структуры (МПС). Основная особенность МПС заключается в способности реализовывать два и более законов движения выходным звеном. Для рычажных механизмов переменной структу ры смена закона движения происходит без разрыва в кинематической цепи, что позволяет затрачивать при этом минимум энергии и времени. Тогда как управление совоку пностью в заимодействующих механизмов до сих пор осуществляется муфтами, тормозами и другими элементами посредством их силового воздействия на механизм, приводящего к разрыву в се кинематической цепи. Для приведения в действие таких элементов потребляется немалая часть энергии, что существенно уменьшает КПД машины и. в особенности, катастрофически влияет на долговечность деталей. В механизмах переменной структуры (МПС) эти дополнительные у правляющие силовые элементы исключаются.
Результаты научно-исследовательских работ по исследованию и созданию машин на основе МПС вывели эти механизмы на новый уровень. В настоящее время механизмы переменной структуры претендуют на особое место в "Теории механизмов и машин" в виде отдельного кру пного раздела.
МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ (МПС) -- НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ !!!
Виды импульсных генераторов Преимущества Недостатки (-)
Механические (до XX века) 1. Не влияет атмосферное дав-ление(Ратм), температура (0 и влажность 2. Малые габариты и масса. 1. Низкий КПД. 2. Частые поломки ответственных деталей.
Пневматические 1. Безопасность в эксплуатации (возможность работы во взрывоопасной и сырой среде). 1. Низкий КПД. (8-16%) 2. Наличие компрессорной или гидравлической станции (пневмо-, гвдро-сети). 3. Зависимость от влажности, атмосферного давления (Р атм. ), температуры (1). 4. Наличие шума и выделяемого аэрозоля в рабочей зоне.
Гидравлические 1. Безопасность в эксплуатации. 1. Низкий КПД. (33-42%) 2. Наличие гидравлической станции 3. Высокое качество механической обработки деталей. 4. Утечка масла (экология, производительность работ). 5. В условиях открытого космоса зависимость от температуры (1).
Электромагнитные 1. Низкий КПД. (37-42%) 2. Большие габариты (из-за принудительного охлаждения) и масса.
Компрессионно-вакуумные 1.Высокое КПД (до 50%). 2. Малые габариты и вес. 1. Высокое качество механической обработки деталей, 2. Зависимость от атмосферного давления (Р атм. ) и запыленности воздуха).
Механические (на основе механизме® переменной структуры) 1.Высокое КПД (до 50%). 2. Малые габариты и вес. 3. Низкое качество механической обработки деталей. 4. Не влияют атмосферное давление ( Р атм. ), тем пера-тура (1) и влажность. 1. Жесткая связь волновода и ударника.
ЗАГАДКИТЕТРАЭДРА в теории механизмов и в теории машин
параивагагралв
Ы = Х.З < Ьо =
даункривашипный
нэкани^л Галловоя
J
кривошип н о—
КОРОМЫСЛОвый
гадлове-я
Д АОС
ГЬо < ро»
А ЛОВ
1,0=
Г1.2 >Ьо Ьх < 1-2=1.0 [Ьа < Ьо
1-3!
Д П П В — области сашествования ДАОС механизмов переменной АСОВ стриктуры, эащищенныо патентами России,ЕАПВ
8 Н. У — точки, характеризующие качественное изменение параметров механизмов переменной стриктуры
дА В С — область существования
кривоаипно — коромысло— вых механизмов„ исследованных учеными мира, начиная с XIX века. для которых
Молоток ручной с гидроприводом МРГ-4 и молот механический МО-100
Отбойные молота предназначены для механизации трудоемких технологических операций в дорожном, промышленном и гражданском строительстве. С их помощью осуществляются:
- разборка кирпичной и каменной кладки;
- разрушение бетона, асфальтобетона, бетонных конструкций и дорожных покрытий;
- рыхления мерзлого и уплотнения просадочных грунтов.
Ручной отбойный молоток с гидроприводом МРГ-4 представляет собой ударную машину, оснащенную гидродвигателем вращательного движения.
Принцип действия МРГ-4 показан на рис.1. Вращательное движение гидродвигателя 2, прикрепленного к корпусу 1, передается .через вал-шестерню 3 на зубчатое колесо-кривошип 4. Вращательное движение зубчатого колеса-кривошипа 4 с помощью шату на 5 преобразуется в качательное движение коромысла 6, которое в свою очередь, наносит удары по торцу волновода 7, передовая энергию удара на инструмент 8 и далее в обрабатываемую среду. Букса 9 служит для гашения вредных колебаний, а также для удерживания пики.
Рис.1 Кинематическая схема ручного отбойного молотока с гидроприво-дом МРГ-4
Механический молот МО-100 представляет собой ударную машину с большой энергией удара для разрушения прочных естественных материалов, искусственных сооружений и уплотнения насыпных фунтов.
Используется в качестве сменного оборудования гидравлических экскавато-ров.
Кинематическая схема механического молота МО-100 представлена на рис.2 и состоит из: гидромотора 1, муфты 2, вал-шестерни 3, зубчатого колеса 4, кривошипа 5, шатуна 6, коромысла 7, волновода 8 и инструмента 9. Принцип работы молота МО-ЮО заключается в следующем: вращающий момент гидромотора через муфту передается на вал-шестерню, которая в свою очередь входит в зацепление с колесом. Колесо посажено на вал кривошипа. Вращательное движение кривошипа через шатун передается к коромыслу и за каждый оборот кривошипа коромысло производит один удар по хвостовику волновода. При этом ударная волна, проходя по волноводу через инструмент, передается к обрабатываемой среде.
Рис. 2 Кинематическая схема механи-ческого молота МО-100 По сравнению с аналогичными молотами значительные отличия имеются в массах молотов (разница в 4 раза), массах базовых машин (разница в 34 раза) и по расходу рабочей жидкости в гидросистеме базовой машины (разница в 2-3 раза).
МРГ-4 МО-ЮО Аналоги МО-ЮО
Энергия удара. Дж 55 2000-3000 2000-2600 2500-3000
Масса, кг 16 250 950 1000
Длина вместе с инструментом, м 7501160 1400 1,2 2,2 2.3
Номинальное давление раб. жидкости, МПа 10 10 12-15 12-15
Номинальный расход раб. жидкости, л/мин 25 32-59 110-160 120-180
Частота ударов, Гц 25 4.5-8 6,3-9,3 6.5-8,8
Масса экскаватора, т ____ 19-24 19-24
Тип экскаватора ЭО-2621 ЭО-4321Б ЭО-4125 ЭО-4321 Б ЭО-4125
Все эти показатели значительно влияют на: габариты, маневренность, затраты на расход топлива и рабочей жидкости в гидросистеме и стоимость машины.
Основные преимущества перед известными конструкциями:
- возможность подключения отбойного молотка к гидросистемам дорожно-строительных машин или автомобилей.
- отсутствуют жесткие требования к качеству масла.
- исключены дефицитные материалы и комплекту ющие, детали и узлы просты в изготовлении.
Аналог МО-100 МО-100 в качестве сменного
на экскаваторе оборудования гидравлических
экскаваторов
ЛИТЕРАТУРА
1. Добровольский В.В. Теория механизмов. - М.. 1946.-447с.
