CC BY
38
Секция «Проектирование машин и робототехника»
двухроликового силового замыкания кулачкового Библиографические ссылки
механизма с плоской пружиной может быть исполь- 1. Андреева Л. Е. Упругие элементы приборов. 2-е зовано в волновом реечном механизме. изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1981. 392
с., ил.
© Голованова А. С., 2012
УДК 622.24:681.523
А. П. Гурский Научный руководитель - В. Г. Жубрин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕХАНИЗМА ОПУСКАНИЯ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН
Рассмотрена задача математического моделирования механизма подъёма - опускания рабочего оборудования бурильной машины, позволяющая провести анализ динамической нагруженности элементов его конструкции в процессе бурения скважин.
Создание высокоэффективной техники в машиностроительной отрасли немыслимо без динамического анализа их конструкций на стадии проектирования. Выполнение подобных исследований зачастую возможно лишь с использованием методов математического моделирования. В данном докладе рассматривается частная задача моделирования механизмов подъёма - опускания бурильной машины в продольно -вертикальной плоскости.
из следующих узлов: буровой штанги (1), механизма перемещения штанги (2), погружного привода вращения инструмента (3). Бурильное оборудование переводится в транспортное и рабочее положения механизмом подъёма - опускания. Он представляет собой многозвенную шарнирную конструкцию, включающую в себя: раму поворотную (4), упор (5), стрелу (6), гидроцилиндры поворота (7) и гидроцилиндры подъёма стрелы (8).
Приведённые расчётные схемы бурильной машины при её колебании в продольно - вертикальной плоскости представлены на рис. 2 и 3.
Рис. 1. Бурильная машина
Общий вид исследуемой бурильной машины (БМ-2001) представлен на рис. 1. Бурильное оборудование смонтировано на базе экскаватора ЗО-5122 и состоит
сь;
ПШ]
Рис. 2. Приведенная расчётная схема верхней части штанги
Рис. 3. Приведенная расчётная схема бурильной машины (механизм подъёма - опускания, штанга)
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Обозначения на рачётных схемах: Ш]пр - приведённая масса стрелы, упора и поворотной рамы; ш2пр - приведённая масса стрелы, меха-
д4 y2 д5 y2 д2 y2 д2 y
EJv^r + vEJx^^j + pF^ = qy - N У
X dz24
dtdz2
dt2
dz.
2
к2пр —
низма перемещения машины; Cinp, С^, к2пр, приведённые жёсткости и коэффициенты демпфирования гидроцилиндров подьёма стрелы и поворота бурильного оборудования; С1Ь С12, С22 - коэффициенты жесткости бурильного оборудования расположенного ниже механизма перемещения; кь к2 - коэффициенты демпфирования нижней части штанги при её нагибе; Lb рпр, фстр, фмр - приведенные геометрические параметры системы; Q - поперечная сила, возникающая при изгибе верхней части штанги, приведённая к массе т2пр; Mq - момент от силы Q, приведённый к массе т2пр; MR - момент, возникший при изгибе верхней части штанги; N^ - приведённое усилие подачи инструмента; qy - распределённая инерционная нагрузка действующая на верхнюю часть штанги; N -сила подачи бурового инструмента.
Система уравнений описывающих колебания бурильной машины в рассматриваемой плоскости имеет вид
ЩпрX + m2пр [X + РпрQ COS (фсИр - фмр )] +
+ (( + ki )x + (Сщр + С11)X + Ci26 = -Q -Nnp,
m2прР2прQ + m2прРпрXCOS (фстр - Фмр ) + + (k2nр + k2 ) Q + (C2пр + С22)0 + Ci2X = = -^пр COS (фстр -Фмр )--Nnpli COS (Фстр -Фмр )- MQ - MR ,
Q = EJ}
d3 У2(0).
dz2
MQ =
= - EJX
d3 У2(0)
dz23
[Ро «П(Фмр +ao) -
-Рпрс°*(Фстр -Фмр
MR = EJX
d2 У2(0);
dz22
ду = р^х + р^[р0 вш^ + а0) + +Г2]ё + р^^оФ2 ж,
х = /¡ зф 8Ш фстр .
где х - горизонтальное перемещение приведённой системы; 9 - угловое перемещение приведённой массы ш2пр; ф - угловое перемещение стрелы вокруг её шарнира; Б1х - жесткость верхней части штанги при изгибе направления оси 02, У2; ц - коэффициент затухания колебаний верхней части штанги; рБ - погонная масса штанги; У2 - уравнение изогнутой оси верхней части штанги в её колебании направлении 02,У2 зависящее от времени 1 и от текущей координаты 22; р0, ао, Ь1,3, фстр, фмр - геометрические параметры.
Начальные условия:
При г = о х = о, 9 = о, у2^2, о) = о, = о, а9/& = о, ау2^2, о) / & = о.
© Гурский А. П., 2о12
УДК 621.855
А. В. Доброва Научный руководитель - А. Г. Ермолович Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ОПТИМИЗАЦИЯ УСИЛИЙ В ВЕТВЯХ ЦЕПИ ПРИВОДНЫХ МАШИН
Приведены основные факторы, влияющие на режим работы цепной передачи. Описан предлагаемый метод натяжения цепной позволяющий оптимизировать усилия в ветвях цепи.
Цепная передача представляет собой сложную механическую систему, которой присущи крутильные колебания валов, продольные и поперечные колебания ветвей. На режим работы передачи влияет ряд факторов, вызывающих колебания, а вследствие чего и динамические нагрузки:
- полигональное возмущение, обусловленное особенностью цепного зацепления;
- эксцентриситет звездочек;
- разноразмерность шагов цепи, накопленная погрешность длины ведущей ветви;
- удары, возникающие при взаимодействии шарниров цепи в момент их входа в зацепление с зубьями ведущей звездочки;
- режим эксплуатации и характер передаваемой нагрузки.
Достоинством цепных передач являются малые габариты, широкий диапазон расстояний между осями, большие диапазоны передаваемых мощностей и угловых скоростей. К недостаткам относят неравномерность движения, колебание передаточного числа, вытягивание.
Использование цепи для привода рабочего органа с поперечным перемещением обрабатывающего горизонтальную поверхность плит в поступательном движении наиболее целесообразный способ их применения.
Предварительное изгибание ветвей цепи от собственного веса является обязательным и составляет [1]:
i44
